JP3274527B2 - 有機発光素子とその基板 - Google Patents
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- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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- H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
- H05B33/22—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of auxiliary dielectric or reflective layers
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- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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- H10K50/85—Arrangements for extracting light from the devices
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-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/36—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising organic materials
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、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
に利用される有機発光素子に関する。
デバイス、情報ファイル用読／書ヘッド、印刷装置など
に利用される有機発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の有機発光素子は、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）。該有機エレクトロルミネセンスセルは、両電極間
に印加される信号電界に基づき、ポルフィリン系化合物
からなる正孔注入体により正孔が注入されて、発光する
ものである。
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）。該有機エレクトロルミネセンスセルは、両電極間
に印加される信号電界に基づき、ポルフィリン系化合物
からなる正孔注入体により正孔が注入されて、発光する
ものである。
【０００３】
【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供できると云う特長を有してい
るが、スペクトルの半値幅が広いために用途は表示パネ
ルに限られ、また、各材料毎に各一色の発光しか得られ
ないため、単一材料では単色のディスプレイしか作製で
きなかった。
いた発光素子は安価に提供できると云う特長を有してい
るが、スペクトルの半値幅が広いために用途は表示パネ
ルに限られ、また、各材料毎に各一色の発光しか得られ
ないため、単一材料では単色のディスプレイしか作製で
きなかった。
【０００４】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。
を改善した有機発光素子を提供することにある。
【０００５】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。
素子用の基板を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明の要旨は次のとおりである。
明の要旨は次のとおりである。
【０００７】（１） 発光機能を有する有機薄膜からな
る発光層と、該発光層の両面に設けた反射鏡とで微小光
共振器が構成され、該微小光共振器は発光可能に構成さ
れている有機発光素子。
る発光層と、該発光層の両面に設けた反射鏡とで微小光
共振器が構成され、該微小光共振器は発光可能に構成さ
れている有機発光素子。
【０００８】（２） 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１部を透明基体側に透
過し、発光の１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の間で光共振
器として作用するよう構成されている有機発光素子。
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１部を透明基体側に透
過し、発光の１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の間で光共振
器として作用するよう構成されている有機発光素子。
【０００９】（３） 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、電
子注入層が順に設けられており、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１部を透明基体側に透過し、発光の１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するよう構成さ
れている有機発光素子。
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、電
子注入層が順に設けられており、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１部を透明基体側に透過し、発光の１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するよう構成さ
れている有機発光素子。
【００１０】（４） 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。〕である前記有機発光素子。
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。〕である前記有機発光素子。
【００１１】（５） 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が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〔取出す光のピーク波長×（整数−Ａ／２
π）／２〕の長さの０.９〜１.１倍である前記有機発光
素子。
電極とで生じる反射光の位相のシフトが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〔取出す光のピーク波長×（整数−Ａ／２
π）／２〕の長さの０.９〜１.１倍である前記有機発光
素子。
【００１２】例えば、共振器としての光学的距離が発光
波長の２倍，３倍，…ｎ倍と整数倍の場合、または１／
２，３／２，…など半整数倍の場合にも同様に共振の効
果を得ることができる。
波長の２倍，３倍，…ｎ倍と整数倍の場合、または１／
２，３／２，…など半整数倍の場合にも同様に共振の効
果を得ることができる。
【００１３】（６） 前記半透明反射層が誘電体の多層
膜である前記有機発光素子。
膜である前記有機発光素子。
【００１４】（７） 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前記有機発光素子。
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前記有機発光素子。
【００１５】（８） 前記半透明反射層がパターニング
により発光取出し窓を有する金属製全反射膜である前記
有機発光素子。
により発光取出し窓を有する金属製全反射膜である前記
有機発光素子。
【００１６】（９） 前記半透明反射層が、反射率が５
０〜９９.９％または透過率が５０〜０.１％であ前記有
機発光素子。
０〜９９.９％または透過率が５０〜０.１％であ前記有
機発光素子。
【００１７】（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膜を有す
る有機発光素子用基板。
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膜を有す
る有機発光素子用基板。
【００１８】（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有し、該半透明反射層の
反射率が５０〜９９.９％または透過率が５０〜０.１％
である有機発光素子用基板。
多層膜からなる半透明反射層を有し、該半透明反射層の
反射率が５０〜９９.９％または透過率が５０〜０.１％
である有機発光素子用基板。
【００１９】（１２） 透明基板と、その上に透明導電
膜と透明絶縁膜とを積層した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する有機発光素子用基
板。
膜と透明絶縁膜とを積層した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する有機発光素子用基
板。
【００２０】なお、前記透明基体としては、透明な石
英、ガラスまたはプラスチックから選ばれる透明基板が
望ましい。
英、ガラスまたはプラスチックから選ばれる透明基板が
望ましい。
【００２１】
【作用】本発明においては、透明電極と基板との間に半
透明反射膜を設置し、該反射膜と背面電極との間の光学
的距離を発光波長のそれと同じか、またはその整数倍と
したことにより、素子内部を光の微小共振器とすること
ができる。それによって、発光スペクトルの半値幅が縮
小される。
透明反射膜を設置し、該反射膜と背面電極との間の光学
的距離を発光波長のそれと同じか、またはその整数倍と
したことにより、素子内部を光の微小共振器とすること
ができる。それによって、発光スペクトルの半値幅が縮
小される。
【００２２】また、発光効率が向上し、可干渉光が発生
するなど、発光特性を向上できる。
するなど、発光特性を向上できる。
【００２３】
〔実施例 １〕図１は、本発明の一実施例の発光素子の
構造を示す模式断面図である。
構造を示す模式断面図である。
【００２４】硝子基板１上に、ＴｉＯ2膜とＳｉＯ2膜と
を積層した半透明反射膜２が形成されている。該半透明
反射膜２上に、透明導電膜（Ｉndium Ｔin Ｏxide：Ｉ
ＴＯ膜）３を形成し、その上にトリフェニルジアミン誘
導体（ＴＡＤ）からなるホール注入層４、アルミキレー
トの発光層５、オキシジアゾール誘導体（ＰＢＤ）の電
子注入層６、Ａｇ−Ｍｇ金属電極７が順次形成されてい
る。なお、透明導電膜３、ホール注入層４、発光層５お
よび電子注入層６のそれぞれの膜厚と屈折率との積から
得られる光学的距離の和は、アルミキレートのエレクト
ロルミネセント（ＥＬ）発光のピーク波長である５３０
ｎｍと一致させる。これによって本発明の共振器が構成
される。
を積層した半透明反射膜２が形成されている。該半透明
反射膜２上に、透明導電膜（Ｉndium Ｔin Ｏxide：Ｉ
ＴＯ膜）３を形成し、その上にトリフェニルジアミン誘
導体（ＴＡＤ）からなるホール注入層４、アルミキレー
トの発光層５、オキシジアゾール誘導体（ＰＢＤ）の電
子注入層６、Ａｇ−Ｍｇ金属電極７が順次形成されてい
る。なお、透明導電膜３、ホール注入層４、発光層５お
よび電子注入層６のそれぞれの膜厚と屈折率との積から
得られる光学的距離の和は、アルミキレートのエレクト
ロルミネセント（ＥＬ）発光のピーク波長である５３０
ｎｍと一致させる。これによって本発明の共振器が構成
される。
【００２５】図１において、ホール注入層４および電子
注入層６は、高性能な特性を要求しない場合には必須で
はなく、これらのいずれかまたは両方を省略して用いる
ことができる。その際には、透明導電膜３からホールが
注され、また、金属電極７から電子が注入され、本発明
の発光素子が得られるが、ホール注入層４および電子注
入層６を設けた方がより好ましい。
注入層６は、高性能な特性を要求しない場合には必須で
はなく、これらのいずれかまたは両方を省略して用いる
ことができる。その際には、透明導電膜３からホールが
注され、また、金属電極７から電子が注入され、本発明
の発光素子が得られるが、ホール注入層４および電子注
入層６を設けた方がより好ましい。
【００２６】前記半透明反射膜２の反射率は発光層５の
材料の性能と、素子の用途によって選択される。その反
射率の上限は光共振器が自己破壊することなく蓄積でき
るエネルギーの限界により制限される。透過率で５０〜
０.１％、反射率で５０〜９９.９％である。少なくとも
１０μＷ／ｃｍ2の出射光を得るためには、取り出す光
の透過率で０.１％よりは小さくできない。また、反射
率では９９.９％が限度である。反射率を小さくし過ぎ
ると光共振器としての性質を失うため、５０％を下廻る
反射率のものを用いると、十分なスペクトル幅の減少を
得ることができない。
材料の性能と、素子の用途によって選択される。その反
射率の上限は光共振器が自己破壊することなく蓄積でき
るエネルギーの限界により制限される。透過率で５０〜
０.１％、反射率で５０〜９９.９％である。少なくとも
１０μＷ／ｃｍ2の出射光を得るためには、取り出す光
の透過率で０.１％よりは小さくできない。また、反射
率では９９.９％が限度である。反射率を小さくし過ぎ
ると光共振器としての性質を失うため、５０％を下廻る
反射率のものを用いると、十分なスペクトル幅の減少を
得ることができない。
【００２７】上記において発光層５としてはアルミキレ
ートを用いたが、ペリレン誘導体、ペリノン誘導体、ナ
フタレン誘導体，クマリン誘導体，オキサジアゾール，
ビスベンゾキサゾリン，アルダジン，ピラジン誘導体，
ジスチルベンゼン誘導体，ポリフェニル誘導体，ビスス
チルアントラセン誘導体，キレート金属錯体等が用いら
れる。
ートを用いたが、ペリレン誘導体、ペリノン誘導体、ナ
フタレン誘導体，クマリン誘導体，オキサジアゾール，
ビスベンゾキサゾリン，アルダジン，ピラジン誘導体，
ジスチルベンゼン誘導体，ポリフェニル誘導体，ビスス
チルアントラセン誘導体，キレート金属錯体等が用いら
れる。
【００２８】上記の有機薄膜は蒸着、塗布、化学反応に
よる成長、ラングミュア・ブロジェット方等により作製
することができる。また、複数の有機材料を混合して用
いることもできる。
よる成長、ラングミュア・ブロジェット方等により作製
することができる。また、複数の有機材料を混合して用
いることもできる。
【００２９】図２は、従来構造の有機ＥＬ素子の構造を
示す模式断面図である。即ち、図１の構造から半透明反
射膜２を除いた構造となっている。
示す模式断面図である。即ち、図１の構造から半透明反
射膜２を除いた構造となっている。
【００３０】図３は、図１の素子と、図２の素子の、発
光スペクトルを比較したスペクトル図である。図１の素
子のスペクトルＡは、図２の素子のスペクトルＢより半
値幅が小さい。これは、半透明反射膜２によって、素子
内部で発光を共振させることにより、共振周波数の電磁
波を選択的に発生させた結果によるものである。このよ
うに、発光を共振させることにより、発光スペクトルの
半値幅の減少、発光効率の向上、可干渉光の発生などの
効果を得ることができる。この共振器の共振器部分の光
学的な距離を発光波長により近く合わせることにより、
より大きな効果を得ることができる。
光スペクトルを比較したスペクトル図である。図１の素
子のスペクトルＡは、図２の素子のスペクトルＢより半
値幅が小さい。これは、半透明反射膜２によって、素子
内部で発光を共振させることにより、共振周波数の電磁
波を選択的に発生させた結果によるものである。このよ
うに、発光を共振させることにより、発光スペクトルの
半値幅の減少、発光効率の向上、可干渉光の発生などの
効果を得ることができる。この共振器の共振器部分の光
学的な距離を発光波長により近く合わせることにより、
より大きな効果を得ることができる。
【００３１】図４は、上記共振器部分の光学的な距離
と、発光スペクトルの半値幅の関係を示すグラフであ
る。これは、図１の素子構造において、ホール注入層４
の膜厚のみを変えた素子を用いて測定した結果で、半透
明反射膜２の無い場合の半値幅を１００としている。光
学的距離が発光のピーク波長と一致する５３０ｎｍ付近
で最も半値幅が小さく、５３０ｎｍから外れるに従って
急速に大きくなる。図３の半透明反射膜２がない素子
（スペクトルＢ）では、発光強度が５３０ｎｍの発光強
度の約１／２になる波長は４８０ｎｍと５８０ｎｍであ
ることが分かる。この範囲は、図４において半値幅の減
少が見られる範囲と対応している。
と、発光スペクトルの半値幅の関係を示すグラフであ
る。これは、図１の素子構造において、ホール注入層４
の膜厚のみを変えた素子を用いて測定した結果で、半透
明反射膜２の無い場合の半値幅を１００としている。光
学的距離が発光のピーク波長と一致する５３０ｎｍ付近
で最も半値幅が小さく、５３０ｎｍから外れるに従って
急速に大きくなる。図３の半透明反射膜２がない素子
（スペクトルＢ）では、発光強度が５３０ｎｍの発光強
度の約１／２になる波長は４８０ｎｍと５８０ｎｍであ
ることが分かる。この範囲は、図４において半値幅の減
少が見られる範囲と対応している。
【００３２】図５に、半透明反射膜２を有する素子から
取り出される発光のピーク波長と、共振器の光学的距離
との関係を示した。共振の効果として、光学的な距離が
５３０ｎｍからずれると、取り出される発光もそのピー
ク波長が５３０ｎｍからずれると云う現象が生じる。ず
れがある値以上に大きくなると、共振に由来した発光は
殆ど生じなくなり、全発光のピークは半透明反射膜２の
ないときのピーク波長である５３０ｎｍに近づく。
取り出される発光のピーク波長と、共振器の光学的距離
との関係を示した。共振の効果として、光学的な距離が
５３０ｎｍからずれると、取り出される発光もそのピー
ク波長が５３０ｎｍからずれると云う現象が生じる。ず
れがある値以上に大きくなると、共振に由来した発光は
殆ど生じなくなり、全発光のピークは半透明反射膜２の
ないときのピーク波長である５３０ｎｍに近づく。
【００３３】図５の結果から、共振効果が得られるの
は、光学的な距離が取り出される発光のピーク波長の
０.９〜１.１倍の範囲にある時である。この範囲は、図
４において半値幅の減少が見られる波長領域と対応して
いる。
は、光学的な距離が取り出される発光のピーク波長の
０.９〜１.１倍の範囲にある時である。この範囲は、図
４において半値幅の減少が見られる波長領域と対応して
いる。
【００３４】本実施例においては、発光層材料としてア
ルミニウムキレートを単体で用いたが、電子−ホール結
合により発光を示す有機材料であれば、単体に限らず、
混合体や積層構造でも用いることができる。
ルミニウムキレートを単体で用いたが、電子−ホール結
合により発光を示す有機材料であれば、単体に限らず、
混合体や積層構造でも用いることができる。
【００３５】また、共振した発光を安定させるために
は、素子の温度を一定に保つ機構を設けることが重要で
ある。
は、素子の温度を一定に保つ機構を設けることが重要で
ある。
【００３６】素子構造や半透明反射膜２の構成材料によ
って、透過率および反射率の最適値が異なるが、吸収率
については０に近いほど望ましい。
って、透過率および反射率の最適値が異なるが、吸収率
については０に近いほど望ましい。
【００３７】半透明反射膜２としては、パターニングを
施し、一部に発光を取り出す窓を有する金属の全反射膜
を用いることもできる。また、横方向に発光が漏れにく
い素子構造とすることにより、発光特性を更に向上する
ことができる。
施し、一部に発光を取り出す窓を有する金属の全反射膜
を用いることもできる。また、横方向に発光が漏れにく
い素子構造とすることにより、発光特性を更に向上する
ことができる。
【００３８】本実施例では、共振器としての光学的距離
が発光波長と同じ場合について説明したが、理論的には
発光波長の２倍，３倍，…ｎ倍と整数倍の場合、及び１
／２，３／２，…など半整数倍の場合にも同様の共振の
効果を得ることができる。
が発光波長と同じ場合について説明したが、理論的には
発光波長の２倍，３倍，…ｎ倍と整数倍の場合、及び１
／２，３／２，…など半整数倍の場合にも同様の共振の
効果を得ることができる。
【００３９】また、本実施例では、上下の鏡面での反射
による光の位相シフトの総計が０または１波長である場
合について示しているが、金属面で１／２波長シフト
し、半透明反射膜で波長シフトがない素子構成の場合
は、光学的距離が発光波長の１／４，３／４，５／４、
……倍の時に共振させることができる。
による光の位相シフトの総計が０または１波長である場
合について示しているが、金属面で１／２波長シフト
し、半透明反射膜で波長シフトがない素子構成の場合
は、光学的距離が発光波長の１／４，３／４，５／４、
……倍の時に共振させることができる。
【００４０】しかし、実際の素子においては、素子作成
に由来して共振の生ずる鋭さにぼやけが生ずる。そのた
めに上記効果は膜厚が小さいほど鋭く、倍数が大きくな
るに従って共振の出方が不明瞭となるので、１０倍程度
が実用上の限界である。
に由来して共振の生ずる鋭さにぼやけが生ずる。そのた
めに上記効果は膜厚が小さいほど鋭く、倍数が大きくな
るに従って共振の出方が不明瞭となるので、１０倍程度
が実用上の限界である。
【００４１】本実施例の構造の素子は、電荷注入により
電界発光を生じさせ、また、透明基板側から照射する光
により発光層に螢光を発生させて、電界発光と同様の半
値幅の狭い発光スペクトルを生じさせることができる。
この場合には、透明電極および発光層以外の有機薄膜は
省略することも可能である。
電界発光を生じさせ、また、透明基板側から照射する光
により発光層に螢光を発生させて、電界発光と同様の半
値幅の狭い発光スペクトルを生じさせることができる。
この場合には、透明電極および発光層以外の有機薄膜は
省略することも可能である。
【００４２】〔実施例 ２〕図６に光励起による発光を
利用した共振器素子の模式断面図を示す。
利用した共振器素子の模式断面図を示す。
【００４３】全反射金属膜８とＴｉＯ2／ＳｉＯ2の積層
体からなる半透明反射膜２との間に、有機蛍光薄膜９と
してアルミキレートが挾まれた構造に形成した。これ
に、半透明反射膜２側から波長４０６ｎｍの光を照射す
ることにより有機蛍光薄膜９から可視光を取り出すこと
ができる。
体からなる半透明反射膜２との間に、有機蛍光薄膜９と
してアルミキレートが挾まれた構造に形成した。これ
に、半透明反射膜２側から波長４０６ｎｍの光を照射す
ることにより有機蛍光薄膜９から可視光を取り出すこと
ができる。
【００４４】図７に前記有機螢光薄膜（アルミキレー
ト）の膜厚と発光スペクトルの関係を示す。アルミキレ
ートの膜厚により発光ピークの位置、半値幅、強度を変
えることができる。また、半透明反射膜の反射特性を変
えることによっても発光スペクトルの形状を変えること
ができる。本発明の共振器素子には、様々な電極材料、
発光層材料、導電性材料を用いることができる。その場
合の「共振器の長さ」の一般的な定義には高度な概念が
必要になる。用いられる電極材料や発光層材料によって
は、導電性材料界面の電荷蓄積による位相シフト、積層
膜など反射体の反射特性に依存したシフト、また、素子
の動作温度による光路変化等、素子内で生じる現象が共
振器の光学的距離に寄与する場合がある。その場合は、
共振の光学的距離として膜厚×屈折率から得られる幾何
的な光学的距離に、これらの全ての現象を考慮して加え
ることで、発光波長の整数倍（あるいは半整数倍）の共
振器であることを示すことができる。仮に、全ての現象
が自明でないか、または、解析的でない場合でも、ミラ
ー間の膜厚を様々に変化させた素子を作製し、共振ピー
クが幾何的な光学的距離の変化に対してどう変化するか
を解析すれば、その勾配から、発光波長の整数倍（ある
いは半整数倍）の共振器からもたらされた発光であるこ
とが分かる。
ト）の膜厚と発光スペクトルの関係を示す。アルミキレ
ートの膜厚により発光ピークの位置、半値幅、強度を変
えることができる。また、半透明反射膜の反射特性を変
えることによっても発光スペクトルの形状を変えること
ができる。本発明の共振器素子には、様々な電極材料、
発光層材料、導電性材料を用いることができる。その場
合の「共振器の長さ」の一般的な定義には高度な概念が
必要になる。用いられる電極材料や発光層材料によって
は、導電性材料界面の電荷蓄積による位相シフト、積層
膜など反射体の反射特性に依存したシフト、また、素子
の動作温度による光路変化等、素子内で生じる現象が共
振器の光学的距離に寄与する場合がある。その場合は、
共振の光学的距離として膜厚×屈折率から得られる幾何
的な光学的距離に、これらの全ての現象を考慮して加え
ることで、発光波長の整数倍（あるいは半整数倍）の共
振器であることを示すことができる。仮に、全ての現象
が自明でないか、または、解析的でない場合でも、ミラ
ー間の膜厚を様々に変化させた素子を作製し、共振ピー
クが幾何的な光学的距離の変化に対してどう変化するか
を解析すれば、その勾配から、発光波長の整数倍（ある
いは半整数倍）の共振器からもたらされた発光であるこ
とが分かる。
【００４５】
【発明の効果】本発明の有機発光素子は、光共振器の効
果により発光スペクトルの半値幅の縮小、発光効率の向
上、可干渉光の発生など発光特性を向上することができ
る。
果により発光スペクトルの半値幅の縮小、発光効率の向
上、可干渉光の発生など発光特性を向上することができ
る。
【００４６】上記有機発光素子は、これまでのＧａＡ
ｓ，ＳｉＣ，ＺｎＳｅ等の無機半導体により作製されて
きた発光ダイオードや半導体レーザーの代替として用い
ることができ、光通信素子、情報表示パネル、光記録フ
ァイルの読み／書き用ヘッド、レーザープリンタの光ヘ
ッドとしての利用が可能である。
ｓ，ＳｉＣ，ＺｎＳｅ等の無機半導体により作製されて
きた発光ダイオードや半導体レーザーの代替として用い
ることができ、光通信素子、情報表示パネル、光記録フ
ァイルの読み／書き用ヘッド、レーザープリンタの光ヘ
ッドとしての利用が可能である。
【図１】本発明の一実施例の発光素子の構造を示す模式
断面図である。
断面図である。
【図２】従来の発光素子の構造を示す模式断面図であ
る。
る。
【図３】図１の素子と図２の素子との発光スペクトルの
比較図である。
比較図である。
【図４】本発明の一実施例の半透明反射膜を有する発光
素子の共振器部分の光学的な距離と発光スペクトルの半
値幅の関係を示すグラフである。
素子の共振器部分の光学的な距離と発光スペクトルの半
値幅の関係を示すグラフである。
【図５】半透明反射膜のある素子から取り出される発光
のピーク波長と共振器の光学的距離との関係を示すグラ
フである。
のピーク波長と共振器の光学的距離との関係を示すグラ
フである。
【図６】本発明の一実施例の発光素子の構造を示す模式
断面図である。
断面図である。
【図７】有機蛍光膜（アルミキレート）の膜厚と発光ス
ペクトルの関係を示すスペクトル図である。
ペクトルの関係を示すスペクトル図である。
１…硝子基板、２…半透明反射膜、３…透明導電膜、４
…ホール注入層、５…発光層、６…電子注入層、７…Ａ
ｇ−Ｍｇ金属電極。Ａ…半透明反射膜のある素子の発光
スペクトル、Ｂ…半透明反射膜のない素子の発光スペク
トル、８…全反射金属膜、９…有機蛍光薄膜。
…ホール注入層、５…発光層、６…電子注入層、７…Ａ
ｇ−Ｍｇ金属電極。Ａ…半透明反射膜のある素子の発光
スペクトル、Ｂ…半透明反射膜のない素子の発光スペク
トル、８…全反射金属膜、９…有機蛍光薄膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 角田 敦 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社日立製作所 日立研究所内 (56)参考文献 特開 平４−132189（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−137485（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−258488（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−157786（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−328295（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05B 33/00 - 33/28 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (15)
- 【請求項１】 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から透明導電層方向に進んで
きた発光の１部を外部に透過し、発光の１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の背面の電極との間で 光共振器
として作用するよう構成されていることを特徴とする有
機発光素子。 - 【請求項２】 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１部を透明基体側に透過し、発
光の１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の間で光共振器として作
用するよう構成されていることを特徴とする有機発光素
子。 - 【請求項３】 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、電子注入層
が順に設けられており、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１部を透明基体側に透過し、発光の１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するよう構成されている
ことを特徴とする有機発光素子。 - 【請求項４】 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１部を透明基
体側に透過し、発光の１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
振器として作用するよう構成されていることを特徴とす
る有機発光素子。 - 【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
に有機薄膜からなる発光層、電子注入層が順に設けられ
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１部を透明基
体側に透過し、発光の１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
振器として作用するよう構成されていることを特徴とす
る有機発光素子。 - 【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が発光波長の（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２〜
５のいずれかに記載の有機発光素子。 - 【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２〜５のいずれ
かに記載の有機発光素子。 - 【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が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２〜５のいず
れかに記載の有機発光素子。 - 【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３に記載の有機発光素
子。 - 【請求項１０】 前記半透明反射層が誘電体の多層膜で
構成されている請求項２〜５のいずれかに記載の有機発
光素子。 - 【請求項１１】 前記半透明反射層が発光取出し窓を有
する金属製全反射膜で構成されている請求項２〜９のい
ずれかに記載の有機発光素子。 - 【請求項１２】 前記半透明反射層の反射率が５０〜９
９.９％または透過率が５０〜０.１％である請求項２〜
１０のいずれかに記載の有機発光素子。 - 【請求項１３】 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膜を有すること
を特徴とする有機発光素子用基板。 - 【請求項１４】 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５０〜９
９.９％または透過率が５０〜０.１％であることを特徴
とする有機発光素子用基板。 - 【請求項１５】 透明基板と、その上に透明導電膜と透
明絶縁膜とを積層した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することを特徴とする有機発光
素子用基板。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5914593A JP3274527B2 (ja) | 1992-09-22 | 1993-03-18 | 有機発光素子とその基板 |
| EP93919684A EP0615401B1 (en) | 1992-09-22 | 1993-09-20 | Organic luminescent element and its substrate |
| DE69323176T DE69323176T2 (de) | 1992-09-22 | 1993-09-20 | Organisches lumineszentes element und sein substrat |
| PCT/JP1993/001342 WO1994007344A1 (fr) | 1992-09-22 | 1993-09-20 | Element luminescent organique et son substrat |
| US08/546,913 US5847506A (en) | 1992-09-22 | 1995-10-23 | Organic light emitting device and substrate plate for it |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25252692 | 1992-09-22 | ||
| JP4-252526 | 1992-09-22 | ||
| JP5914593A JP3274527B2 (ja) | 1992-09-22 | 1993-03-18 | 有機発光素子とその基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08213174A JPH08213174A (ja) | 1996-08-20 |
| JP3274527B2 true JP3274527B2 (ja) | 2002-04-15 |
Family
ID=26400192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5914593A Expired - Lifetime JP3274527B2 (ja) | 1992-09-22 | 1993-03-18 | 有機発光素子とその基板 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5847506A (ja) |
| EP (1) | EP0615401B1 (ja) |
| JP (1) | JP3274527B2 (ja) |
| DE (1) | DE69323176T2 (ja) |
| WO (1) | WO1994007344A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7622865B2 (en) | 2006-06-19 | 2009-11-24 | Seiko Epson Corporation | Light-emitting device, image forming apparatus, display device, and electronic apparatus |
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|---|---|---|---|---|
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| US5780174A (en) * | 1995-10-27 | 1998-07-14 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Micro-optical resonator type organic electroluminescent device |
| JPH09245966A (ja) * | 1996-03-04 | 1997-09-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光透過性反射層を有するｅｌランプおよびその製造方法 |
| WO1997038452A1 (en) | 1996-04-10 | 1997-10-16 | Cambridge Display Technology Limited | High contrast electroluminescent displays |
| EP0814642A1 (en) * | 1996-06-22 | 1997-12-29 | Ultra Silicon Technology (UK) Limited | Improvements in efficiency of electroluminescent devices |
| US6607277B2 (en) * | 1996-09-24 | 2003-08-19 | Seiko Epson Corporation | Projector display comprising light source units |
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| JPH1167448A (ja) | 1997-08-26 | 1999-03-09 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | ディスプレイ装置 |
| JPH11199864A (ja) * | 1997-10-10 | 1999-07-27 | Koto Gijutsu Kenkyuin Kenkyu Kumiai | 電気発光素子の製造方法 |
| JPH11288786A (ja) | 1998-02-04 | 1999-10-19 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 光共振型有機エレクトロルミネッセンス素子 |
| US6392338B1 (en) | 1998-04-23 | 2002-05-21 | Matsushita Electrical Industrial Co., Ltd. | Organic light emitter having optical waveguide for propagating light along the surface of the substrate |
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