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JP2005141921A - Organic electroluminescent device - Google Patents

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JP2005141921A
JP2005141921A JP2003374210A JP2003374210A JP2005141921A JP 2005141921 A JP2005141921 A JP 2005141921A JP 2003374210 A JP2003374210 A JP 2003374210A JP 2003374210 A JP2003374210 A JP 2003374210A JP 2005141921 A JP2005141921 A JP 2005141921A
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layer
light
organic
photonic crystal
wavelength
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JP2003374210A
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Japanese (ja)
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Norihito Takeuchi
範仁 竹内
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Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyota Industries Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic electroluminescent element of a new constitution provided with a layer having a two-dimensional photonic crystal structure, emitting a light having a wave length different from that of the light emitted from an organic layer (light of arbitrary color). <P>SOLUTION: The element 1 is provided with the organic layer 3 interposed between a pair of electrodes 2, 4, emitting light by the voltage impressed on both electrodes 2, 4. The element 1 has the two-dimensional photonic crystal layer 5 arranged at light take-out side of the organic layer 3, and a wavelength converting layer 6 to convert the wavelength of an incident light into the light of a longer wavelength is arranged on whole surface or a part of the light take-out side of the two-dimensional photonic crystal layer 5. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

一対の電極に挟まれ、両電極間に電圧が印加されることで発光する有機層を備えた有機電界発光素子であって、より詳細には、2次元フォトニック結晶技術を採用した任意の色を表示する有機電界発光素子に関する。   An organic electroluminescent device comprising an organic layer that is sandwiched between a pair of electrodes and emits light when a voltage is applied between both electrodes, and more specifically, any color employing a two-dimensional photonic crystal technique The present invention relates to an organic electroluminescent element that displays

従来、有機電界発光素子(以下、適宜「有機EL素子」と表記する。)を用いたディスプレイや照明装置などの有機電界発光デバイス(以下、適宜「有機ELデバイス」と表記する。)が提案されている。有機EL素子は、一対の電極間に、有機発光材料を含有する有機発光領域を有する有機層が狭持された構造をとる。   Conventionally, organic electroluminescent devices (hereinafter, appropriately referred to as “organic EL devices”) such as displays and lighting devices using organic electroluminescent elements (hereinafter, appropriately described as “organic EL elements”) have been proposed. ing. The organic EL element has a structure in which an organic layer having an organic light emitting region containing an organic light emitting material is sandwiched between a pair of electrodes.

このような有機EL素子は、有機層で発せられた光を十分に利用できていないことが指摘され、この問題を解決するために数多くの提案がなされている。まず、有機層で発せられた光を十分に利用できていない理由について説明し、次いで、この問題を解決するために提案されている従来技術を例示する。   It has been pointed out that such organic EL elements cannot sufficiently utilize the light emitted from the organic layer, and many proposals have been made to solve this problem. First, the reason why the light emitted from the organic layer cannot be sufficiently utilized will be described, and then, the prior art proposed for solving this problem will be exemplified.

例えば、透明基板上に有機EL素子が形成され、透明基板側から外部へ光を取り出すボトムエミッション型の有機ELデバイスでは、有機層で発せられて、透明基板に入射した光のすべてが、有機層と平行な平面(光出射面)から外部へ取り出されるわけではない。このように取り出されない光は、臨界角よりも大きな角度で光出射面に入射した光である。この光は、透明基板の端部から外部へ出射されてしまったり、透明基板内や有機EL素子内を反射しながら進むうちに消光してしまったりする。
また、光出射面から出射された光も、上記デバイスとして出射させたい方向にすべてが出射されるわけではない。例えば、携帯端末等のディスプレイとして用いられるデバイスでは、ユーザが通常いると想定される方向(例えば光出射面の法線方向)に光を出射することが望ましいが、それ以外の方向にも光が出射されてしまう。したがって、後者の光は、光出射面から外部へ取り出されはするが、実質的に利用することのできない光と言える。
For example, in a bottom emission type organic EL device in which an organic EL element is formed on a transparent substrate and light is extracted from the transparent substrate side, all the light emitted from the organic layer and incident on the transparent substrate is Is not taken out from a plane parallel to the light (light exit surface). The light not extracted in this way is light incident on the light exit surface at an angle larger than the critical angle. This light may be emitted to the outside from the end of the transparent substrate, or may be extinguished while traveling while reflecting inside the transparent substrate or the organic EL element.
Further, not all the light emitted from the light emitting surface is emitted in the direction in which the device is desired to emit light. For example, in a device used as a display such as a portable terminal, it is desirable to emit light in a direction in which the user is normally assumed (for example, the normal direction of the light emitting surface), but light is also emitted in other directions. It will be emitted. Therefore, it can be said that the latter light is extracted from the light emitting surface to the outside, but cannot be practically used.

以上のような問題を解決するために提案されている従来技術としては、例えば、光取出面上にプリズムシートを設け、光出射面を基準として特定方向への光量を多くする従来技術(例えば、特許文献1を参照。)や、有機層や電極、基板等に凹凸を複数設けて、光の進行方向を変え、従来光出射面から取り出すことのできなかった光を取り出す従来技術(例えば、特許文献2を参照。)などが提案されている。
これらの従来技術は、設計によっては光取出量が従来よりも多くなったり、特定方向へ出射される光の量を多くしたりするなど、光取出効率や光利用効率を高くすることに貢献している。
従来は、これらの方法を用いて光取出効率や光利用効率を高くしようとしていた。
Conventional techniques proposed to solve the above problems include, for example, a conventional technique in which a prism sheet is provided on the light extraction surface, and the amount of light in a specific direction is increased based on the light emission surface (for example, Patent Document 1), or a conventional technique (for example, patent) that provides a plurality of projections and depressions on an organic layer, an electrode, a substrate, etc., changes the traveling direction of light, and extracts light that could not be extracted from a conventional light exit surface Reference 2) is proposed.
These conventional technologies contribute to increasing the light extraction efficiency and light utilization efficiency, such as increasing the amount of light extraction than before or increasing the amount of light emitted in a specific direction depending on the design. ing.
Conventionally, these methods have been used to increase the light extraction efficiency and light utilization efficiency.

一方、フォトニック結晶を用いた有機EL素子も提案されている。以下、まずフォトニック結晶について説明し、次いで、フォトニック結晶を用いた有機EL素子に関する従来技術について説明する。   On the other hand, organic EL elements using photonic crystals have also been proposed. Hereinafter, a photonic crystal will be described first, and then a conventional technique related to an organic EL element using the photonic crystal will be described.

フォトニック結晶(photonic crystal)とは、光を自由自在に制御することができる、光や電磁波の波長程度の長さの周期構造を持った物質・素子デバイスである。具体的には、フォトニック結晶は、光の波長程度の長さの周期構造を有しており、その中ではある波長範囲の光の存在がゆるされないフォトニックバンドギャップ(photonic band-gap)が現れる。このフォトニックパンドギャップの起源は、固体結晶中での電子に対するバンドギャップ、禁止帯、すなわち、特定のエネルギー範囲の電子の存在が許されないバンドギャップの起源と同じように説明することができる。   A photonic crystal is a substance / element device having a periodic structure having a length of about the wavelength of light or electromagnetic waves, which can freely control light. Specifically, a photonic crystal has a periodic structure with a length of about the wavelength of light, in which there is a photonic band-gap that does not relax the presence of light in a certain wavelength range. appear. The origin of this photonic panda gap can be explained in the same way as the origin of the band gap, forbidden band for electrons in a solid crystal, ie, the band gap where the presence of electrons in a specific energy range is not allowed.

固体結晶で原子がある周期で規則正しく配列しているときに電子に対するバンドギャップが現れるのは、電子を波と見た場合の波長がちょうど原子間隔程度の大きさであるため、電子が結晶内の周期ポテンシャルによりブラッグ反射を受け、エネルギーの存在しない状態が形成される。
それと同じにように、光の波長と同程度の長さの周期的な屈折率(誘電率)分布を持つ構造中を光が伝番する場合、ある波長領域の光の伝搬が禁じられるフォトニックバンドギャップが形成される。この周期構造は、1次元、2次元、3次元いずれの場合でもよい。
When atoms are regularly arranged in a certain period in a solid crystal, the band gap for electrons appears because the wavelength when the electrons are viewed as waves is just as large as the atomic spacing. Bragg reflection is received by the periodic potential, and a state without energy is formed.
In the same way, when light is transmitted through a structure with a periodic refractive index (dielectric constant) distribution that is about the same length as the wavelength of the light, photonics are prohibited from propagating light in a certain wavelength region. A band gap is formed. This periodic structure may be one-dimensional, two-dimensional, or three-dimensional.

また、完全な周期構造をとっているフォトニック結晶に欠陥が導入された場合、バンド端がフォトニックバンドギャップ中に裾をひき、バンド内に欠陥準位(局在準位)が出現する。この欠陥準位を利用することで、発光物質の発光特性を増強させることも可能となる。また、バンド端では光の群速度が極めて小さくなり、その結果、素子全体としての発光特性を増強させることも可能となる(例えば、非特許文献1を参照。)   In addition, when a defect is introduced into a photonic crystal having a complete periodic structure, the band edge has a tail in the photonic band gap, and a defect level (localized level) appears in the band. By using this defect level, it is possible to enhance the light emission characteristics of the light emitting substance. In addition, the group velocity of light becomes extremely small at the band edge, and as a result, it is possible to enhance the light emission characteristics of the entire device (see, for example, Non-Patent Document 1).

そして、このフォトニック結晶技術を有機EL素子に応用した研究も発表されている(例えば、非特許文献2、非特許文献3を参照。)。これらの研究では、以上に説明したフォトニック結晶技術を有機EL素子に用いれば、有機EL素子から発せられる光の強度が増したり、ブロードな光をシャープな光に変換したりすることができたと報告されている。   And the research which applied this photonic crystal technique to the organic EL element is also announced (for example, refer nonpatent literature 2 and nonpatent literature 3). In these studies, if the photonic crystal technology described above was used for an organic EL element, the intensity of light emitted from the organic EL element could be increased, or broad light could be converted into sharp light. It has been reported.

しかし、以上の説明からも明らかなように、フォトニック結晶技術は、単波長の光にしか作用しない。すなわち、有機層から発せられた光におけるごく一部の光にしかフォトニック結晶は作用できない。   However, as is clear from the above description, the photonic crystal technique only works on light of a single wavelength. That is, the photonic crystal can act on only a small part of the light emitted from the organic layer.

また、フォトニック結晶技術を用いたディスプレイの作成も極めて困難である。サブピクセルごとに、それぞれで発する色に対応したフォトニクス結晶技術を用いた層を積層しなければならないため、極めて構造が複雑となり、製造も困難なものとなる。このため、歩留まりが悪くなったり、製造工程数が極めて多くなってしまったりするなどの問題の発生も当然に考えられる。   It is also very difficult to create a display using photonic crystal technology. For each sub-pixel, a layer using photonic crystal technology corresponding to the color emitted from each sub-pixel has to be stacked, so that the structure becomes extremely complicated and difficult to manufacture. For this reason, the occurrence of problems such as a decrease in yield and an extremely large number of manufacturing processes is naturally conceivable.

つまり、有機EL素子にフォトニック結晶技術を適用し、任意の色を表現することは実質的に不可能か、極めて困難である。
特開2002−6776号公報 特開2001−76864号公報 「フォトニック結晶による光の場の制御」、表面科学Vol.22No.11、pp702−709、2001年) 「フォトニック結晶有機EL素子の特性評価」、第64回応用物理学会学術講演会講演予稿集、p938 「有機半導体フォトニック結晶の作成と光学特性」、第64回応用物理学会学術講演会講演予稿集、p938
That is, it is practically impossible or extremely difficult to express an arbitrary color by applying the photonic crystal technology to the organic EL element.
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-6776 JP 2001-76864 A “Control of Light Field by Photonic Crystal”, Surface Science Vol. 11, pp 702-709, 2001) "Characteristic evaluation of photonic crystal organic EL device", Proceedings of the 64th JSAP academic lecture, p938 “Preparation and optical properties of organic semiconductor photonic crystals”, Proceedings of the 64th JSAP Scientific Meeting, p938

本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、2次元フォトニック結晶構造を有する層を備えた有機電界発光素子において、有機層から発せられた波長以外の光(任意の色の光)を出射する、新規な構成の有機電界発光素子を提供することを目的とする。
また、本発明の別の目的は、上記有機電界発光素子が透明基板上に形成され、透明基板側から外部に光を取り出す、ボトムエミッション型の有機電界発光デバイスを提供することである。
The present invention has been made in view of the above problems, and in an organic electroluminescence device having a layer having a two-dimensional photonic crystal structure, light other than the wavelength emitted from the organic layer (light of any color) is emitted. An object of the present invention is to provide an organic electroluminescence device having a novel structure.
Another object of the present invention is to provide a bottom emission type organic electroluminescent device in which the organic electroluminescent element is formed on a transparent substrate and light is extracted from the transparent substrate side to the outside.

上記目的を達成するために、本発明に係る有機電界発光素子は、一対の電極に挟まれ、両電極間に電圧が印加されることで発光する有機層を備えた素子であって、素子は、有機層よりも光取出側に2次元フォトニック結晶層が配置され、2次元フォトニック結晶層よりも光取出側の一部又は全面に、入射された光の波長をより長い波長の光に変換する波長変換層が配置されている。   In order to achieve the above object, an organic electroluminescent element according to the present invention is an element including an organic layer that is sandwiched between a pair of electrodes and emits light when a voltage is applied between the two electrodes. The two-dimensional photonic crystal layer is disposed on the light extraction side of the organic layer, and the wavelength of the incident light is changed to a longer wavelength light on a part or the entire surface of the light extraction side of the two-dimensional photonic crystal layer. A wavelength conversion layer for conversion is disposed.

また、波長変換層は、入射された光の変更後の波長が互いに異なる二以上の部材(2次元フォトニック結晶層)を、同一層上に並べられて構成してもよい。なお、このように並べて構成する場合には、各部材を一体構成にしてもよい。   In addition, the wavelength conversion layer may be configured by arranging two or more members (two-dimensional photonic crystal layers) having different wavelengths after changing the incident light on the same layer. In addition, when arranging in this way, you may make each member integral.

有機層よりも光取出側の電極は、上記2次元フォトニック結晶構造を備えるようにし、2次元フォトニック結晶層として機能させてもよい。   The electrode on the light extraction side of the organic layer may be provided with the two-dimensional photonic crystal structure so as to function as a two-dimensional photonic crystal layer.

本発明に係る有機電界発光デバイスは、上記有機電界発光素子が透明基板上に形成され、有機層から発せられた光を当該透明基板側から外部へ取り出す素子として形成されている。そして、透明基板が2次元フォトニック結晶構造を備え、2次元フォトニック結晶と機能する。   The organic electroluminescent device according to the present invention is formed as an element in which the organic electroluminescent element is formed on a transparent substrate, and the light emitted from the organic layer is extracted from the transparent substrate side to the outside. The transparent substrate has a two-dimensional photonic crystal structure and functions as a two-dimensional photonic crystal.

なお、本明細書において「透明」とは、有機層で発せられた光の少なくとも一つの波長の光、若しくはこの波長を含めた一定の領域内にある波長の光に対する透過性を有することを意味し、特に断り書きのない限り、好ましくは50%以上の透過率、望ましくは70%以上の透過率を有する。「光を透過する」という語についても「透明」と同等の意味合いで適宜用いる。   In the present specification, “transparent” means that the light emitted from the organic layer has transparency to light having at least one wavelength, or light having a wavelength within a certain region including this wavelength. Unless otherwise specified, it preferably has a transmittance of 50% or more, desirably 70% or more. The term “transmitting light” is also used appropriately in the same meaning as “transparent”.

また、本明細書において「2次元フォトニック結晶層」とは、前記した2次元のフォトニック結晶構造を備えた層のことを意味し、層状の透明部材(第一の誘電体)中に、その面とは垂直な方向、すなわち厚さ方向に、上記部材とは屈折率の異なる部位(第二の誘電体)が周期的に多数導入された部材である。   In the present specification, the “two-dimensional photonic crystal layer” means a layer having the above-described two-dimensional photonic crystal structure, and in the layered transparent member (first dielectric), A member in which a large number of portions (second dielectrics) having a refractive index different from that of the member are periodically introduced in a direction perpendicular to the surface, that is, in a thickness direction.

本発明によれば、有機層から発せられた波長以外の光(任意の色の光)を発する、新規な構成の有機電界発光素子を提供できる。
また、特定の色の表示が可能な、すなわちカラー表示可能な、新規な構成の有機電界発光素子を提供することもできる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the organic electroluminescent element of a novel structure which emits lights (light of arbitrary colors) other than the wavelength emitted from the organic layer can be provided.
It is also possible to provide an organic electroluminescence device having a novel configuration capable of displaying a specific color, that is, capable of color display.

さらに、上記有機電界発光素子が透明基板上に形成され、透明基板側から外部に光を取り出す、ボトムエミッション型の有機電界発光デバイスを提供することができる。   Furthermore, it is possible to provide a bottom emission type organic electroluminescent device in which the organic electroluminescent element is formed on a transparent substrate and light is extracted from the transparent substrate side to the outside.

以下、本発明の実施の形態に係る有機ELデバイスについて、図を用いて詳細に説明し、あわせて本実施の形態に係る有機EL素子についても説明する。この有機ELデバイスはボトムエミッション構造をとるものとするが、トップエミッション構造としたり、有機層を基準として両電極側から光を取り出す構造としたりするなど、適宜変更することは当然に可能である。
なお、図1〜図3において、それぞれ同等・類似の構成要素については、同一の符号を付した。また、図1〜図3は、上記有機EL素子の構造を説明するための図であり、一又は複数の構成要素については、実際の有機EL素子におけるものとは極端に異なる寸法で示している。
まず、本実施の形態に係る有機EL素子の基本構造について、図1を参照しながら説明する。
Hereinafter, the organic EL device according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, and the organic EL element according to the present embodiment will also be described. This organic EL device has a bottom emission structure, but it is naturally possible to appropriately change the structure such as a top emission structure or a structure in which light is extracted from both electrode sides based on the organic layer.
1 to 3, the same or similar components are denoted by the same reference numerals. 1 to 3 are diagrams for explaining the structure of the organic EL element. One or a plurality of components are shown in dimensions extremely different from those in an actual organic EL element. .
First, the basic structure of the organic EL element according to this embodiment will be described with reference to FIG.

〈基本構造〉
本実施の形態に係る有機ELデバイスは、透明基板9上に、有機EL素子1が形成されている。有機EL素子1は、図1に示すように、一対の電極2、4に挟まれ、両電極間に電圧が印加されることで発光する有機層3を備えた素子である。上記電極のうち、有機層3を基準として光取出側に設けられた電極4は透明であり(透明電極)、透明電極4側から光が取り出される。
そして、有機層3よりも光取出側には、2次元フォトニック結晶層5が配置されている。図1に示す構成おいては、透明電極4における有機層3と対向する面とは反対側の面上に2次元フォトニック結晶層5が設けられている。
2次元フォトニック結晶層5よりも光取出側の一部又は全面には、入射された光の波長をより長い波長の光に変換する波長変換層6が配置されている。図1に示す構成においては、2次元フォトニック結晶層5における透明電極4と対向する面とは反対側の面上に波長変換層6が設けられている。
<Basic structure>
In the organic EL device according to the present embodiment, the organic EL element 1 is formed on the transparent substrate 9. As shown in FIG. 1, the organic EL element 1 is an element including an organic layer 3 that is sandwiched between a pair of electrodes 2 and 4 and emits light when a voltage is applied between the electrodes. Among the electrodes, the electrode 4 provided on the light extraction side with respect to the organic layer 3 is transparent (transparent electrode), and light is extracted from the transparent electrode 4 side.
A two-dimensional photonic crystal layer 5 is disposed on the light extraction side of the organic layer 3. In the configuration shown in FIG. 1, a two-dimensional photonic crystal layer 5 is provided on the surface of the transparent electrode 4 opposite to the surface facing the organic layer 3.
A wavelength conversion layer 6 that converts the wavelength of incident light into light having a longer wavelength is disposed on a part or the entire surface of the light extraction side of the two-dimensional photonic crystal layer 5. In the configuration shown in FIG. 1, a wavelength conversion layer 6 is provided on the surface of the two-dimensional photonic crystal layer 5 opposite to the surface facing the transparent electrode 4.

有機層3は、両電極2、4に電圧が印加された際に、少なくとも一つの波長の光を発する、有機発光材料を含有する層である。
2次元フォトニック結晶層5は、有機層3から入射された光に含まれる一つの波長、若しくはこの波長とこの波長と概略同一の波長を強める層である。この層の原理及び効果については前記した説明を参照されたい。
波長変換層6は、2次元フォトニック結晶層5から入射された光の波長を変換する層であり、より具体的には、入射された光を、波長のピークを長波長側にずらして出射する層である。
なお、電極2のことを、以下、背面電極2と表記する。
The organic layer 3 is a layer containing an organic light emitting material that emits light of at least one wavelength when a voltage is applied to both electrodes 2 and 4.
The two-dimensional photonic crystal layer 5 is a layer that enhances one wavelength included in the light incident from the organic layer 3 or a wavelength that is substantially the same as this wavelength. Refer to the above description for the principle and effect of this layer.
The wavelength conversion layer 6 is a layer that converts the wavelength of light incident from the two-dimensional photonic crystal layer 5, and more specifically, the incident light is emitted with the wavelength peak shifted to the long wavelength side. It is a layer to do.
Hereinafter, the electrode 2 is referred to as a back electrode 2.

本実施の形態に係る有機ELデバイス及び有機EL素子1は、上記構成を備えているために、次の作用を備える。
(1)2次元フォトニック結晶層5を備えるため、有機層3から出射された光の強度を強める。特定の波長の強度が、隣接する波長の強度と比べて極めて強い、いわゆるシャープな光を出射する。
(2)波長変換層6が、2次元フォトニック結晶層5から出射された光を任意の波長に変換する。
Since the organic EL device and the organic EL element 1 according to the present embodiment have the above-described configuration, they have the following action.
(1) Since the two-dimensional photonic crystal layer 5 is provided, the intensity of light emitted from the organic layer 3 is increased. It emits so-called sharp light in which the intensity of a specific wavelength is extremely stronger than the intensity of adjacent wavelengths.
(2) The wavelength conversion layer 6 converts the light emitted from the two-dimensional photonic crystal layer 5 into an arbitrary wavelength.

したがって、本実施の形態に係る有機ELデバイス及び有機EL素子1は、フォトニック結晶技術を採用しているにも係わらず、任意の色を出射することができる。当然、フォトニック結晶技術を用いているため、光の強度(光量)は従来よりも大きくなる。さらに、特定方向における輝度を高くできる。つまり、特定方向の輝度が極めて高い、任意の色を出射できる有機ELデバイス及び有機EL素子1となる。
また、シャープな光を出射する面状光源である有機EL素子1及び有機ELデバイスを提供できる。
Therefore, the organic EL device and the organic EL element 1 according to the present embodiment can emit any color regardless of employing the photonic crystal technique. Naturally, since the photonic crystal technology is used, the intensity of light (the amount of light) becomes larger than before. Furthermore, the luminance in a specific direction can be increased. That is, the organic EL device and the organic EL element 1 can emit any color with extremely high luminance in a specific direction.
Moreover, the organic EL element 1 and the organic EL device which are planar light sources that emit sharp light can be provided.

また、2次元フォトニック結晶層において、2次元フォトニック結晶を設ける場所と設けない場所とを作る(2次元フォトニック結晶を全面ではなく一部に設ける)ことで、有機層から発せられた色の光と、波長変換層6で変換された色の光とを有機ELデバイス(有機EL素子1)外部へ出射できる。つまり、これらの光の加色として、白色等、種々の色を表現することができる。
当然、前記した効果も得られるため、特定方向の輝度が極めて高い、任意の色を表現できる有機ELデバイス及び有機EL素子1となる。出射される光も、その波長がシャープなものとなる。また、輝度も高くできる。
In addition, in the two-dimensional photonic crystal layer, a place where the two-dimensional photonic crystal is provided and a place where the two-dimensional photonic crystal is not provided are provided (a part of the two-dimensional photonic crystal is provided instead of the entire surface). And the light of the color converted by the wavelength conversion layer 6 can be emitted to the outside of the organic EL device (organic EL element 1). That is, various colors such as white can be expressed as additive colors of these lights.
Naturally, since the above-described effects can be obtained, the organic EL device and the organic EL element 1 that can express an arbitrary color with extremely high luminance in a specific direction are obtained. The emitted light also has a sharp wavelength. In addition, the luminance can be increased.

2次元フォトニック結晶層として、入射された波長の変換後の波長が互いに異なる二以上の部材が同一層上に並べて構成された層を採用してもよい。これにより、有機層から発せられた光を、上記複数の部材がそれぞれ異なる波長の光に変換して外部へ出射する。したがって、上記部材(2次元フォトニック結晶)を適当に設計すれば、有機層から発せられる光の波長に限定されない任意の色を表現することができる。
なお、表現上「上記部材を同一層状に並べて」と記載しているが、字句通りに異なるフォトニック結晶を並べて配置してもよく、同一部材において異なる構造のフォトニック結晶を作り込んでもよく、複数のフォトニック結晶を貼り合わせるなどして一体にしてもよいことは当然である。
As the two-dimensional photonic crystal layer, a layer in which two or more members having different wavelengths after conversion of incident wavelengths are arranged on the same layer may be employed. As a result, the light emitted from the organic layer is converted into light having different wavelengths by the plurality of members and emitted to the outside. Therefore, if the member (two-dimensional photonic crystal) is appropriately designed, an arbitrary color that is not limited to the wavelength of light emitted from the organic layer can be expressed.
In addition, although expressed as “the above members are arranged in the same layer” in terms of expression, different photonic crystals may be arranged side by side, or photonic crystals having different structures may be formed in the same member, Of course, a plurality of photonic crystals may be integrated together.

〈2次元フォトニック結晶層5〉
図2(a)に示すように、2次元フォトニック結晶層5は、有機層3から発せられた光の波長に対して透明な層状(板状)の材料(第一の誘電体)51中に、厚さ方向、すなわち当該層の法線方向が長手方向とされた、上記光に対して透明で、上記材料とは屈折率(誘電率)が異なる部位(第二の誘電体)52が周期的に配列している層である。なお、図2(a)においては、説明のため、第一の誘電体51中の第二の誘電体52も実線で図示した。
<Two-dimensional photonic crystal layer 5>
As shown in FIG. 2A, the two-dimensional photonic crystal layer 5 is in a layered (plate-shaped) material (first dielectric) 51 that is transparent to the wavelength of light emitted from the organic layer 3. In addition, a portion (second dielectric) 52 that is transparent to the light and has a refractive index (dielectric constant) different from that of the material in the thickness direction, that is, the normal direction of the layer is the longitudinal direction. The layers are arranged periodically. In FIG. 2A, the second dielectric 52 in the first dielectric 51 is also shown by a solid line for the sake of explanation.

2次元フォトニック結晶層5は、有機層3で発せられた光に含まれる一つの波長、若しくは当該波長を中心とする所定範囲内の波長に対して、前記したように強度を強める構造をとればよい。すなわち、第一の誘電体51並びに第二の誘電体52の屈折率、及び第二の誘電体の配置方法(周期性)については、公知のフォトニック結晶技術を利用して算出し、これに応じて作すればよい。 The two-dimensional photonic crystal layer 5 has a structure that increases the intensity as described above with respect to one wavelength included in the light emitted from the organic layer 3 or a wavelength within a predetermined range centered on the wavelength. That's fine. That is, the refractive index of the first dielectric 51 and the second dielectric 52 and the arrangement method (periodicity) of the second dielectric are calculated using a known photonic crystal technique, it may be made of work in response.

また、第二の誘電体の周期構造としては、図2(b)に示すような正方配列や(c)に示すような三角格子配列などが挙げられる。このような構造の中でも、(c)に示すような六方向対称で、ハニカム状に規則的に配列した三角格子配列の構造が好ましい。   Examples of the periodic structure of the second dielectric include a square arrangement as shown in FIG. 2B and a triangular lattice arrangement as shown in FIG. Among such structures, a triangular lattice arrangement having a six-way symmetry and regularly arranged in a honeycomb shape is preferable as shown in FIG.

第一の誘電体51及び第二の誘電体52を構成する材料としては、互いに異なる屈折率であればよく、例えば任意のガラス材料、半導体材料、酸化物材料、有機材料などが適用可能である。
また、大気や真空などを一つの材料とみなすこともできる。すなわち、第一の誘電体51に孔を空け、この孔に空気や窒素等のガスを封入したり、真空にしたりして2次元フォトニック結晶層5を作成してもよい。なお、このような構造を採用する場合には、この孔に封入する気体は、有機層3等を劣化させない、若しくは劣化させにくい気体であることが好ましく、例えば窒素や希ガスなどを封入することが好ましい。
また、以下のようにして2次元フォトニック結晶層を作製することもできる。
The material constituting the first dielectric 51 and the second dielectric 52 may be any refractive index different from each other. For example, any glass material, semiconductor material, oxide material, organic material, etc. are applicable. .
In addition, air or vacuum can be regarded as one material. That is, the two-dimensional photonic crystal layer 5 may be formed by making a hole in the first dielectric 51 and filling the hole with a gas such as air or nitrogen, or by making a vacuum. When such a structure is adopted, the gas sealed in the hole is preferably a gas that does not deteriorate or hardly deteriorate the organic layer 3 or the like. For example, nitrogen or a rare gas is sealed. Is preferred.
Also, a two-dimensional photonic crystal layer can be produced as follows.

・キャピラリ・プレート型フォトニック結晶の作製方法
コアが鉛ガラスでできている光ファイバーを規則的に配列させ引き伸ばした後に、コア部分のみを塩酸で溶かしさることで作成できる、エアロッド型3方晶結晶である。ファイバーに垂直な面が2次元面、すなわち光取出面と概略平行な面となる。大きなサイズの2次元フォトニック結晶層5を作成する場合に有用な製造法である。


・ Capillary / plate type photonic crystal fabrication method An air rod type trigonal crystal that can be prepared by regularly arranging and stretching optical fibers whose cores are made of lead glass, and then dissolving only the core part with hydrochloric acid. is there. A surface perpendicular to the fiber is a two-dimensional surface, that is, a surface substantially parallel to the light extraction surface. This is a production method useful for producing a two-dimensional photonic crystal layer 5 having a large size.


・光硬化媒質を用いた光吸収法
光吸収法は、レーザー光の1光子吸収、あるいは2光子吸収で変質する(硬化)特殊な有機材料を用いて、たとえば3次元ホログラフィー法で硬化した部分を作り、その部分を溶かして作製する。
-Light absorption method using a photo-curing medium The light absorption method uses a special organic material that is altered (cured) by one-photon absorption or two-photon absorption of laser light. For example, a portion cured by three-dimensional holography is used. Make and melt the part.

〈波長変換層6〉
波長変換層6は、2次元フォトニック結晶層5よりも光取出側に設けられる、短波長光(青色光等)を吸収して長波長光(赤色光、緑色光等)を放出する層であり、例えば、発光層から発せられた光を他の低エネルギー波長の光に変換する蛍光変換物質を含有する。
<Wavelength conversion layer 6>
The wavelength conversion layer 6 is provided on the light extraction side of the two-dimensional photonic crystal layer 5 and absorbs short wavelength light (blue light, etc.) and emits long wavelength light (red light, green light, etc.). Yes, for example, it contains a fluorescence conversion substance that converts light emitted from the light emitting layer into light of another low energy wavelength.

波長変換層6としては、例えば、蛍光色素及び樹脂からなる層や、蛍光色素のみからなる層として形成できる。前者の層は、具体的には、顔料樹脂及び/又はバインダー樹脂中に蛍光色素を溶解又は分散させた固体状態の層を挙げることができる。
以下に、波長変換層6に含有できる具体的な蛍光色素を例示する。
As the wavelength conversion layer 6, it can form as a layer which consists of fluorescent dye and resin, or a layer which consists only of fluorescent dye, for example. Specific examples of the former layer include a solid state layer in which a fluorescent dye is dissolved or dispersed in a pigment resin and / or a binder resin.
Below, the specific fluorescent pigment | dye which can be contained in the wavelength conversion layer 6 is illustrated.

近紫外光からは紫色の有機EL素子の発光から青色発光に変換する蛍光色素としては、例えば、1、4−ビス(2−メチルスチリル)ベンゼン(Bis−MSB)、トランス−4、4’−ジフェニルスチルベン(DPS)の等スチルベン系色素、7−ヒドロキシ−4−メチルクマリン(クマリン4)等のクマリン系色素、4、4′−ビス(2、2−ジフェニルビニル)ビフェニル等の芳香族ジメチリディン系色素などを挙げることができる。   Examples of fluorescent dyes that convert the light emission of violet organic EL elements from near-ultraviolet light into blue light emission include 1,4-bis (2-methylstyryl) benzene (Bis-MSB), trans-4, 4′-. Dimethyl stilbene (DPS) and other stilbene dyes, coumarin dyes such as 7-hydroxy-4-methylcoumarin (coumarin 4), and aromatic dimethylidin series such as 4,4'-bis (2,2-diphenylvinyl) biphenyl A pigment | dye etc. can be mentioned.

青色や青緑色の発光から緑色発光に変換する蛍光色素としては、例えば、2、3、5、6−1H、4H−テトラヒドロ−8−トリフロルメチルキノリジノ(9、9a、1−gh)クマリン(クマリン153)、3−(2’−ベンゾチアゾリル)−7−ジエチルアミノクマリン(クマリン6)、3−(2’−ベンズイミダゾリル)−7−N、N−ジエチルアミノクマリン(クマリン7)等のクマリン色素、他クマリン色素系染料であるがベーシックイエロー51、また、ソルベントイエロー11、ソルベントイエロー116等のナフタルイミド色素などを挙げることができる。   Examples of fluorescent dyes that convert blue or blue-green light emission into green light emission include 2, 3, 5, 6-1H, 4H-tetrahydro-8-trifluoromethylquinolidino (9, 9a, 1-gh). Coumarin dyes such as coumarin (coumarin 153), 3- (2′-benzothiazolyl) -7-diethylaminocoumarin (coumarin 6), 3- (2′-benzimidazolyl) -7-N, N-diethylaminocoumarin (coumarin 7) Other examples include coumarin dyes such as basic yellow 51, and naphthalimide dyes such as solvent yellow 11 and solvent yellow 116.

青色から緑色まで発光から、橙色から赤色までの発光に変換する蛍光色素としては、例えば、4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−(p−ジメチルアミノスチルリル)−4H−ピラン(DCM)、4−(ジシアノメチレン)−2−フェニル−6−(2−(9−ユロリジル)エテニル)−4H−ピラン、4−(ジシアノメチレン)−2、6−ジ(2−(9−ユロリジル)エテニル)−4H−ピラン、4−(ジシアノメチレン)−2−メチル−6−(2−(9−ユロリジル)エテニル)−4H−ピラン、4−(ジシアノメチレン)−2−メチル−6−(2−(9−ユロリジル)エテニル)−4H−チオピラン等のシアニン系色素、1−エチル−2−(4−(p−ジメチルアミノフェニル)−1、3−ブタジエニル)−ピリジニウム−パークロレート(ピリジン1)等のピリジン系色素、ローダミンB、ローダミン6G等のローダミン系色素、オキサジン系色素などを挙げることができる。   Examples of the fluorescent dye that converts light emission from blue to green to light emission from orange to red include, for example, 4-dicyanomethylene-2-methyl-6- (p-dimethylaminostyryl) -4H-pyran (DCM), 4- (dicyanomethylene) -2-phenyl-6- (2- (9-eurolidyl) ethenyl) -4H-pyran, 4- (dicyanomethylene) -2,6-di (2- (9-eurolidyl) ethenyl) -4H-pyran, 4- (dicyanomethylene) -2-methyl-6- (2- (9-eurolidyl) ethenyl) -4H-pyran, 4- (dicyanomethylene) -2-methyl-6- (2- ( Cyanine dyes such as 9-eurolidyl) ethenyl) -4H-thiopyran, 1-ethyl-2- (4- (p-dimethylaminophenyl) -1,3-butadienyl) -pyridinium-parkro Over preparative (pyridine 1) pyridine such as dyes, Rhodamine B, Rhodamine-based pigments such as rhodamine 6G, and oxazine dyes.

また、直接染料や酸性染料、塩基性染料、分散染料等の各種染料も蛍光性があれば採用することが可能である。   Various dyes such as direct dyes, acid dyes, basic dyes, and disperse dyes can be used as long as they have fluorescence.

顔料樹脂は、例えば、ポリメタクリル酸エステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル酢酸ビニル共重合体、アルキッド樹脂、芳香族スルホンアミド樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂等を挙げることができる。このような顔料樹脂を採用する場合には、当該樹脂中に前記したような蛍光色素をあらかじめ練りこんで顔料化したものを採用してもよい。   Examples of the pigment resin include polymethacrylic acid ester, polyvinyl chloride, vinyl chloride vinyl acetate copolymer, alkyd resin, aromatic sulfonamide resin, urea resin, melamine resin, and benzoguanamine resin. When such a pigment resin is employed, a pigment obtained by previously kneading a fluorescent dye as described above into the resin may be employed.

バインダー樹脂は、透明な材料が好ましい。例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の透明樹脂(高分子)が挙げられる。   The binder resin is preferably a transparent material. Examples thereof include transparent resins (polymers) such as polymethyl methacrylate, polyacrylate, polycarbonate, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, hydroxyethyl cellulose, and carboxymethyl cellulose.

なお、波長変換層6を平面的に分離配置する場合には、フォトリソグラフィー法が適用できる感光性樹脂も選ばれる。すなわち、波長変換層6が、互いに異なる波長用の波長変換部材を分散配置し、加色として任意の色を表現したり、ディスプレイを構成したりする場合である。
このような構成において好適に採用されるバインダー樹脂材料としては、例えば、アクリル酸系、メタクリル酸系、ポリケイ皮酸ビニル系、環ゴム系等の反応性ビニル基を有する光硬化型レジスト材料が挙げられる。
In addition, when the wavelength conversion layer 6 is separately disposed in a plane, a photosensitive resin to which a photolithography method can be applied is also selected. That is, this is a case where the wavelength conversion layer 6 disperses and arranges wavelength conversion members for different wavelengths and expresses an arbitrary color as an additional color or configures a display.
As the binder resin material suitably employed in such a configuration, for example, a photocurable resist material having a reactive vinyl group such as an acrylic acid type, a methacrylic acid type, a polyvinyl cinnamate type, and a ring rubber type can be cited. It is done.

また、印刷法を用いて複数の波長変更部材を設けて波長変換層6を構成する場合には、透明な樹脂を用いた印刷インキ(メジウム)が選ばれる。例えば、ポリ塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン酸樹脂、ポリアミド樹脂のモノマー、オリゴマー、ポリマーまた、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の透明樹脂を用いることができる。   Further, when the wavelength conversion layer 6 is configured by providing a plurality of wavelength changing members using a printing method, printing ink (medium) using a transparent resin is selected. For example, polyvinyl chloride resin, melamine resin, phenol resin, alkyd resin, epoxy resin, polyurethane resin, polyester resin, maleic acid resin, polyamide resin monomer, oligomer, polymer, polymethyl methacrylate, polyacrylate, polycarbonate, polyvinyl alcohol Transparent resins such as polyvinyl pyrrolidone, hydroxyethyl cellulose, and carboxymethyl cellulose can be used.

波長変換層6が主に蛍光色素からなる場合は、所望の波長変換層6パターンのマスクを介して真空蒸着又はスパッタリング法で成膜される。蛍光色素と樹脂からなる場合は、蛍光色素と樹脂と適当な溶剤とを混合、分散又は可溶化させて液状とし、スピンコート、ロールコート、キャスト法等の方法で成膜し、フォトリソグラフィー法で所望の波長変換層パターンでパターニングしたり、スクリーン印刷等の方法で所望の波長変換層パターンでパターニングしたりするのが一般的である。   When the wavelength conversion layer 6 is mainly composed of a fluorescent dye, the film is formed by vacuum deposition or sputtering through a desired wavelength conversion layer 6 pattern mask. In the case of a fluorescent dye and a resin, the fluorescent dye, the resin and a suitable solvent are mixed, dispersed or solubilized to form a liquid, and formed into a film by a method such as spin coating, roll coating, or casting, and photolithography Generally, patterning is performed with a desired wavelength conversion layer pattern, or patterning is performed with a desired wavelength conversion layer pattern by a method such as screen printing.

上記した蛍光色素や顔料、バインダー樹脂は、必要に応じて、単独又は混合して用いてもよい。   The above-mentioned fluorescent dyes, pigments, and binder resins may be used alone or in combination as necessary.

波長変換層6の膜厚は、有機EL素子の発光を十分に受光(吸収)し、蛍光を発生する機能を妨げるものでなければ制限はないが、10nm〜1mm、好ましくは、1μm〜500μm、より好ましくは10μm〜100μmとされる。
蛍光色素はカラーフィルタ色素に比べて濃度に敏感で、顔料樹脂又はバインダー樹脂中により低濃度で分散又は可溶化させたほうがより蛍光性が高いが、一方、有機EL素子1の発光を十分に吸収しなければならないので、カラーフィルタ並の吸光度が必要である。したがって、Lambert−Beerの法則下記(式1)により、色素の吸光係数を一定とするならば、波長変換層6は、厚膜となるのが好ましいことになる。
蛍光色素の顔料樹脂及び/又はバインダー樹脂を含めた波長変換層6中の濃度は、蛍光色素によって異なるが、1〜10−4mol/kg、好ましくは0.1〜10−3mol/kg、より好ましくは、0.05〜10−2mol/kgである。
The film thickness of the wavelength conversion layer 6 is not limited as long as it does not interfere with the function of generating fluorescence by sufficiently receiving (absorbing) the light emitted from the organic EL element, but it is 10 nm to 1 mm, preferably 1 μm to 500 μm, More preferably, the thickness is 10 μm to 100 μm.
Fluorescent dyes are more sensitive to concentration than color filter dyes, and are more fluorescent when dispersed or solubilized in pigment resin or binder resin at a lower concentration, but on the other hand, they fully absorb the light emitted from organic EL element 1 Therefore, the same level of absorbance as the color filter is required. Therefore, if the light absorption coefficient of the dye is made constant according to Lambert-Beer's law (Equation 1) below, the wavelength conversion layer 6 is preferably a thick film.
The concentration of the fluorescent dye in the wavelength conversion layer 6 including the pigment resin and / or the binder resin varies depending on the fluorescent dye, but is 1 to 10 −4 mol / kg, preferably 0.1 to 10 −3 mol / kg, More preferably, it is 0.05-10 <-2 > mol / kg.

Lambert−Beerの法則
A=εcl・・・(式1)
A:吸光度
ε:吸光係数(色素に固有)
c:色素濃度
l:膜厚
Lambert-Beer's Law A = εcl (Equation 1)
A: Absorbance ε: Absorption coefficient (specific to dye)
c: Dye concentration l: Film thickness

波長変換層6の有機層側表面の凹凸を平坦化するには、各波長変換層6の膜厚を揃えることが有利であるので、各波長変換層6の膜厚は蛍光性を考慮して10μm以上とすることが好ましい。   In order to flatten the unevenness of the surface of the wavelength conversion layer 6 on the organic layer side, it is advantageous to make the thickness of each wavelength conversion layer 6 uniform. The thickness is preferably 10 μm or more.

なお、赤色に発光する波長変換層6は、発光部材の波長からより大きく長波長側にシフトした蛍光を発する(ストークスシフトが大きい)層なので、一般に複数種の蛍光色素を混合して含む。よって蛍光色素の濃度が大きくなる。したがって、先に記載したように発光部材の発光を十分に吸収して、かつ蛍光性を高めるためには赤色波長変換層の膜厚は大きくなる。そこで、赤色を発する波長変換層6を設ける場合には、その一部又は全部を、隣接する層(図1の場合には透明基板9など)に埋め込むとよい。他の色を発する波長変換層6も、波長変換層6よりも光取出側に設けられていればよいので、基板等の他の部材にその一部又は全部が埋め込まれていてもよいことは当然である。
次に、有機層3について説明する。
Note that the wavelength conversion layer 6 that emits red light emits fluorescence that is shifted to a longer wavelength side from the wavelength of the light emitting member (has a large Stokes shift), and therefore generally includes a mixture of a plurality of types of fluorescent dyes. Therefore, the concentration of the fluorescent dye increases. Therefore, as described above, the film thickness of the red wavelength conversion layer is increased in order to sufficiently absorb the light emission of the light emitting member and enhance the fluorescence. Therefore, when the wavelength conversion layer 6 that emits red is provided, a part or all of the wavelength conversion layer 6 may be embedded in an adjacent layer (such as the transparent substrate 9 in FIG. 1). Since the wavelength conversion layer 6 that emits another color may be provided on the light extraction side with respect to the wavelength conversion layer 6, part or all of the wavelength conversion layer 6 may be embedded in another member such as a substrate. Of course.
Next, the organic layer 3 will be described.

〈有機層3〉
有機層3は、透明電極4と背面電極2との間に設けられる、両電極に電圧が印加されることで発光する有機発光材料を含有する層であり、公知の有機EL素子における公知の層構成及び公知の材料の層にすればよく、公知の製造方法によって製造できる。なお、発光波長は、前記した理由により、2次元フォトニック結晶層5が透過する波長の光に設計される。
<Organic layer 3>
The organic layer 3 is a layer containing an organic light emitting material that is provided between the transparent electrode 4 and the back electrode 2 and emits light when a voltage is applied to both electrodes, and is a known layer in a known organic EL element. What is necessary is just to make it a layer of a structure and a well-known material, and it can manufacture with a well-known manufacturing method. The emission wavelength is designed to be light having a wavelength that is transmitted through the two-dimensional photonic crystal layer 5 for the reason described above.

有機層3は、少なくとも以下の機能を実現できればよく、積層構造とし、各層にそれぞれいずれかの機能を担わせてもよく、単層により下記機能を実現してもよい。
・電子注入機能
電極(陰極)から電子を注入される機能。電子注入性。
・正孔注入機能
電極(陽極)から正孔(正孔)を注入される機能。正孔注入性。
・キャリア輸送機能
電子及び正孔の少なくとも一方を輸送する機能。キャリア輸送性。
電子を輸送する機能は電子輸送機能(電子輸送性)と言い、正孔を輸送する機能は正孔輸送機能(正孔輸送性)と言う。
・発光機能
注入・輸送された電子及びキャリアを再結合させて励起子を発生させ(励起状態となり)、基底状態に戻る際に光を発する機能。
The organic layer 3 only needs to realize at least the following functions. The organic layer 3 may have a laminated structure, and each layer may have any of the functions, or the following functions may be realized by a single layer.
-Electron injection function Function to inject electrons from the electrode (cathode). Electron injection.
-Hole injection function A function for injecting holes (holes) from the electrode (anode). Hole injection property.
-Carrier transport function A function to transport at least one of electrons and holes. Carrier transportability.
The function of transporting electrons is called an electron transport function (electron transportability), and the function of transporting holes is called a hole transport function (hole transportability).
-Luminescence function A function that emits light when returning to the ground state by recombining injected and transported electrons and carriers to generate excitons (in an excited state).

透明電極4を陽極とする場合、有機層3は、例えば、透明電極4側から正孔注入輸送層、発光層、電子注入輸送層の順に層を設けて構成してもよい。   When the transparent electrode 4 is used as an anode, the organic layer 3 may be configured by providing layers in the order of a hole injection / transport layer, a light emitting layer, and an electron injection / transport layer from the transparent electrode 4 side, for example.

正孔注入輸送層は、陽極から発光層へ正孔を輸送する層である。正孔輸送層形成用の材料としては、例えば、銅フタロシアニン、テトラ(t−ブチル)銅フタロシアニン等の金属フタロシアニン類及び無金属フタロシアニン類、キナクリドン化合物、1、1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)シクロヘキサン、N、N’−ジフェニル−N、N’−ビス(3−メチルフェニル)−1、1’−ビフェニル−4、4’−ジアミン、N、N’−ジ(1−ナフチル)−N、N’−ジフェニル−1、1’−ビフェニル−4、4’−ジアミン等の芳香族アミンなどの低分子材料や、ポリチオフェン、ポリアニリン等の高分子材料、ポリチオフェンオリゴマ−材料、その他既存の正孔輸送材料の中から選ぶことができる。   The hole injecting and transporting layer is a layer that transports holes from the anode to the light emitting layer. Examples of the material for forming the hole transport layer include metal phthalocyanines such as copper phthalocyanine and tetra (t-butyl) copper phthalocyanine and metal-free phthalocyanines, quinacridone compounds, 1,1-bis (4-di-p- Tolylaminophenyl) cyclohexane, N, N′-diphenyl-N, N′-bis (3-methylphenyl) -1,1′-biphenyl-4,4′-diamine, N, N′-di (1-naphthyl) ) -N, N'-diphenyl-1, 1'-biphenyl-4, 4'-diamine and other low molecular weight materials such as polyamines, polyaniline and other high molecular weight materials, polythiophene oligomer materials, etc. Of hole transport materials.

発光層は、陽極側から輸送された正孔と陰極側から輸送された電子とを再結合させて励起状態となり、励起状態から基底状態へ戻る際に光を発する層である。発光層の材料としては、蛍光材料や燐光材料を採用することができる。また、ホスト材中にド−パント(蛍光材料や燐光材料)を含有させてもよい。   The light-emitting layer is a layer that emits light when the holes transported from the anode side and the electrons transported from the cathode side are recombined to be in an excited state and return from the excited state to the ground state. As the material of the light emitting layer, a fluorescent material or a phosphorescent material can be employed. Further, a dopant (fluorescent material or phosphorescent material) may be contained in the host material.

発光層形成用の材料としては、例えば、9、10−ジアリ−ルアントラセン誘導体、ピレン誘導体、コロネン誘導体、ペリレン誘導体、ルブレン誘導体、1、1、4、4−テトラフェニルブタジエン、トリス(8−キノリノラ−ト)アルミニウム錯体、トリス(4−メチル−8−キノリノラ−ト)アルミニウム錯体、ビス(8−キノリノラ−ト)亜鉛錯体、トリス(4−メチル−5−トリフルオロメチル−8−キノリノラ−ト)アルミニウム錯体、トリス(4−メチル−5−シアノ−8−キノリノラ−ト)アルミニウム錯体、ビス(2−メチル−5−トリフルオロメチル−8−キノリノラ−ト)[4−(4−シアノフェニル)フェノラ−ト]アルミニウム錯体、ビス(2−メチル−5−シアノ−8−キノリノラ−ト)[4−(4−シアノフェニル)フェノラ−ト]アルミニウム錯体、トリス(8−キノリノラ−ト)スカンジウム錯体、ビス〔8−(パラ−トシル)アミノキノリン〕亜鉛錯体及びカドミウム錯体、1、2、3、4−テトラフェニルシクロペンタジエン、ペンタフェニルシクロペンタジエン、ポリ−2、5−ジヘプチルオキシ−パラ−フェニレンビニレン、クマリン系蛍光体、ペリレン系蛍光体、ピラン系蛍光体、アンスロン系蛍光体、ポルフィリン系蛍光体、キナクリドン系蛍光体、N、N’−ジアルキル置換キナクリドン系蛍光体、ナフタルイミド系蛍光体、N、N’−ジアリ−ル置換ピロロピロ−ル系蛍光体等の低分子材料や、ポリフルオレン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリチオフェン等の高分子材料、その他既存の発光材料を用いることができる。ホスト/ゲスト型の構成を採用する場合には、これらの材料の中から適宜ホスト及びゲスト(ド−パント)を選択すればよい。   Examples of the material for forming the light emitting layer include 9,10-diallylanthracene derivative, pyrene derivative, coronene derivative, perylene derivative, rubrene derivative, 1,1,4,4-tetraphenylbutadiene, tris (8-quinolinola). -To) aluminum complex, tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum complex, bis (8-quinolinolato) zinc complex, tris (4-methyl-5-trifluoromethyl-8-quinolinolato) Aluminum complex, tris (4-methyl-5-cyano-8-quinolinolato) aluminum complex, bis (2-methyl-5-trifluoromethyl-8-quinolinolato) [4- (4-cyanophenyl) phenola -To] aluminum complex, bis (2-methyl-5-cyano-8-quinolinolato) [4- (4-cyanophen L) phenolate] aluminum complex, tris (8-quinolinolato) scandium complex, bis [8- (para-tosyl) aminoquinoline] zinc complex and cadmium complex, 1,2,3,4-tetraphenylcyclopentadiene , Pentaphenylcyclopentadiene, poly-2,5-diheptyloxy-para-phenylene vinylene, coumarin phosphor, perylene phosphor, pyran phosphor, anthrone phosphor, porphyrin phosphor, quinacridone phosphor Low molecular weight materials such as N, N'-dialkyl-substituted quinacridone phosphor, naphthalimide phosphor, N, N'-diaryl-substituted pyrrolopyrrole phosphor, polyfluorene, polyparaphenylene vinylene, polythiophene Other existing light emitting materials can be used. In the case of adopting a host / guest type configuration, a host and a guest (dopant) may be appropriately selected from these materials.

発光層は、以上のような材料の内の一つ又は複数を用い、2次元フォトニック結晶層5に透過させる波長の光を発するように設計すればよい。   The light emitting layer may be designed to emit light having a wavelength that is transmitted through the two-dimensional photonic crystal layer 5 by using one or a plurality of materials as described above.

電子注入輸送層は、陰極(本例では背面電極2)から発光層へ電子を輸送する層である。電子輸送層形成用の材料としては、例えば、2−(4−ビフィニルイル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1、3、4−オキサジアゾ−ル、2、5−ビス(1−ナフチル)−1、3、4−オキサジアゾ−ル及びオキサジアゾ−ル誘導体やビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリノラ−ト)ベリリウム錯体、トリアゾ−ル化合物等が挙げられる。   The electron injection / transport layer is a layer that transports electrons from the cathode (back electrode 2 in this example) to the light emitting layer. Examples of the material for forming the electron transport layer include 2- (4-bifinylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazol, 2,5-bis (1-naphthyl). ) -1,3,4-oxadiazol and oxadiazol derivatives, bis (10-hydroxybenzo [h] quinolinolato) beryllium complexes, triazole compounds and the like.

なお、有機層3には、バッファ層や正孔ブロック層、電子注入層、正孔注入層等の公知の有機エレクトロルミネッセンス層に採用されうる層を設けることも当然に可能である。これらの層も、公知の材料を用いて公知の製法によって設けることができる。例えば電子注入輸送層を、電子注入機能を担う電子注入層と電子輸送機能を担う電子輸送層とに機能分離して積層してもよい。これらの各層を構成する材料は、各層の機能に応じて、公知の材料から適宜選択すればよく、上記した電子注入輸送層形成用の材料の中から選択することもできる。
次に透明電極4及びその背面電極2についてあわせて説明する。
It should be noted that the organic layer 3 can naturally be provided with a layer that can be employed as a known organic electroluminescence layer, such as a buffer layer, a hole blocking layer, an electron injection layer, and a hole injection layer. These layers can also be provided by a known production method using a known material. For example, the electron injecting and transporting layer may be laminated by separating the function into an electron injecting layer responsible for the electron injecting function and an electron transporting layer responsible for the electron transport function. The material constituting each of these layers may be appropriately selected from known materials according to the function of each layer, and may be selected from the materials for forming the electron injecting and transporting layer described above.
Next, the transparent electrode 4 and the back electrode 2 will be described together.

〈電極〉
透明電極4及び背面電極2は、一方が陽極として機能し、他方が陰極として機能する。本実施の形態においては、いずれの電極が陽極であっても(陰極であっても)構わない。まず、陽極について説明する。
<electrode>
One of the transparent electrode 4 and the back electrode 2 functions as an anode, and the other functions as a cathode. In the present embodiment, any electrode may be an anode (a cathode). First, the anode will be described.

(陽極)
陽極は、有機層3に正孔(ホ−ル)を注入する電極である。
陽極形成用の材料は、上記した性質を陽極に付与する材料であればよく、一般には金属、合金、電気伝導性の化合物及びこれらの混合物等、公知の材料が選択され、陽極と接する面(表面)の仕事関数が4eV以上になるように製造される。
(anode)
The anode is an electrode that injects holes into the organic layer 3.
The material for forming the anode may be any material that imparts the above-described properties to the anode. Generally, a known material such as a metal, an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof is selected and contacted with the anode ( The work function of the (surface) is 4 eV or more.

陽極形成用の材料としては、例えば以下のものを挙げることができる。
ITO(インジウム−スズ−オキサイド)、IZO(インジウム−亜鉛−オキサイド)、酸化スズ、酸化亜鉛、亜鉛アルミニウム酸化物、窒化チタン等の金属酸化物や金属窒化物;
金、白金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、コバルト、鉛、クロム、モリブデン、タングステン、タンタル、ニオブ等の金属;
これらの金属の合金やヨウ化銅の合金等、
ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロ−ル、ポリフェニレンビニレン、ポリ(3−メチルチオフェン)、ポリフェニレンスルフィド等の導電性高分子
など。
Examples of the material for forming the anode include the following.
Metal oxides and metal nitrides such as ITO (indium-tin-oxide), IZO (indium-zinc-oxide), tin oxide, zinc oxide, zinc aluminum oxide, titanium nitride;
Metals such as gold, platinum, silver, copper, aluminum, nickel, cobalt, lead, chromium, molybdenum, tungsten, tantalum, niobium;
These metal alloys and copper iodide alloys,
Conductive polymers such as polyaniline, polythiophene, polypyrrole, polyphenylene vinylene, poly (3-methylthiophene), and polyphenylene sulfide.

透明電極4を陽極とする場合には、一般に、取り出す光に対する透過率が10%よりも大きくなるように設定される。可視光領域の光を取り出す場合には、可視光領域で透過率の高いITOが好適に用いられる。   When the transparent electrode 4 is used as an anode, generally, the transmittance for the extracted light is set to be larger than 10%. When extracting light in the visible light region, ITO having high transmittance in the visible light region is preferably used.

背面電極2を陽極とする場合には、好ましくは反射性電極として構成される。この場合、以上のような材料の内、外部へ取り出す光を反射する性能を備えた材料が適宜選択され、一般には金属や合金、金属化合物が選択される。
また、コントラスト等を防止したり、外光の反射を防止したりするために、背面電極2に吸収性能を持たせてもよい。背面電極2に吸収性能を持たせるには、前記したような材料の中から、電極を形成した際に吸収性能を発揮する材料を適宜選択すればよい。
When the back electrode 2 is used as an anode, it is preferably configured as a reflective electrode. In this case, among the above materials, a material having the ability to reflect the light extracted to the outside is appropriately selected, and in general, a metal, an alloy, or a metal compound is selected.
Further, the back electrode 2 may be provided with absorption performance in order to prevent contrast and the like and to prevent reflection of external light. In order to give the back electrode 2 the absorption performance, a material that exhibits the absorption performance when the electrode is formed may be appropriately selected from the materials as described above.

陽極は、上記したような材料一種のみで形成してもよく、複数を混合して形成してもよい。また、同一組成又は異種組成の複数層からなる複層構造であってもよい。   The anode may be formed of only one kind of material as described above, or may be formed by mixing a plurality of materials. Moreover, the multilayer structure which consists of several layers of the same composition or a different composition may be sufficient.

陽極の膜厚は、使用する材料にもよるが、一般に5nm〜1μm程度、好ましくは10nm〜1μm程度、さらに好ましくは10nm〜500nm程度、特に好ましくは10nm〜300nm程度、望ましくは10nm〜200nmの範囲で選択される。   Although the film thickness of the anode depends on the material used, it is generally in the range of about 5 nm to 1 μm, preferably about 10 nm to 1 μm, more preferably about 10 nm to 500 nm, particularly preferably about 10 nm to 300 nm, desirably 10 nm to 200 nm. Selected.

陽極は、上記したような材料を用いて、スパッタリング法やイオンプレ−ティング法、真空蒸着法、スピンコ−ト法、電子ビ−ム蒸着法などの公知の薄膜形成法によって形成される。
陽極のシ−ト電気抵抗は、好ましくは、数百Ω/□以下、より好ましくは、5〜50Ω/□程度に設定される。
The anode is formed by a known thin film forming method such as a sputtering method, an ion plating method, a vacuum vapor deposition method, a spin coat method, or an electron beam vapor deposition method using the above-described materials.
The sheet electrical resistance of the anode is preferably set to several hundred Ω / □ or less, more preferably about 5 to 50 Ω / □.

また、陽極の表面を、UVオゾン洗浄やプラズマ洗浄してもよい。
有機EL素子の短絡や欠陥の発生を抑制するためには、粒径を微小化する方法や成膜後に研磨する方法により、表面の粗さを二乗平均値として20nm以下に制御するとよい。
Further, the surface of the anode may be subjected to UV ozone cleaning or plasma cleaning.
In order to suppress the occurrence of short circuits and defects in the organic EL element, the surface roughness may be controlled to 20 nm or less as a mean square value by a method of reducing the particle size or a method of polishing after film formation.

(陰極)
陰極は、有機層3(上記層構成では電子注入輸送層)に電子を注入する電極である。
陰極形成用の材料としては、電子注入効率を高くするために仕事関数が例えば4.5eV未満、一般には4.0eV以下、典型的には3.7eV以下の金属や合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物が採用される。
(cathode)
The cathode is an electrode that injects electrons into the organic layer 3 (in the above-described layer configuration, an electron injection transport layer).
As a material for forming the cathode, a metal, an alloy, an electrically conductive compound having a work function of, for example, less than 4.5 eV, generally 4.0 eV or less, typically 3.7 eV or less in order to increase electron injection efficiency, and A mixture of these is employed.

以上のような電極物質としては、例えば、リチウム、ナトリウム、マグネシウム、金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、カルシウム、スズ、ルテニウム、チタニウム、マンガン、クロム、イットリウム、アルミニウム−カルシウム合金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−マグネシウム合金、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、リチウム−インジウム合金、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム/銅混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム混合物などが挙げられる。また、陽極に用いられる材料として採用できる材料も使用できる。   Examples of the electrode material as described above include lithium, sodium, magnesium, gold, silver, copper, aluminum, indium, calcium, tin, ruthenium, titanium, manganese, chromium, yttrium, aluminum-calcium alloy, and aluminum-lithium alloy. , Aluminum-magnesium alloys, magnesium-silver alloys, magnesium-indium alloys, lithium-indium alloys, sodium-potassium alloys, magnesium / copper mixtures, aluminum / aluminum oxide mixtures, and the like. Moreover, the material employable as a material used for an anode can also be used.

その背面電極2が陰極とされる場合には、以上のような材料の内、外部へ取り出す光を反射する性能を備えた材料が好ましく選択され、一般には金属や合金、金属化合物が選択される。   When the back electrode 2 is a cathode, a material having the ability to reflect the light extracted to the outside is preferably selected from the above materials, and generally a metal, an alloy, or a metal compound is selected. .

透明電極4が陰極とされる場合には、一般に、取り出す光に対する透過率が10%よりも大きくなるように設定され、例えば、超薄膜のマグネシウム−銀合金に透明な導電性酸化物を積層化して形成された電極などが採用される。また、この陰極において、導電性酸化物をスパッタリングする際に発光層などがプラズマにより損傷するのを防ぐため、銅フタロシアニンなどを添加したバッファ層を陰極と有機層3との間に設けるとよい。   When the transparent electrode 4 is a cathode, generally, the transmittance for extracted light is set to be larger than 10%. For example, a transparent conductive oxide is laminated on an ultra-thin magnesium-silver alloy. An electrode formed by the above method is employed. In this cathode, a buffer layer to which copper phthalocyanine or the like is added is preferably provided between the cathode and the organic layer 3 in order to prevent the light emitting layer from being damaged by plasma when the conductive oxide is sputtered.

陰極は、以上のような材料単独で形成してもよいし、複数の材料によって形成してもよい。例えば、マグネシウムに銀や銅を5%〜10%添加させれば、陰極の酸化を防止でき、また陰極の有機層3との接着性も高くなる。   The cathode may be formed of the above materials alone or a plurality of materials. For example, if 5% to 10% of silver or copper is added to magnesium, the oxidation of the cathode can be prevented and the adhesion of the cathode to the organic layer 3 can be improved.

また、陰極は、同一組成又は異種組成の複数層からなる複層構造であってもよい。
例えば以下のような構造にしてもよい。
・陰極の酸化を防ぐため、陰極の有機層3と接しない部分に、耐食性のある金属からなる保護層を設ける。
この保護層形成用の材料としては例えば銀やアルミニウムなどが好ましく用いられる。
The cathode may have a multilayer structure composed of a plurality of layers having the same composition or different compositions.
For example, the following structure may be used.
In order to prevent oxidation of the cathode, a protective layer made of a corrosion-resistant metal is provided on the portion of the cathode that does not contact the organic layer 3.
For example, silver or aluminum is preferably used as the material for forming the protective layer.

・陰極の仕事関数を小さくするために、陰極と有機層3との界面部分に仕事関数の小さな酸化物やフッ化物、金属化合物等を挿入する。
例えば、陰極の材料をアルミニウムとし、界面部分にフッ化リチウムや酸化リチウムを挿入したものも用いられる。
In order to reduce the work function of the cathode, an oxide, fluoride, metal compound or the like having a small work function is inserted into the interface portion between the cathode and the organic layer 3.
For example, a material in which the cathode material is aluminum and lithium fluoride or lithium oxide is inserted in the interface portion is also used.

陰極は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオン化蒸着法、イオンプレ−ティング法、電子ビ−ム蒸着法などの公知の薄膜成膜法によって形成できる。
陰極のシ−ト電気抵抗は、数百Ω/□以下に設定することが好ましい。
The cathode can be formed by a known thin film deposition method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, an ionization deposition method, an ion plating method, or an electron beam deposition method.
The sheet electrical resistance of the cathode is preferably set to several hundred Ω / □ or less.

〈その他の層や部材〉
有機EL素子1には、上記した以外にも、公知の有機EL素子に用いられる公知の層構成や材料を適宜採用できる。以下に、採用することが好ましい層や材料について説明する。
(絶縁層)
透明電極4と背面電極2とが短絡しないようにするために、有機層3の外周に絶縁層を設けるとよい。
絶縁層形成用の材料としては、公知の有機EL素子に採用される絶縁部形成用の材料を適宜採用することができる。形成方法も公知の形成方法を採用でき、例えばスパッタ法、電子線蒸着法、CVD法等を採用することができる。
<Other layers and components>
In addition to the above, the organic EL element 1 can employ a known layer configuration or material used for a known organic EL element as appropriate. The layers and materials that are preferably employed will be described below.
(Insulating layer)
In order to prevent the transparent electrode 4 and the back electrode 2 from being short-circuited, an insulating layer may be provided on the outer periphery of the organic layer 3.
As a material for forming an insulating layer, a material for forming an insulating portion employed in a known organic EL element can be appropriately employed. As a forming method, a known forming method can be adopted, and for example, a sputtering method, an electron beam evaporation method, a CVD method, or the like can be adopted.

(補助電極)
補助電極を設けることも当然に可能である。補助電極は、陽極及び/又は陰極に電気的に接続するように設けられ、接続する電極よりも体積抵抗率の低い材料で構成される。このような材料により補助電極を形成すれば、補助電極が設けられた電極全体の体積抵抗率を下げることが可能となり、有機層3を構成する各点に流れる電流の大きさの最大差を、補助電極を設けない場合と比べて小さくできる。
(Auxiliary electrode)
It is naturally possible to provide an auxiliary electrode. The auxiliary electrode is provided so as to be electrically connected to the anode and / or the cathode, and is made of a material having a lower volume resistivity than the electrode to be connected. If the auxiliary electrode is formed of such a material, the volume resistivity of the entire electrode provided with the auxiliary electrode can be reduced, and the maximum difference in the magnitude of the current flowing to each point constituting the organic layer 3 is The size can be reduced compared with the case where no auxiliary electrode is provided.

補助電極形成用の材料としては、例えば、タングステン(W)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、金(Au)、クロム(Cr)、チタン(Ti)、ネオジウム(Nd)、およびこれらの合金を挙げることができる。
また、これらの合金の具体例としては、Mo−W、Ta−W、Ta−Mo、Al−Ta、Al−Ti、Al−Nd、Al−Zr等の合金を挙げることができる。さらに、補助配線層の構成材料としては、金属とケイ素の化合物である、TiSi、ZrSi、HfSi、VSi、NbSi、TaSi、CrSi、WSi、CoSi、NiSi、PtSi、PdSiなども好ましい。また、これらの金属や・ケイ素化合物をそれぞれ積層した構成であってもよい。
Examples of the material for forming the auxiliary electrode include tungsten (W), aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), molybdenum (Mo), tantalum (Ta), gold (Au), and chromium (Cr). , Titanium (Ti), neodymium (Nd), and alloys thereof.
Specific examples of these alloys include alloys such as Mo—W, Ta—W, Ta—Mo, Al—Ta, Al—Ti, Al—Nd, and Al—Zr. Further, as the material of the auxiliary wiring layer, which is a compound of metal and silicon, TiSi 2, ZrSi 2, HfSi 2, VSi 2, NbSi 2, TaSi 2, CrSi 2, WSi 2, CoSi 2, NiSi 2, PtSi Pd 2 Si and the like are also preferable. Moreover, the structure which laminated | stacked these metals and * silicon compounds, respectively may be sufficient.

なお、補助電極は、上記したような材料による単層の膜であってもよいが、膜の安定性を高める上で二種以上の多層膜とすることも好ましい。このような多層膜としては、上記金属またはそれらの合金を用いて形成することができる。例えば、三層の場合、Ta層とCu層とTa層、およびTa層とAl層とTa層、二層の場合、Al層とTa層、Cr層とAu層、Cr層とAl層、およびAl層とMo層の組合せを挙げることができる。
ここで、膜の安定性とは、低体積抵抗率を維持しうるとともに、エッチングの際、その処理に用いる液等により腐食されにくい性質をいう。たとえば、補助電極をCuやAgで構成した場合には、補助電極の体積抵抗率自体は低いものの、腐食しやすい場合がある。それに対して、CuやAgからなる金属膜の上部及び下部、あるいはいずれか一方に、耐食性に優れた金属、例えばTa、Cr、Mo等の膜を積層することにより、補助電極の安定性を高めることができる。
The auxiliary electrode may be a single-layer film made of the above materials, but it is also preferable to use two or more types of multilayer films in order to improve the stability of the film. Such a multilayer film can be formed using the above metals or their alloys. For example, in the case of three layers, Ta layer and Cu layer and Ta layer, and Ta layer and Al layer and Ta layer, in the case of two layers, Al layer and Ta layer, Cr layer and Au layer, Cr layer and Al layer, and A combination of an Al layer and a Mo layer can be given.
Here, the stability of the film refers to a property that can maintain a low volume resistivity and is not easily corroded by a liquid or the like used for the treatment during etching. For example, when the auxiliary electrode is made of Cu or Ag, the auxiliary electrode may have a low volume resistivity but may be easily corroded. On the other hand, the stability of the auxiliary electrode is enhanced by laminating a metal with excellent corrosion resistance, such as Ta, Cr, Mo, etc., on the upper and / or lower part of the metal film made of Cu or Ag. be able to.

補助電極の膜厚は、一般には100nm〜数10μmの範囲内の値とすることが好ましく、特に好ましくは200nm〜5μmの範囲内の値とすることである。
この理由は、かかる膜厚が100nm未満となると、抵抗値が大きくなり、補助電極として好ましくなく、一方、かかる膜厚が数10μmを超えると平坦化しにくくなり、有機EL素子1の欠陥が生じるおそれがあるためである。
In general, the thickness of the auxiliary electrode is preferably set to a value within the range of 100 nm to several tens of μm, and more preferably set to a value within the range of 200 nm to 5 μm.
The reason for this is that when the film thickness is less than 100 nm, the resistance value increases, which is not preferable as the auxiliary electrode. On the other hand, when the film thickness exceeds several tens of μm, it becomes difficult to flatten and the organic EL element 1 may be defective. Because there is.

補助電極の幅は、例えば、2μm〜1、000μmの範囲内の値とすることが好ましく、5μm〜300μmの範囲内の値とすることがより好ましい。
この理由は、かかる幅が2μm未満となると、補助電極の抵抗が大きくなる場合があるであり、一方、かかる幅が100μmを超えると、外部への光の取り出しを妨害する場合があるためである。
For example, the width of the auxiliary electrode is preferably a value within a range of 2 μm to 1,000 μm, and more preferably a value within a range of 5 μm to 300 μm.
The reason is that if the width is less than 2 μm, the resistance of the auxiliary electrode may be increased. On the other hand, if the width exceeds 100 μm, extraction of light to the outside may be hindered. .

(保護層:パッシベ−ション膜、封止缶)
有機層3等を外気から保護するために、有機EL素子1をパッシベ−ション膜や封止缶によって保護してもよい。
(Protective layer: passivation film, sealing can)
In order to protect the organic layer 3 and the like from the outside air, the organic EL element 1 may be protected by a passivation film or a sealing can.

パッシベ−ション膜は、有機EL素子1が酸素や水分と接触するのを防止するために基板9と反対側に設けられる保護層(封止層)である。パッシベ−ション膜に使用する材料としては、例えば、有機高分子材料、無機材料、さらには光硬化性樹脂などを挙げることができ、保護層に使用する材料は、単独で使用してもよく、あるいは複数併用してもよい。保護層は、一層構造であってもよく、また多層構造であってもよい。パッシベ−ション膜の膜厚は、外部からの水分やガスを遮断できる厚さであればよい。   The passivation film is a protective layer (sealing layer) provided on the side opposite to the substrate 9 in order to prevent the organic EL element 1 from coming into contact with oxygen or moisture. Examples of the material used for the passivation film include organic polymer materials, inorganic materials, and photocurable resins. The material used for the protective layer may be used alone, Or you may use together. The protective layer may have a single layer structure or a multilayer structure. The thickness of the passivation film may be a thickness that can block moisture and gas from the outside.

有機高分子材料の例としては、クロロトリフルオロエチレン重合体、ジクロロジフルオロエチレン重合体、クロロトリフルオロエチレン重合体とジクロロジフルオロエチレン重合体との共重合体等のフッ素系樹脂、ポリメチルメタクリレ−ト、ポリアクリレ−ト等のアクリル系樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、エポキシシリコ−ン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカ−ボネ−ト樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリパラキシレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂などを挙げることができる。   Examples of organic polymer materials include fluorinated resins such as chlorotrifluoroethylene polymer, dichlorodifluoroethylene polymer, a copolymer of chlorotrifluoroethylene polymer and dichlorodifluoroethylene polymer, polymethyl methacrylate Acrylic resins such as polyethylene and polyacrylate, epoxy resins, silicone resins, epoxy silicone resins, polystyrene resins, polyester resins, polycarbonate resins, polyamide resins, polyimide resins, polyamideimide resins, polyparaxylene resins , Polyethylene resin, polyphenylene oxide resin and the like.

無機材料としては、ポリシラザン、ダイヤモンド薄膜、アモルファスシリカ、電気絶縁性ガラス、金属酸化物、金属窒化物、金属炭素化物、金属硫化物などを挙げることができる。   Examples of the inorganic material include polysilazane, diamond thin film, amorphous silica, electrically insulating glass, metal oxide, metal nitride, metal carbonide, metal sulfide and the like.

封止缶は、外部からの水分や酸素を遮断するための、封止板、封止容器等の封止部材により構成される部材である。封止缶は、背面側の電極側(基板9とは反対側)のみに設置しても、有機EL素子1全体を覆ってもよい。封止部材の厚さは、有機EL素子1を封止でき外部の空気を遮断することができれば、封止部材の形状、大きさ、厚さ等は特に限定されない。封止部材に用いる材料としては、ガラス、ステンレススチ−ル、金属(アルミニウム等)、プラスチック(ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリエステル、ポリカ−ボネ−ト等)、セラミック等が使用できる。   The sealing can is a member constituted by a sealing member such as a sealing plate or a sealing container for blocking moisture and oxygen from the outside. The sealing can may be installed only on the electrode side on the back side (the side opposite to the substrate 9) or may cover the entire organic EL element 1. The thickness, the size, the thickness, and the like of the sealing member are not particularly limited as long as the organic EL element 1 can be sealed and external air can be blocked. As a material used for the sealing member, glass, stainless steel, metal (aluminum, etc.), plastic (polychlorotrifluoroethylene, polyester, polycarbonate, etc.), ceramic, etc. can be used.

封止部材を有機EL素子1に設置する際には、適宜封止剤(接着剤)を用いてもよい。有機EL素子1全体を封止部材で覆う場合は、封止剤を用いずに封止部材同士を熱融着してもよい。封止剤としては紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、二液型硬化樹脂等が使用可能である。   When installing the sealing member on the organic EL element 1, a sealing agent (adhesive) may be used as appropriate. When covering the organic EL element 1 whole with a sealing member, you may heat-seal sealing members without using a sealing agent. As the sealant, an ultraviolet curable resin, a thermosetting resin, a two-component curable resin, or the like can be used.

なお、パッシベ−ション膜や封止缶と有機EL素子1との間の空間に水分吸収剤を挿入してもよい。水分吸収剤は特に限定されず、具体例としては酸化バリウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、五酸化リン、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化銅、フッ化セシウム、フッ化ニオブ、臭化カルシウム、臭化バナジウム、モレキュラ−シ−ブ、ゼオライト、酸化マグネシウム等が挙げられる。   Note that a moisture absorbent may be inserted into the space between the passivation film or the sealing can and the organic EL element 1. The moisture absorbent is not particularly limited, and specific examples include barium oxide, sodium oxide, potassium oxide, calcium oxide, sodium sulfate, calcium sulfate, magnesium sulfate, phosphorus pentoxide, calcium chloride, magnesium chloride, copper chloride, cesium fluoride. , Niobium fluoride, calcium bromide, vanadium bromide, molecular sieve, zeolite, magnesium oxide and the like.

また、パッシベ−ション膜や封止缶内に不活性なガスを封入してもよい。不活性なガスとは、有機EL素子1と反応しないガスのことをいい、例えばヘリウム、アルゴン等の希ガスや窒素ガスを採用することができる。
次に基板9について説明する。
Further, an inert gas may be enclosed in the passivation film or the sealing can. The inert gas refers to a gas that does not react with the organic EL element 1, and for example, a rare gas such as helium or argon or a nitrogen gas can be employed.
Next, the substrate 9 will be described.

〈基板9〉
基板9は、有機EL素子1を支える、主として板状の部材である。有機EL素子1は、構成する各層が非常に薄いため、一般に基板9によって支えられた有機ELデバイスとして作製される。
<Substrate 9>
The substrate 9 is a mainly plate-like member that supports the organic EL element 1. The organic EL element 1 is generally manufactured as an organic EL device supported by a substrate 9 because the constituent layers are very thin.

基板9は、有機EL素子1が積層される部材であるため、平面平滑性を有していることが好ましい。
また、基板9は、有機層3よりも光取り出し側にある場合には取り出す光に対して透明とされる。有機EL素子1はボトムエミッション型の素子であるため、基板9は、透明であり、また、基板9の有機EL素子1と接する平面とは反対側の平面90が光取出面とされる。
Since the substrate 9 is a member on which the organic EL element 1 is laminated, the substrate 9 preferably has planar smoothness.
Further, when the substrate 9 is on the light extraction side with respect to the organic layer 3, it is transparent to the extracted light. Since the organic EL element 1 is a bottom emission type element, the substrate 9 is transparent, and the plane 90 opposite to the plane in contact with the organic EL element 1 of the substrate 9 is the light extraction surface.

基板9としては、上記した性能を有していれば公知のものを用いることができる。一般には、ガラス基板やシリコン基板、石英基板などのセラミックス基板や、プラスチック基板が選択される。また、金属基板や支持体に金属箔を形成した基板なども用いられる。さらに、同種又は異種の基板を複数組み合わせた複合シ−トからなる基板を用いることもできる。   A known substrate can be used as the substrate 9 as long as it has the above-described performance. In general, a ceramic substrate such as a glass substrate, a silicon substrate, or a quartz substrate, or a plastic substrate is selected. Moreover, the board | substrate etc. which formed metal foil in the metal substrate and the support body are used. Furthermore, a substrate made of a composite sheet in which a plurality of substrates of the same or different types are combined can be used.

なお、上記例では、基板9上に透明電極4、有機層3及びその背面電極2を順次積層したボトムエミッション型の有機ELデバイスを示したが、有機ELデバイスとして構成せず、基板9を有しない有機EL素子1として構成してもよいことは当然である。この場合には、はじめから基板9を用いずに有機EL素子1を製造してもよく、又は、有機ELデバイス作製後に基板9をエッチング等の公知の基板削剥技術により削除して有機EL素子1を製造してもよい。
また、トップエミッション型デバイスとして構成しても、両側から光を取り出すデバイスとして構成してもよいことは前記したとおりである。
In the above example, a bottom emission type organic EL device in which the transparent electrode 4, the organic layer 3, and the back electrode 2 are sequentially laminated on the substrate 9 is shown. However, the substrate 9 is not configured as an organic EL device. Of course, it may be configured as the organic EL element 1 that does not. In this case, the organic EL element 1 may be manufactured without using the substrate 9 from the beginning, or after the organic EL device is manufactured, the substrate 9 is deleted by a known substrate stripping technique such as etching. May be manufactured.
Further, as described above, it may be configured as a top emission type device or a device that extracts light from both sides.

すなわち、ボトムエミッション型の有機EL素子1を製造するには、基板9上に、透明電極4、有機層3及び背面電極2を、前記したそれぞれの成膜方法を用いて成膜すればよい。トップエミッション型の有機EL素子を製造するには、基板9上に、背面電極2、有機層3及び透明電極4を順次成膜すればよい。
次いで、有機EL素子1及び有機ELデバイスの変形例について説明する。
That is, in order to manufacture the bottom emission type organic EL element 1, the transparent electrode 4, the organic layer 3, and the back electrode 2 may be formed on the substrate 9 by using the respective film forming methods described above. In order to manufacture a top emission type organic EL element, the back electrode 2, the organic layer 3, and the transparent electrode 4 may be sequentially formed on the substrate 9.
Next, modified examples of the organic EL element 1 and the organic EL device will be described.

〈変形例〉
上記した有機EL素子1及び有機ELデバイスは、2次元フォトニック結晶層6が他の機能を備えていてもよい。
例えば、図3(a)に示すように、2次元フォトニック結晶層5が透明基板9の役割を担っていてもよい。すなわち、透明基板9に、前記したような方法によって2次元フォトニック結晶構造を設けてもよい。
また、図3(b)に示すように、2次元フォトニック結晶層5が透明電極4の役割を担っていてもよい。すなわち、透明電極4に、前記したような方法によって2次元フォトニック結晶構造を設けてもよい。
<Modification>
In the organic EL element 1 and the organic EL device described above, the two-dimensional photonic crystal layer 6 may have other functions.
For example, as shown in FIG. 3A, the two-dimensional photonic crystal layer 5 may serve as a transparent substrate 9. That is, the transparent substrate 9 may be provided with a two-dimensional photonic crystal structure by the method described above.
Further, as shown in FIG. 3B, the two-dimensional photonic crystal layer 5 may serve as the transparent electrode 4. That is, the transparent electrode 4 may be provided with a two-dimensional photonic crystal structure by the method described above.

また、上記有機ELデバイスをバックライトや照明装置などの全面発光素子として用いてもよいが、各サブピクセル若しくは各画素に上記構成をそれぞれ採用したディスプレイとしてもよい。   Moreover, although the said organic EL device may be used as a whole surface light emitting element, such as a backlight and an illuminating device, it is good also as a display which each employ | adopted the said structure for each sub pixel or each pixel.

本実施の形態に係る有機EL素子1及び有機ELデバイスの構成を説明するための要部断面図である。It is principal part sectional drawing for demonstrating the structure of the organic EL element 1 which concerns on this Embodiment, and an organic EL device. 2次元フォトニック結晶層5の構造を説明するための図である。4 is a diagram for explaining the structure of a two-dimensional photonic crystal layer 5. FIG. 本実施の形態に係る有機EL素子1及び有機ELデバイスの他の構成例を説明するための要部断面図である。It is principal part sectional drawing for demonstrating the other structural example of the organic EL element 1 which concerns on this Embodiment, and an organic EL device.

符号の説明Explanation of symbols

1:有機EL素子
2:背面電極
21:第一の誘電体
22:第二の誘電体
3:有機層
4:透明電極
5:2次元フォトニック結晶層
6:波長変換層
9:基板
1: Organic EL element 2: Back electrode 21: First dielectric 22: Second dielectric 3: Organic layer 4: Transparent electrode 5: Two-dimensional photonic crystal layer 6: Wavelength conversion layer 9: Substrate

Claims (4)

一対の電極に挟まれ、両電極間に電圧が印加されることで発光する有機層を備えた有機電界発光素子であって、
前記素子は、有機層よりも光取出側に2次元フォトニック結晶層が配置され、当該2次元フォトニック結晶層よりも光取出側の一部又は全面に、入射された光の波長をより長い波長の光に変換する波長変換層が配置されたことを特徴とする有機電界発光素子。
An organic electroluminescent element comprising an organic layer that is sandwiched between a pair of electrodes and emits light when a voltage is applied between both electrodes,
In the device, a two-dimensional photonic crystal layer is disposed on the light extraction side of the organic layer, and the wavelength of incident light is longer on a part or the entire surface of the light extraction side than the two-dimensional photonic crystal layer. An organic electroluminescent device comprising a wavelength conversion layer for converting light having a wavelength.
請求項1記載の有機電界発光素子であって、
前記波長変換層は、入射された光の変更後の波長が互いに異なる二以上の部材が、同一層上に並べられて構成されていることを特徴とする有機電界発光素子。
The organic electroluminescent device according to claim 1,
2. The organic electroluminescence device according to claim 1, wherein the wavelength conversion layer is formed by arranging two or more members having different wavelengths after changing incident light on the same layer.
請求項1又は2に記載の有機電界発光素子であって、
前記2次元フォトニック結晶層は、有機層よりも光取出側に配置される電極としての機能も備えることを特徴とする有機電界発光素子。
The organic electroluminescent element according to claim 1 or 2,
The organic electroluminescent element, wherein the two-dimensional photonic crystal layer also has a function as an electrode disposed on the light extraction side of the organic layer.
請求項1又は2に記載の有機電界発光素子が透明基板上に形成された有機電界発光デバイスであって、
前記有機電界発光素子は、透明基板上に形成され、前記有機層から発せられた光を当該透明基板側から外部へ取り出す素子として形成され、
前記2次元フォトニック結晶層は、前記透明基板中に設けられたことを特徴とする有機電界発光デバイス。
An organic electroluminescent device in which the organic electroluminescent element according to claim 1 or 2 is formed on a transparent substrate,
The organic electroluminescent element is formed on a transparent substrate, and is formed as an element that extracts light emitted from the organic layer from the transparent substrate side to the outside.
The organic electroluminescence device, wherein the two-dimensional photonic crystal layer is provided in the transparent substrate.
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