JP2002260844A - Organic electroluminescence device - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】発光層における発光の取出し効率の高い有機Ｅ
Ｌ装置を提供する。
【解決手段】本発明による有機ＥＬ装置は、透明基板１
上に支持した透明電極２と陰極との間に有機発光層４を
有し、上記発光層における発光を上記透明基板から外部
に放射させるようにした有機エレクトロルミネッセンス
素子を画素とするディスプレイ装置において、上記透明
基板上に上記画素に隣接して、透明なポリマー８中に白
色の微粒子９か、又はこのポリマーと屈折率の相違する
透明な微粒子を分散させた隔壁７を光導波路として設け
てなることを特徴とする。上記光導波路は、好ましく
は、微粒子を含むレジスト像からなる。
(57) [Summary] Organic E having high light emission extraction efficiency in a light emitting layer
L device is provided. An organic EL device according to the present invention includes a transparent substrate (1).
A display device having an organic electroluminescent element as a pixel, which has an organic light emitting layer 4 between the transparent electrode 2 and the cathode supported thereon, and emits light in the light emitting layer from the transparent substrate to the outside, A partition wall 7 in which white fine particles 9 or a transparent fine particle having a different refractive index from this polymer is dispersed in a transparent polymer 8 is provided adjacent to the pixel on the transparent substrate. It is characterized by. The optical waveguide is preferably made of a resist image containing fine particles.
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光取出し効率を改
善した光導波路型有機エレクトロルミネッセンス装置に
関し、例えば、バックライトや照明装置として有用であ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical waveguide type organic electroluminescence device having improved light extraction efficiency, and is useful as, for example, a backlight or a lighting device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】有機エレクトロルミネッセンス素子（以
下、ＥＬ素子という。）は、低電圧直流駆動、高効率、
高輝度を有し、また、薄型化できるので、バックライト
や照明装置のほか、ディスプレイ装置として、その実用
化がすすめられている。2. Description of the Related Art An organic electroluminescent device (hereinafter, referred to as an EL device) has a low voltage DC drive, high efficiency,
Since it has high luminance and can be made thin, it has been put to practical use as a display device in addition to a backlight and a lighting device.
【０００３】この有機ＥＬ素子は、代表的には、図１に
示すように、透明基板１、例えば、ガラス基板上に透明
電極からなる陽極２が積層されており、この陽極上に有
機正孔輸送層３、有機発光層４及び金属電極からなる陰
極５がこの順序にて積層されてなるものであり、上記陽
極と陰極は外部の電源６に接続されている。場合によっ
ては、有機発光層と陰極との間に有機電子輸送層（図示
せず）が積層されていてもよい。In this organic EL device, as shown in FIG. 1, typically, a transparent substrate 1, for example, a glass substrate is laminated with an anode 2 composed of a transparent electrode, and an organic hole is formed on the anode. A transport layer 3, an organic light emitting layer 4, and a cathode 5 composed of a metal electrode are laminated in this order, and the anode and the cathode are connected to an external power source 6. In some cases, an organic electron transport layer (not shown) may be laminated between the organic light emitting layer and the cathode.
【０００４】このような有機ＥＬ素子においては、上記
有機正孔輸送層は、陽極に密着していて、この陽極から
正孔を有機発光層に輸送すると共に、電子をブロック
し、他方、有機電子輸送層は、陰極に密着していて、こ
の陰極から電子を有機発光層に輸送し、そこで、有機発
光層において、陰極から注入した電子と陽極から有機発
光層に注入した正孔とが再結合するときに発光が生じ、
これが透明電極（陽極）と透明基板を通して外部に放射
される。In such an organic EL device, the organic hole transporting layer is in close contact with the anode, transports holes from the anode to the organic light emitting layer, blocks electrons, and, on the other hand, blocks organic electrons. The transport layer is in close contact with the cathode and transports electrons from the cathode to the organic luminescent layer, where the electrons injected from the cathode and the holes injected from the anode into the organic luminescent layer recombine. Light emission occurs when
This is radiated to the outside through the transparent electrode (anode) and the transparent substrate.
【０００５】従って、このような有機ＥＬ素子によれ
ば、有機発光層における発光は、図１に示すように、あ
らゆる方向に放射されるので、透明電極への入射角度に
よっては、光ａとして示すように、透明電極の表面で全
反射されて、素子の端面から放射されたり、また、ガラ
ス基板中に到達しても、ガラス基板と空気との屈折率の
差が大きいので、ガラス基板への入射角度によっては、
光ｂとして示すように、発光層からの光がガラス基板内
を全反射し、導波して、端面から放射されることとな
る。勿論、光ｃとして示すように、金属電極の表面で反
射されて、端面から放射されるものもある。Therefore, according to such an organic EL device, the light emitted from the organic light emitting layer is radiated in all directions as shown in FIG. 1, so that it is indicated as light a depending on the angle of incidence on the transparent electrode. As described above, even when the light is totally reflected on the surface of the transparent electrode and radiated from the end face of the element or reaches the glass substrate, the difference in the refractive index between the glass substrate and air is large. Depending on the angle of incidence,
As shown by light b, light from the light emitting layer is totally reflected in the glass substrate, guided, and emitted from the end face. Of course, as shown as light c, there is also one that is reflected on the surface of the metal electrode and emitted from the end face.
【０００６】因に、ガラス基板の屈折率を1.５とすれ
ば、ガラス基板から空気中への光の放射の場合、臨界角
は４1.８°である。即ち、ガラスから空気への入射角が
４1.８°を超えれば、その光は、境界で全反射されて、
空気中へ放射されない。このように、従来、有機ＥＬ素
子を画素とするＥＬ装置によれば、発光層における発光
のうち、ガラス基板を通して外部に放射される割合、即
ち、光の取出し効率が著しく小さい問題があった。If the refractive index of the glass substrate is 1.5, the critical angle is 41.8 ° in the case of light emission from the glass substrate into the air. That is, if the angle of incidence from glass to air exceeds 41.8 °, the light is totally reflected at the boundary,
Not radiated into the air. As described above, conventionally, according to the EL device using the organic EL element as a pixel, there is a problem that the ratio of light emitted from the light emitting layer to the outside through the glass substrate, that is, light extraction efficiency is extremely small.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の有機
ＥＬ素子を用いる装置における上述したような問題を解
決するためになされたものであって、発光層における発
光の取出し効率の高い有機ＥＬ装置を提供することを目
的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem in a conventional device using an organic EL element, and has been made to solve the above-mentioned problems. It is intended to provide a device.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明による有機ＥＬ装
置は、透明基板上に支持した透明電極と陰極との間に有
機発光層を有し、上記発光層における発光を上記透明基
板から外部に放射させるようにした有機エレクトロルミ
ネッセンス素子を画素とするディスプレイ装置におい
て、上記透明基板上に上記画素に隣接して、透明なポリ
マー中に白色の微粒子か、又はこのポリマーと屈折率の
相違する透明な微粒子を分散させた隔壁を光導波路とし
て設けてなることを特徴とする。The organic EL device according to the present invention has an organic light emitting layer between a transparent electrode supported on a transparent substrate and a cathode, and emits light in the light emitting layer from the transparent substrate to the outside. In a display device having an organic electroluminescent element that emits light as a pixel, a white fine particle in a transparent polymer or a transparent particle having a refractive index different from that of the polymer adjacent to the pixel on the transparent substrate. A partition in which fine particles are dispersed is provided as an optical waveguide.
【０００９】本発明によれば、上記光導波路は、好まし
くは、微粒子を含むレジスト像からなる。According to the present invention, the optical waveguide preferably comprises a resist image containing fine particles.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】本発明による有機ＥＬ装置におい
ては、画素を形成する有機ＥＬ素子は、上述したような
従来のものと同じであり、従って、図２に示すように、
有機ＥＬ素子は、例えば、ガラスからなる透明基板１上
に透明電極からなる陽極２が密着して積層、支持されて
おり、この透明電極上に有機正孔輸送層３、有機発光層
４及び金属電極からなる陰極５がこの順序で積層されて
なる。上記陽極と陰極は外部の電源６に接続されてい
る。従って、従来のディスプレイ装置と同様に、上記発
光層における発光を上記透明基板から外部に放射させ
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In an organic EL device according to the present invention, an organic EL element forming a pixel is the same as the conventional one as described above, and therefore, as shown in FIG.
In the organic EL device, for example, an anode 2 made of a transparent electrode is closely laminated and supported on a transparent substrate 1 made of glass, and an organic hole transport layer 3, an organic light emitting layer 4, and a metal A cathode 5 composed of an electrode is laminated in this order. The anode and the cathode are connected to an external power supply 6. Therefore, similarly to the conventional display device, the light emission in the light emitting layer is emitted from the transparent substrate to the outside.
【００１１】しかし、場合によっては、前述したよう
に、有機発光層と陰極との間に有機電子輸送層が積層さ
れてもよく、また、正孔輸送層と発光層とを単一の層と
してもよく、陽極と正孔輸送層との間に導電性高分子層
（バッファー層）を積層してもよく、このように、本発
明において、ＥＬ素子の積層構造は、特に、限定される
ものではない。However, in some cases, as described above, an organic electron transporting layer may be laminated between the organic light emitting layer and the cathode, and the hole transporting layer and the light emitting layer may be formed as a single layer. Alternatively, a conductive polymer layer (buffer layer) may be laminated between the anode and the hole transport layer. Thus, in the present invention, the laminated structure of the EL element is particularly limited. is not.
【００１２】従って、本発明において、上記有機ＥＬ素
子を構成するそれぞれの層、即ち、透明基板、陽極、正
孔輸送層、有機発光層及び金属電極は、従来より知られ
ているものが適宜に用いられる。従って、陽極として
は、例えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ）や酸
化スズ−酸化インジウム等からなる透明電極が用いら
れ、陰極には、アルミニウム、マグネシウム、インジウ
ム、銀等の単体金属や、これらの合金、例えば、Ａｌ−
Ｍｇ合金、Ａｇ−Ｍｇ合金等の金属電極が用いられ、透
明基板としては、通常、ガラス基板が用いられる。Therefore, in the present invention, each of the layers constituting the above-mentioned organic EL device, that is, the transparent substrate, the anode, the hole transport layer, the organic light emitting layer, and the metal electrode are appropriately formed from conventionally known ones. Used. Therefore, a transparent electrode made of, for example, indium oxide-tin oxide (ITO) or tin oxide-indium oxide is used as the anode, and a single metal such as aluminum, magnesium, indium, silver, or the like, or the like is used as the cathode. Alloys, for example, Al-
A metal electrode such as an Mg alloy or an Ag-Mg alloy is used, and a glass substrate is usually used as the transparent substrate.
【００１３】また、有機正孔輸送層には、例えば、4,4'
−ビス（Ｎ，Ｎ−フェニル−ｍ−トリルアミノ）ジフェ
ニルアミン（ＴＰＤ）や4,4',4" −トリス（Ｎ，Ｎ−フ
ェニル−ｍ−トリルアミノ）トリフェニルアミン（ＭＴ
ＤＡＴＡ）が用いられ、その膜厚は、通常、１ｎｍから
１μｍの範囲である。有機発光層には、例えば、トリス
（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ3 ）が用い
られ、その膜厚は、通常、１ｎｍから１μｍの範囲であ
る。また、ＥＬ素子が電子輸送層を含むときは、その膜
厚は、通常、１ｎｍから１μｍの範囲であり、導電性高
分子層を含むときは、その膜厚は、通常、１〜１００ｎ
ｍの範囲である。The organic hole transport layer includes, for example, 4,4 ′
-Bis (N, N-phenyl-m-tolylamino) diphenylamine (TPD) and 4,4 ', 4 "-tris (N, N-phenyl-m-tolylamino) triphenylamine (MT
DATA) is used, and its film thickness is usually in the range of 1 nm to 1 μm. For the organic light emitting layer, for example, tris (8-quinolinol) aluminum (Alq 3 ) is used, and its film thickness is usually in the range of 1 nm to 1 μm. When the EL element includes an electron transport layer, the thickness is usually in the range of 1 nm to 1 μm. When the EL element includes a conductive polymer layer, the thickness is generally 1 to 100 n.
m.
【００１４】本発明によるディスプレイ装置において
は、上述したような有機ＥＬ素子を画素とし、図２に示
すように、この画素に隣接して、上記透明電極２上に透
明な隔壁７が形成されている。この隔壁は、透明な固体
ポリマー８中に白色の微粒子９か、又はこのポリマーと
屈折率の相違する透明な微粒子を分散させてなるもので
あって、光導波路として形成されている。In the display device according to the present invention, the organic EL element as described above is used as a pixel, and a transparent partition 7 is formed on the transparent electrode 2 adjacent to the pixel as shown in FIG. I have. The partition wall is formed by dispersing white fine particles 9 or transparent fine particles having a different refractive index from the polymer in a transparent solid polymer 8 and is formed as an optical waveguide.
【００１５】本発明によれば、このような隔壁は、好ま
しくは、上記微粒子を含むレジスト像からなる。このよ
うなレジスト像を形成するには、限定されるものではな
いが、例えば、ポジ型フォトレジストが用いられる。即
ち、ポジ型フォトレジストを用いる場合であれば、この
ポジ型フォトレジスト中に白色の微粒子か、又はこのフ
ォトレジストから形成されるレジスト像（固体ポリマ
ー）と屈折率の相違する透明な微粒子を分散させ、これ
を、例えば、スピンコート法、ロールコート法、フロー
コート法、ディップコート法、スプレーコート法、ドク
ターコート法等、適宜の方法にて透明基板上に塗布、乾
燥し、必要に応じて、プリベークした後、適宜の露光マ
スクを用いて露光し、現像し、リンスし、乾燥し、必要
に応じて、焼付けて、有機ＥＬ素子に隣接する所要のパ
ターンを有するレジスト像を形成し、このレジスト像を
上記隔壁とする。According to the present invention, such a partition preferably comprises a resist image containing the fine particles. To form such a resist image, for example, but not limited to, a positive photoresist is used. That is, when a positive photoresist is used, white fine particles or transparent fine particles having a different refractive index from the resist image (solid polymer) formed from the photoresist are dispersed in the positive photoresist. This is, for example, spin coating method, roll coating method, flow coating method, dip coating method, spray coating method, such as doctor coating method, applied on a transparent substrate by an appropriate method, and dried, if necessary After pre-baking, exposure is performed using an appropriate exposure mask, developed, rinsed, dried, and baked, if necessary, to form a resist image having a required pattern adjacent to the organic EL element. The resist image is used as the partition.
【００１６】上記フォトレジストには、特に、限定され
るものではないが、例えば、市販品として容易に入手す
ることができるナフトキノンアジド系ポジ型フォトレジ
ストが用いられる。The above-mentioned photoresist is not particularly limited. For example, a naphthoquinone azide-based positive photoresist which can be easily obtained as a commercial product is used.
【００１７】フォトレジストに分散させる微粒子は、こ
れを含む隔壁にＥＬ素子の発光層からの光を散乱させる
ために、白色か、又はレジスト像（固体ポリマー）と屈
折率の相違する透明なものであり、中空微粒子でもよ
い。その平均粒径は、通常、１０ｎｍから５０μｍ程度
が好ましい。このような微粒子の具体例として、例え
ば、中空ガラス微粒子等を挙げることができる。また、
フォトレジスト中への配合割合は、通常、0.５〜１０重
量％の範囲が適当である。The fine particles to be dispersed in the photoresist are white or transparent having a different refractive index from the resist image (solid polymer) in order to scatter light from the light emitting layer of the EL element on the partition containing the fine particles. Yes, hollow fine particles may be used. Usually, the average particle size is preferably about 10 nm to 50 μm. Specific examples of such fine particles include, for example, hollow glass fine particles. Also,
The compounding ratio in the photoresist is usually suitably in the range of 0.5 to 10% by weight.
【００１８】しかし、隔壁を形成する材料及び方法は、
上述したフォトレジストを用いるものに限定されるもの
ではなく、例えば、白色の微粒子を分散させた樹脂から
なるインクを透明電極上にスクリーン印刷等によって印
刷することによっても、隔壁を形成することができる。However, the material and method for forming the partition are as follows:
The partition is not limited to the one using the above-described photoresist, and may be formed by, for example, printing an ink made of a resin in which white fine particles are dispersed on a transparent electrode by screen printing or the like. .
【００１９】上述したように、ＥＬ素子を構成するそれ
ぞれの層の膜厚は、いずれも、１ｎｍから精々１μｍの
範囲であるから、本発明による隔壁も、その厚みは、通
常、0.５〜１０００μｍの範囲である。その幅は、ＥＬ
素子からなる画素の幅やその間の間隔に応じて適宜に定
めればよい。As described above, since the thickness of each layer constituting the EL element is in the range of 1 nm to 1 μm at most, the partition wall according to the present invention usually has a thickness of 0.5 to 0.5 μm. It is in the range of 1000 μm. The width is EL
What is necessary is just to determine suitably according to the width of the pixel which consists of an element, and the space | interval between them.
【００２０】このような有機ＥＬ装置によれば、図２に
示すように、発光層からの光のうち、例えば、透明電極
２の表面で全反射された光ａは隔壁中に入射し、微粒子
で散乱されて、透明電極とガラス基板を透過して、外部
に放射される。また、ガラス基板中に入射した光ｂは、
隔壁の底面から隔壁中に入射し、同様に、微粒子で散乱
されて、透明電極とガラス基板を透過して、外部に放射
される。光ｃとして示すように、金属電極の表面で反射
された光も、ＥＬ素子に隣接している隔壁中に入射すれ
ば、微粒子で散乱されて、透明電極とガラス基板を透過
して、外部に放射される。According to such an organic EL device, as shown in FIG. 2, of the light from the light emitting layer, for example, the light a totally reflected on the surface of the transparent electrode 2 enters the partition, and And radiated outside through the transparent electrode and the glass substrate. Light b incident on the glass substrate is:
The light enters the partition from the bottom surface of the partition, is similarly scattered by the fine particles, passes through the transparent electrode and the glass substrate, and is emitted to the outside. As shown as light c, the light reflected on the surface of the metal electrode is also scattered by the fine particles if it enters the partition wall adjacent to the EL element, passes through the transparent electrode and the glass substrate, and goes to the outside. Radiated.
【００２１】従って、本発明による有機ＥＬ装置によれ
ば、従来、発光層における発光のうち、外部に取り出す
ことができなかった光をも有効に外部に取り出すことが
でき、かくして、光の取出し効率を向上させることがで
きる。Therefore, according to the organic EL device of the present invention, of the light emitted from the light emitting layer, the light that could not be extracted to the outside can be effectively extracted to the outside, and thus the light extraction efficiency can be improved. Can be improved.
【００２２】[0022]
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではな
い。EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples.
The present invention is not limited by these examples.
【００２３】実施例１ ポジ型フォトレジストに平均粒径８μｍの中空ガラス球
を1.５重量％分散させ、これを酸化インジウム−酸化ス
ズ（ＩＴＯ）透明電極上に塗布し、矩形のＥＬ素子の両
側に隣接するレジスト像を形成するように露光マスクを
介して露光させ、現像し、リンスし、乾燥して、厚み５
μｍのレジスト像を隔壁として形成した。Example 1 1.5% by weight of hollow glass spheres having an average particle size of 8 μm were dispersed in a positive photoresist and applied to a transparent electrode of indium oxide-tin oxide (ITO) to form a rectangular EL element. Exposure through an exposure mask to form adjacent resist images on both sides, development, rinsing, drying,
A μm resist image was formed as a partition.
【００２４】次に、上記透明電極上、隔壁の間に、ＭＴ
ＤＡＴＡ膜（膜厚５０ｎｍ）、ＴＰＤ（膜厚１０ｎ
ｍ）、Ａｌｑ3 （膜厚６０ｎｍ）及びマグネシウム−銀
合金（膜厚２００ｎｍ）をこの順序にてそれぞれ真空蒸
着して、有機ＥＬ素子を形成して、ディスプレイ装置と
した。このディスプレイ装置に電圧を印加して、輝度を
測定した。結果を表１に示す。Next, on the transparent electrode and between the partition walls, MT
DATA film (film thickness 50 nm), TPD (film thickness 10 n)
m), Alq 3 (thickness: 60 nm) and magnesium-silver alloy (thickness: 200 nm) were vacuum-deposited in this order to form an organic EL element, thereby obtaining a display device. A voltage was applied to this display device, and the luminance was measured. Table 1 shows the results.
【００２５】比較例１ 隔壁を形成しない以外は同じＥＬ素子を用いてディスプ
レイ装置を製作し、同様に、このディスプレイ装置に電
圧を印加して、輝度を測定した。結果を表１に示す。Comparative Example 1 A display device was manufactured using the same EL element except that no partition was formed, and similarly, a voltage was applied to the display device, and the luminance was measured. Table 1 shows the results.
【００２６】[0026]
【表１】 [Table 1]
【００２７】表１に示す結果から明らかなように、本発
明によるディスプレイ装置によれば、約１０％の輝度の
向上がみられた。As is evident from the results shown in Table 1, the display device according to the present invention showed about 10% improvement in luminance.
【００２８】[0028]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、有機Ｅ
Ｌ素子からなる画素に隣接して、微粒子を分散させた隔
壁を形成して、ＥＬ素子の端面から放射されたり、ガラ
ス基板中に吸収される光を隔壁中に入射させ、微粒子で
散乱させて、一部をガラス基板から外部に放射させるの
で、従来、発光層から外部に取り出すことができなかっ
た光をも有効に外部に取り出すことができ、かくして、
光の取出し効率の向上した有機ＥＬ装置を得ることがで
きる。As described above, according to the present invention, the organic E
A partition in which fine particles are dispersed is formed adjacent to a pixel made of an L element, and light emitted from an end surface of the EL element or absorbed in a glass substrate is made incident on the partition and scattered by the fine particles. Since part of the light is emitted from the glass substrate to the outside, light that could not be extracted from the light-emitting layer to the outside can be effectively extracted to the outside, and thus,
An organic EL device with improved light extraction efficiency can be obtained.
【図１】は、従来のディスプレイ装置の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a conventional display device.
【図２】は、本発明によるディスプレイ装置の断面図で
ある。FIG. 2 is a sectional view of a display device according to the present invention.
１…透明基板 ２…透明電極（陽極） ３…有機正孔輸送層 ４…有機発光層 ５…金属電極（陰極） ６…電源 ７…隔壁（導波路） ８…透明固体ポリマー ９…白色微粒子 REFERENCE SIGNS LIST 1 transparent substrate 2 transparent electrode (anode) 3 organic hole transport layer 4 organic light emitting layer 5 metal electrode (cathode) 6 power supply 7 partition wall (waveguide) 8 transparent solid polymer 9 white fine particles
Claims (2)
間に有機発光層を有し、上記発光層における発光を上記
透明基板から外部に放射させるようにした有機エレクト
ロルミネッセンス素子を画素とする有機エレクトロルミ
ネッセンス装置において、上記透明基板上に上記画素に
隣接して、透明なポリマー中に白色の微粒子か、又はこ
のポリマーと屈折率の相違する透明な微粒子を分散させ
た隔壁を光導波路として設けてなることを特徴とする装
置。An organic electroluminescent element having an organic light emitting layer between a transparent electrode supported on a transparent substrate and a cathode, and emitting light in the light emitting layer from the transparent substrate to the outside is provided as a pixel. In the organic electroluminescent device, adjacent to the pixel on the transparent substrate, white fine particles in a transparent polymer, or a partition in which transparent fine particles having a different refractive index from this polymer are dispersed as an optical waveguide. An apparatus characterized by being provided.
る請求項１に記載の装置。2. The apparatus according to claim 1, wherein the optical waveguide comprises a resist image containing fine particles.
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