JP2005339927A - Organic electroluminescence device - Google Patents
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Abstract
【課題】
簡素な構成であってかつ光取り出し効率の向上が図られる有機EL素子であって、さらには基板から外部に照射される光が射出角の大小を問わず色が付かず略同一の明るさとなるような有機EL素子を提供すること。
【解決手段】
有機EL素子は、一方の面に反射防止膜が形成され、他方の面に透明性ある陽極層、有機EL層、陰極層が順に積層された透明基板を有しており、該反射防止膜が、透明基板側から素子外部側に向けて屈折率が低下していくように構成にした。
【選択図】 図1【Task】
An organic EL element having a simple configuration and improved light extraction efficiency, and further, the light emitted from the substrate to the outside has almost the same brightness without being colored regardless of the emission angle. To provide such an organic EL element.
[Solution]
The organic EL element has a transparent substrate in which an antireflection film is formed on one surface and a transparent anode layer, organic EL layer, and cathode layer are sequentially stacked on the other surface. The refractive index decreases from the transparent substrate side to the element external side.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、多色表示可能な表示装置または光源として利用可能な平面型の固体発光素子である有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子という)に関する。 The present invention relates to an organic electroluminescence element (hereinafter referred to as an organic EL element) which is a planar solid-state light-emitting element that can be used as a multicolor display device or a light source.
近年、有機EL素子は、他の固体発光素子に比べて、低電圧による直流駆動が可能であること、視野角が広いこと、視認性が高いこと、高速な応答性を備えること、等の優れた性能を有している。有機EL素子は、上記のような優れた性能から、様々な技術分野において実用化されている。 In recent years, organic EL elements are superior to other solid-state light emitting elements in that they can be driven by a low voltage, have a wide viewing angle, have high visibility, and have high-speed response. Have excellent performance. Organic EL elements have been put into practical use in various technical fields because of the excellent performance as described above.
該有機EL素子は、基板に、導電膜(陽極層)、有機EL層、金属導電膜(陰極層)が順次積層されて構成される。そして、両極間に電圧を印加することにより、有機EL層に電流が流れ、光が生じる。近年多く用いられている有機EL素子は、有機EL層で発生した光が、透明に構成された陽極層と基板を介して外部に照射される。 The organic EL element is configured by sequentially laminating a conductive film (anode layer), an organic EL layer, and a metal conductive film (cathode layer) on a substrate. And by applying a voltage between both electrodes, an electric current flows into an organic EL layer and light is generated. In an organic EL element that has been widely used in recent years, light generated in an organic EL layer is irradiated to the outside through a transparent anode layer and a substrate.
ここで、有機EL層で発生した光は、外部に照射されるまでに、該有機EL層と陽極層の界面、陽極層と基板の界面、基板と外部(空気)との界面のそれぞれによって一部反射される。さらに、屈折率の高い層から低い層へ光が透過する場合、臨界角以上の角度をもって入射した光は全反射を起こしてしまう。従って従来の有機EL素子における光取り出し効率は、約15%程度に満たなかった。なお本文において、有機EL層で発生した光の量に対する、実際に基板から外部に照射される光の量の割合を、光取り出し効率(単位:%)という。そこで、光取り出し効率の向上を図るため、以下の各特許文献1〜3に例示される有機EL素子が提案されている。 Here, before the light generated in the organic EL layer is irradiated to the outside, the light is generated by the interface between the organic EL layer and the anode layer, the interface between the anode layer and the substrate, and the interface between the substrate and the outside (air). Partially reflected. Furthermore, when light is transmitted from a layer having a high refractive index to a layer having a low refractive index, light incident at an angle greater than the critical angle causes total reflection. Therefore, the light extraction efficiency in the conventional organic EL element is less than about 15%. In the present text, the ratio of the amount of light actually irradiated from the substrate to the outside with respect to the amount of light generated in the organic EL layer is referred to as light extraction efficiency (unit:%). Therefore, in order to improve the light extraction efficiency, organic EL elements exemplified in the following Patent Documents 1 to 3 have been proposed.
特許文献1に記載の有機EL素子は、陽極層と基板の間に集光層を配設することにより、光取り出し効率の向上を図っている。該集光層は、集光性を有する構造物と該構造物よりも高い屈折率を持つ透明性樹脂から構成される。また、特許文献2に記載の有機EL素子は、陽極層と基板の界面を凹凸面として形成することにより、光取り出し効率の向上を図っている。
In the organic EL element described in Patent Document 1, the light extraction efficiency is improved by disposing a light collecting layer between the anode layer and the substrate. The condensing layer is composed of a structure having a light condensing property and a transparent resin having a higher refractive index than that of the structure. Moreover, the organic EL element described in
しかし、上記各特許文献1、2に記載の有機EL素子を製造する場合、特許文献1であれば集光層、特許文献2であれば凹凸状の界面といった複雑な構成を形成するための工程が新たに追加されることになる。そのためには新たな加工装置等の導入や非常に高精度での作業が要求される。従って、コスト面や労力の面等から実用性に乏しい。
However, when manufacturing the organic EL element described in each of
また、特許文献3に記載の有機EL素子は、基板の両面、すなわち陽極層と基板の界面および基板と外部(空気)との界面に反射防止膜を設けることにより、光取り出し効率の向上を図っている。 In addition, the organic EL element described in Patent Document 3 improves the light extraction efficiency by providing an antireflection film on both surfaces of the substrate, that is, the interface between the anode layer and the substrate and the interface between the substrate and the outside (air). ing.
しかし、特許文献3で用いる反射防止膜は、射出角0°の時に最も反射率を低減できるような膜を使用している。そのため、射出角が大きくなるにつれて、波長による反射率の変化が大きく出てしまう。つまり、基板から外部に照射される光が見る角度によって色が変わったり、暗くなったりするため好ましくない。 However, the antireflection film used in Patent Document 3 uses a film that can reduce the reflectance most when the emission angle is 0 °. For this reason, as the emission angle increases, the change in reflectance due to the wavelength increases. In other words, it is not preferable because the color changes or darkens depending on the viewing angle of the light irradiated from the substrate to the outside.
そこで上記事情に鑑み、本発明は、簡素な構成であってかつ光取り出し効率の向上が図られる有機EL素子であって、さらには基板から外部に照射される光が射出角の大小を問わず色が付かず略同一の明るさとなるような有機EL素子を提供することを目的とする。 Accordingly, in view of the above circumstances, the present invention is an organic EL element having a simple configuration and improved light extraction efficiency, and further, the light emitted to the outside from the substrate can be emitted regardless of the exit angle. An object of the present invention is to provide an organic EL element which is not colored and has substantially the same brightness.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の有機EL素子は、一方の面に反射防止膜が形成され、他方の面に透明性ある陽極層、有機EL層、陰極層が順に積層された透明基板を有しており、該反射防止膜が、透明基板側から素子外部側に向けて屈折率が低下していくように構成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the organic EL device according to claim 1 has an antireflection film formed on one surface, and a transparent anode layer, organic EL layer, and cathode layer are sequentially stacked on the other surface. The antireflection film is configured such that the refractive index decreases from the transparent substrate side toward the element external side.
請求項1に記載の有機EL素子によれば、上記のような反射防止膜を使用することにより、該素子から射出される光の射出角が大きくなるにつれて透過率が低下する現象を有効に防ぐことができる。 According to the organic EL element of the first aspect, by using the antireflection film as described above, it is possible to effectively prevent a phenomenon in which the transmittance decreases as the emission angle of light emitted from the element increases. be able to.
ここで、射出角0°の光は、最も輝度が高く、色変化も殆ど起こらない。これに対し、射出角が大きくなるにつれて、光の輝度の低下や色変化が発生してくる。そのため、上記特許文献3に例示される従来の反射防止膜では、大きな射出角の光の輝度の低下や色変化を有効に防ぐことができない。これに対して、上記のような反射防止膜は、射出角によって透過率が大きく変化することがない。従って、請求項1に記載の有機EL素子であれば、該反射防止膜を設けたという簡易な構成でありながらも、大きな射出角をもって射出される光の輝度を保証し、結果として光取り出し効率の向上を実現している。 Here, light having an emission angle of 0 ° has the highest luminance and hardly undergoes a color change. On the other hand, as the emission angle increases, the brightness of the light decreases and the color changes. Therefore, the conventional antireflection film exemplified in Patent Document 3 cannot effectively prevent a decrease in luminance or color change of light having a large emission angle. On the other hand, the transmittance of the antireflection film as described above does not change greatly depending on the emission angle. Therefore, the organic EL device according to claim 1 guarantees the luminance of light emitted with a large emission angle, and has a light extraction efficiency as a result, even though the antireflection film is provided. The improvement is realized.
好ましくは、透明基板に最も近い部位での屈折率が透明基板の屈折率よりも小さく構成された反射防止膜を使用する(請求項2)。これにより、反射防止膜と透明基板の界面での反射率を効果的に低減することができる。 Preferably, an antireflection film is used in which the refractive index at the portion closest to the transparent substrate is smaller than the refractive index of the transparent substrate. Thereby, the reflectance at the interface between the antireflection film and the transparent substrate can be effectively reduced.
具体的には、上記の反射防止膜は、屈折率が異なる複数の薄膜を積層して構成することができる。この場合、射出角が大きくなっても透過率を維持できるという上記効果を奏するために、反射防止膜は、各薄膜の膜厚t(単位:nm)が以下の条件(1)を満たし、かつ互いに隣接する薄膜間の屈折率差|Δn|が以下の条件(2)を、それぞれ満たすことが望ましい(請求項3)。
30≦t≦200・・・(1)
0.02≦|Δn|≦0.3・・・(2)
Specifically, the antireflection film described above can be configured by laminating a plurality of thin films having different refractive indexes. In this case, in order to achieve the above-described effect that the transmittance can be maintained even when the emission angle becomes large, the antireflection film has a thickness t (unit: nm) of each thin film that satisfies the following condition (1), and It is desirable that the refractive index difference | Δn | between adjacent thin films satisfies the following condition (2).
30 ≦ t ≦ 200 (1)
0.02 ≦ | Δn | ≦ 0.3 (2)
条件(1)は、光の透過性を確保しつつも色変化を防ぐための条件である。条件(1)において、膜厚tが下限を下回ると、あまりに光の波長に対して膜厚が薄くなってしまうため、光を入射しても屈折率の異なる二つの膜を積層したことによる効果があまり得られなくなり好ましくない。また、条件(1)において、膜厚tが上限を上回ると、透明基板から空気まで徐々に屈折率が変化する効果が減少して、その厚膜に対する干渉効果が顕著になる。このため反射率が大きく変化してしまう、つまり色変化が発生してしまうため好ましくない。 Condition (1) is a condition for preventing color change while ensuring light transparency. In condition (1), if the film thickness t is lower than the lower limit, the film thickness becomes too thin with respect to the wavelength of light. Therefore, the effect obtained by stacking two films having different refractive indexes even when light is incident thereon. Is not preferable because it is not obtained. In condition (1), when the film thickness t exceeds the upper limit, the effect of gradually changing the refractive index from the transparent substrate to the air decreases, and the interference effect on the thick film becomes significant. For this reason, the reflectance changes greatly, that is, a color change occurs, which is not preferable.
条件(2)は、反射防止効果の実効性を高めるための条件である。条件(2)において、屈折率差|Δn|が下限を下回ると、屈折率差を利用した反射防止効果が得られにくくなるため好ましくない。また、条件(2)において、屈折率差|Δn|が上限を上回ると、互いに隣接する薄膜間の界面での干渉効果が顕著になり、透過率を十分に確保することができず、好ましくない。 Condition (2) is a condition for enhancing the effectiveness of the antireflection effect. If the refractive index difference | Δn | is less than the lower limit in the condition (2), it is difficult to obtain an antireflection effect using the refractive index difference, which is not preferable. On the other hand, if the refractive index difference | Δn | exceeds the upper limit in the condition (2), the interference effect at the interface between adjacent thin films becomes remarkable, and the transmittance cannot be sufficiently secured, which is not preferable. .
また、反射防止膜における最も素子外部側の層(以下、最外層という)の屈折率neが以下の条件(3)、
1.02≦ne≦1.38・・・(3)
を満たすことが望ましい(請求項4)。このように、最外層の屈折率をより外部(空気)の屈折率に近づけることにより、どのような射出角をもって射出される光に対しても、外部との界面における反射率を小さく抑えることができる。
Further, the refractive index ne of the outermost layer (hereinafter referred to as the outermost layer) in the antireflection film has the following condition (3):
1.02 ≦ ne ≦ 1.38 (3)
It is desirable to satisfy (Claim 4). In this way, by making the refractive index of the outermost layer closer to the refractive index of the outside (air), the reflectance at the interface with the outside can be kept small for light emitted with any exit angle. it can.
なお、上記最外層を多孔質にすることにより、より外部に近い屈折率の層を得ることができる。また、それぞれ異なる材料によって製造された膜により、屈折率が徐々に変化する多層膜構造を構成することもできるが、同一材料であっても、空孔の形成度合いが異なる多孔質の膜を使用しても該多層膜構造を形成することができる。 In addition, by making the outermost layer porous, a layer having a refractive index closer to the outside can be obtained. In addition, a multilayer film structure in which the refractive index gradually changes can be configured by films made of different materials, but even with the same material, porous films with different degree of pore formation are used. Even so, the multilayer film structure can be formed.
また、低屈折率が要求される最外層は、MgO、Al2O3、SiO2、MgF2、CaF2のいずれかの物質によって構成することが好ましい(請求項6)。
Further, the outermost layer requiring a low refractive index is preferably composed of any one of MgO, Al 2 O 3,
また、反射防止膜は、屈折率が連続して変化する単層膜として構成することもできる(請求項7)。 The antireflection film can also be configured as a single layer film whose refractive index continuously changes.
さらに、請求項8に記載の有機EL素子は、透明基板の屈折率n1および前記陽極層の屈折率n2が以下の条件(4)〜(6)を、それぞれ満たすことを特徴とする。
1.60<n1<2.15・・・(4)
1.60<n2<2.15・・・(5)
|n1−n2|<0.4・・・(6)
Furthermore, the organic EL element according to claim 8 is characterized in that the refractive index n1 of the transparent substrate and the refractive index n2 of the anode layer satisfy the following conditions (4) to (6), respectively.
1.60 <n1 <2.15 (4)
1.60 <n2 <2.15 (5)
| N1-n2 | <0.4 (6)
請求項8に記載の発明によれば、透明基板と陽極層が採りうる屈折率の範囲を略同一にすることにより、透明基板と陽極層の界面での反射率を有効に低減する。同時に、透明基板と外部との界面に反射防止膜を設けることにより、該界面での反射率も有効に低減する。従って、上述した各特許文献1や2に記載の有機EL素子のように構成を複雑にすることなく、各界面での反射率を抑えて光取り出し効率の向上を達成することができる。
According to the eighth aspect of the present invention, the reflectance at the interface between the transparent substrate and the anode layer is effectively reduced by making the range of the refractive index that can be taken by the transparent substrate and the anode layer substantially the same. At the same time, by providing an antireflection film at the interface between the transparent substrate and the outside, the reflectance at the interface is also effectively reduced. Accordingly, the light extraction efficiency can be improved by suppressing the reflectance at each interface without complicating the configuration as in the organic EL elements described in
また請求項9に記載の発明によれば、さらに有機EL層の屈折率n3が以下の条件(7)、(8)
1.60<n3<1.80・・・(7)
|n2−n3|<0.4・・・(8)
を満たすことが望ましい。これにより、有機EL層と陽極層の界面での反射率も抑えることができ、光取り出し効率のより一層の向上が図られる。
Further, according to the invention described in claim 9, the refractive index n3 of the organic EL layer further satisfies the following conditions (7), (8):
1.60 <n3 <1.80 (7)
| N2-n3 | <0.4 (8)
It is desirable to satisfy. Thereby, the reflectance at the interface between the organic EL layer and the anode layer can also be suppressed, and the light extraction efficiency can be further improved.
以上のように、本発明に係る有機EL素子は、所定の設計がなされた反射防止膜を透明基板と外部との界面に設けることにより、該界面での反射率を有効に低減している。さらには、少なくとも透明基板と陽極層の屈折率を略同一にすることにより、透明基板と陽極層の界面における反射率も低減している。このように本発明に係る有機EL素子は、適切な屈折率で各層を構成するという簡易な構成でありながらも光取り出し効率の向上を図ることができる。 As described above, the organic EL element according to the present invention effectively reduces the reflectance at the interface by providing the antireflection film having a predetermined design at the interface between the transparent substrate and the outside. Furthermore, the reflectance at the interface between the transparent substrate and the anode layer is also reduced by making the refractive indexes of at least the transparent substrate and the anode layer substantially the same. As described above, the organic EL element according to the present invention can improve the light extraction efficiency while having a simple configuration in which each layer is configured with an appropriate refractive index.
さらに本発明に係る有機EL素子は、上記反射防止膜により、透明基板と外部との界面における射出角が大きな光であっても、輝度を維持するとともに色変化を抑えることができる。 Furthermore, the organic EL device according to the present invention can maintain luminance and suppress color change even with light having a large emission angle at the interface between the transparent substrate and the outside by the antireflection film.
図1は、本発明の実施形態の有機EL素子10の概略構成を示す図である。図1に示すように、有機EL素子10は、透明基板1を有する。透明基板1の一方の面には、該一方の面側から順に、陽極層2、有機EL層3、陰極層4が積層されている。また透明基板1の他方の面には、反射防止膜5が設けられている。なお、図1に示す各部材1〜5の寸法は、説明の便宜上誇張して描かれたものであり、実際の有機EL素子10における寸法とは異なる。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an
透明基板1は、以下の条件(4)を満たす屈折率n1を持つガラスで構成される。
1.60<n1<2.15・・・(4)
また、陽極層2は、ITO(Indium Tin Oxide)膜、ATO(antimony doped tindioxide)膜、ZnO(zinc oxide)膜といった透明電極層が用いられる。また陽極層2の屈折率n2は、以下の条件(5)を満たす。
1.60<n2<2.15・・・(5)
本実施形態では、透明基板1の屈折率と陽極層2の屈折率が、各々、条件(4)または条件(5)を満たすと共に、互いの屈折率差が小さくなるように設定される。すなわち、以下の条件(6)を満たす。
|n1−n2|<0.4・・・(6)
このように、透明基板1と陽極層2の屈折率の差を小さく抑えることにより、透明基板1と陽極層2の界面での反射率を小さく抑えて光取り出し効率を向上させている。
The transparent substrate 1 is made of glass having a refractive index n1 that satisfies the following condition (4).
1.60 <n1 <2.15 (4)
The
1.60 <n2 <2.15 (5)
In this embodiment, the refractive index of the transparent substrate 1 and the refractive index of the
| N1-n2 | <0.4 (6)
In this way, by suppressing the difference in refractive index between the transparent substrate 1 and the
また、有機EL層3は、Alq3(アルミキノリノール錯体)、Almq(メチルアルミキノリール錯体)、Beq2(ベリリウム−キノリン錯体)等で構成される。より詳しくは、有機EL層3は、陽極層2側から順に、発光層、電子輸送層が積層されて構成されている。なお、陽極層2と有機EL層3の間には、正孔注入層、正孔輸送層といった発光を長持ちさせるための層が配設されているがここでは説明および図示を省略する。有機EL層3の屈折率n3は、以下の条件(7)、(8)を満たす。
1.60<n3<1.80・・・(7)
|n2−n3|<0.4・・・(8)
The organic EL layer 3 is composed of Alq3 (aluminum quinolinol complex), Almq (methylaluminum quinolole complex), Beq2 (beryllium-quinoline complex), or the like. More specifically, the organic EL layer 3 is configured by laminating a light emitting layer and an electron transport layer in order from the
1.60 <n3 <1.80 (7)
| N2-n3 | <0.4 (8)
陰極層4は、Al、Ag、In、MgやAu等により構成される金属導電膜である。陽極層2と陰極層4に電圧を印加することにより、有機EL層3に電流が流れ、発光する。有機EL層3で発生した光は、陽極層2と透明基板1を介して外部(ここでは空気)に照射される。
The cathode layer 4 is a metal conductive film made of Al, Ag, In, Mg, Au, or the like. By applying a voltage to the
反射防止膜5は、蒸着、スパッタ、CVD、スピン、ディップ、スプレー、または貼付等の手法によって透明基板1に設けられている。反射防止膜5は、透明基板1側から外部側に向けて徐々に屈折率が低くなるように構成されている。具体的には、本実施形態の反射防止膜5は、屈折率が異なる複数の薄膜を積層して構成されている。各薄膜は、膜厚tが以下の条件(1)を満たす。条件(1)は、光の透過性を確保しつつも色変化を防ぐための条件である。
30≦t≦200・・・(1)
The antireflection film 5 is provided on the transparent substrate 1 by a technique such as vapor deposition, sputtering, CVD, spin, dip, spray, or pasting. The antireflection film 5 is configured such that the refractive index gradually decreases from the transparent substrate 1 side toward the outside. Specifically, the antireflection film 5 of the present embodiment is configured by laminating a plurality of thin films having different refractive indexes. Each thin film satisfies the following condition (1). Condition (1) is a condition for preventing color change while ensuring light transparency.
30 ≦ t ≦ 200 (1)
図2は、反射防止膜を構成する各薄膜の膜厚tを変えた場合において、入射角5°で入射する光に対する該反射防止膜の反射防止効果を表すグラフである。該グラフにおいて、横軸が入射する光の波長を、縦軸が反射率を示す。 FIG. 2 is a graph showing the antireflection effect of the antireflection film for light incident at an incident angle of 5 ° when the thickness t of each thin film constituting the antireflection film is changed. In the graph, the horizontal axis indicates the wavelength of incident light, and the vertical axis indicates the reflectance.
図2に示すように、210nmや20nmといった条件(1)を満たさない膜厚を持つ薄膜で構成された反射防止膜は、いずれも可視域において、高い反射率を有しており、かつ該反射率も波長毎に異なる。そのため、条件(1)を満たさない膜厚を持つ薄膜で構成された反射防止膜を使用すると、光取り出し効率が低下してしまうだけでなく、色変化の発生による視認性の劣化も起こるおそれがある。 As shown in FIG. 2, each antireflection film composed of a thin film having a film thickness that does not satisfy the condition (1) such as 210 nm or 20 nm has a high reflectance in the visible region, and the reflection The rate also varies from wavelength to wavelength. Therefore, if an antireflection film composed of a thin film having a film thickness that does not satisfy the condition (1) is used, not only the light extraction efficiency is lowered, but also visibility may be deteriorated due to occurrence of a color change. is there.
これに対し、条件(1)を満たす135nmの膜厚を持つ薄膜で構成された本実施形態の反射防止膜5は、条件(1)を満たさない構成に比べて、可視域での反射率が比較的低くかつ均一に抑えられている。つまり、条件(1)を満たす反射防止膜5を備える有機EL素子10は、色変化を有効に抑えつつ高い光取り出し効率を備える。
On the other hand, the antireflection film 5 of the present embodiment configured with a thin film having a thickness of 135 nm that satisfies the condition (1) has a reflectivity in the visible region as compared with a configuration that does not satisfy the condition (1). It is relatively low and uniformly suppressed. That is, the
また、徐々に反射率が変化していく効果を得るために、反射防止膜5は、互いに隣接しあう二つの膜の屈折率差|Δn|が以下の条件(2)を満たすように構成される。屈折率差|Δn|が条件(2)を満たすように構成することにより、反射防止膜5の反射防止効果が有効に得られる。
0.02≦|Δn|≦0.3・・・(2)
Further, in order to obtain the effect of gradually changing the reflectance, the antireflection film 5 is configured so that the refractive index difference | Δn | between two adjacent films satisfies the following condition (2). The By configuring the refractive index difference | Δn | to satisfy the condition (2), the antireflection effect of the antireflection film 5 can be effectively obtained.
0.02 ≦ | Δn | ≦ 0.3 (2)
条件(1)および条件(2)を満たすように構成された反射防止膜5は、上記特許文献1に開示される反射防止膜のように、反射率低減効果が射出角に依存することがない。従って、本実施形態の有機EL素子10は、広い射出範囲において高い光取り出し効率を得ることができる。
In the antireflection film 5 configured to satisfy the conditions (1) and (2), the reflectance reduction effect does not depend on the exit angle, unlike the antireflection film disclosed in Patent Document 1. . Therefore, the
なお、透明基板1と反射防止膜5の界面での反射率を低く抑えるため、反射防止膜5における透明基板と当接する膜は、透明基板1の屈折率よりも小さい屈折率となるように構成される。 In addition, in order to keep the reflectance at the interface between the transparent substrate 1 and the antireflection film 5 low, the film in contact with the transparent substrate in the antireflection film 5 has a refractive index smaller than the refractive index of the transparent substrate 1. Is done.
また、外部と反射防止膜5の界面での反射率も低く抑えるため、反射防止膜5における最外層の屈折率neは、以下の条件(3)、
1.02≦ne≦1.38・・・(3)
を満たすように設定される。条件(3)を満たすような薄膜としては所定の材料を用いた多孔質膜が好適である。所定の材料としては、屈折率が小さくかつ比較的耐久性のある材料、例えばMgO、Al2O3、SiO2、MgF2、CaF2等が例示される。
Further, in order to keep the reflectance at the interface between the outside and the antireflection film 5 low, the refractive index ne of the outermost layer in the antireflection film 5 is as follows:
1.02 ≦ ne ≦ 1.38 (3)
It is set to satisfy. As a thin film satisfying the condition (3), a porous film using a predetermined material is suitable. Examples of the predetermined material include materials having a small refractive index and relatively durability, such as MgO, Al2O3, SiO2, MgF2, and CaF2.
以上のように構成された有機EL素子10の具体的実施例を以下説明する。表1は、上記実施形態の実施例の有機EL素子10の具体的数値構成を示す。表1において反射防止膜5の最外層はSiO2の多孔質膜が用いられている。
Specific examples of the
表1に示すように、実施例の有機EL素子10は、反射防止膜5を構成する各薄膜の膜厚tが全て135nmである。また、各薄膜間の屈折率差|Δn|が、0.08または0.16である。さらに最外層の屈折率neは1.20である。つまり実施例の有機EL素子10は、反射防止膜5に関する条件(1)〜(3)を全て満たす。また、n1=1.81、n2=2.00、n3=1.75であり、それぞれ条件(4)〜(8)を満たす。
As shown in Table 1, in the
次いで、比較例1として、従来の有機EL素子の具体的数値構成を表2に示す。また、比較例2として、上記特許文献3に記載の有機EL素子と略同一の素子に関する具体的数値構成を表3に示す。表2、表3に示す比較例1、2の反射防止膜は、ガラス基板と外部との界面での射出角が0°の光に対する反射率が最も低くなるような膜厚に設計されている。 Next, as Comparative Example 1, specific numerical configurations of conventional organic EL elements are shown in Table 2. In addition, as Comparative Example 2, specific numerical configurations relating to substantially the same elements as the organic EL element described in Patent Document 3 are shown in Table 3. The antireflection films of Comparative Examples 1 and 2 shown in Tables 2 and 3 are designed to have a film thickness that provides the lowest reflectance for light having an emission angle of 0 ° at the interface between the glass substrate and the outside. .
実施例の有機EL素子10と、各比較例1、2の有機EL素子の性能について説明する。図3は、各有機EL素子における、波長毎の光取り出し効率を示すグラフである。図3において、横軸が、外部に射出される光の波長を、縦軸が光取り出し効率をそれぞれ示す。なお、図3に示す光取り出し効率の分布に関し、実施例の有機EL素子10を実線で示し、比較例1、2の有機EL素子をそれぞれ点線、一点鎖線で示す。次に示す図4においても同様である。図3に示すように、各比較例1、2の有機EL素子に比べ、実施例の有機EL素子10は、略全波長域にわたって、平坦な分布と高い光取り出し効率を備える。つまり、実施例の有機EL素子10は、各比較例1、2の有機EL素子に比べて外部に照射される光の色変化が小さく抑えられている。
The performance of the
また、図4は、各有機EL素子における、有機EL層3から射出される光(波長550nm)の発光角と、該光の透明基板1から外部への透過率とを表すグラフである。図4において、横軸が、発光角を、縦軸が透過率をそれぞれ示す。図4に示すように、各比較例1、2の有機EL素子に比べ、実施例の有機EL素子10は、幅広い発光角範囲にわたって平坦かつ高い透過率分布を有する。つまり、実施例の有機EL素子10は、発光角(換言すれば、基板1での射出角)が大きくなっても、高い輝度と安定した光量を保証している。
FIG. 4 is a graph showing the emission angle of light (
以上が本発明の実施形態である。本発明に係る有機EL素子は、上記構成に限定されるものではない。例えば、実施例の反射防止膜5は、表1に示すような数値構成(膜厚等)によって徐々に屈折率が変化する構成にして、反射防止効果を高めているが、表1に示す以外の構成によって該反射防止効果の向上を図ることもできる。 The above is the embodiment of the present invention. The organic EL device according to the present invention is not limited to the above configuration. For example, the antireflection film 5 of the example has a structure in which the refractive index gradually changes according to the numerical structure (film thickness, etc.) as shown in Table 1 to enhance the antireflection effect. With this configuration, the antireflection effect can be improved.
例えば、上記実施形態では屈折率の異なる複数の薄膜を積層させることにより反射防止膜5を構成しているが、本発明の有機EL素子における反射防止膜は、屈折率が連続して変化する単層膜で構成しても良い。また、上記実施例では、他の層は異なる材料を使用することにより屈折率を変化させておき、最も屈折率を低く抑える必要のある最外層にのみ多孔質膜を使用している。ここで多孔質膜は、空孔の密度を変化させることによって同一材料の膜であっても屈折率を変化させることができるという特徴を持つ。従って、該特徴を利用すれば、反射防止膜を極力少ない種類の材料で構成することが可能になる。これにより、より簡素かつ安価な構成の有機EL素子が提供される。 For example, in the above embodiment, the antireflection film 5 is configured by laminating a plurality of thin films having different refractive indexes. However, the antireflection film in the organic EL element of the present invention is a single layer whose refractive index continuously changes. A layer film may be used. Moreover, in the said Example, the refractive index was changed by using a different material for another layer, and the porous film | membrane is used only for the outermost layer which needs to keep the refractive index low most. Here, the porous film has a feature that the refractive index can be changed even if the film is made of the same material by changing the density of the pores. Therefore, if this feature is used, the antireflection film can be made of as few kinds of materials as possible. Thereby, an organic EL element having a simpler and cheaper configuration is provided.
また、上記実施形態では、透明基板1と陽極層2の屈折率(n1、n2)が略同一となるような構成を示した。本発明に係る有機EL素子は、透明基板1と陽極層2の屈折率に加え、有機EL層3の屈折率n3も略同一となるように構成することができる。これにより、有機EL層3から陽極層2へ射出される光の反射率を抑えることができるため、外部へ照射される光の光量のより一層の増加が実現される。
Moreover, in the said embodiment, the structure which the refractive index (n1, n2) of the transparent substrate 1 and the
1 透明基板
2 陽極層
3 有機EL層
4 陰極層
5 反射防止膜
10 有機EL素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (9)
前記反射防止膜は、前記透明基板側から素子外部側に向けて屈折率が低下していくように構成されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 An organic electroluminescence device having a transparent substrate in which an antireflection film is formed on one surface and a transparent anode layer, an organic electroluminescence layer, and a cathode layer are sequentially laminated on the other surface,
The organic electroluminescence device, wherein the antireflection film is configured such that the refractive index decreases from the transparent substrate side toward the device outer side.
前記反射防止膜の前記透明基板に最も近い部位での屈折率が前記透明基板の屈折率よりも小さく構成されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 The organic electroluminescent device according to claim 1,
An organic electroluminescence device, wherein a refractive index of the antireflection film at a portion closest to the transparent substrate is smaller than a refractive index of the transparent substrate.
前記反射防止膜は、屈折率が異なる複数の薄膜を積層して構成され、
前記薄膜の膜厚t(単位:nm)が以下の条件(1)を満たし、かつ互いに隣接する前記薄膜間の屈折率差|Δn|が以下の条件(2)、
30≦t≦200・・・(1)
0.02≦|Δn|≦0.3・・・(2)
を、それぞれ満たすことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 In the organic electroluminescent element according to claim 1 or 2,
The antireflection film is formed by laminating a plurality of thin films having different refractive indexes,
The film thickness t (unit: nm) of the thin film satisfies the following condition (1), and the refractive index difference | Δn | between the adjacent thin films is the following condition (2):
30 ≦ t ≦ 200 (1)
0.02 ≦ | Δn | ≦ 0.3 (2)
An organic electroluminescent element characterized by satisfying the above.
前記反射防止膜における最も前記素子外部側の層の屈折率neが以下の条件(3)、
1.02≦ne≦1.38・・・(3)
を満たすことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 In the organic electroluminescent element according to claim 3,
The refractive index ne of the layer on the outermost side of the element in the antireflection film has the following condition (3):
1.02 ≦ ne ≦ 1.38 (3)
An organic electroluminescent element characterized by satisfying
前記反射防止膜において、少なくとも最も前記素子外部側の層は、多孔質であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 In the organic electroluminescent element according to claim 3 or 4,
In the antireflection film, at least the layer on the outermost side of the element is porous, and the organic electroluminescence element.
前記反射防止膜の最も前記素子外部側の層は、MgO、Al2O3、SiO2、MgF2、CaF2のいずれかの物質によって構成されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 In the organic electroluminescent element in any one of Claims 3-5,
An organic electroluminescence element, wherein the layer on the outermost side of the antireflection film is made of any one of MgO, Al2O3, SiO2, MgF2, and CaF2.
前記反射防止膜は、屈折率が連続して変化する単層膜であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 In the organic electroluminescent element according to claim 1 or 2,
The organic electroluminescence device according to claim 1, wherein the antireflection film is a single layer film whose refractive index continuously changes.
前記透明基板の屈折率n1および前記陽極層の屈折率n2が以下の条件(4)〜(6)
1.60<n1<2.15・・・(4)
1.60<n2<2.15・・・(5)
|n1−n2|<0.4・・・(6)
を、それぞれ満たすことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 In the organic electroluminescent element in any one of Claims 1-7,
The refractive index n1 of the transparent substrate and the refractive index n2 of the anode layer are the following conditions (4) to (6)
1.60 <n1 <2.15 (4)
1.60 <n2 <2.15 (5)
| N1-n2 | <0.4 (6)
An organic electroluminescent element characterized by satisfying the above.
前記有機エレクトロルミネッセンス層の屈折率n3が以下の条件(7)、(8)
1.60<n3<1.80・・・(7)
|n2−n3|<0.4・・・(8)
を満たすことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 The organic electroluminescent device according to claim 8, wherein
Conditions (7) and (8) where the refractive index n3 of the organic electroluminescence layer is as follows:
1.60 <n3 <1.80 (7)
| N2-n3 | <0.4 (8)
An organic electroluminescent element characterized by satisfying
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