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JP2797883B2 - 多色発光素子とその基板 - Google Patents

多色発光素子とその基板

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JP2797883B2
JP2797883B2 JP5058767A JP5876793A JP2797883B2 JP 2797883 B2 JP2797883 B2 JP 2797883B2 JP 5058767 A JP5058767 A JP 5058767A JP 5876793 A JP5876793 A JP 5876793A JP 2797883 B2 JP2797883 B2 JP 2797883B2
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JP
Japan
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light
layer
reflective layer
light emitting
electrode
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JP5058767A
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隆博 中山
角田　　敦
隆夫 岩柳
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Publication date
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First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=13093704&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP2797883(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
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    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
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    • H10K59/876—Arrangements for extracting light from the devices comprising a resonant cavity structure, e.g. Bragg reflector pair

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は多色発光素子に関し、表
示素子,通信用発光デバイス，情報ファイル用読／書ヘ
ッド，印刷装置などの情報通信分野において利用され
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の有機発光素子は、有機蛍光体薄膜
の発光をそのまま取り出した時は、それぞれの蛍光体の
種類に応じた、１種類の発光スペクトルしか得られなか
った。該手段において発光の前面にカラーフィルタを形
成して発光スペクトルの一部分を取り出すことは可能で
あるが、取り出した光のピークの発光強度はカラーフィ
ルタなしの場合の発光スペクトルの強度より小さくなる
ため、効率の大幅な低下を招く欠点がある。例えば、酸
化錫インジウム等の透明電極を有する透明基板間に、有
機発光体と電気絶縁性の結合剤とからなる発光体を介在
させ、前記電極の陽極電極と発光体域との間にポルフィ
リン系化合物層を形成した有機エレクトロルミネセンス
セルが提案されている（特開昭57−51781 号公報）。
【０００３】また、無機系発光体（硫化亜鉛を主成分と
する）層の熱処理の有無によるエッチングレートの差異
を利用し、互いに発光色が異なる複数種の発光体層を同
一基板上に形成することを特徴とする多色発光ＥＬ素子
が提案されている（特公平5−15037 号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】こうした有機薄膜を用
いた発光素子は安価に提案できると云う特長を有してい
るが、スペクトル幅が広いために青色発光しか実現され
ておらず、特殊なディスプレイ等に限られていた。
【０００５】本発明の目的は、スペクトル幅と発光特性
を改善した有機発光素子を提供することにある。
【０００６】また、本発明の他の目的は、上記有機発光
素子用の基板を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は次のとおりである。
【０００８】第１に、発光機能を有する有機薄膜からな
る発光層と、該発光層の両面に形成された反射鏡とで微
小光共振器が構成され、該微小光共振器は前記反射鏡間
の光学的距離が異なる画素を少なくとも２個以上有する
ことを特徴とする多色発光素子にある。
【０００９】第２に、透明基体上に半透明反射層，透明
導電層，有機薄膜からなる発光層，電極が順次に形成さ
れた多色発光素子であって、半透明反射層と電極の間の
光学的距離が異なる画素を少なくとも２個以上有する微
小光共振器を含むことを特徴とする多色発光素子にあ
る。
【００１０】第３に、透明基体上に半透明反射層，透明
導電層，有機薄膜からなる発光層，電極が順次に形成さ
れた多色発光素子であって、半透明反射層と電極の間に
構成が微小光共振器として作用し、複数の異なる発光ス
ペクトルの光を同一基板上の素子から取り出すことを特
徴とする多色発光素子にある。
【００１１】第４に、透明基体上に半透明反射層を有
し、該半透明反射層上に透明導電層が配置され、該透明
導電層上に有機薄膜からなる発光層が設けられており、
その上に電極が形成された有機発光素子であって、前記
半透明反射層は発光層での発光の一部を透明基体側に透
過し、発光の一部を発光層側に反射する反射機能を有
し、該半透明反射層は発光層背面の電極とで光共振器と
して作用し、かつ半透明反射層と電極との間の光学的距
離が異なるように構成されていることを特徴とする多色
発光素子にある。
【００１２】第５に、透明基体上に半透明反射層を有
し、該半透明反射層上に透明導電層が配置され、該透明
導電層上にホール注入層，有機薄膜からなる発光層が設
けられており、その上に電極が形成された有機発光素子
であって、前記半透明反射層は発光層での発光の一部を
透明基体側に透過し、発光の一部を発光層側に反射する
反射機能を有し、該半透明反射層は発光層背面の電極と
で光共振器として作用し、かつ半透明反射層と電極との
間の光学的距離が異なるように構成されていることを特
徴とする多色発光素子にある。
【００１３】第６に、透明基板と、その上に光の一部を
透過し、一部を反射する誘電体の多層膜からなる半透明
反射層を備え、該半透明反射層上に透明導電層を有する
ことを特徴とする多色発光素子用基板にある。
【００１４】第７に、透明基板と、その上に誘電体の多
層膜からなる半透明反射層を備え、該半透明反射層上に
透明導電膜を有し、前記半透明反射層の反射率が５０〜
99.9％または透過率が５０〜０.１％ であることを特徴
とする多色発光素子用基板にある。
【００１５】
【作用】透明基体上に半透明反射層，透明導電層，有機
薄膜発光層，金属電極を備えた有機発光素子を用い、反
透明反射層と電極の間が微小光共振器として作用する構
成とする。このとき、上下の反射鏡明の光学的距離を変
えることにより、それぞれの距離に応じた異なる発光ス
ペクトルの光（即ち多色光）を、同一基板上の素子から
高効率で取り出すことができる。
【００１６】共振器の効果は半透明反射層がない時の発
光の中央付近で大きく周辺で小さいが、反透明反射鏡の
反射率を周辺部で大きくとることにより大きくできる。
【００１７】
【実施例】（実施例１） 図１において、ガラス基板１０１上に、ＴｉＯ2膜とＳ
ｉＯ2膜を積層した半透明反射膜１０２を形成する。そ
の上に、透明伝導膜（ＩＴＯ）１０３，ジアミン誘電体
（ＴＡＤ）のホール注入層１０４，アルミニウムキレー
ト（Ａｌｑ３）の発光層１０５，Ａｇ：Ｍｇ金属電極１
０６を順に形成する。ＩＴＯ電極１０３とＡｇ：Ｍｇ金
属電極１０６は互いに直交したマトリクスとなってい
て、１０３をプラス，１０６をマイナスとして１０〜１
５Ｖの直流電圧を印加すると、電極が交差している部分
が画素として発光する。ここで、１０３，１０４，１０
５のそれぞれの膜厚と屈折率の積から得られる光学的距
離の和ｄは、半透明反射膜102がない時のＡｌｑ３の発
光スペクトルの範囲である４５０ｎｍと７００ｎｍの間
の値である。
【００１８】図２は、半透明反射膜がない時のＡｌｑ３
の発光スペクトルを示す。透明伝導膜１０３の膜厚を変
えることによりｄの値を変え、光共振器の共振波長のピ
ークを４５０ｎｍと７００ｎｍの間で設定することが可
能であり、図１の単一基体から、赤，緑，青の３色を取
り出すことができる。
【００１９】この場合、光共振器の利得に応じて、半透
明反射膜がない時のＡｌｑ３の発光スペクトル成分より
も強い発光を取り出すことが可能である。光共振器の共
振波長のピークを変えるには、光学的距離の和ｄを変え
れば良く、必ずしも透明伝導膜１０３の膜厚を変える必
要はない。
【００２０】（実施例２） 図３は、透明伝導膜（ＩＴＯ）１０３，ジアミン誘導体
（ＴＡＤ）のホール注入層１０４，アルミニウムキレー
ト（Ａｌｑ３）の発光層１０５の膜厚はそれぞれ一定で
ある。ＳｉＯ2 のスペーサ１０７を設置することによ
り、光学的距離の和ｄを変えて、赤（Ｒ），緑（Ｇ），
青（Ｂ）発光が達成される。
【００２１】また、共振の強度，スペクトルの半値幅
は、半透明反射膜がない時の発光スペクトルに、どの様
な透過／反射特性を有した半透明反射膜を組み合わせる
かで決まる。従って、半透明反射膜の透過／反射特性に
より、各発光の共振の強度，スペクトルの半値幅を設定
することが可能であり、ＲＧＢそれぞれの発光強度を、
ディスプレイとして要求される強度比に近付けることが
できる。
【００２２】本発明を用いたディスプレイは、作成の構
造によっては、画素の平面と視線とのなす角度（視角）
に応じて各色の発光のピーク位置がずれる場合が生じ
る。これは、画素を斜め方向から観測することにより、
光学的距離の和ｄが実効的に変わることから生じる。こ
れは、あらかじめ、基体の中心位置と周辺部とで、視角
を考慮に入れて光学的距離の和ｄを設定することにより
解決される。
【００２３】（実施例３） 図１において、ガラス基板１０１上に、ＳｉＯ2 膜を積
層した半透明反射膜１０２を形成する。その上に、透明
伝導膜（ＩＴＯ）１０３，ジアミン誘電体（ＴＡＤ）の
ホール注入層１０４，ポルフィリンの発光層１０５，Ａ
ｇ：Ｍｇ金属電極１０６を順に形成する。ＩＴＯの電極
１０３とＡｇ：Ｍｇ金属電極１０６は互いに直交したマ
トリクスとなっていて、１０３をプラス，１０６をマイ
ナスとして１０〜１５Ｖの直流電圧を印加すると、電極
が交差している部分が画素として発光する。ここで、１
０３，１０４，１０５のそれぞれの膜厚と駆折率の積か
ら得られる光学的距離の和ｄは、半透明反射膜１０２が
ない時のＡｌｑ３の発光スペクトルの範囲である４５０
ｎｍと７００ｎｍの間の値である。
【００２４】図２は、半透明反射膜がない時のＡｌｑ３
の発光スペクトルを示す。透明伝導膜１０３の膜厚を変
えることによりｄの値を変え、光共振器の共振波長のピ
ークを４５０ｎｍと７００ｎｍの間で設定することが可
能であり、図１の単一基体から、赤，緑，青の３色を取
り出すことができる。
【００２５】この場合、光共振器の利得に応じて、半透
明反射膜がない時のＡｌｑ３の発光スペクトル成分より
も強い発光を取り出すことが可能である。光共振器の共
振波長のピークを変えるには、光学的距離の和ｄを得え
れば良く、必ずしも透明伝導膜１０３の膜厚を変える必
要はない。
【００２６】（実施例４） 図１において、ガラス基板１０１には、ＴｉＯ2膜とＳ
ｉＯ2膜を積層した半透明反射膜１０２を形成する。そ
の上に、透明伝導膜（ＩＴＯ）１０３，ジアミン誘導体
（ＴＡＤ）のホール注入層１０４，アルミニウムキレー
ト（Ａｌｑ３）と硫化亜鉛とからなる発光層１０５，Ａ
ｇ：Ｍｇ金属電極１０６を順に形成する。ＩＴＯ電極１
０３とＡｇ：Ｍｇ金属電極１０６は互いに直交したマト
リクスとなっていて、１０３をプラス，１０６をマイナ
スとして１０〜１５Ｖの直流電圧を印加すると、電極が
交差している部分が画素として発光する。ここで、１０
３，１０４，１０５のそれぞれの膜厚と屈折率の積から
得られる光学的距離の和ｄは、半透明反射膜１０２がな
い時のＡｌｑ３の発光スペクトルの範囲である４５０ｎ
ｍと７００ｎｍの間の値である。
【００２７】図２は、半透明反射膜がない時のＡｌｑ３
の発光スペクトルを示す。透明伝導膜１０３の膜厚を変
えることによりｄの値を変え、光共振器の光共波長のピ
ークを４５０ｎｍと７００ｎｍの間で設定することが可
能であり、図１の単一基体から、赤，緑，緑の３色を取
り出すことができる。
【００２８】この場合、光共振器の利得に応じて、半透
明反射膜がない時のＡｌｑ３の発光スペクトル成分より
も強い発光を取り出すことが可能である。光共振器の共
振波長のピークを変えるには、光学的距離の和ｄを変え
れば良く、必ずしも透明伝導膜１０３の膜厚を変える必
要はない。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、単一基体を用いて簡単
な構造で、高効率の多色発光素子とその基板を提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であり、透明伝導膜の膜厚を
変えることによりＲＧＢ発光を実現するものである。
【図２】半透明反射膜がない時のＡｌｑ３の発光スペク
トルと、光学的距離の和ｄを変えることにより取り出さ
れるＲＧＢ各色発光である。
【図３】本発明の一実施例であり、ＳｉＯ2 のスペーサ
を設置することにより、光学的距離の和ｄを変えて、Ｒ
ＧＢ発光を実現するものである。
【図４】発光機能を有する有機発光素子部の両面に反射
鏡を形成して作成した微小光共振器の発光素子の断面を
示す。
【符号の説明】
１０１…硝子基板、１０２…ＴｉＯ2とＳｉＯ2膜を積層
した半透明反射膜，１０３…透明伝導膜（ＩＴＯ）、１
０４…ジアミン誘電体（ＴＰＢ）のホール注入層、１０
５…アルミニウムキレート（Ａｌｑ３）の発光層、１０
６…Ａｇ：Ｍｇ金属電極、１０７…ＳｉＯ2 のスペー
サ、１０８…誘電反射膜、１０９…有機発光素子部、１
１０…反射膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭56−159992（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−14396（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−2593（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−107861（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−69899（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H05B 33/22

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】発光機能を有する有機薄膜からなる発光層
    と、該発光層の両面に形成された反射鏡とで微小光共振
    器が構成され、該微小光共振器は前記反射鏡間の光学的
    距離が異なる画素を少なくとも２個以上有することを特
    徴とする多色発光素子。
  2. 【請求項２】透明基体上に半透明反射層，透明導電層，
    有機薄膜からなる発光層，電極が順次に形成された多色
    発光素子であって、半透明反射層と電極の間の光学的距
    離が異なる画素を少なくとも２個以上有する微小光共振
    器を含むことを特徴とする多色発光素子。
  3. 【請求項３】透明基体上に半透明反射層，透明導電層，
    有機薄膜からなる発光層，電極が順次に形成された多色
    発光素子であって、半透明反射層と電極の間の構成が微
    小光共振器として作用し、複数の異なる発光スペクトル
    の光を同一基体上の素子から取り出すことを特徴とする
    多色発光素子。
  4. 【請求項４】透明体板上に半透明反射層を有し、該半透
    明反射層上に透明導電層が配置され、該透明導電層上に
    有機薄膜からなる発光層が設けられており、その上に電
    極が形成された有機発光素子であって、前記半透明反射
    層は発光層での発光の一部を透明基体側に透過し、発光
    の一部を発光層側に反射する反射機能を有し、該半透明
    反射層は発光層背面の電極とで光共振器として作用し、
    かつ半透明反射層と電極との間の光学的距離が異なるよ
    うに構成されていることを特徴とする多色発光素子。
  5. 【請求項５】透明基体上に半透明反射層を有し、該半透
    明反射層上に透明導電層が配置され、該透明導電層上に
    ホール注入層，有機薄膜からなる発光層が設けられてお
    り、その上に電極が形成された有機発光素子であって、
    前記半透明反射層は発光層での発光の一部を透明基体側
    に透過し、発光の一部を発光層側に反射する反射機能を
    有し、該半透明反射層は発光層背面の電極とで光共振器
    として作用し、かつ半透明反射層と電極との間の光学的
    距離が異なるように構成されていることを特徴とする多
    色発光素子。
  6. 【請求項６】前記半透明反射層と発光層背面の電極とで
    生じる反射光の位相のシフトをＡラジアンとするとき、
    半透明反射層と発光層背面の電極との間の光学的距離Ｌ
    が（整数−Ａ／２π）倍〔但し、Ｓ＜（２Ｌ）＜Ｔであ
    り、Ｓ，Ｔは、前記半透明反射層を持たない発光素子の
    発光スペクトルにおける発光強度が最大強度の１／２と
    なる波長を示す。〕である請求項４，５に記載の多色発
    光素子。
  7. 【請求項７】前記半透明反射層と発光層背面の電極との
    間の光学的距離が、取り出す光のピーク波長の０.９〜
    １.１倍またはその整数倍である請求項４，５に記載の
    多色発光素子。
  8. 【請求項８】前記半透明反射層と発光層背面の電極とで
    生じる反射光の位相のシフトをＡラジアンとするとき、
    半透明反射層と発光層背面の電極との間の光学的距離Ｌ
    が〔取り出す光のピーク波長×（整数−Ａ／２π）／
    ２〕の長さの０.９〜１.１倍である請求項４，５に記載
    の多色発光素子。
  9. 【請求項９】前記透明導電層，ホール注入層，発光層お
    よび電子注入層の各層の厚さとそれぞれの屈折率との積
    で表される光学的距離の和が、発光のピーク波長と同じ
    もしくは近似している請求項８に記載の多色発光素子。
  10. 【請求項１０】透明基板と、その上に光の一部を透過
    し、一部を反射する誘電体の多層膜からなる半透明反射
    層を備え、該半透明反射層上に透明導電層を有すること
    を特徴とする多色発光素子用基板。
  11. 【請求項１１】透明基板と、その上に誘電体の多層膜か
    らなる半透明反射層を備え、該半透明反射層上に透明導
    電膜を有し、前記半透明反射層の反射率が５０〜９９.
    ９％ または透過率が５０〜０.１％ であることを特徴
    とする多色発光素子用基板。
JP5058767A 1993-03-18 1993-03-18 多色発光素子とその基板 Expired - Lifetime JP2797883B2 (ja)

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JP5058767A JP2797883B2 (ja) 1993-03-18 1993-03-18 多色発光素子とその基板
EP94301592A EP0616488B1 (en) 1993-03-18 1994-03-07 Light-emitting elements
DE69410513T DE69410513T2 (de) 1993-03-18 1994-03-07 Lichtemitierende Elemente
US08/214,767 US5554911A (en) 1993-03-18 1994-03-18 Light-emitting elements

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JPH06275381A JPH06275381A (ja) 1994-09-30
JP2797883B2 true JP2797883B2 (ja) 1998-09-17

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EP (1) EP0616488B1 (ja)
JP (1) JP2797883B2 (ja)
DE (1) DE69410513T2 (ja)

Cited By (8)

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