JP3832088B2 - Organic light emitting device - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は有機半導体を利用した有機発光素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高度情報化マルチメディア社会の発展に伴い、低消費電力・高画質の平板型表示素子の開発が活発化している。非発光型の液晶表示素子は低消費電力を特長としてその位置を確立し、携帯情報端末等への応用と更なる高性能化が進んでいる。一方、有機ＥＬディスプレイは自発光型であり、ディスプレイが最も一般的に使用される室内で非常に認識しやすいことから、従来のＣＲＴの代替えや、ＣＲＴでは実現困難な大画面表示や超高精細表示の実現を目標として研究開発が活発化している。既に、モノクロ（緑色、黄色）の文字数字表示は実用に近い技術レベルに達しており、今後は有機ＥＬの特徴を活かした高輝度、薄型のディスプレイの開発と動画像をも表示し得る高精細カラーディスプレイへの期待が高まりつつある。
【０００３】
１９８７年にタンらがガラス基板上に正孔注入用電極層、有機正孔輸送層、有機電子輸送性発光層、電子注入用電極層を付着形成することによりることにより、低電圧で発光する有機ＥＬが可能となることを実証して以来（参考文献：C.W.Tang et al. Appl. Phys. Lett. Vol.51, p.913 (1987)）、有機ＥＬ素子が大きく注目を浴びている。
【０００４】
タンらにより提案された従来の有機ＥＬ素子の概要を図１１を用いて説明する。
ガラス基板１１１の上に酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等の比較的大きなイオン化ポテンシャルを有し正孔の注入が容易な透明導電性薄膜（ＩＴＯ）でなる陽極１１２が形成されている。次にその表面のほぼ全面に正孔輸送層１１３、及び電子輸送性の発光層１１４が順に形成されている。そしてその表面に銀マグネシウム合金（ＡｇＭｇ）等の比較的低い仕事関数を有し電子の注入の容易な金属層でなる陰極１１５が形成されている。
【０００５】
電子輸送性の発光層１１４は一般的に金属に比較して低い仕事関数を有するが、ＡｇＭｇ合金等の低仕事関数を有する金属を陰極として用いることにより電子の注入とその輸送が比較的容易に実現できる。また、正孔輸送層１１３は比較的大きなイオン化ポテンシャルを有するので、金（Ａｕ）や酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等のイオン化ポテンシャルの大きな材料を陽極として用いることにより正孔の注入とその輸送が比較的容易に実現できる。そこで、陰極に対して陽極に正の直流電圧を印加することにより、陽極（ＩＴＯ）１１２から正孔輸送層１１３に正孔が注入され、また陰極１１５から電子輸送性の発光層１１４に電子が注入され、さらに正孔輸送層１１３と電子輸送性の発光層１１４の接合部近傍の発光層中でこれらが結合することにより励起子が形成され緑色の発光１１６が生じる。この発光は透明電極及び基板を通して観測がなされる。勿論、正孔輸送性の有機発光層と電子輸送性の有機層を接合させ、正孔と電子を注入・輸送することによっても発光が得られる。
【０００６】
この発光原理はガリウム砒素等で形成された無機の発光ダイオードに類似しており、ＰＮ接合のされた化合物半導体に電子と正孔を注入することにより接合部近傍で電子と正孔の再結合することによる発光と対応させることができる。そして、電子輸送層はＮ型化合物半導体、正孔輸送層はＰ型化合物半導体に対比させるさせることができる。
【０００７】
その後、青色や赤色を発光する有機半導体材料や添加物材料が開発されるとともに、カラーディスプレイを実現するためのいくつかの方式も提案され、カラーディスプレイも試作されるに至っている。
有機ＥＬでカラーディスプレイを実現する方式として次の五つの方式が提案されている。
【０００８】
（１） 赤、緑、青の発光を生じる三種類の有機発光材料を平面的に交互に配置する方法。
【０００９】
（２） 赤、緑、青の発光を生じる三種類の有機発光材料を積層する方法。
（３） 白色（広い帯域の緑）発光する有機材料と三種類の共振器構造を形成する方法。
【００１０】
（４） 白色発光する有機材料と三原色のカラーフィルタを組み合わせる方法。
【００１１】
（５） 青色発光する有機材料と三原色に変換する色変換層を組み合わせる方法。
【００１２】
ところが、それぞれの方式に大きな課題が残されている。第１の方式では、有機材料の耐水性、耐薬品性に問題があるために一度形成した有機薄膜を微細加工することは困難であり、高精細なディスプレイを実現することは非常に困難である。
【００１３】
第２の方式では、有機材料の耐熱性が不十分なために透過率の高いＩＴＯ層を積層して形成することが困難であり、更に有機ＥＬの場合陰極として仕事関数の低い金属を用いる必要があるために透過率の高い積層構造素子を形成することが不可能に近く、従ってこの方式では効率のよいカラーディスプレイを形成することは極めて困難である。
【００１４】
第３の方式では発光色が共振器を形成するための薄膜の厚さに大きく依存するために大面積にわたって均一なカラーディスプレイを実現することは非常に困難である。
【００１５】
第４及び第５の方法は高画質を実現するうえでは比較的優れているが、第４の方式ではカラーフィルタを用いるために高効率なディスプレイを実現することは不可能であり、更に現在のところ信頼性の高い白色発光材料の開発を待たざるを得ない。また。第５の方式では青から赤への光の変換効率が低く高効率、高輝度なディスプレイを実現することが困難である。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
以上に説明したように、従来の有機発光素子においては実用的な高画質なカラーディスプレイを実現することが困難であった。
【００１７】
本発明は、新しい原理にもとづく発光波長を制御する方式を提供するとともに、新しい方式のカラーディスプレイを提供するものである。特に、従来の有機発光素子のカラー化方式を欠点を克服し、高画質、高信頼性のカラーディスプレイを実現するものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明の有機発光素子は基板上に少なくとも陽極、発光層を含む有機薄膜層および陰極が形成され、有機薄膜層に陽極及び陰極からそれぞれ正孔及び電子が注入されることにより発光層にて発光が生じる有機発光素子において、前記発光層に近接する領域を含んで発光層よりも屈折率の高い層を前記発光層と光学的に結合させ、かつ、前記発光層で発光する光を基板表面に対して平行な方向に伝搬させる光導波路層を形成し、この光導波路層の一部または全体に実効屈折率が基板表面に対して平行な一定方向に周期的に変化している領域が形成されている。
【００１９】
また、本発明の有機発光素子は基板上に少なくとも陽極、発光層を含む有機薄膜層および陰極が形成され、有機半導体に陽極及び陰極からそれぞれ正孔及び電子が注入されることにより発光層にて発光が生じる有機発光素子において、陽極または陰極のうち少なくとも一方が透明であり、前記発光層に近接して発光層よりも屈折率の高い層が形成されることにより、前記発光層で発光する光を基板表面に対して平行な方向に伝搬する光導波路層が形成され、前記光導波路の一部もしくは全体に実効屈折率が基板表面に対して平行な一定方向に周期的に変化している領域が形成されており、前記伝搬光と逆方向に光が回折帰還されることにより伝搬光と帰還光が互いに共振しあう構造を有し、共振した光のうち散乱光または低次回折光が透明電極を透過して素子の外部に放出される。
【００２０】
これらの構成により、単色性の優れた所望の発光波長を発光する高画質、高信頼性のカラーデイスプレイを実現することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、基板上に少なくとも陽極、発光層を含む有機薄膜層および陰極が形成され、有機薄膜層に陽極および陰極からそれぞれ正孔および電子が注入されることにより発光層にて発光が生じる有機発光素子において、陽極および陰極のうち少なくとも一方が透明であり、発光層に近接して発光層よりも屈折率の高い層が形成されることにより、発光層で発光する光を基板表面に対して平行な方向に伝搬する光導波路が形成され、光導波路の一部もしくは全体に実効屈折率が基板表面に対して平行な一定方向に周期的に変化している領域が形成されており、伝搬光と逆方向に光が回折帰還されることにより伝搬光と帰還光が互いに共振しあう構造を有し、共振した光のうち散乱光または低次回折光が透明電極を透過して素子の外部に放出され、光導波路に形成された実効屈折率変化の周期の光学長が、発光層が発光する可視光の波長の半分の整数倍であることを特徴とする有機発光素子で、実効屈折率の周期的変化に応じた特定の波長の光が強く発光し、色純度の高い発光が得られる。
【００２３】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の有機発光素子において、光導波路の一部もしくは全体に形成された実行屈折率が周期的に変化している領域が複数の領域に分割され、かつ、それぞれの領域が異なる周期を有するものである。
【００２５】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の有機発光素子において、光導波路に形成された実効屈折率変化の周期の光学長を発光層が発光する可視光の波長の半分としたものである。
【００２６】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の有機発光素子において、光導波路に形成された実効屈折率変化の周期の光学長を発光層が発光する可視光の波長と等しくしたものである。これらの構成によれば、二次の回折光が共振し、一次の回折光が発光素子から放出される。
【００２７】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の有機発光素子において、光導波路における実効屈折率の変化する領域を発光層に近接して形成し、透明電極を透過して素子の外部に放出される光を平面状としたものである。
【００２８】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の有機発光素子において、発光層に近接して形成された発光層よりも屈折率が高い層が周期的に屈折率が変化している領域を有する透明な層であるものである。
【００２９】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の有機発光素子において、光導波路が発光層よりも屈折率の高い透明電極を含んで形成され、かつ透明電極の組成が一定方向に周期的に変化しているものである。
【００３０】
請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の有機発光素子において、光導波路が発光層よりも屈折率の高い透明電極を含んで形成され、かつ透明電極の厚さが一定方向に周期的に変化しているものである。
【００３２】
請求項９に記載の発明は、請求項１に記載の有機発光素子において、少なくとも陽極および陰極のうちの一方が透明であり、発光層に近接して透明電極側に発光層よりも屈折率の高い透明な層、および発光層または高屈折率層の近傍に屈折率が周期的に変化している領域を有する透明な層が形成されており、発光層で発光する光を伝搬しかつその実効屈折率が基板表面の一定の方向に周期的に変化している領域を有する光導波路が形成されていることを特徴とする有機発光素子で、実効屈折率の周期的変化に応じた特定の波長の複数種の光が強く発光し、色純度の高い複数種の発光が得られる。
【００３３】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の有機発光素子において、透明電極が発光層よりも屈折率が高い層でなり、かつ発光層または透明電極層の近傍に屈折率が周期的に変化している領域を有する透明な層が形成され、発光層で発光する光を伝搬しかつその実効屈折率が基板表面の一定の方向に周期的に変化している領域を有する光導波路が形成されているものである。
【００３４】
請求項１１に記載の発明は、請求項９に記載の有機発光素子において、屈折率が周期的に変化している領域を有する透明な層が有機薄膜層を含んで形成され、かつ有機薄膜層の組成が一定方向に周期的に変化しているものである。
【００３５】
請求項１２に記載の発明は、請求項９に記載の有機発光素子において、屈折率が周期的に変化している領域を有する透明な層が誘電体層を含んで形成され、かつ誘電体層の組成が一定方向に周期的に変化しているものである。
【００３６】
請求項１３に記載の発明は、請求項９に記載の有機発光素子において、屈折率が周期的に変化している領域を有する透明な層が誘電体層を含んで形成され、かつ誘電体層の厚さが一定方向に周期的に変化しているものである。
【００３７】
請求項１４に記載の発明は、請求項９に記載の有機発光素子において、屈折率が周期的に変化している領域を有する透明な層が複数の誘電体層を含んで形成され、かつ少なくとも一層の誘電体層の厚さまたは組成が一定方向に周期的に変化しているものである。
【００３８】
請求項１５に記載の発明は、請求項１に記載の有機発光素子において、光導波路に形成された実効屈折率の変動周期が赤、緑、青の光に対応する複数種の周期としたもので、カラー画像表示を可能としたものである。
【００３９】
（実施の形態１）
本発明の有機発光素子の概略原理を図１を参照しながら説明する。図１（Ａ）は発光素子の層断面図であり、図１（Ｂ）には本素子における各層の屈折率と光強度分布を示す。
【００４０】
図１(Ａ)において、１はガラス基板である。その表面には透明電極２、屈折率が発光層を含む有機半導体層よりも高くかつその屈折率が周期的に変化している透明な半導体層である周期的高屈折率層６、発光層を含む有機半導体薄膜による有機発光層４、金属電極５が順次形成されている。有機発光層４中の発光層に透明電極２及び金属電極５からキャリアが注入されることにより発光が生じる。ところが、図１(Ｂ)に示すように、有機発光層４の近傍に周期的高屈折率層６が形成されているために、発生した光は屈折率の低い両端の層、即ち有機発光層４およびガラス基板１に挟まれた周期的高屈折率層６内またはその近傍に閉じこめられ、発生した光は導波光７としてガラス基板１に平行な方向に伝搬する。ところが、この光導波路には周期的高屈折率層６により一定の周期を有する屈折率分布が形成されているために、導波路中を伝搬する導波光７のうちこの周期に応じた特定の波長の光８だけが回折現象により逆方向に反射される。するとこの反射される波の波長と同一波長の伝搬光が互いに干渉しあい強め合うことになるので、特定の波長に対してガラス基板１と平行方向に共振器が形成される。その結果、有機発光層４で生じる光のうちこの共振器で決定される特定の波長の光だけが強く発光する。そして導波路型の共振器内に閉じこめられた光は導波路内の散乱によりガラス基板１を通じて基板から外部に放射される。
【００４１】
このとき、周期構造に伴う導波路の実効屈折率の変動周期の光学長が発光波長の半分の整数倍であれば低次の回折光が取り出される。たとえば発光波長とほぼ同一の場合には２次の回折光が共振し、その時１次の回折光９が基板と垂直方向に放出される。
【００４２】
本構成の発光素子においては、発光する光のスペクトルは共振波長の近傍であり極めて色純度の高い発光が得られる。従って、実効屈折率の変動周期をそれぞれ赤、緑、青等に対応させることにより、色純度の高いカラーの発光を得ることができる。
【００４３】
また一般に屈折率の周期構造を有する導波路においては伝搬する光の振動方向が周期構造と平行な波だけが回折を受けるので、この周期構造の導波路から外部に放出される光は周期構造と同一方向に偏光成分を有する光がほとんどであり、この周期構造を形成する方向を制御することにより発光の偏光方向を制御することが可能である。
【００４４】
なお、本実施例においては、有機発光層４と透明電極２の間に両者の屈折率よりも高く、かつ周期的な屈折率分布を有する周期的高屈折率層６を形成することにより特定の波長に対する光帰還性の導波路を形成しているが、高屈折率層と周期的な屈折率分布を有する層を別途形成してもよい。この構成によっても、周期的に実効屈折率が変化する光導波路を形成することができる。
【００４５】
また、本実施例においては、光導波路を形成するために透明電極２よりも屈折率の高い高屈折率層６を用いているが、必ずしも透明電極２よりも高い屈折率層を形成する必要はなく、例えば透明電極２の屈折率自体が有機発光層４よりも高ければ透明電極２を主体とする光導波路が形成される。したがって有機発光層４もしくは透明電極２の近傍に周期的な屈折率分布を有する層が形成されていれば実質的に実効屈折率に周期構造を有する光導波路が形成され、導波路型共振器が形成される。
【００４６】
また、本実施例においては、周期的な高屈折率分布を有する周期的高屈折率層６が有機発光層４と透明電極２の間に設置されているが、必ずしも有機発光層４と透明電極２の間に設置される必要はなく、例えば透明電極２とガラス基板１の間、または有機発光層４と金属電極層５の間に形成されていてもよい。
【００４７】
（実施の形態２）
本発明のより具体的な素子構成を以下に説明する。第２の実施形態に係わる発光素子について図２を参照しながら説明する。
【００４８】
図２において、２１はガラス基板である。ガラス基板２１の表面には屈折率の高い２種類の誘電体、たとえば酸化チタンおよび硫化亜鉛を交互に周期的に配列した透明な誘電体層２６７が形成され、その上に更に酸化インジウム錫でなる透明電極層２２としての陽極が形成されている。透明電極層２２の表面には、正孔輸送層２３としてトリフェニルジアミン（ＴＰＤ[N,N'-bis (3-methylphenyl) - (1,1'-biphenyl) - 4 , 4'-diamine] が形成され、その上にアルミキノリノール錯体（Alq[tris(8-hydroxyquinoline) aluminium]）のような有機半導体による電子輸送性の有機発光層２４および金属電極２５による陰極が順次形成され、有機発光層２４に陽極２２および陰極２５からそれぞれ正孔および電子が注入されることにより発光が生じる。
【００４９】
ここで、実施の形態１で説明したのと同じ原理で、有機発光層２４の近傍に配置されている誘電体層２６７の屈折率が高いために、発生した光は屈折率の低い２つの層または媒体、即ち有機発光層２４およびガラス基板２１に挟まれた誘電体層２６７の近傍に閉じこめられ、発生した光は導波光としてガラス基板２１に平行な方向に伝搬する。誘電体層２６７に周期的屈折率分布が形成されているので、伝搬する光の導波路にはその実効屈折率に周期的な分布が形成される。したがって、実施の形態１で説明したように、光導波路に形成された実効屈折率の分布により、ガラス基板２１と平行方向に光共振器が形成され、有機発光層２４で発する光のうちこの共振器で決定される特定の波長の光だけが強く発光し、外部に放出される。
【００５０】
（実施の形態３）
実施の形態２においては誘電体層２６７が周期的な屈折率分布を形成するように形成されたが、透明電極自体が周期的な屈折率分布を有していてもかまわない。具体的な素子構成を実施の形態３として図３を参照しながら説明する。
【００５１】
図３において、３１はガラス基板で、その表面には組成比が周期的に変化している酸化インジウム錫でなる透明電極３２６７から成るな陽極が形成されている。その表面には、正孔輸送層３３としてのトリフェニルジアミン（ＴＰＤ[N,N'-bis (3-methylphenyl) - (1,1'-biphenyl) - 4 , 4'-diamine] が形成され、さらに、有機半導体であるアルミキノリノール錯体（Alq[tris(8-hydroxyquinoline)aluminium]）でなる電子輸送性の有機発光層３４および金属電極３５による陰極が順次形成され、有機発光層３４に陽極３２６７および陰極３５からそれぞれ正孔および電子が注入されることにより発光が生じる。
【００５２】
ここで、実施の形態１で説明したのと同じ原理で、有機発光層３４の近傍に配置されている透明電極３２６７の屈折率が高いために、発生した光は屈折率の低い２つの層または媒体、即ち有機発光層３４およびガラス基板３１に挟まれた透明電極３２６７の近傍に閉じこめられ、発生した光は導波光としてガラス基板３１に平行な方向に伝搬する。透明電極３２６７に周期的屈折率分布が形成されているので、伝搬する光の導波路にはその実効屈折率に周期的な分布が形成される。したがって、実施の形態１で説明したように、光導波路に形成された実効屈折率の分布により、ガラス基板３１と平行方向に光共振器が形成され、有機発光層２４で発する光のうちこの共振器で決定される特定の波長の光だけが強く発光し、外部に放出される。
【００５３】
（実施の形態４）
つぎに、本発明の実施の形態４に係わる発光素子について図４を参照しながら説明する。
【００５４】
図４において、４１はガラス基板で、その表面には酸化インジウム錫でなる透明電極４２６７が陽極として形成されている。透明電極４２６７は周期的に厚さを変化させており、表面に周期的な凹凸構造が形成されている。透明電極４２６７の表面には、正孔輸送層４３としてのトリフェニルジアミン（ＴＰＤ[N,N'-bis (3-methylphenyl) - (1,1'-biphenyl) - 4 , 4'-diamine] が形成され、その上に有機半導体であるアルミキノリノール錯体（Alq[tris(8-hydroxyquinoline)aluminium]）でなる電子輸送性の有機発光層４４、さらに、金属電極４５による陰極が順次形成されている。有機発光層４４には陽極４２６７および陰極４５からそれぞれ正孔および電子が注入されることにより発光が生じる。
【００５５】
ここで、実施の形態１で説明したのと同じ原理で、有機発光層４４の近傍に配置されている透明電極４２６７の屈折率が高いために、発生した光は屈折率の低い２つの層または媒体、即ち有機発光層４４およびガラス基板４１に挟まれた透明電極４２６７の近傍に閉じこめられ、発生した光は導波光としてガラス基板４１に平行な方向に伝搬する。透明電極４２６７の周期的な凹凸構造により周期的屈折率分布が形成されているので、伝搬する光の導波路にはその実効屈折率に周期的な分布が形成される。したがって、実施の形態１で説明したように、光導波路に形成された実効屈折率の分布により、ガラス基板４１と平行方向に光共振器が形成され、有機発光層４４で発する光のうちこの共振器で決定される特定の波長の光だけが強く発光し、外部に放出される。
【００５６】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５に係わる発光素子について図５を参照しながら説明する。
【００５７】
図５において、５１はガラス基板である。ガラス基板５１上に高屈折率を有する誘電体層５６が形成され、更にその表面には酸化インジウム錫でなる透明電極５２が形成され、透明電極５２の表面に周期的な屈折率構造を有する正孔注入層５７が形成されている。正孔注入層５７の上には正孔輸送層５３としてのトリフェニルジアミン（ＴＰＤ[N,N'-bis (3-methylphenyl) - (1,1'-biphenyl) - 4 , 4'-diamine] が形成されている。その上にさらに、有機半導体であるアルミキノリノール錯体（Alq[tris(8-hydroxyquinoline) aluminium]）でなる電子輸送性の有機発光層５４および金属電極５５による陰極が順次形成される。有機発光層５４には、陽極５２および陰極５５からそれぞれ正孔および電子が注入されることにより発光が生じる。
【００５８】
ここで、実施の形態１で説明したのと同じ原理で、有機発光層５４の近傍に配置されている誘電体層５６の屈折率が高いために、発生した光は屈折率の低い２つの層または媒体、即ち有機発光層５４およびガラス基板５１に挟まれた透明電極層５２の近傍に閉じこめられ、発生した光は導波光として基板に平行な方向に伝搬する。正孔注入層５７に周期的屈折率分布が形成されているので、伝搬する光の導波路にはその実効屈折率に周期的な分布が形成される。したがって、実施の形態１で説明したように、光導波路に形成された実効屈折率の分布により、ガラス基板５１と平行方向に光共振器が形成され、有機発光層５４で発する光のうちこの共振器で決定される特定の波長の光だけが強く発光し、外部に放出される。
【００５９】
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６に係わる発光素子について図６を参照しながら説明する。
【００６０】
図６において、６１はガラス基板である。ガラス基板６１上に酸化インジウム錫でなる高屈折率の透明電極６２６が形成され、透明電極６２６の表面に周期的な屈折率構造を有する正孔注入層６７が形成されている。正孔注入層６７の上に正孔輸送層６３としてトリフェニルジアミン（ＴＰＤ[N,N'-bis (3-methylphenyl) - (1,1'-biphenyl) - 4 , 4'-diamine] が形成されている。その上に、有機半導体であるアルミキノリノール錯体（Alq[tris(8-hydroxyquinoline) aluminium]）でなる電子輸送性の有機発光層５４および金属電極６５による陰極が順次形成される。有機発光層６４には、陽極６２６および陰極６５からそれぞれ正孔および電子が注入されることにより発光が生じる。
【００６１】
ここで、実施の形態１で説明したのと同じ原理で、有機発光層６４の近傍に配置されている透明電極６２６の屈折率が高いために、発生した光は屈折率の低い２つの層または媒体、即ち有機発光層６４およびガラス基板６１に挟まれた透明電極６２６の近傍に閉じこめられ、発生した光は導波光としてガラス基板６１に平行な方向に伝搬する。正孔注入層６７に周期的屈折率分布が形成されているので、伝搬する光の導波路にはその実効屈折率に周期的な分布が形成される。したがって、実施の形態１で説明したように、光導波路に形成された実効屈折率の分布により、ガラス基板６１と平行方向に光共振器が形成され、有機発光層６４で発する光のうちこの共振器で決定される特定の波長の光だけが強く発光し、外部に放出される。
【００６２】
（実施の形態７）
本発明の実施の形態７に係わる発光素子について図７を参照しながら説明する。
【００６３】
図７において、７１はガラス基板である。ガラス基板７１上に互いに屈折率の異なる２つの誘電体、例えば酸化シリコンと酸化チタンを交互に周期的に繰り返した周期的屈折率構造を有する誘電体層７７および高屈折率な透明電極（酸化インジウム錫でなる透明電極）７２６が形成されている。透明電極７２６の上に正孔輸送層７３としてトリフェニルジアミン（ＴＰＤ[N,N'-bis (3-methylphenyl) - (1,1'-biphenyl) - 4 , 4'-diamine] が形成されている。その上に有機半導体アルミキノリノール錯体（Alq[tris(8-hydroxyquino) aluminium]）でなる電子輸送性の有機発光層７４、および金属電極７５による陰極が順次形成される。有機発光層７４には陽極７２および陰極７５からそれぞれ正孔および電子が注入されることにより発光が生じる。
【００６４】
ここで、実施の形態１で説明したのと同じ原理で、有機発光層７４の近傍に配置されている透明電極７２６の屈折率が高いために、発生した光は屈折率の低い２つの層または媒体、即ち有機発光層７４およびガラス基板７１に挟まれた透明電極層７２６の近傍に閉じこめられ、発生した光は導波光としてガラス基板７１に平行な方向に伝搬する。誘電体層７７に周期的屈折率分布が形成されているので、伝搬する光の導波路にはその実効屈折率に周期的な分布が形成される。したがって、実施の形態１で説明したように、光導波路に形成された実効屈折率の分布により、ガラス基板７１と平行方向に光共振器が形成され、有機発光層７４で発する光のうちこの共振器で決定される特定の波長の光だけが強く発光し、外部に放出される。
【００６５】
（実施の形態８）
本発明の実施の形態８に係わる発光素子について図８を参照しながら説明する。
【００６６】
図８において、８１はガラス基板である。ガラス基板８１上に誘電体８７が形成されその表面に凹凸構造が施されている。この凹凸構造を覆って高屈折率を有する透明電極８２６が被覆されている。透明電極８２６上には正孔輸送層８３としてトリフェニルジアミン（ＴＰＤ[N,N'-bis (3-methylphenyl) - (1,1'-biphenyl) - 4 , 4'-diamine] が形成され、さらにその上に有機半導体アルミキノリノール錯体（Alq[tris(8-hydroxyquinoline) aluminium]）でなる電子輸送性の有機発光層８４および金属電極８５による陰極が順次形成される。有機発光層８４に陽極８２６および陰極８５からそれぞれ正孔および電子が注入されることにより発光が生じる。
【００６７】
ここで、実施の形態１で説明したのと同じ原理で、有機発光層８４の近傍に配置されている透明電極８２６の屈折率が高いために、発生した光は屈折率の低い２つの層または媒体、即ち有機発光層８４およびガラス基板８１に挟まれた透明電極層８２６の近傍に閉じこめられ、発生した光は導波光としてガラス基板８１に平行な方向に伝搬する。誘電体層８７に周期的屈折率分布が形成されているので、伝搬する光の導波路にはその実効屈折率に周期的な分布が形成される。したがって、実施の形態１で説明したように、光導波路に形成された実効屈折率の分布により、ガラス基板８１と平行方向に光共振器が形成され、有機発光層８４で発する光のうちこの共振器で決定される特定の波長の光だけが強く発光し、外部に放出される。
【００６８】
（実施の形態９）
本発明の実施の形態９に係わる発光素子について図９を参照しながら説明する。
【００６９】
図９において、９１はガラス基板である。ガラス基板９１上にストライプ状に誘電体９７が形成され、その上を覆って誘電体９７とは異なる屈折率を有する誘電体９７’が被覆されている。誘電体層９７’の上に高屈折率の透明電極、たとえば酸化インジウム錫でなる透明電極９２６が形成されている。更に透明電極９２６の上に正孔輸送層９３としてトリフェニルジアミン（ＴＰＤ[N,N'-bis (3-methylphenyl) - (1,1'-biphenyl) - 4 , 4'-diamine] が形成され、さらに、有機半導体アルミキノリノール錯体（Alq[tris(8-hydroxyquinoline) aluminium]）でなる電子輸送性の有機発光層９４、および金属電極９５による陰極が順次形成される。有機発光層９４には陽極９２および陰極９５からそれぞれ正孔および電子が注入されることにより発光が生じる。
ここで、実施の形態１で説明したのと同じ原理で、有機発光層９４の近傍に配置されている透明電極９２６の屈折率が高いために、発生した光は屈折率の低い２つの層または媒体、即ち有機発光層９４およびガラス基板９１に挟まれた透明電極層９２６の近傍に閉じこめられ、発生した光は導波光としてガラス基板９１に平行な方向に伝搬する。誘電体層９７、９７’により周期的屈折率分布が形成されているので、伝搬する光の導波路にはその実効屈折率に周期的な分布が形成される。したがって、実施の形態１で説明したように、光導波路に形成された実効屈折率の分布により、ガラス基板９１と平行方向に光共振器が形成され、有機発光層９４で発する光のうちこの共振器で決定される特定の波長の光だけが強く発光し、外部に放出される。
【００７０】
（実施の形態１０）
本発明の実施の形態１０に係わる発光素子について図１０を参照しながら説明する。
【００７１】
図１０において、１０１はガラス基板である。ガラス基板１０１上に互いに周期幅が異なる２つのストライプ状誘電体１０７、１１７が形成され、その上を覆ってこれらの誘電体ストライプ１０７、１１７とは異なる屈折率を有する誘電体層１２７が被覆されている。誘電体層１２７の上に高屈折率の透明電極、たとえば酸化インジウム錫でなる透明電極１０２６が形成されている。更に透明電極１０２６の上に正孔輸送層１０３としてトリフェニルジアミン（ＴＰＤ[N,N'-bis (3-methylphenyl) - (1,1'-biphenyl) - 4 , 4'-diamine] が形成され、さらに、有機半導体アルミキノリノール錯体（Alq[tris(8-hydroxyquinoline) aluminium]）でなる電子輸送性の有機発光層１０４、および金属電極１０５による陰極が順次形成される。有機発光層１０４には陽極１０２および陰極１０５からそれぞれ正孔および電子が注入されることにより発光が生じる。
【００７２】
ここで、実施の形態１で説明したのと同じ原理で、有機発光層１０４の近傍に配置されている透明電極１０２６の屈折率が高いために、発生した光は屈折率の低い２つの層または媒体、即ち有機発光層１０４およびガラス基板１０１に挟まれた透明電極層１０２６の近傍に閉じこめられ、発生した光は導波光としてガラス基板１０１に平行な方向に伝搬する。誘電体層１０７、１１７、１２７により２つの異なる周期的屈折率分布が形成されているので、伝搬する光の導波路にはその実効屈折率に２つの異なる周期的な分布が形成される。したがって、実施の形態１で説明したように、光導波路に形成された実効屈折率の分布により、ガラス基板１０１と平行方向に光共振器が形成され、有機発光層１０４で発する光のうちこの共振器で決定される特定の波長の光だけが強く発光し、外部に放出される。このとき、光共振器は２つの異なる周期的屈折率分布を有しているので、外部に放出される光は互いに異なる波長１および波長２になり、２色の発光光を得ることができる。
【００７３】
誘電体層の周期構造にさらに異なる周期的屈折率分布を形成すれば３色の発光も可能であり、この３色を赤、青、緑に対応させれば３原色の発光が可能になり、カラーデイスプレイを実現することができる。
【００７４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明は、基板上に少なくとも陽極、発光層を含む有機薄膜層および陰極が形成され、有機薄膜層に陽極および陰極からそれぞれ正孔および電子が注入されることにより発光層にて発光が生じる有機発光素子において、基板表面に平行な方向に屈折率が周期構造を有する光導波路を形成し、この周期構造に対応した発光波長の光を取り出すことができる有機発光素子を提供するもので、所望の波長でしかも単色性の優れた発光をさせることができ、高画質、高信頼性のカラーデイスプレイを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）本発明の実施の形態１に係わる発光素子の断面図
（Ｂ）各層の屈折率と光強度分布を示す図
【図２】本発明の実施の形態２に係わる発光素子の断面図
【図３】本発明の実施の形態３に係わる発光素子の断面図
【図４】本発明の実施の形態４に係わる発光素子の断面図
【図５】本発明の実施の形態５に係わる発光素子の断面図
【図６】本発明の実施の形態６に係わる発光素子の断面図
【図７】本発明の実施の形態７に係わる発光素子の断面図
【図８】本発明の実施の形態８に係わる発光素子の断面図
【図９】本発明の実施の形態９に係わる発光素子の断面図
【図１０】本発明の実施の形態１０に係わる発光素子の断面図
【図１１】従来の有機発光素子の概略構造の断面図
【符号の説明】
１、２１、３１、４１、５１、６１、７１、８１、９１、１０１ ガラス基板
２、２２、３２６７、４２６７、５２、６２６、７２６、８２６、９２６、１０２６ 透明電極
４、２４、３４、４４、５４、６４、７４、８４、９４、１０４ 有機発光層
５、２５、３５、４５、５５、６５、７５、８５、９５、１０５ 金属電極
６ 高屈折率層
２３、３３、４３、５３、６３、７３、８３、９３、１０３ 正孔輸送層
２６７、５６、７７、８７、９７、９７’、１０７、１１７、１２７ 誘電体
５７、６７ 正孔注入層、[0001]
[Field of the Invention]
The present invention relates to an organic light emitting device using an organic semiconductor.
[0002]
[Prior art]
With the development of advanced information-oriented multimedia society, development of flat panel display devices with low power consumption and high image quality has become active. Non-light-emitting liquid crystal display elements have been established with the feature of low power consumption, and their application to portable information terminals and higher performance have been advanced. On the other hand, organic EL displays are self-luminous, and the display is very easy to recognize in the most commonly used room. Therefore, it is an alternative to conventional CRTs, large screen displays that are difficult to achieve with CRTs, and ultra-high definition. Research and development is active with the goal of realizing the display. Monochrome (green, yellow) text and numeric display has already reached a practical level of technology, and in the future, development of a high-brightness, thin display that takes advantage of the characteristics of organic EL and high-definition that can also display moving images. Expectations for color displays are increasing.
[0003]
In 1987, Tan et al. Emitted light at a low voltage by forming a hole injection electrode layer, an organic hole transport layer, an organic electron transporting light emitting layer, and an electron injection electrode layer on a glass substrate. Since demonstrating that organic EL is possible (reference: CWTang et al. Appl. Phys. Lett. Vol.51, p.913 (1987)), organic EL elements have attracted much attention.
[0004]
An outline of a conventional organic EL element proposed by Tan et al. Will be described with reference to FIG.
On the glass substrate 111, an anode 112 made of a transparent conductive thin film (ITO) having a relatively large ionization potential such as indium tin oxide (ITO) and easy hole injection is formed. Next, a hole transport layer 113 and an electron transporting light-emitting layer 114 are sequentially formed on almost the entire surface. A cathode 115 made of a metal layer having a relatively low work function, such as a silver magnesium alloy (AgMg), and being easy to inject electrons is formed on the surface.
[0005]
The electron-transporting light-emitting layer 114 generally has a lower work function than metals, but by using a metal having a low work function, such as an AgMg alloy, as a cathode, it is relatively easy to inject and transport electrons. realizable. In addition, since the hole transport layer 113 has a relatively large ionization potential, the use of a material having a large ionization potential such as gold (Au) or indium tin oxide (ITO) as an anode compares the hole injection and its transport. Can be realized easily. Therefore, by applying a positive DC voltage to the anode with respect to the cathode, holes are injected from the anode (ITO) 112 into the hole transport layer 113, and electrons are transmitted from the cathode 115 to the electron transporting light-emitting layer 114. Further, when these are combined in the light emitting layer in the vicinity of the junction between the hole transporting layer 113 and the electron transporting light emitting layer 114, excitons are formed and green light emission 116 is generated. This emission is observed through the transparent electrode and the substrate. Of course, light emission can also be obtained by joining a hole-transporting organic light-emitting layer and an electron-transporting organic layer, and injecting and transporting holes and electrons.
[0006]
The principle of light emission is similar to that of inorganic light-emitting diodes made of gallium arsenide, etc., and electrons and holes are recombined near the junction by injecting electrons and holes into a compound semiconductor with a PN junction. It is possible to correspond to light emission due to the above. The electron transport layer can be compared with an N-type compound semiconductor, and the hole transport layer can be compared with a P-type compound semiconductor.
[0007]
Thereafter, organic semiconductor materials and additive materials that emit blue and red light have been developed, and several methods for realizing a color display have been proposed, and color displays have also been prototyped.
The following five methods have been proposed as a method for realizing a color display with organic EL.
[0008]
(1) A method of alternately arranging three types of organic light emitting materials that generate red, green, and blue light emission in a plane.
[0009]
(2) A method of laminating three types of organic light emitting materials that generate red, green and blue light emission.
(3) A method of forming three types of resonator structures with an organic material that emits white light (wide band green).
[0010]
(4) A method of combining an organic material emitting white light and a color filter of three primary colors.
[0011]
(5) A method of combining an organic material that emits blue light and a color conversion layer that converts three primary colors.
[0012]
However, the big problem remains in each system. In the first method, since there is a problem with the water resistance and chemical resistance of the organic material, it is difficult to finely process the organic thin film once formed, and it is very difficult to realize a high-definition display. .
[0013]
In the second method, since the heat resistance of the organic material is insufficient, it is difficult to form a laminated ITO layer having a high transmittance, and in the case of organic EL, it is necessary to use a metal having a low work function as a cathode. Therefore, it is almost impossible to form a laminated structure element having a high transmittance. Therefore, it is extremely difficult to form an efficient color display by this method.
[0014]
In the third method, since the emission color greatly depends on the thickness of the thin film for forming the resonator, it is very difficult to realize a uniform color display over a large area.
[0015]
Although the fourth and fifth methods are relatively excellent in realizing high image quality, the fourth method cannot use a color filter to achieve a high-efficiency display. However, we have to wait for the development of a highly reliable white light-emitting material. Also. In the fifth method, it is difficult to realize a display with high efficiency and high brightness with low conversion efficiency of light from blue to red.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, it has been difficult to realize a practical high-quality color display in the conventional organic light emitting device.
[0017]
The present invention provides a method for controlling the emission wavelength based on a new principle, and also provides a new type of color display. In particular, the conventional colorization method for organic light-emitting elements overcomes the drawbacks and realizes a color display with high image quality and high reliability.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, in the organic light emitting device of the present invention, an organic thin film layer and a cathode including at least an anode and a light emitting layer are formed on a substrate, and holes and electrons are injected into the organic thin film layer from the anode and the cathode, respectively. In the organic light emitting device in which light emission occurs in the light emitting layer, a layer having a refractive index higher than that of the light emitting layer including a region close to the light emitting layer is optically coupled to the light emitting layer, and the light emitting layer An optical waveguide layer is formed that propagates light emitted from the substrate in a direction parallel to the substrate surface, and an effective refractive index is periodically formed in a certain direction parallel to the substrate surface in part or all of the optical waveguide layer. A changing region is formed.
[0019]
In addition, the organic light emitting device of the present invention has at least an anode, an organic thin film layer including a light emitting layer, and a cathode formed on a substrate, and holes and electrons are injected into the organic semiconductor from the anode and the cathode, respectively. In an organic light emitting device that emits light, at least one of an anode and a cathode is transparent, and a light having a higher refractive index than the light emitting layer is formed in the vicinity of the light emitting layer, whereby light emitted from the light emitting layer Is a region in which an optical waveguide layer that propagates in a direction parallel to the substrate surface is formed, and an effective refractive index periodically changes in a certain direction parallel to the substrate surface in part or all of the optical waveguide Is formed, and the light is diffracted and fed back in the opposite direction to the propagating light, whereby the propagating light and the feedback light resonate with each other. Is discharged to the outside of the device is transmitted through the.
[0020]
With these configurations, it is possible to realize a high-quality and highly reliable color display that emits a desired emission wavelength with excellent monochromaticity.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Claim1In the invention described in the above, at least an anode, an organic thin film layer including a light-emitting layer, and a cathode are formed on a substrate.Thin film layerIn an organic light emitting device in which light is emitted in the light emitting layer by injecting holes and electrons from the anode and the cathode respectively,andAt least one of the cathodes is transparent, and a layer having a higher refractive index than the light emitting layer is formed in the vicinity of the light emitting layer, so that light emitted from the light emitting layer is propagated in a direction parallel to the substrate surface. An optical waveguide is formed, and a region where the effective refractive index periodically changes in a certain direction parallel to the substrate surface is formed in a part or the whole of the optical waveguide. Due to the diffraction feedback, the propagating light and the feedback light resonate with each other. Scattered light or low-order diffracted light out of the resonated light passes through the transparent electrode and is emitted outside the device.The optical length of the effective refractive index change period formed in the optical waveguide is an integral multiple of half the wavelength of visible light emitted from the light emitting layer.In the organic light-emitting element characterized by the above, light having a specific wavelength corresponding to a periodic change in effective refractive index is strongly emitted, and light emission with high color purity can be obtained.
[0023]
Claim2The invention described in2. The organic light-emitting device according to claim 1, wherein a region where the effective refractive index formed in a part or the whole of the optical waveguide is periodically changed is divided into a plurality of regions, and each region has a different period. It is what you have.
[0025]
Claim3The invention described in claim1In the organic light emitting device described in 1., the optical length of the effective refractive index change period formed in the optical waveguide isLight emitting layerLight emissionVisible lightThis is half the wavelength.
[0026]
Claim4The invention described in claim1In the organic light emitting device described in 1., the optical length of the effective refractive index change period formed in the optical waveguide isLight emitting layerLight emissionVisible lightIt is equal to the wavelength. According to these configurations, the second-order diffracted light resonates, and the first-order diffracted light is emitted from the light emitting element.
[0027]
Claim5The invention described in claim1In the described organic light emitting device, a region where the effective refractive index changes in the optical waveguide is formed in the vicinity of the light emitting layer, and the light transmitted through the transparent electrode and emitted to the outside of the device is planarized.
[0028]
Claim6The invention described in2. The organic light emitting device according to claim 1, wherein the layer having a higher refractive index than the light emitting layer formed in the vicinity of the light emitting layer is a transparent layer having a region in which the refractive index changes periodically. is there.
[0029]
Claim7The invention described in claim6In the organic light-emitting device according to item 1, the optical waveguide is formed to include a transparent electrode having a higher refractive index than the light-emitting layer, and the composition of the transparent electrode periodically changes in a certain direction.is doingIs.
[0030]
Claim8The invention described in claim6In the organic light emitting device described in 1., the optical waveguide is formed including a transparent electrode having a higher refractive index than the light emitting layer, and the thickness of the transparent electrode periodically changes in a certain direction.is doingIs.
[0032]
Claim9The invention described inThe organic light emitting device according to claim 1,At least one of the anode and the cathode is transparent, a transparent layer having a higher refractive index than the light emitting layer on the transparent electrode side in the vicinity of the light emitting layer,andA transparent layer having a region in which the refractive index changes periodically is formed in the vicinity of the light emitting layer or the high refractive index layer, which propagates light emitted from the light emitting layer and has an effective refractive index of the substrate surface. Optical waveguide with regions periodically changing in a certain directionRoadIn the organic light emitting device formed, a plurality of types of light having specific wavelengths corresponding to a periodic change in the effective refractive index are strongly emitted, and a plurality of types of light having high color purity can be obtained.
[0033]
Claim10The invention described in claim9In the organic light-emitting device described in item 1, the transparent electrode is a layer having a refractive index higher than that of the light-emitting layer, and a transparent layer having a region in which the refractive index periodically changes in the vicinity of the light-emitting layer or the transparent electrode layer. An optical waveguide having a region which is formed and propagates light emitted from the light emitting layer and whose effective refractive index periodically changes in a certain direction on the substrate surface.RoadIs formed.
[0034]
Claim11The invention described in claim9In the organic light-emitting device according to item 1, a transparent layer having a region where the refractive index is periodically changed is formed including the organic thin film layer, and the organic thin filmlayerThe composition of is periodically changing in a certain direction.
[0035]
Claim12The invention described in claim9In the organic light emitting device described in 1., a transparent layer having a region where the refractive index is periodically changed is formed including the dielectric layer, and the composition of the dielectric layer is periodically changed in a certain direction. It is what.
[0036]
Claim13The invention described in claim9In the organic light emitting device described in 1., a transparent layer having a region in which the refractive index changes periodically is formed including the dielectric layer, and the thickness of the dielectric layer changes periodically in a certain direction. It is what.
[0037]
Claim14The invention described in claim9In the organic light-emitting device according to the item 1, a transparent layer having a region where the refractive index changes periodically is formed including a plurality of dielectric layers, and the thickness or composition of at least one dielectric layer is constant. It changes periodically in the direction.
[0038]
Claim15The invention described in claim1In the organic light-emitting device described in item 1, the effective refractive index variation period formed in the optical waveguide has a plurality of periods corresponding to red, green, and blue light, and enables color image display. .
[0039]
(Embodiment 1)
The general principle of the organic light emitting device of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1A is a cross-sectional view of a layer of a light-emitting element, and FIG. 1B shows a refractive index and a light intensity distribution of each layer in the element.
[0040]
In FIG. 1A, 1 is a glass substrate. On its surface, there are a transparent electrode 2, a periodic high refractive index layer 6 which is a transparent semiconductor layer whose refractive index is higher than that of the organic semiconductor layer including the light emitting layer and whose refractive index is periodically changed, and a light emitting layer. An organic light emitting layer 4 and a metal electrode 5 are sequentially formed from the organic semiconductor thin film. Light emission occurs when carriers are injected from the transparent electrode 2 and the metal electrode 5 into the light emitting layer in the organic light emitting layer 4. However, as shown in FIG. 1B, since the periodic high refractive index layer 6 is formed in the vicinity of the organic light emitting layer 4, the generated light is a layer at both ends having a low refractive index, that is, an organic light emitting layer. 4 and the periodic high refractive index layer 6 sandwiched between the glass substrate 1 and the vicinity thereof, or the generated light propagates in the direction parallel to the glass substrate 1 as guided light 7. However, since a refractive index distribution having a constant period is formed by the periodic high refractive index layer 6 in this optical waveguide, a specific wavelength corresponding to this period among the guided light 7 propagating in the waveguide. Only the light 8 is reflected in the opposite direction by the diffraction phenomenon. Then, propagation light having the same wavelength as that of the reflected wave interferes with each other and strengthens, so that a resonator is formed in a direction parallel to the glass substrate 1 for a specific wavelength. As a result, only light having a specific wavelength determined by this resonator among the light generated in the organic light emitting layer 4 is strongly emitted. The light confined in the waveguide type resonator is radiated from the substrate to the outside through the glass substrate 1 by scattering in the waveguide.
[0041]
At this time, if the optical length of the fluctuation period of the effective refractive index of the waveguide associated with the periodic structure is an integral multiple of half the emission wavelength, low-order diffracted light is extracted. For example, when the emission wavelength is almost the same, the second-order diffracted light resonates, and at that time, the first-order diffracted light 9 is emitted in a direction perpendicular to the substrate.
[0042]
In the light emitting element having this configuration, the spectrum of emitted light is in the vicinity of the resonance wavelength, and light emission with extremely high color purity can be obtained. Therefore, it is possible to obtain light emission of high color purity by making the effective refractive index variation period correspond to red, green, blue, etc., respectively.
[0043]
In general, in a waveguide having a periodic structure with a refractive index, only a wave whose oscillation direction of propagating light is parallel to the periodic structure is diffracted. Most of the light has a polarization component in the same direction, and the polarization direction of light emission can be controlled by controlling the direction in which this periodic structure is formed.
[0044]
In the present embodiment, a specific high refractive index layer 6 having a periodic refractive index distribution higher than the refractive index of the organic light emitting layer 4 and the transparent electrode 2 is formed. Although the optical feedback waveguide with respect to the wavelength is formed, a high refractive index layer and a layer having a periodic refractive index distribution may be separately formed. Also with this configuration, it is possible to form an optical waveguide whose effective refractive index changes periodically.
[0045]
In this embodiment, the high refractive index layer 6 having a refractive index higher than that of the transparent electrode 2 is used to form the optical waveguide. However, it is not necessary to form a refractive index layer higher than that of the transparent electrode 2. For example, if the refractive index of the transparent electrode 2 is higher than that of the organic light emitting layer 4, an optical waveguide mainly composed of the transparent electrode 2 is formed. Therefore, if a layer having a periodic refractive index distribution is formed in the vicinity of the organic light emitting layer 4 or the transparent electrode 2, an optical waveguide having a periodic structure with a substantially effective refractive index is formed. It is formed.
[0046]
In the present embodiment, the periodic high refractive index layer 6 having a periodic high refractive index distribution is disposed between the organic light emitting layer 4 and the transparent electrode 2, but the organic light emitting layer 4 and the transparent electrode are not necessarily provided. For example, it may be formed between the transparent electrode 2 and the glass substrate 1 or between the organic light emitting layer 4 and the metal electrode layer 5.
[0047]
(Embodiment 2)
A more specific element configuration of the present invention will be described below. A light emitting device according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
[0048]
In FIG. 2, 21 is a glass substrate. A transparent dielectric layer 267 in which two kinds of dielectrics having a high refractive index, for example, titanium oxide and zinc sulfide are alternately arranged periodically, is formed on the surface of the glass substrate 21, and further made of indium tin oxide. An anode as the transparent electrode layer 22 is formed. On the surface of the transparent electrode layer 22, triphenyldiamine (TPD [N, N'-bis (3-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine]) is formed as the hole transport layer 23. An organic light-emitting organic light-emitting layer 24 made of an organic semiconductor such as an aluminum quinolinol complex (Alq [tris (8-hydroxyquinoline) aluminum) and a cathode made of a metal electrode 25 are sequentially formed thereon. Light is emitted by injecting holes and electrons from the anode 22 and the cathode 25, respectively.
[0049]
Here, on the same principle as described in the first embodiment, since the dielectric layer 267 disposed in the vicinity of the organic light emitting layer 24 has a high refractive index, the generated light has two layers having a low refractive index. Alternatively, the light is confined in the vicinity of the medium, that is, the dielectric layer 267 sandwiched between the organic light emitting layer 24 and the glass substrate 21, and the generated light propagates in the direction parallel to the glass substrate 21 as guided light. Since the periodic refractive index distribution is formed in the dielectric layer 267, a periodic distribution is formed in the effective refractive index of the propagating light waveguide. Therefore, as described in the first embodiment, an optical resonator is formed in a direction parallel to the glass substrate 21 due to the distribution of the effective refractive index formed in the optical waveguide, and this resonance of the light emitted from the organic light emitting layer 24 is generated. Only light of a specific wavelength determined by the vessel emits intensely and is emitted to the outside.
[0050]
(Embodiment 3)
In the second embodiment, the dielectric layer 267 is formed so as to form a periodic refractive index distribution. However, the transparent electrode itself may have a periodic refractive index distribution. A specific element configuration will be described as a third embodiment with reference to FIG.
[0051]
In FIG. 3, reference numeral 31 denotes a glass substrate on which an anode composed of a transparent electrode 3267 made of indium tin oxide whose composition ratio is periodically changed is formed. On the surface, triphenyldiamine (TPD [N, N'-bis (3-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine]) is formed as the hole transport layer 33, Furthermore, an electron-transporting organic light-emitting layer 34 made of an aluminum quinolinol complex (Alq [tris (8-hydroxyquinoline) aluminum)), which is an organic semiconductor, and a cathode made of a
[0052]
Here, since the refractive index of the transparent electrode 3267 disposed in the vicinity of the organic light emitting layer 34 is high on the same principle as described in the first embodiment, the generated light is generated by two layers having a low refractive index or The light, which is confined in the vicinity of the medium, that is, the transparent electrode 3267 sandwiched between the organic light emitting layer 34 and the glass substrate 31, propagates in the direction parallel to the glass substrate 31 as guided light. Since the periodic refractive index distribution is formed in the transparent electrode 3267, a periodic distribution is formed in the effective refractive index of the propagating light waveguide. Therefore, as described in the first embodiment, an optical resonator is formed in a direction parallel to the glass substrate 31 by the distribution of the effective refractive index formed in the optical waveguide, and this resonance of the light emitted from the organic light emitting layer 24 is generated. Only light of a specific wavelength determined by the vessel emits intensely and is emitted to the outside.
[0053]
(Embodiment 4)
Next, a light-emitting element according to Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIG.
[0054]
In FIG. 4, reference numeral 41 denotes a glass substrate, on which a transparent electrode 4267 made of indium tin oxide is formed as an anode. The transparent electrode 4267 is periodically changed in thickness, and a periodic uneven structure is formed on the surface. On the surface of the transparent electrode 4267, triphenyldiamine (TPD [N, N'-bis (3-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine]) as the hole transport layer 43 is formed. An electron-transporting organic light emitting layer 44 made of an aluminum quinolinol complex (Alq [tris (8-hydroxyquinoline) aluminum]), which is an organic semiconductor, and a cathode made of a metal electrode 45 are sequentially formed thereon. The organic light emitting layer 44 emits light when holes and electrons are injected from the anode 4267 and the cathode 45, respectively.
[0055]
Here, since the refractive index of the transparent electrode 4267 disposed in the vicinity of the organic light emitting layer 44 is high on the same principle as described in the first embodiment, the generated light is separated into two layers having a low refractive index or The light, which is confined in the vicinity of the medium, that is, the transparent electrode 4267 sandwiched between the organic light emitting layer 44 and the glass substrate 41, propagates in the direction parallel to the glass substrate 41 as guided light. Since the periodic refractive index distribution is formed by the periodic uneven structure of the transparent electrode 4267, a periodic distribution is formed in the effective refractive index of the propagating light waveguide. Therefore, as described in the first embodiment, an optical resonator is formed in a direction parallel to the glass substrate 41 by the distribution of the effective refractive index formed in the optical waveguide, and this resonance of the light emitted from the organic light emitting layer 44 is generated. Only light of a specific wavelength determined by the vessel emits intensely and is emitted to the outside.
[0056]
(Embodiment 5)
A light-emitting device according to Embodiment 5 of the present invention will be described with reference to FIG.
[0057]
In FIG. 5, 51 is a glass substrate. A dielectric layer 56 having a high refractive index is formed on a glass substrate 51, a transparent electrode 52 made of indium tin oxide is formed on the surface of the dielectric layer 56, and a positive refractive index structure having a periodic refractive index structure is formed on the surface of the transparent electrode 52. A hole injection layer 57 is formed. On the hole injection layer 57, triphenyldiamine (TPD [N, N'-bis (3-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine]) as the hole transport layer 53 is formed. Furthermore, an electron-transporting organic light-emitting layer 54 made of an aluminum quinolinol complex (Alq [tris (8-hydroxyquinoline) aluminum)), which is an organic semiconductor, and a metal electrode 55 are sequentially formed. The organic light emitting layer 54 emits light when holes and electrons are injected from the anode 52 and the cathode 55, respectively.
[0058]
Here, based on the same principle as described in the first embodiment, since the dielectric layer 56 disposed in the vicinity of the organic light emitting layer 54 has a high refractive index, the generated light is generated by two layers having a low refractive index. Alternatively, the light is confined in the vicinity of the medium, that is, the transparent electrode layer 52 sandwiched between the organic light emitting layer 54 and the glass substrate 51, and the generated light propagates in the direction parallel to the substrate as guided light. Since the periodic refractive index distribution is formed in the hole injection layer 57, a periodic distribution is formed in the effective refractive index of the propagating light waveguide. Therefore, as described in the first embodiment, an optical resonator is formed in a direction parallel to the glass substrate 51 by the distribution of the effective refractive index formed in the optical waveguide, and this resonance of the light emitted from the organic light emitting layer 54 is generated. Only light of a specific wavelength determined by the vessel emits intensely and is emitted to the outside.
[0059]
(Embodiment 6)
A light-emitting device according to Embodiment 6 of the present invention will be described with reference to FIG.
[0060]
In FIG. 6, 61 is a glass substrate. A transparent electrode 626 with a high refractive index made of indium tin oxide is formed on the glass substrate 61, and a hole injection layer 67 having a periodic refractive index structure is formed on the surface of the transparent electrode 626. Triphenyldiamine (TPD [N, N'-bis (3-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine]) is formed on the hole injection layer 67 as the hole transport layer 63. On top of that, an electron-transporting organic light-emitting layer 54 made of an aluminum quinolinol complex (Alq [tris (8-hydroxyquinoline) aluminum]), which is an organic semiconductor, and a cathode made of a metal electrode 65 are sequentially formed. The light emitting layer 64 emits light by injecting holes and electrons from the anode 626 and the cathode 65, respectively.
[0061]
Here, since the refractive index of the transparent electrode 626 disposed in the vicinity of the organic light emitting layer 64 is high on the same principle as described in the first embodiment, the generated light is generated by two layers having a low refractive index or The light, which is confined in the vicinity of the medium, that is, the transparent electrode 626 sandwiched between the organic light emitting layer 64 and the glass substrate 61, propagates in the direction parallel to the glass substrate 61 as guided light. Since the periodic refractive index distribution is formed in the hole injection layer 67, a periodic distribution is formed in the effective refractive index of the propagating light waveguide. Therefore, as described in the first embodiment, an optical resonator is formed in a direction parallel to the glass substrate 61 due to the distribution of the effective refractive index formed in the optical waveguide, and this resonance of the light emitted from the organic light emitting layer 64 is generated. Only light of a specific wavelength determined by the vessel emits intensely and is emitted to the outside.
[0062]
(Embodiment 7)
A light-emitting device according to Embodiment 7 of the present invention will be described with reference to FIG.
[0063]
In FIG. 7, reference numeral 71 denotes a glass substrate. Two dielectrics having different refractive indexes on the glass substrate 71, for example, a dielectric layer 77 having a periodic refractive index structure in which silicon oxide and titanium oxide are alternately and periodically repeated, and a transparent electrode having a high refractive index (indium oxide) Tin transparent electrode) 726 is formed. Triphenyldiamine (TPD [N, N'-bis (3-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine]) is formed on the
[0064]
Here, on the same principle as described in the first embodiment, since the refractive index of the
[0065]
(Embodiment 8)
A light-emitting device according to Embodiment 8 of the present invention will be described with reference to FIG.
[0066]
In FIG. 8, 81 is a glass substrate. A dielectric 87 is formed on the glass substrate 81, and a concavo-convex structure is provided on the surface thereof. A transparent electrode 826 having a high refractive index is covered to cover the uneven structure. On the transparent electrode 826, triphenyldiamine (TPD [N, N'-bis (3-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine]) is formed as a hole transport layer 83; Further, an electron-transporting organic light-emitting layer 84 made of an organic semiconductor aluminum quinolinol complex (Alq [tris (8-hydroxyquinoline) aluminum]) and a cathode made of a metal electrode 85 are sequentially formed on the organic light-emitting layer 84. An anode 826 is formed on the organic light-emitting layer 84. Light is emitted by injecting holes and electrons from the cathode 85 and the cathode 85, respectively.
[0067]
Here, since the refractive index of the transparent electrode 826 disposed in the vicinity of the organic light emitting layer 84 is high on the same principle as described in the first embodiment, the generated light is generated by two layers having a low refractive index or The light, which is confined in the vicinity of the medium, that is, the transparent electrode layer 826 sandwiched between the organic light emitting layer 84 and the glass substrate 81, propagates in the direction parallel to the glass substrate 81 as guided light. Since the periodic refractive index distribution is formed in the dielectric layer 87, a periodic distribution is formed in the effective refractive index of the propagating light waveguide. Therefore, as described in the first embodiment, an optical resonator is formed in a direction parallel to the glass substrate 81 by the distribution of the effective refractive index formed in the optical waveguide, and this resonance of the light emitted from the organic light emitting layer 84 is generated. Only light of a specific wavelength determined by the vessel emits intensely and is emitted to the outside.
[0068]
(Embodiment 9)
A light-emitting device according to Embodiment 9 of the present invention will be described with reference to FIG.
[0069]
In FIG. 9, 91 is a glass substrate. A dielectric 97 is formed in a stripe shape on the glass substrate 91, and a dielectric 97 ′ having a refractive index different from that of the dielectric 97 is covered thereover. A transparent electrode with a high refractive index, for example, a transparent electrode 926 made of indium tin oxide is formed on the dielectric layer 97 '. Further, triphenyldiamine (TPD [N, N′-bis (3-methylphenyl)-(1,1′-biphenyl) -4,4′-diamine]) is formed on the transparent electrode 926 as the hole transport layer 93. Furthermore, an electron-transporting organic light-emitting layer 94 made of an organic semiconductor aluminum quinolinol complex (Alq [tris (8-hydroxyquinoline) aluminum)] and a cathode made of a metal electrode 95 are sequentially formed. Light emission occurs when holes and electrons are injected from the cathode 92 and the cathode 95, respectively.
Here, since the refractive index of the transparent electrode 926 disposed in the vicinity of the organic light emitting layer 94 is high on the same principle as described in the first embodiment, the generated light is generated by two layers having a low refractive index or The light, which is confined in the vicinity of the medium, that is, the transparent electrode layer 926 sandwiched between the organic light emitting layer 94 and the glass substrate 91, propagates in the direction parallel to the glass substrate 91 as guided light. Since the periodic refractive index distribution is formed by the dielectric layers 97 and 97 ′, a periodic distribution is formed in the effective refractive index of the propagating light waveguide. Therefore, as described in the first embodiment, an optical resonator is formed in a direction parallel to the glass substrate 91 by the distribution of the effective refractive index formed in the optical waveguide, and this resonance of the light emitted from the organic light emitting layer 94 is formed. Only light of a specific wavelength determined by the vessel emits intensely and is emitted to the outside.
[0070]
(Embodiment 10)
A light-emitting element according to Embodiment 10 of the present invention will be described with reference to FIG.
[0071]
In FIG. 10, 101 is a glass substrate. Two stripe-shaped dielectrics 107 and 117 having different periodic widths are formed on the glass substrate 101, and a dielectric layer 127 having a refractive index different from those of the dielectric stripes 107 and 117 is coated thereon. ing. On the dielectric layer 127, a transparent electrode having a high refractive index, for example, a transparent electrode 1026 made of indium tin oxide is formed. Further, triphenyldiamine (TPD [N, N′-bis (3-methylphenyl)-(1,1′-biphenyl) -4,4′-diamine]) is formed on the transparent electrode 1026 as the hole transport layer 103. Furthermore, an organic light-emitting organic light-emitting layer 104 made of an organic semiconductor aluminum quinolinol complex (Alq [tris (8-hydroxyquinoline) aluminum)] and a cathode made of a metal electrode 105 are sequentially formed. Light emission occurs when holes and electrons are injected from the cathode 102 and the cathode 105, respectively.
[0072]
Here, since the refractive index of the transparent electrode 1026 disposed in the vicinity of the organic light emitting layer 104 is high based on the same principle as described in the first embodiment, the generated light has two low refractive index layers or The light, which is confined in the vicinity of the medium, that is, the transparent electrode layer 1026 sandwiched between the organic light emitting layer 104 and the glass substrate 101, propagates in the direction parallel to the glass substrate 101 as guided light. Since two different periodic refractive index distributions are formed by the dielectric layers 107, 117, and 127, two different periodic distributions are formed in the effective refractive index of the propagating light waveguide. Therefore, as described in the first embodiment, an optical resonator is formed in a direction parallel to the glass substrate 101 by the distribution of the effective refractive index formed in the optical waveguide, and this resonance of the light emitted from the organic light emitting layer 104 is generated. Only light of a specific wavelength determined by the vessel emits intensely and is emitted to the outside. At this time, since the optical resonator has two different periodic refractive index distributions, the light emitted to the outside has a wavelength 1 and a wavelength 2 which are different from each other, and two colors of emitted light can be obtained.
[0073]
If different periodic refractive index profiles are formed in the periodic structure of the dielectric layer, three colors of light can be emitted. If these three colors correspond to red, blue, and green, light of the three primary colors can be emitted. Color display can be realized.
[0074]
【The invention's effect】
As described above in detail, the present invention is such that an organic thin film layer and a cathode including at least an anode and a light emitting layer are formed on a substrate, and holes and electrons are injected into the organic thin film layer from the anode and the cathode, respectively. In an organic light emitting device that emits light in a light emitting layer, an optical waveguide having a periodic structure with a refractive index in a direction parallel to the substrate surface is formed, and light having an emission wavelength corresponding to the periodic structure can be extracted. It is possible to emit light with a desired wavelength and excellent monochromaticity, and to obtain a color display with high image quality and high reliability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a cross-sectional view of a light-emitting element according to Embodiment 1 of the present invention.
(B) Diagram showing refractive index and light intensity distribution of each layer
FIG. 2 is a cross-sectional view of a light-emitting element according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a light-emitting element according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a light-emitting element according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a light-emitting element according to Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a light-emitting element according to Embodiment 6 of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a light-emitting element according to Embodiment 7 of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a light-emitting element according to Embodiment 8 of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a light emitting device according to Embodiment 9 of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view of a light-emitting element according to Embodiment 10 of the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view of a schematic structure of a conventional organic light emitting device
[Explanation of symbols]
1, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81, 91, 101 Glass substrate
2, 22, 3267, 4267, 52, 626, 726, 826, 926, 1026 Transparent electrode
4, 24, 34, 44, 54, 64, 74, 84, 94, 104 Organic light emitting layer
5, 25, 35, 45, 55, 65, 75, 85, 95, 105 Metal electrode
6 High refractive index layer
23, 33, 43, 53, 63, 73, 83, 93, 103 Hole transport layer
267, 56, 77, 87, 97, 97 ', 107, 117, 127 Dielectric
57, 67 hole injection layer,
Claims (15)
陽極および陰極のうち少なくとも一方が透明であり、
前記発光層に近接して発光層よりも屈折率の高い層が形成されることにより、前記発光層で発光する光を基板表面に対して平行な方向に伝搬する光導波路が形成され、
前記光導波路の一部もしくは全体に実効屈折率が基板表面に対して平行な一定方向に周期的に変化している領域が形成されており、
伝搬光と逆方向に光が回折帰還されることにより伝搬光と帰還光が互いに共振しあう構造を有し、共振した光のうち散乱光または低次回折光が透明電極を透過して素子の外部に放出され、
前記光導波路に形成された実効屈折率変化の周期の光学長が、前記発光層が発光する可視光の波長の半分の整数倍であることを特徴とする有機発光素子。In an organic light emitting device in which at least an anode, an organic thin film layer including a light emitting layer and a cathode are formed on a substrate , and light is emitted from the light emitting layer by injecting holes and electrons from the anode and the cathode, respectively, into the organic thin film layer .
At least one of the anode and the cathode is transparent,
By forming a layer having a higher refractive index than the light emitting layer in the vicinity of the light emitting layer, an optical waveguide that propagates light emitted from the light emitting layer in a direction parallel to the substrate surface is formed,
A region where the effective refractive index periodically changes in a certain direction parallel to the substrate surface is formed in a part or the whole of the optical waveguide,
Has a structure in which feedback light and propagating light mutually resonate with each other by light to heat搬光opposite direction is diffracted back, scattered light or low-order diffracted light of the light resonated is transmitted to devices a transparent electrode Released outside ,
An organic light-emitting element , wherein an optical length of an effective refractive index change period formed in the optical waveguide is an integral multiple of half the wavelength of visible light emitted from the light-emitting layer .
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| US6703780B2 (en) * | 2001-01-16 | 2004-03-09 | General Electric Company | Organic electroluminescent device with a ceramic output coupler and method of making the same |
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| KR100563059B1 (en) | 2003-11-28 | 2006-03-24 | 삼성에스디아이 주식회사 | Electroluminescence display device and laser induced thermal imaging donor film for the electroluminescence display device |
| JP2005284276A (en) * | 2004-03-05 | 2005-10-13 | Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd | Method of manufacturing display device |
| JP2006107743A (en) * | 2004-09-30 | 2006-04-20 | Toshiba Corp | Organic electroluminescent display device |
| KR100730121B1 (en) * | 2004-11-29 | 2007-06-19 | 삼성에스디아이 주식회사 | An organic electroluminescent display device and method for preparing the same |
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| JP4517910B2 (en) * | 2005-03-24 | 2010-08-04 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE ELEMENT AND LIGHTING DEVICE AND DISPLAY DEVICE PROVIDED WITH SAME |
| WO2009064020A1 (en) * | 2007-11-14 | 2009-05-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Light emitting device |
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