JP2012164600A - Luminous element, and method for manufacturing luminous element - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve light extraction efficiency of an organic EL element.SOLUTION: A luminous element 4 which is an organic EL element includes an organic compound layer 44 including at least one or more light emitting function layers 443 arranged between a first electrode layer 43 and a second electrode layer 45, and the second electrode layer 45 reflects one part of lights emitted by the light emitting function layer 443 toward the light emitting function layer 443, and functions as a translucent semi-reflective layer for permeating the other of the lights. Additionally, the element has a reflection reinforcing layer 46 arranged to contact the second electrode layer (translucent semi-reflective layer) 45 on a side opposite to a reflective layer 41 with the second electrode layer (translucent semi-reflective layer) 45 as a center. The reflective reinforcing layer 46 is constituted by molybdenum oxide or tungsten oxide.

Description

本発明は、有機EL(Electro Luminescent)素子等を含む、発光素子および発光素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a light emitting element including an organic EL (Electro Luminescent) element and the like, and a method for manufacturing the light emitting element.

薄型で軽量な発光源として、OLED(Organic Light Emitting Diode)、つまり有機EL素子が注目を集めており、多数の有機EL素子を備える画像表示装置が開発されている。有機EL素子は、有機材料で形成された少なくとも1層の有機薄膜を画素電極と対向電極とで挟んだ構造を有する。
有機EL素子の分野において、増幅的干渉すなわち共振を利用して、発光した光のうち特定の波長を強める技術が知られている。この技術では、発光色の色純度を高めたり、発光に対する放出される光の効率を高めたりすることができる。
このような有機EL素子としては、例えば特許文献1に開示されているようなものが知られている。
As a thin and light-emitting source, OLED (Organic Light Emitting Diode), that is, an organic EL element, has attracted attention, and an image display apparatus including a large number of organic EL elements has been developed. The organic EL element has a structure in which at least one organic thin film formed of an organic material is sandwiched between a pixel electrode and a counter electrode.
In the field of organic EL elements, a technique is known in which specific wavelengths of emitted light are strengthened by using amplifying interference, that is, resonance. With this technology, the color purity of the emitted color can be increased, and the efficiency of the emitted light with respect to the emitted light can be increased.
As such an organic EL element, for example, one disclosed in Patent Document 1 is known.

特開2008−218081号公報JP 2008-218081 A

しかしながら、上記特許文献1の技術においては、次のような課題がある。
特許文献1の技術では、有機薄膜に接して透明電極を成膜することが前提とされており、製造プロセス上、透明カソ−ド電極成膜時に有機薄膜へ、例えばプラズマや成膜粒子などに起因したダメージを与えるおそれが大きいという問題がある。また、透明カソード電極と光路長調整層との界面における光反射量は限定的であると考えられ、光共振器による共振作用をより効果的に利用できるとは言えない。
However, the technique of Patent Document 1 has the following problems.
In the technique of Patent Document 1, it is assumed that a transparent electrode is formed in contact with an organic thin film. In the manufacturing process, when forming a transparent cathode electrode, the organic thin film is formed, for example, on plasma or film forming particles. There is a problem that the risk of causing damage is great. Further, the amount of light reflection at the interface between the transparent cathode electrode and the optical path length adjusting layer is considered to be limited, and it cannot be said that the resonance action by the optical resonator can be used more effectively.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

[適用例1]本適用例に係る発光素子は、第1電極層と、第2電極層と、前記第1電極層および前記第2電極層の間に配置された、少なくとも1層以上の発光機能層を有する有機化合物層と、前記発光機能層で発せられた光を前記発光機能層に向けて反射する反射層と、前記発光機能層を挟んで前記反射層の反対側に配置され、前記発光機能層で発せられた光の一部を前記発光機能層に向けて反射し、他の一部を透過させる半透明半反射層と、前記半透明半反射層を挟んで前記反射層の反対側に、前記半透明半反射層と接するように配置された反射増強層と、を備え、前記反射増強層は、酸化モリブデン又は酸化タングステンにより形成されていることを特徴とする。   Application Example 1 A light-emitting element according to this application example includes a first electrode layer, a second electrode layer, and light emission of at least one layer disposed between the first electrode layer and the second electrode layer. An organic compound layer having a functional layer, a reflective layer that reflects light emitted from the light emitting functional layer toward the light emitting functional layer, and disposed on the opposite side of the reflective layer across the light emitting functional layer, A part of the light emitted from the light emitting functional layer is reflected toward the light emitting functional layer and the other part is transmitted, and the other part is opposite to the reflective layer with the semitransparent semireflective layer interposed therebetween. A reflection enhancing layer disposed on the side so as to be in contact with the translucent transflective layer, wherein the reflection enhancing layer is formed of molybdenum oxide or tungsten oxide.

本適用例によれば、半透明半反射層に接して、反射増強層が存在しており、反射増強層がない場合に比べて、これら両層間の界面においては強い光の反射が生じ得る。したがって、発光機能層で発生した光のうち、半透明半反射層と反射層とによって構成される光共振器の中に戻っていく光の絶対量が多くなるため、当該光共振器の作用をより強めること、言い換えると、光共振器による共振作用をより効果的に利用することができる。
また、酸化モリブデンまたは酸化タングステンを用いれば、簡便な抵抗加熱等による真空蒸着法で、高い屈折率、低い消衰係数を持つ良好な反射増強層としての光学薄膜を形成できるので、光共振器による共振作用を効果的に利用できる。同時に製造コストの低減を図ることができ、かつ、製造容易性が向上する。
According to this application example, there is a reflection enhancing layer in contact with the translucent semi-reflective layer, and strong light reflection can occur at the interface between these two layers as compared with the case where there is no reflection enhancing layer. Therefore, since the absolute amount of the light generated in the light emitting functional layer returns to the optical resonator constituted by the translucent semi-reflective layer and the reflective layer increases, the action of the optical resonator is reduced. In other words, the resonance action by the optical resonator can be used more effectively.
In addition, if molybdenum oxide or tungsten oxide is used, an optical thin film having a high refractive index and a low extinction coefficient can be formed by a simple vacuum heating method such as resistance heating. The resonance action can be used effectively. At the same time, the manufacturing cost can be reduced, and the manufacturability is improved.

[適用例2]上記適用例の発光素子において、前記第1電極層、前記第2電極層、前記有機化合物層、前記反射層、前記半透明半反射層、および前記反射増強層は、基板上に積層構造をなすように構成され、前記第1電極層は、前記基板と前記有機化合物層との間に設けられており、前記半透明半反射層は、前記第2電極層を兼ねる、ことが好ましい。   Application Example 2 In the light emitting device according to the application example, the first electrode layer, the second electrode layer, the organic compound layer, the reflective layer, the translucent semi-reflective layer, and the reflection enhancement layer are formed on a substrate. The first electrode layer is provided between the substrate and the organic compound layer, and the translucent semi-reflective layer also serves as the second electrode layer. Is preferred.

本適用例によれば、半透明半反射層が、第2電極層を兼ねる、言い換えれば第2電極層の全部又は一部を含む。半透明半反射層と第2電極層の全部又は一部とが、共用ないし兼用されているので、装置構造の効率化・単純化が図られ、製造容易性が向上する。
また、上記各層を基板上に順次積層させていく製造方法をとれば、従来技術のように、発光機能層に接して透明カソード電極を製造する必要がないので、製造プロセス上、当該発光機能層に、例えばプラズマや成膜粒子などに起因したダメージを与えるおそれがほとんどない。
According to this application example, the translucent semi-reflective layer also serves as the second electrode layer, in other words, includes all or part of the second electrode layer. Since the translucent semi-reflective layer and all or part of the second electrode layer are shared or shared, the efficiency and simplification of the device structure can be achieved and the manufacturability is improved.
In addition, if a manufacturing method in which the above layers are sequentially laminated on a substrate is employed, there is no need to manufacture a transparent cathode electrode in contact with the light emitting functional layer as in the prior art. In addition, there is little risk of damage caused by, for example, plasma or film-forming particles.

[適用例3]上記適用例の発光素子において、前記反射増強層の可視光領域(360nm以上830nm以下)における屈折率が1.8以上3.0以下であることが好ましい。   Application Example 3 In the light emitting device of the above application example, it is preferable that the refractive index in the visible light region (360 nm or more and 830 nm or less) of the reflection enhancement layer is 1.8 or more and 3.0 or less.

本適用例によれば、半透明半反射層に接して、反射増強層に含まれる第1層の屈折率を高くできるため、これら両層間の界面においては強い光の反射が生じ得る。したがって、発光機能層で発生した光のうち、半透明半反射層と反射層とによって構成される光共振器の中に戻っていく光の絶対量が多くなるため、当該光共振器の作用をより強めること、言い換えると、光共振器による共振作用をより効果的に利用することができる。   According to this application example, the refractive index of the first layer included in the reflection enhancing layer can be increased in contact with the translucent semi-reflective layer, and thus strong light reflection can occur at the interface between these two layers. Therefore, since the absolute amount of the light generated in the light emitting functional layer returns to the optical resonator constituted by the translucent semi-reflective layer and the reflective layer increases, the action of the optical resonator is reduced. In other words, the resonance action by the optical resonator can be used more effectively.

[適用例4]上記適用例の発光素子において、前記反射増強層の膜厚が30nm以上500nm以下であることが好ましい。   Application Example 4 In the light-emitting element according to the application example described above, it is preferable that the thickness of the reflection enhancement layer is 30 nm to 500 nm.

本適用例によれば、半透明半反射層と反射増強層に含まれる第1層との界面の反射に加え、反射増強層と、半透明半反射層と対向する層との界面での反射が生じ、反射増強層内での共振効果を利用できるようになる。よって、光共振器による共振作用をより効果的に利用することができる。   According to this application example, in addition to the reflection at the interface between the translucent semi-reflective layer and the first layer included in the reflection enhancement layer, the reflection at the interface between the reflection enhancement layer and the layer facing the translucent semi-reflective layer. Thus, the resonance effect in the reflection enhancement layer can be utilized. Therefore, the resonance action by the optical resonator can be used more effectively.

[適用例5]上記適用例の発光素子において、前記反射増強層は、酸化モリブデンまたは酸化タングステンからなる第1の層と、前記第1の層の屈折率よりも低い屈折率を有する第2の層と、を有し、前記第1の層と前記第2の層とは互いに接していることが好ましい。   Application Example 5 In the light-emitting element according to the application example, the reflection enhancement layer includes a first layer made of molybdenum oxide or tungsten oxide, and a second layer having a refractive index lower than that of the first layer. It is preferable that the first layer and the second layer are in contact with each other.

本適用例によれば、半透明半反射層と反射増強層に含まれる第1の層との界面の反射に加え、反射増強層と、半透明半反射層と対向する低い第2の層との界面での反射が生じ、反射増強層内での共振効果を利用できるようになる。よって、光共振器による共振作用をより効果的に利用することができる。
また、第1の層よりも低い屈折率を有する第2の層は、第1の層よりも簡便な方法で形成できる場合が多く、製造プロセス上、当該発光機能層に例えばプラズマや成膜粒子などに起因したダメージを与えるおそれがほとんどない。
According to this application example, in addition to the reflection at the interface between the translucent semi-reflective layer and the first layer included in the reflection enhancement layer, the reflection enhancement layer and the low second layer facing the translucent semi-reflection layer, Reflection occurs at the interface of the film, and the resonance effect in the reflection enhancement layer can be utilized. Therefore, the resonance action by the optical resonator can be used more effectively.
In addition, the second layer having a lower refractive index than the first layer can often be formed by a simpler method than the first layer, and in the manufacturing process, for example, plasma or film-forming particles are formed on the light-emitting functional layer. There is almost no risk of causing damage due to the above.

[適用例6]本適用例に係る発光素子の製造方法は、第1電極層と、第2電極層と、前記第1電極層および第2電極層の間に配置された、少なくとも1層以上の発光機能層を有する有機化合物層と、前記発光機能層で発せられた光を前記発光機能層に向けて反射する反射層と、前記発光機能層を挟んで前記反射層の反対側に配置され、前記発光機能層で発せられた光の一部を前記発光機能層に向けて反射し、他の一部を透過させる半透明半反射層と、前記半透明半反射層を挟んで前記反射層の反対側に、前記半透明半反射層と接するように配置された反射増強層と、を備えた発光素子の製造方法であって、前記反射増強層は、酸化モリブデン又は酸化タングステンを用いて、真空蒸着法により形成することを特徴とする。   Application Example 6 A method for manufacturing a light-emitting element according to this application example includes a first electrode layer, a second electrode layer, and at least one layer disposed between the first electrode layer and the second electrode layer. An organic compound layer having a light emitting functional layer, a reflective layer that reflects light emitted from the light emitting functional layer toward the light emitting functional layer, and an opposite side of the reflective layer with the light emitting functional layer interposed therebetween. A semi-transparent semi-reflective layer that reflects part of the light emitted from the light-emitting functional layer toward the light-emitting functional layer and transmits the other part, and the reflective layer with the semi-transparent semi-reflective layer interposed therebetween A reflection enhancing layer disposed on the opposite side of the translucent semi-reflective layer, wherein the reflection enhancing layer is made of molybdenum oxide or tungsten oxide. It is formed by a vacuum evaporation method.

本適用例によれば、半透明半反射層に接して、反射増強層が存在しており、反射増強層がない場合に比べて、これら両層間の界面においては強い光の反射が生じ得る。したがって、発光機能層で発生した光のうち、半透明半反射層と反射層とによって構成される光共振器の中に戻っていく光の絶対量が多くなるため、当該光共振器の作用をより強めること、言い換えると、光共振器による共振作用をより効果的に利用することが可能な発光素子を製造することができる。
また、酸化モリブデンまたは酸化タングステンを用いることにより、簡便な抵抗加熱等による真空蒸着法で、高い屈折率、低い消衰係数をもつ良好な反射増強層としての光学薄膜を形成できるので、光共振器による共振作用を効果的に利用でき、同時に製造コストの低減を図ることができる。
According to this application example, there is a reflection enhancing layer in contact with the translucent semi-reflective layer, and strong light reflection can occur at the interface between these two layers as compared with the case where there is no reflection enhancing layer. Therefore, since the absolute amount of the light generated in the light emitting functional layer returns to the optical resonator constituted by the translucent semi-reflective layer and the reflective layer increases, the action of the optical resonator is reduced. In other words, it is possible to manufacture a light-emitting element that can utilize the resonance action by the optical resonator more effectively.
Also, by using molybdenum oxide or tungsten oxide, an optical thin film as a good reflection enhancement layer having a high refractive index and a low extinction coefficient can be formed by a simple vacuum heating method such as resistance heating. Thus, the resonance action can be effectively used, and at the same time, the manufacturing cost can be reduced.

単膜評価結果に係わる蒸着材料と蒸着可否の図。The figure of the vapor deposition material concerning the single film evaluation result, and the vapor deposition possibility. 単膜評価結果に係わる屈折率の波長依存性の図。The figure of the wavelength dependence of the refractive index concerning a single film evaluation result. 単膜評価結果に係わる消衰係数の波長依存性の図。The figure of the wavelength dependence of the extinction coefficient concerning a single film evaluation result. 実施例1の発光素子の構成を示す模式断面図。2 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of a light-emitting element according to Example 1. FIG. 実施例1と比較例1の発光素子に係わる発光スペクトルを示すグラフ。3 is a graph showing emission spectra related to the light emitting elements of Example 1 and Comparative Example 1. 実施例1と比較例1の発光素子に係わるCIE色度を示すグラフ。6 is a graph showing CIE chromaticity related to the light emitting elements of Example 1 and Comparative Example 1. 実施例2の発光素子の構成を示す模式断面図。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of a light-emitting element according to Example 2. 実施例2と比較例2の発光素子に係わる発光スペクトルを示すグラフ。6 is a graph showing emission spectra related to the light emitting elements of Example 2 and Comparative Example 2. 実施例2と比較例2の発光素子に係わるCIE色度を示すグラフ。6 is a graph showing CIE chromaticity related to the light emitting elements of Example 2 and Comparative Example 2.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each layer and each member is made different from the actual scale so that each layer and each member can be recognized.

(単膜評価結果)
まず、本実施形態の発光素子の反射増強層に用いられる単膜について図1〜図3を参照して説明する。
図1は、蒸着機にて成膜を試みた単膜の材料(蒸着材料)と、蒸着の可否と、可視光領域の透過率を示した表である。図2は、蒸着が可能で可視光領域の透過率が60%以上だった単膜の材料の屈折率を示すグラフ、図3は、同じく蒸着が可能で可視光領域の透過率が60%以上だった単膜の材料の消衰係数を示すグラフである。
(Single film evaluation results)
First, a single film used for the reflection enhancement layer of the light emitting device of this embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a table showing a single film material (evaporation material) which is attempted to be formed by a vapor deposition machine, the availability of vapor deposition, and the transmittance in the visible light region. FIG. 2 is a graph showing the refractive index of a single-film material that can be vapor-deposited and has a transmittance in the visible light region of 60% or more, and FIG. 3 is a film that can be vapor-deposited and has a transmittance in the visible light region of 60% or more. It is a graph which shows the extinction coefficient of the material of the single film which was.

成膜方法と蒸着可否の判断について説明する。蒸着はモリブデンボートを用いた抵抗加熱方式を採用した。ここで電源容量は10V、250Aとし、水晶振動子を用いた膜厚モニターで成膜速度を観察した。水晶振動子による成膜速度が1.0Å/sになるように電流値を調整し、電源容量の問題から250Aで1.0Å/sが得られなかった場合、蒸着不可と判断した。   A film forming method and determination of whether or not vapor deposition is possible will be described. Vapor deposition employed a resistance heating method using a molybdenum boat. Here, the power supply capacity was 10 V, 250 A, and the film formation rate was observed with a film thickness monitor using a crystal resonator. The current value was adjusted so that the film formation rate by the crystal resonator was 1.0 Å / s, and when 1.0 Å / s was not obtained at 250 A due to the problem of the power supply capacity, it was determined that vapor deposition was not possible.

透過率の評価方法について説明する。0.5mmのガラス基板(OA−10;日本電気硝子製)に100nm狙いで各種材料を成膜した。このサンプルを透過率測定し、波長500nmにおける透過率が60%以上の場合は透明と定義し、詳細な光学定数評価を行った。これによって、簡単な方法で光損失が小さく、反射増強層に適した材料の選別を行なえる。   A method for evaluating the transmittance will be described. Various materials were deposited on a 0.5 mm glass substrate (OA-10; manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd.) aiming at 100 nm. The transmittance of this sample was measured, and when the transmittance at a wavelength of 500 nm was 60% or more, it was defined as transparent, and detailed optical constant evaluation was performed. This makes it possible to select a material suitable for the reflection enhancement layer with a small light loss by a simple method.

前述した方法で材料を選別し、蒸着可能かつ透明な酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化錫の光学定数を評価した。装置は分光エリプソメーターを用い、解析した結果が図2と図3である。また、比較のため代表的な有機EL用材料であるAlq3も記載した。結果、酸化モリブデンと酸化タングステンはAlq3と比較して、可視光領域で高い屈折率を有し、かつ消衰係数が小さいことがわかる。酸化錫は屈折率が高いものの、消衰係数が大きく、光吸収が大きいことがわかる。   The materials were selected by the method described above, and the optical constants of molybdenum oxide, tungsten oxide, and tin oxide, which can be vapor-deposited and were transparent, were evaluated. The apparatus uses a spectroscopic ellipsometer, and the analysis results are shown in FIGS. For comparison, Alq3, which is a typical organic EL material, is also described. As a result, it can be seen that molybdenum oxide and tungsten oxide have a higher refractive index in the visible light region and a smaller extinction coefficient than Alq3. Although tin oxide has a high refractive index, it can be seen that the extinction coefficient is large and the light absorption is large.

なお、一酸化シリコン、酸化タンタル、酸化チタンは、上記の抵抗加熱方式による蒸着方法では蒸発せず、成膜できなかった。酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化亜鉛は成膜できるものの、透過率が低く、光吸収の大きな薄膜になった。
以上の評価結果から、酸化モリブデン、酸化タングステンが、以下の効果を得ることができる。
すなわち、簡便な抵抗加熱法で成膜できるため、有機層上に成膜する際に有機層へ与えるダメージを軽減できるため、有機EL素子特性を劣化させる可能性が低いこと、可視光領域の透過率が高く、光透過性に優れていること、可視光領域での屈折率が高く、後述する反射増強層としての機能を発揮できること、などの効果が得られる。
Silicon monoxide, tantalum oxide, and titanium oxide did not evaporate and could not be formed by the above evaporation method using the resistance heating method. Although gallium oxide, indium oxide, and zinc oxide can be formed into a film, the film has a low transmittance and a large light absorption.
From the above evaluation results, molybdenum oxide and tungsten oxide can obtain the following effects.
In other words, since the film can be formed by a simple resistance heating method, damage to the organic layer can be reduced when the film is formed on the organic layer, so that the possibility of deteriorating the organic EL element characteristics is low, and the visible light region is transmitted. It is possible to obtain effects such as a high rate and excellent light transmittance, a high refractive index in the visible light region, and a function as a reflection enhancement layer described later.

(実施形態1)
図4は、実施形態1の発光素子の構成を示す模式断面図である。図5は、比較例1と実施例1の同一電流時における発光スペクトルの比較結果を示すグラフである。図6は、比較例1と実施例1のCIE色度の比較結果を示すグラフである。なお、有機EL素子(発光素子)は青色発光素子のみを作製した。原理的には緑色、赤色の領域の屈折率も高くなっており、同様の効果が得られるため、ここでは記載しない。
(Embodiment 1)
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the light-emitting element according to the first embodiment. FIG. 5 is a graph showing a comparison result of emission spectra of Comparative Example 1 and Example 1 at the same current. FIG. 6 is a graph showing a comparison result of CIE chromaticity between Comparative Example 1 and Example 1. In addition, only the blue light emitting element was produced as the organic EL element (light emitting element). In principle, the refractive indexes of the green and red regions are also high, and the same effect can be obtained, so it is not described here.

図4に示すように、実施形態1の発光素子4は、第1電極層43が透明導電層、第2電極層45が半透明半反射層からなり、第1電極層43と第2電極層45との間に発光機能層としての有機化合物層44を有し、基板40側に反射層41を有し、第2電極層45(半透明半反射層)を中心として、反射層41とは反対側に反射増強層46を有している、トップエミッション構造の有機EL素子である。   As shown in FIG. 4, in the light-emitting element 4 of Embodiment 1, the first electrode layer 43 is formed of a transparent conductive layer, the second electrode layer 45 is formed of a semitransparent semi-reflective layer, and the first electrode layer 43 and the second electrode layer are formed. 45 includes an organic compound layer 44 as a light emitting functional layer, a reflective layer 41 on the substrate 40 side, and the second electrode layer 45 (semi-transparent semi-reflective layer) as a center. This is an organic EL element having a top emission structure having a reflection enhancing layer 46 on the opposite side.

反射層41はAl合金から作られ、その膜厚は100nmである。なお、Al合金はNdを1wt%添加したものである。
反射層41と第1電極層43との間に設けられた透明層42はSiNから作られ、その膜厚は60nmである。
第1電極層43はITOから作られ、その膜厚は20nmである。
有機化合物層44は120nm〜160nmである。この中には正孔注入層441(20nm)、正孔輸送層442、発光機能層443(10nm)、電子輸送層444(40nm)、が含まれる。反射増強層46の種類によって有機化合物層44の最適膜厚が異なるため、正孔輸送層442の膜厚を変化させ、後述する比較例1と実施例1のピーク波長が同じになるよう調整した。なお、上記のように、青色発光素子を作製したので、発光機能層443のホスト材料は出光興産株式会社製BH215、発光ドーパントは出光興産株式会社製BD102を用いた。
第2電極層45はMgAgから作られる。膜厚は10nmである。
反射増強層46の厚さは60nm〜80nmであり、材料の屈折率によって膜厚の最適値が変化する。比較例1として反射増強層46をAlq3とした場合の素子を作製した。その膜厚は80nmである。実施例1は反射増強層46を酸化モリブデンとした場合の素子を作製した。その膜厚は70nmである。
なお、Alq3を反射増強層46に用いる技術は、公知技術(特開2010−171012)に開示されている。
The reflective layer 41 is made of an Al alloy and has a thickness of 100 nm. In addition, Al alloy adds 1 wt% of Nd.
The transparent layer 42 provided between the reflective layer 41 and the first electrode layer 43 is made of SiN and has a thickness of 60 nm.
The first electrode layer 43 is made of ITO and has a thickness of 20 nm.
The organic compound layer 44 is 120 nm to 160 nm. This includes a hole injection layer 441 (20 nm), a hole transport layer 442, a light emitting functional layer 443 (10 nm), and an electron transport layer 444 (40 nm). Since the optimum film thickness of the organic compound layer 44 varies depending on the type of the reflection enhancement layer 46, the film thickness of the hole transport layer 442 was changed to adjust the peak wavelengths of Comparative Example 1 and Example 1 described later to be the same. . In addition, since the blue light emitting element was produced as mentioned above, the host material of the light emission functional layer 443 used BH215 by Idemitsu Kosan Co., Ltd., and the light emission dopant used BD102 by Idemitsu Kosan Co., Ltd.
The second electrode layer 45 is made of MgAg. The film thickness is 10 nm.
The thickness of the reflection enhancement layer 46 is 60 nm to 80 nm, and the optimum value of the film thickness changes depending on the refractive index of the material. As Comparative Example 1, a device in which the reflection enhancement layer 46 is made of Alq3 was produced. The film thickness is 80 nm. In Example 1, a device in which the reflection enhancing layer 46 is made of molybdenum oxide was produced. The film thickness is 70 nm.
A technique of using Alq3 for the reflection enhancement layer 46 is disclosed in a publicly known technique (Japanese Patent Laid-Open No. 2010-171012).

図5は、実施例1の発光素子の発光スペクトル測定結果を示すグラフ、図6は実施例1の発光素子のCIE色度の比較結果を示すグラフである。
図5に示すように、実施例1の方が比較例1よりもピーク波長を高くすることができ、光取り出し効率が向上していることがわかる。実施例1では比較例1よりもピーク強度が1.2倍、外部量子効率が1.06となっている。また、図6に示すように、色度が比較例1(0.114、0.156)に対して実施例1(0.116、0.142)に改善しており、より深い青色になっていることがわかる。よって、比較例1よりも実施例1の方が良好な光取り出し効率を実現できることがわかる。
FIG. 5 is a graph showing an emission spectrum measurement result of the light emitting device of Example 1, and FIG. 6 is a graph showing a comparison result of CIE chromaticity of the light emitting device of Example 1.
As shown in FIG. 5, it can be seen that the peak wavelength of Example 1 can be made higher than that of Comparative Example 1, and the light extraction efficiency is improved. In Example 1, the peak intensity is 1.2 times that of Comparative Example 1, and the external quantum efficiency is 1.06. Further, as shown in FIG. 6, the chromaticity is improved to Example 1 (0.116, 0.142) with respect to Comparative Example 1 (0.114, 0.156), and a deeper blue color is obtained. You can see that Therefore, it can be seen that the light extraction efficiency better in Example 1 than in Comparative Example 1.

図2に示すように、酸化モリブデンと酸化タングステンの可視光領域における屈折率は2.0〜2.4程度である。反射増強層46の可視光領域における屈折率が、有機材料(屈折率≒1.8)よりも大きい材料を用いることで、良好な光取り出し効率を実現できることがわかる。よって、反射増強層の屈折率は1.8以上であることが好ましく、2.0以上であるとなお良い。また、酸化物の屈折率は大きいもので2.7程度であり、およそ3.0以下と見積もることができる。一方、図2に示すように、今回評価した蒸着材料の最大屈折率は2.4程度であった。
以上より、反射増強層の屈折率は1.8以上3.0以下であることが好ましく、2.0以上2.4以下であればなお良い。
As shown in FIG. 2, the refractive index in the visible light region of molybdenum oxide and tungsten oxide is about 2.0 to 2.4. It can be seen that good light extraction efficiency can be realized by using a material having a refractive index in the visible light region of the reflection enhancement layer 46 larger than that of an organic material (refractive index≈1.8). Therefore, the refractive index of the reflection enhancing layer is preferably 1.8 or more, and more preferably 2.0 or more. In addition, the refractive index of the oxide is large, about 2.7, and can be estimated to be about 3.0 or less. On the other hand, as shown in FIG. 2, the maximum refractive index of the vapor deposition material evaluated this time was about 2.4.
From the above, the refractive index of the reflection enhancement layer is preferably 1.8 or more and 3.0 or less, and more preferably 2.0 or more and 2.4 or less.

なお、反射増強層46の膜厚は今回の発光ドーパントでは70nmで最適膜厚となったが、より短波長の発光ドーパントでは、より薄くしたほうが取り出し効率を高くできる場合がある。また、用いる半透過半反射膜の種類によって最適膜厚が変化する。また、膜厚が薄すぎると成膜時の制御が困難になる場合がある。以上のことを考慮すると、30nm以上であることが好ましい。
また、膜厚が厚くなりすぎると、徐々に光が干渉しにくくなる。有機ELのような自然放出光では、その厚さが数μm程度と言われている。また、膜厚が厚くなりすぎると成膜時間が長くなって生産性が低下する。さらに、膜厚が厚くなると複数のピーク波長が表れ、色純度が低下することがある。これは膜厚が500nm程度から顕著になる。以上のことから、反射増強層46の膜厚は数μm以下であることが良く、500nm以下であることが好ましい。
The film thickness of the reflection enhancement layer 46 is 70 nm for the light emitting dopant of this time, and the optimum film thickness is obtained with a light emitting dopant with a shorter wavelength. Further, the optimum film thickness varies depending on the type of the semi-transmissive / semi-reflective film to be used. If the film thickness is too thin, it may be difficult to control the film formation. Considering the above, it is preferably 30 nm or more.
Moreover, when the film thickness becomes too thick, the light gradually becomes difficult to interfere. In spontaneous emission light such as organic EL, the thickness is said to be about several μm. On the other hand, if the film thickness becomes too thick, the film formation time becomes longer and the productivity is lowered. Furthermore, when the film thickness is increased, a plurality of peak wavelengths appear, and the color purity may decrease. This becomes remarkable from a film thickness of about 500 nm. From the above, the film thickness of the reflection enhancing layer 46 is preferably several μm or less, and preferably 500 nm or less.

上記実施形態1の発光素子において、反射層41から、第2電極層(半透明半反射層)45における反射層41に対向する界面までの光学的距離dが、以下の数式(1)で定められることが好ましい。
d=((2πm+φD+φU)/4π)・λ・・・・(1)
ここで、λは共振対象として設定される波長であり、φDは、発光機能層443側から反射層41に進行する波長λの光が、当該反射層41で反射するときの位相変化であり、φUは、発光機能層443側から第2電極層(半透明半反射層)45に進行する波長λの光が、当該第2電極層(半透明半反射層)45で反射するときの位相変化であり、mは、正の整数である。
実施形態1では発光ドーパントのピーク波長が470nm程度であるので、λ=470nmとすると、φDはAlとSiN界面での470nmにおける反射での位相シフト、φUは電子輸送層と半透過半反射層との界面での470nmにおける反射での位相シフトになる。また、実施形態1ではm=1で設計している。よって、光学的距離dはおよそ380nmとなる。
In the light emitting device of the first embodiment, the optical distance d from the reflective layer 41 to the interface facing the reflective layer 41 in the second electrode layer (semi-transparent semi-reflective layer) 45 is determined by the following formula (1). It is preferred that
d = ((2πm + φD + φU) / 4π) · λ (1)
Here, λ is a wavelength set as a resonance target, φD is a phase change when light of wavelength λ traveling from the light emitting functional layer 443 side to the reflective layer 41 is reflected by the reflective layer 41, φU is a phase change when light of wavelength λ traveling from the light emitting functional layer 443 side to the second electrode layer (semi-transparent semi-reflective layer) 45 is reflected by the second electrode layer (semi-transparent semi-reflective layer) 45 And m is a positive integer.
In Embodiment 1, since the peak wavelength of the luminescent dopant is about 470 nm, when λ = 470 nm, φD is a phase shift in reflection at 470 nm at the interface between Al and SiN, and φU is an electron transport layer and a semi-transmissive / semi-reflective layer. Resulting in a phase shift due to reflection at 470 nm at the interface. In the first embodiment, the design is performed with m = 1. Therefore, the optical distance d is about 380 nm.

(実施形態2)
図7は実施形態2の発光素子の構成を示す模式断面図である。図8は比較例2と実施例2の発光素子の同一電流時における発光スペクトルの比較結果を示すグラフである。図9は比較例2と実施例2の発光素子のCIE色度の比較結果を示すグラフである。なお、有機EL素子は青色発光素子のみを作製した。原理的には緑色、赤色の領域の屈折率も高くなっており、同様の効果が得られるため、ここでは記載しない。
(Embodiment 2)
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the light emitting device of the second embodiment. FIG. 8 is a graph showing comparison results of emission spectra of the light emitting elements of Comparative Example 2 and Example 2 at the same current. FIG. 9 is a graph showing a comparison result of CIE chromaticity of the light emitting elements of Comparative Example 2 and Example 2. In addition, only the blue light emitting element was produced for the organic EL element. In principle, the refractive indexes of the green and red regions are also high, and the same effect can be obtained, so it is not described here.

図7に示すように、実施形態2の発光素子7は、第1電極層73が透明導電層、第2電極層75が半透明半反射層からなり、第1電極層73と第2電極層75の間に発光機能層743を含む有機化合物層74を有し、基板70側に反射層71を有し、第2電極層75(半透明半反射層)を中心として、反射層71とは反対側に屈折率が異なる第1の層としての第1反射増強層76、第2の層としての第2反射増強層77、第3反射増強層78を有している。つまり、反射増強層が屈折率の異なる複数層から成る、トップエミッション構造の有機EL素子である。
反射層71はAl合金から作られ、その膜厚は100nmである。なお、Al合金はNdを1%添加したものである。
透明膜72はSiNから作られ、その膜厚は60nmである。
第1電極層73はITOから作られ、その膜厚は20nmである。
有機化合物層74は120nm〜160nmである。この中には正孔注入層741(20nm)、正孔輸送層742、発光機能層743(10nm)、電子輸送層744(40nm)、が含まれる。反射増強層の種類によって最適膜厚が異なるため、正孔輸送層742の膜厚を変化させ、ピーク波長が同じになるよう調整した。なお、上記のように、青色発光素子を作製したので、発光機能層743のホスト材料は出光興産株式会社製BH215、発光ドーパントは出光興産株式会社製BD102を用いた。
第2電極層75はMgAgから作られる。膜厚は10nmである。
第1反射増強層76の厚さは60nm〜80nmであり、材料の屈折率によって最適値が変化する。比較例2として第1反射増強層76をAlq3とした場合の素子を作製した。その膜厚は80nmである。実施例2は第1反射増強層76を酸化モリブデンとした場合の素子を作製した。その膜厚は70nmである。
第2反射増強層77は第1反射増強層76よりも低屈折率の材料から選ばれ、ここではLiFを用いた。膜厚は80nmである。
第3反射増強層78は第2反射増強層77よりも高い屈折率を持つ材料から選ばれ、第1反射増強層76と同一材料とした。膜厚は70nmである。なお、必ずしも第1反射増強層76と同じである必要はなく、この層が外部からの水分侵入を防ぐための封止層を兼ねても良い。例えばSiN、SiOx、AlOx等が挙げられる。
なお、第1反射増強層76は、酸化タングステンで形成してもよい。
As shown in FIG. 7, in the light-emitting element 7 of Embodiment 2, the first electrode layer 73 is a transparent conductive layer, the second electrode layer 75 is a translucent semi-reflective layer, and the first electrode layer 73 and the second electrode layer 75 includes an organic compound layer 74 including a light emitting functional layer 743, a reflective layer 71 on the substrate 70 side, and the reflective layer 71 centering on the second electrode layer 75 (translucent semi-reflective layer). On the opposite side, a first reflection enhancement layer 76 as a first layer having a different refractive index, a second reflection enhancement layer 77 as a second layer, and a third reflection enhancement layer 78 are provided. That is, it is an organic EL element having a top emission structure in which the reflection enhancement layer is composed of a plurality of layers having different refractive indexes.
The reflective layer 71 is made of an Al alloy and has a thickness of 100 nm. In addition, Al alloy adds 1% of Nd.
The transparent film 72 is made of SiN and has a film thickness of 60 nm.
The first electrode layer 73 is made of ITO and has a thickness of 20 nm.
The organic compound layer 74 is 120 nm to 160 nm. This includes a hole injection layer 741 (20 nm), a hole transport layer 742, a light emitting functional layer 743 (10 nm), and an electron transport layer 744 (40 nm). Since the optimum film thickness differs depending on the type of the reflection enhancement layer, the film thickness of the hole transport layer 742 was changed to adjust the peak wavelength to be the same. In addition, since the blue light emitting element was produced as mentioned above, the host material of the light emission functional layer 743 used BH215 by Idemitsu Kosan Co., Ltd., and the light emission dopant used BD102 by Idemitsu Kosan Co., Ltd.
The second electrode layer 75 is made of MgAg. The film thickness is 10 nm.
The thickness of the first reflection enhancement layer 76 is 60 nm to 80 nm, and the optimum value varies depending on the refractive index of the material. As Comparative Example 2, an element in which the first reflection enhancing layer 76 is Alq3 was produced. The film thickness is 80 nm. In Example 2, a device in which the first reflection enhancing layer 76 is made of molybdenum oxide was produced. The film thickness is 70 nm.
The second reflection enhancement layer 77 was selected from a material having a lower refractive index than the first reflection enhancement layer 76, and LiF was used here. The film thickness is 80 nm.
The third reflection enhancement layer 78 is selected from materials having a higher refractive index than the second reflection enhancement layer 77 and is made of the same material as the first reflection enhancement layer 76. The film thickness is 70 nm. Note that it is not necessarily the same as the first reflection enhancing layer 76, and this layer may also serve as a sealing layer for preventing moisture from entering from the outside. For example, SiN, SiOx, AlOx, etc. are mentioned.
Note that the first reflection enhancing layer 76 may be formed of tungsten oxide.

上記実施形態2の発光素子において、反射層71から、第2電極(半透明半反射層)75における反射層71に対抗する界面までの光学的距離dは、先の実施形態1と同様に数式(1)を用いて定めることができる。実施形態1と同様に光学的距離dを算出すると、およそ380nmとなる。   In the light emitting device of the second embodiment, the optical distance d from the reflective layer 71 to the interface facing the reflective layer 71 in the second electrode (semi-transparent semi-reflective layer) 75 is expressed by the same equation as in the first embodiment. It can be determined using (1). When the optical distance d is calculated as in the first embodiment, it is approximately 380 nm.

図8は実施例2と比較例2の発光素子の発光スペクトル測定結果を示すグラフ、図9は実施例2と比較例2の発光素子のCIE色度の比較結果を示すグラフである。
図8に示すように、実施例2の方が比較例2よりもピーク波長を高くすることができ、光取り出し効率が向上していることがわかる。実施例2では比較例2よりもピーク強度が1.25倍、外部量子効率が0.97となっている。また、図9に示すように、色度が比較例2(0.117、0.138)に対して実施例2(0.117、0.118)に改善しており、より深い青色になっていることがわかる。よって、比較例1よりも実施例1の方が良好な光取り出し効率を実現できることがわかる。
FIG. 8 is a graph showing emission spectrum measurement results of the light emitting elements of Example 2 and Comparative Example 2, and FIG. 9 is a graph showing comparison results of CIE chromaticities of the light emitting elements of Example 2 and Comparative Example 2.
As shown in FIG. 8, it can be seen that the peak wavelength of Example 2 can be made higher than that of Comparative Example 2, and the light extraction efficiency is improved. In Example 2, the peak intensity is 1.25 times that of Comparative Example 2, and the external quantum efficiency is 0.97. Further, as shown in FIG. 9, the chromaticity is improved to Example 2 (0.117, 0.118) with respect to Comparative Example 2 (0.117, 0.138), resulting in a deeper blue color. You can see that Therefore, it can be seen that the light extraction efficiency better in Example 1 than in Comparative Example 1.

上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。   Various modifications other than the above embodiment are conceivable. Hereinafter, a modification will be described.

(変形例1)上記実施形態では、第2電極層45,75が半透明反射層を兼ねているとしたが、これに限定されない。例えば、第2電極層45,75をITOなどの透明導電層としてもよい。   (Modification 1) In the above embodiment, the second electrode layers 45 and 75 also serve as a translucent reflective layer. However, the present invention is not limited to this. For example, the second electrode layers 45 and 75 may be transparent conductive layers such as ITO.

(変形例2)上記実施形態では反射増強層46または第3反射増強層78と、観測者の間には光学的な機能層が無い場合で述べたが、例えば、カラーフィルター層やマイクロレンズなどの2次元構造を持つ、光学的な機能を有する層をさらに設けてもよい。   (Modification 2) In the above embodiment, the case where there is no optical functional layer between the reflection enhancement layer 46 or the third reflection enhancement layer 78 and the observer has been described. For example, a color filter layer, a microlens, etc. A layer having the following two-dimensional structure and having an optical function may be further provided.

4…発光素子、40…基板、41…反射層、42…透明層、43…第1電極層、44有機化合物層,441…正孔注入層、442…正孔輸送層、443…発光機能層、444…電子輸送層、45…第2電極層、46…反射増強層、7…発光素子、70…基板、71…反射層、72…透明層、73…第1電極層、74有機化合物層,741…正孔注入層、742…正孔輸送層、743…発光機能層、744…電子輸送層、75…第2電極層、76…第1反射増強層、77…第2反射増強層、78…第3反射増強層。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 ... Light emitting element, 40 ... Board | substrate, 41 ... Reflective layer, 42 ... Transparent layer, 43 ... 1st electrode layer, 44 Organic compound layer, 441 ... Hole injection layer, 442 ... Hole transport layer, 443 ... Light emission functional layer 444 ... Electron transport layer, 45 ... Second electrode layer, 46 ... Reflection enhancement layer, 7 ... Light emitting element, 70 ... Substrate, 71 ... Reflection layer, 72 ... Transparent layer, 73 ... First electrode layer, 74 Organic compound layer , 741 ... hole injection layer, 742 ... hole transport layer, 743 ... light emitting functional layer, 744 ... electron transport layer, 75 ... second electrode layer, 76 ... first reflection enhancement layer, 77 ... second reflection enhancement layer, 78 ... Third reflection enhancing layer.

Claims (6)

第1電極層と、
第2電極層と、
前記第1電極層および前記第2電極層の間に配置された、少なくとも1層以上の発光機能層を有する有機化合物層と、
前記発光機能層で発せられた光を前記発光機能層に向けて反射する反射層と、
前記発光機能層を挟んで前記反射層の反対側に配置され、前記発光機能層で発せられた光の一部を前記発光機能層に向けて反射し、他の一部を透過させる半透明半反射層と、
前記半透明半反射層を挟んで前記反射層の反対側に、前記半透明半反射層と接するように配置された反射増強層と、を備え、
前記反射増強層は、酸化モリブデン又は酸化タングステンにより形成されていることを特徴とする発光素子。
A first electrode layer;
A second electrode layer;
An organic compound layer having at least one light-emitting functional layer disposed between the first electrode layer and the second electrode layer;
A reflective layer that reflects the light emitted from the light emitting functional layer toward the light emitting functional layer;
A translucent translucent layer disposed on the opposite side of the reflective layer across the light emitting functional layer, reflecting a part of the light emitted from the light emitting functional layer toward the light emitting functional layer and transmitting the other part. A reflective layer;
A reflection enhancing layer disposed on the opposite side of the reflective layer across the translucent semi-reflective layer, so as to be in contact with the translucent semi-reflective layer;
The light-emitting element, wherein the reflection enhancement layer is made of molybdenum oxide or tungsten oxide.
前記第1電極層、前記第2電極層、前記有機化合物層、前記反射層、前記半透明半反射層、および前記反射増強層は、基板上に積層構造をなすように構成され、
前記第1電極層は、前記基板と前記有機化合物層との間に設けられており、
前記半透明半反射層は、前記第2電極層を兼ねる、ことを特徴とする請求項1に記載の発光素子。
The first electrode layer, the second electrode layer, the organic compound layer, the reflective layer, the translucent semi-reflective layer, and the reflection enhancement layer are configured to form a laminated structure on a substrate,
The first electrode layer is provided between the substrate and the organic compound layer,
The light emitting device according to claim 1, wherein the translucent semi-reflective layer also serves as the second electrode layer.
前記反射増強層の可視光領域(360nm以上830nm以下)における屈折率が1.8以上3.0以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の発光装置。   3. The light emitting device according to claim 1, wherein a refractive index in a visible light region (360 nm or more and 830 nm or less) of the reflection enhancement layer is 1.8 or more and 3.0 or less. 前記反射増強層の膜厚が30nm以上500nm以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の発光素子。   4. The light-emitting element according to claim 1, wherein the reflection enhancement layer has a thickness of 30 nm to 500 nm. 前記反射増強層は、酸化モリブデンまたは酸化タングステンからなる第1の層と、前記第1の層の屈折率よりも低い屈折率を有する第2の層と、を有し、
前記第1の層と前記第2の層とは互いに接していることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の発光素子。
The reflection enhancement layer includes a first layer made of molybdenum oxide or tungsten oxide, and a second layer having a refractive index lower than that of the first layer,
5. The light-emitting element according to claim 1, wherein the first layer and the second layer are in contact with each other.
第1電極層と、
第2電極層と、
前記第1電極層および第2電極層の間に配置された、少なくとも1層以上の発光機能層を有する有機化合物層と、
前記発光機能層で発せられた光を前記発光機能層に向けて反射する反射層と、
前記発光機能層を挟んで前記反射層の反対側に配置され、前記発光機能層で発せられた光の一部を前記発光機能層に向けて反射し、他の一部を透過させる半透明半反射層と、
前記半透明半反射層を挟んで前記反射層の反対側に、前記半透明半反射層と接するように配置された反射増強層と、を備えた発光素子の製造方法であって、
前記反射増強層は、酸化モリブデン又は酸化タングステンを用いて、真空蒸着法により形成することを特徴とする発光素子の製造方法。
A first electrode layer;
A second electrode layer;
An organic compound layer having at least one light-emitting functional layer disposed between the first electrode layer and the second electrode layer;
A reflective layer that reflects the light emitted from the light emitting functional layer toward the light emitting functional layer;
A translucent translucent layer disposed on the opposite side of the reflective layer across the light emitting functional layer, reflecting a part of the light emitted from the light emitting functional layer toward the light emitting functional layer and transmitting the other part. A reflective layer;
A reflection enhancing layer disposed on the opposite side of the reflective layer across the translucent semi-reflective layer so as to be in contact with the semi-transparent semi-reflective layer;
The method of manufacturing a light emitting element, wherein the reflection enhancement layer is formed by vacuum deposition using molybdenum oxide or tungsten oxide.
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