JPH10229243A - 有機発光素子 - Google Patents
有機発光素子Info
- Publication number
- JPH10229243A JPH10229243A JP9033580A JP3358097A JPH10229243A JP H10229243 A JPH10229243 A JP H10229243A JP 9033580 A JP9033580 A JP 9033580A JP 3358097 A JP3358097 A JP 3358097A JP H10229243 A JPH10229243 A JP H10229243A
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- JP
- Japan
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- film
- emitting device
- light
- organic light
- light emitting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/80—Constructional details
- H10K50/85—Arrangements for extracting light from the devices
- H10K50/852—Arrangements for extracting light from the devices comprising a resonant cavity structure, e.g. Bragg reflector pair
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明に従来は膜側面から逃げて損失となって
いた光を利用して効率を向上させ、併せて共振や閉じ込
めの効果を利用した素子の構成を可能とする有機発光素
子。 【解決手段】膜面垂直方向に共振器構造を有する有機発
光素子で、膜平行方向に、近接場光を利用して微細周期
構造を作成する。この加工法により、反射機能を果たす
微細周期構造を膜面平行方向に有し、それによって出射
される発光を変調する素子。
いた光を利用して効率を向上させ、併せて共振や閉じ込
めの効果を利用した素子の構成を可能とする有機発光素
子。 【解決手段】膜面垂直方向に共振器構造を有する有機発
光素子で、膜平行方向に、近接場光を利用して微細周期
構造を作成する。この加工法により、反射機能を果たす
微細周期構造を膜面平行方向に有し、それによって出射
される発光を変調する素子。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は有機発光素子に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の微小共振器構造を有する有機発光
素子は、「微小共振器構造を利用した有機発光素子によ
る多色発光素子の検討」：中山，角田，長江：電子情報
通信学会誌，Ｊ７７−Ｃ−II，４３７（１９９４）のよ
うに、２平面の反射鏡の間に有機発光薄膜を挟んだ共振
器構造であった。
素子は、「微小共振器構造を利用した有機発光素子によ
る多色発光素子の検討」：中山，角田，長江：電子情報
通信学会誌，Ｊ７７−Ｃ−II，４３７（１９９４）のよ
うに、２平面の反射鏡の間に有機発光薄膜を挟んだ共振
器構造であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の微小共振器構造
を有する有機電界発光素子では、膜面平行方向に進む光
を閉じ込める構造はなく、その光は活用されずに損失と
なっていた。この点では、共振器構造を持たない通常型
の有機電界発光素子でも同様である。
を有する有機電界発光素子では、膜面平行方向に進む光
を閉じ込める構造はなく、その光は活用されずに損失と
なっていた。この点では、共振器構造を持たない通常型
の有機電界発光素子でも同様である。
【０００４】本発明の目的は、これらの発光素子で、活
用されずに損失となっていた、有機薄膜膜面平行方向に
進む光を有効に活用する素子構造とその作成方法を示す
ことにある。
用されずに損失となっていた、有機薄膜膜面平行方向に
進む光を有効に活用する素子構造とその作成方法を示す
ことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】これは、有機薄膜及びそ
の上下の薄膜の一部について、図１に示したように、屈
折率の異なるラインまたはドットの多周期の反射構造を
膜面内に作成した構造を導入することにより解決され
る。図１では３ラインしか描いていないが、更に多数の
ラインを形成して素子を構成する場合も多い。この微細
な周期構造は、近接場光を照射してパターンを書き込む
装置を使用することにより作成可能である。
の上下の薄膜の一部について、図１に示したように、屈
折率の異なるラインまたはドットの多周期の反射構造を
膜面内に作成した構造を導入することにより解決され
る。図１では３ラインしか描いていないが、更に多数の
ラインを形成して素子を構成する場合も多い。この微細
な周期構造は、近接場光を照射してパターンを書き込む
装置を使用することにより作成可能である。
【０００６】ファイバを用いて光を送り、尖らせたファ
イバの、先端の開口部から光を取り出す機構を考える。
この開口部が、十分小さく、取りだそうとする光の波長
の１／４の程度の大きさになると、通常の光はファイバ
から出ることはできない。近接場と呼ばれる、光の波長
の１／４の程度の大きさの局所的な場のみがファイバの
外側，先端部の周辺に形成される。その模式図を、図２
に示す。ファイバの先端を精密に移動させることによっ
て、この場で物質を微細加工することが可能であること
は１９９２年にE. Betzingらにより報告されている（Ap
p. Phys. Lett.６１，ｐ.１４２)。その方法の概念を図
２に示す。
イバの、先端の開口部から光を取り出す機構を考える。
この開口部が、十分小さく、取りだそうとする光の波長
の１／４の程度の大きさになると、通常の光はファイバ
から出ることはできない。近接場と呼ばれる、光の波長
の１／４の程度の大きさの局所的な場のみがファイバの
外側，先端部の周辺に形成される。その模式図を、図２
に示す。ファイバの先端を精密に移動させることによっ
て、この場で物質を微細加工することが可能であること
は１９９２年にE. Betzingらにより報告されている（Ap
p. Phys. Lett.６１，ｐ.１４２)。その方法の概念を図
２に示す。
【０００７】有機物質は、良く知られているように、
光，熱などの、外部からのエネルギ照射により、分子間
の結合を形成したり、分解したり、結晶化などの相変化
をしたりする物質が数多く存在する。多くの場合、この
ような外部からのエネルギ照射による物質変化は、屈折
率の変化を伴っている。そこで、この物質変化により、
波長の１／４，３／４，５／４といった光学的距離の間
隔で、ラインまたはドットを膜面内に形成することによ
って、膜自らに半透明反射鏡の機能を持たせることがで
き、横方向に逃げる光を閉じ込めることができる。
光，熱などの、外部からのエネルギ照射により、分子間
の結合を形成したり、分解したり、結晶化などの相変化
をしたりする物質が数多く存在する。多くの場合、この
ような外部からのエネルギ照射による物質変化は、屈折
率の変化を伴っている。そこで、この物質変化により、
波長の１／４，３／４，５／４といった光学的距離の間
隔で、ラインまたはドットを膜面内に形成することによ
って、膜自らに半透明反射鏡の機能を持たせることがで
き、横方向に逃げる光を閉じ込めることができる。
【０００８】図１は誘電体多積層薄膜の半透明反射膜を
用いた、膜面垂直方向に、共振器構造を有する有機薄膜
発光素子である。発光層には、ライン状の周期構造を形
成している。有機薄膜の構造は、図中の横に引き出して
示している。最上部の金属薄膜は、ライン状の周期構造
を形成後に蒸着する。有機薄膜は、紫外光による励起で
可視光を発する。
用いた、膜面垂直方向に、共振器構造を有する有機薄膜
発光素子である。発光層には、ライン状の周期構造を形
成している。有機薄膜の構造は、図中の横に引き出して
示している。最上部の金属薄膜は、ライン状の周期構造
を形成後に蒸着する。有機薄膜は、紫外光による励起で
可視光を発する。
【０００９】図３は発光層をドット状に加工した素子で
ある。ライン状に加工した場合は、膜面内で、ラインと
垂直方向に進む光のみを反射する機能を果たし、ドット
状に加工した場合は、直角な２方向に進む光について反
射する機能を果たす。
ある。ライン状に加工した場合は、膜面内で、ラインと
垂直方向に進む光のみを反射する機能を果たし、ドット
状に加工した場合は、直角な２方向に進む光について反
射する機能を果たす。
【００１０】図４は、有機薄膜形成−周期構造加工−有
機薄膜形成−周期構造上加工−・・・・を繰り返すことによ
り、膜積層方向にも多周期構造を構成した素子である。
機薄膜形成−周期構造上加工−・・・・を繰り返すことによ
り、膜積層方向にも多周期構造を構成した素子である。
【００１１】このように、発光する領域を閉じ込めるこ
とにより素子内部に光共振器を構成し、閉じ込めや共振
による古典的，量子的効果（遷移確率の、構造による修
正など）を利用した素子を実現することができる。
とにより素子内部に光共振器を構成し、閉じ込めや共振
による古典的，量子的効果（遷移確率の、構造による修
正など）を利用した素子を実現することができる。
【００１２】本発明は、誘電体多積層反射膜などの、有
機薄膜の上下に反射の機能を果たす構造を導入し、膜面
垂直方向にも共振器とした発光素子で、特に有効であ
る。
機薄膜の上下に反射の機能を果たす構造を導入し、膜面
垂直方向にも共振器とした発光素子で、特に有効であ
る。
【００１３】膜面平行方向，垂直方向のそれぞれについ
て、最も明確な効果が得られるのは、周期長（周期構造
の１成分又はそれぞれの成分の光学的距離）が発光波長
の１／４の時である。また、共振器長（反射鏡間の光学
的距離）が、１／４又は１／２倍であるときである（ミ
ラー面での反射による位相シフト分の合計が半波長か、
１波長かに依存する）。周期長、及び、共振器長につい
て、これらの最小の長さから、１／２ずつ大きくした長
さでも共振条件を満足する。
て、最も明確な効果が得られるのは、周期長（周期構造
の１成分又はそれぞれの成分の光学的距離）が発光波長
の１／４の時である。また、共振器長（反射鏡間の光学
的距離）が、１／４又は１／２倍であるときである（ミ
ラー面での反射による位相シフト分の合計が半波長か、
１波長かに依存する）。周期長、及び、共振器長につい
て、これらの最小の長さから、１／２ずつ大きくした長
さでも共振条件を満足する。
【００１４】しかし、本発明が有効なのは、実際には、
界面の凹凸に応じて、共振器長及び周期長の一定の上限
までとなる。共振器長及び周期長が大きい程、微小共振
器効果などの量子的効果が弱くなること、膜表面や周期
界面の凹凸の寄与により共振の強さが小さくなることが
生じる。図５に共振特性（発光のピーク強度）の膜厚変
化に対する依存性の計算を示すが、１０％以上に本発明
の効果が現れるのは、それぞれの光学的距離が、波長の
１０倍程度の膜厚が限界となる。
界面の凹凸に応じて、共振器長及び周期長の一定の上限
までとなる。共振器長及び周期長が大きい程、微小共振
器効果などの量子的効果が弱くなること、膜表面や周期
界面の凹凸の寄与により共振の強さが小さくなることが
生じる。図５に共振特性（発光のピーク強度）の膜厚変
化に対する依存性の計算を示すが、１０％以上に本発明
の効果が現れるのは、それぞれの光学的距離が、波長の
１０倍程度の膜厚が限界となる。
【００１５】加工した膜は、隣り合うラインまたはドッ
トとの屈折率の差によって半透明反射鏡として機能し、
膜面平行方向に走る光のうちの一定の割合について、膜
内部に戻す作用をする。
トとの屈折率の差によって半透明反射鏡として機能し、
膜面平行方向に走る光のうちの一定の割合について、膜
内部に戻す作用をする。
【００１６】
【発明の実施の形態】図６に本発明による一実施例の断
面図を示す。図５は酸化チタン(５４ｎｍ厚)と酸化シリ
コン（８６ｎｍ厚）の薄膜を合計で６層積層した、誘電
体半透明反射膜を用いている。図６中には、発光層の例
として、ポリアセチレン誘導体の構造を示した。ポリア
セチレンは、主鎖の炭素結合を光反応などで成長させ、
膜の屈折率を変えることが可能である。図６では、１０
３Ａが光未照射部分、１０３Ｂが照射部分である。ま
た、ポリアセチレンは、分岐に付ける分子により、発光
スペクトルを変えることができる。１０１はガラス基
板、１０２は酸化チタンと酸化シリコンを６積層した半
透明反射膜、１０３Ａ，Ｂは有機薄膜であり、１０４は
背面金属電極Ａｌ：Ｌｉ合金（厚さ２００ｎｍ）であ
る。１０５は透明電極ＩＴＯ（厚さ２００ｎｍ）であ
り、１０４との間に電圧を印加することにより発光層に
電子とホールが注入されて再結合して有機物質を励起
し、発光を生じる。図６で素子構造は１層型ＥＬ（電界
発光）素子を用いて示しているが、有機層の機能分担や
機能併合により、２層や３層以上の積層構造の有機電界
発光素子が報告されており、いずれの構造も用いること
ができる。
面図を示す。図５は酸化チタン(５４ｎｍ厚)と酸化シリ
コン（８６ｎｍ厚）の薄膜を合計で６層積層した、誘電
体半透明反射膜を用いている。図６中には、発光層の例
として、ポリアセチレン誘導体の構造を示した。ポリア
セチレンは、主鎖の炭素結合を光反応などで成長させ、
膜の屈折率を変えることが可能である。図６では、１０
３Ａが光未照射部分、１０３Ｂが照射部分である。ま
た、ポリアセチレンは、分岐に付ける分子により、発光
スペクトルを変えることができる。１０１はガラス基
板、１０２は酸化チタンと酸化シリコンを６積層した半
透明反射膜、１０３Ａ，Ｂは有機薄膜であり、１０４は
背面金属電極Ａｌ：Ｌｉ合金（厚さ２００ｎｍ）であ
る。１０５は透明電極ＩＴＯ（厚さ２００ｎｍ）であ
り、１０４との間に電圧を印加することにより発光層に
電子とホールが注入されて再結合して有機物質を励起
し、発光を生じる。図６で素子構造は１層型ＥＬ（電界
発光）素子を用いて示しているが、有機層の機能分担や
機能併合により、２層や３層以上の積層構造の有機電界
発光素子が報告されており、いずれの構造も用いること
ができる。
【００１７】
【発明の効果】膜の周期構造の、一定の割合の光を膜内
部に戻す作用によって損失を低減させ、膜前面に出る有
効な光の総量を増大させ、発光素子の、入力エネルギ当
たりの出力発光量を向上させる効果がある。また、この
膜内部に光を戻す効果により、発光する領域を閉じ込め
て素子内部に光共振器を構成し、閉じ込めや共振による
古典的，量子的効果（遷移確率の構造による修正など）
を利用した素子を実現することも可能になる。
部に戻す作用によって損失を低減させ、膜前面に出る有
効な光の総量を増大させ、発光素子の、入力エネルギ当
たりの出力発光量を向上させる効果がある。また、この
膜内部に光を戻す効果により、発光する領域を閉じ込め
て素子内部に光共振器を構成し、閉じ込めや共振による
古典的，量子的効果（遷移確率の構造による修正など）
を利用した素子を実現することも可能になる。
【図１】微小共振器構造を有する有機発光素子で、発光
層にライン状のパターン形成を行った素子の説明図。
層にライン状のパターン形成を行った素子の説明図。
【図２】本発明の素子の発光層の微細パターンを作成す
る手法の説明図。
る手法の説明図。
【図３】発光層にドット状のパターン形成を行った素子
の説明図。
の説明図。
【図４】膜積層方向にも多周期構造を構成した素子の説
明図。
明図。
【図５】共振の強さ（発光のピーク強度）と膜厚（共振
器の光学的長さを発光ピーク波長で割った値）の関係の
特性図。
器の光学的長さを発光ピーク波長で割った値）の関係の
特性図。
【図６】電界発光素子を用いて、発光層にライン状のパ
ターン形成を行った素子の説明図。
ターン形成を行った素子の説明図。
１０１…透明基板、１０２…半透明反射膜、１０３…有
機薄膜、１０４…金属薄膜、１０５…透明導電膜。
機薄膜、１０４…金属薄膜、１０５…透明導電膜。
Claims (5)
- 【請求項１】有機薄膜を反射鏡で挟み、膜面垂直方向に
共振器構造を有する有機発光素子において、上記有機薄
膜及びその上下の薄膜の一部について、膜面平行方向
に、それぞれの物質中における発光波長の光学的長さの
１／４（発光ピーク波長と屈折率の積）の組成または物
質構造の周期を有することを特徴とする有機発光素子。 - 【請求項２】請求項１において、上記周期の長さが、そ
れぞれの物質中における発光波長の光学的長さの１／４
の（１＋２ｍ）倍である有機発光素子(ｍは１〜１９の
整数)。 - 【請求項３】請求項２において、上記有機薄膜の周期構
造を、近接場光を用いて作成している有機発光素子。 - 【請求項４】請求項３において、誘電体多積層膜による
半透明反射膜，透明導電膜を有し、電圧印加により発光
する有機発光素子。 - 【請求項５】請求項４において、上記屈折率の差を利用
した反射により２次元または３次元の共振器とした構造
を有する有機発光素子。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9033580A JPH10229243A (ja) | 1997-02-18 | 1997-02-18 | 有機発光素子 |
| CA002223167A CA2223167C (en) | 1996-12-04 | 1997-12-02 | Organic light emitting element and producing method thereof |
| US08/984,041 US6133691A (en) | 1996-04-12 | 1997-12-03 | Organic light emitting element with resonant structure |
| EP97121325.1A EP0847094B1 (en) | 1996-12-04 | 1997-12-04 | Organic light emitting element and producing method thereof |
| US09/548,681 US6563261B1 (en) | 1996-12-04 | 2000-04-13 | Organic light emitting element and method of producing the same |
| US10/397,181 US6787991B2 (en) | 1996-12-04 | 2003-03-27 | Organic light emitting element and method of producing the same |
| US10/933,254 US6909232B2 (en) | 1996-12-04 | 2004-09-03 | Organic light emitting element and method of producing the same |
| US11/152,254 US7084566B2 (en) | 1996-12-04 | 2005-06-15 | Organic light emitting element with insulation film and metal reflection film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9033580A JPH10229243A (ja) | 1997-02-18 | 1997-02-18 | 有機発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10229243A true JPH10229243A (ja) | 1998-08-25 |
Family
ID=12390474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9033580A Pending JPH10229243A (ja) | 1996-04-12 | 1997-02-18 | 有機発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10229243A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6661034B2 (en) | 2000-04-14 | 2003-12-09 | Seiko Epson Corporation | Organic light emitting device with corrugated light emitting layer |
| US6815886B2 (en) | 2000-04-14 | 2004-11-09 | Seiko Epson Corporation | Light emitting device comprising a substrate, a transparent electrode, a layer of light emitting material and a second electrode and a method of manufacturing the light emitting device |
| JP4174989B2 (ja) * | 1999-11-22 | 2008-11-05 | ソニー株式会社 | 表示装置 |
| WO2011024753A1 (ja) * | 2009-08-25 | 2011-03-03 | 住友化学株式会社 | 有機エレクトロルミネッセンス素子 |
| WO2011058957A1 (ja) * | 2009-11-10 | 2011-05-19 | 住友化学株式会社 | 有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法 |
| KR101354303B1 (ko) * | 2006-03-13 | 2014-01-23 | 소니 주식회사 | 표시 장치 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02170486A (ja) * | 1988-12-23 | 1990-07-02 | Hitachi Ltd | 半導体発光装置 |
| JPH03291985A (ja) * | 1990-04-09 | 1991-12-24 | Nec Corp | 半導体発光素子 |
| JPH04289601A (ja) * | 1991-03-18 | 1992-10-14 | Sanyo Electric Co Ltd | 発光装置の製造方法 |
| JPH05327109A (ja) * | 1992-03-26 | 1993-12-10 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 有機光学利得素子およびその励起方法 |
| JPH09180883A (ja) * | 1995-10-27 | 1997-07-11 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 微小光共振器型有機電界発光素子 |
-
1997
- 1997-02-18 JP JP9033580A patent/JPH10229243A/ja active Pending
Patent Citations (5)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7710025B2 (en) | 1999-11-22 | 2010-05-04 | Sony Corporation | Display device using an organic electroluminescence device having resonant cavity |
| US6661034B2 (en) | 2000-04-14 | 2003-12-09 | Seiko Epson Corporation | Organic light emitting device with corrugated light emitting layer |
| US6815886B2 (en) | 2000-04-14 | 2004-11-09 | Seiko Epson Corporation | Light emitting device comprising a substrate, a transparent electrode, a layer of light emitting material and a second electrode and a method of manufacturing the light emitting device |
| KR101354303B1 (ko) * | 2006-03-13 | 2014-01-23 | 소니 주식회사 | 표시 장치 |
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| WO2011058957A1 (ja) * | 2009-11-10 | 2011-05-19 | 住友化学株式会社 | 有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法 |
| US8773015B2 (en) | 2009-11-10 | 2014-07-08 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Method for manufacturing organic electroluminescent element having organic layers with periodic structure |
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Legal Events
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| A521 | Request for written amendment filed |
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| A02 | Decision of refusal |
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