(57)【要約】【課題】  本発明は、簡単な構成により、発光強度のピーク半値幅が狭く、且つ高い輝度を有するようにした有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。【解決手段】  互いに屈折率の異なる二種類の材料から成る薄膜が交互に積層されることにより構成された多層膜ミラー１２と、この多層膜ミラーの表面に順次に形成された透明電極１４，少なくとも一層以上の発光層１５を含む複数の有機層，陰極層１６及び反射ミラーと、を含んでおり、上記多層膜ミラー及び反射ミラーにより微小共振器が構成されている有機ＥＬ素子１０であって、上記多層膜ミラー１２の反射率が８０％以上であって、上記反射ミラーの反射率が８５％以上であると共に、上記多層膜ミラーの反射率より大きくなるように、有機ＥＬ素子１０を構成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに屈折率の異なる二種類の材料から成る薄膜が交互に積層されることにより構成された多層膜ミラーと、この多層膜ミラーの表面に順次に形成された透明電極層，少なくとも一層以上の発光層を含む複数の有機層，陰極層及び反射ミラーと、を含んでおり、上記多層膜ミラー及び反射ミラーにより微小共振器が構成されている有機ＥＬ素子であって、
上記多層膜ミラーの反射率が８０％以上であって、
上記反射ミラーの反射率が８５％以上であると共に、上記多層膜ミラーの反射率より大きい
ことを特徴とする、有機ＥＬ素子。
【請求項２】
上記反射ミラーの反射率が９０％以上であることを特徴とする、請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
上記反射ミラー及び陰極層が一体に金属薄膜により構成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】
上記陰極層が、上記反射ミラーと別体に、半透明または透明電極として構成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
上記陰極層が、導電性金属から成る半透膜または透明導電膜から構成されており、
上記反射ミラーが、上記陰極層上にて互いに屈折率の異なる二種類の材料の組合せから成る少なくとも一組以上の誘電体層が成膜され、好ましくはさらにこの誘電体層上に成膜された銀，アルミニウム，金，銅またはロジウムあるいはこれらの合金から成る金属層から構成されており、
上記反射ミラーの反射率が９０％以上である
ことを特徴とする、請求項５に記載の有機ＥＬ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子、特に半透過ミラー及び反射ミラーから成る微小共振器構造を備えた有機ＥＬ素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自己発光型の表示素子として、近年、有機物発光層に対して電流を注入して、電気エネルギーを光エネルギーに変換して発光する有機ＥＬ素子が開発され、特に芳香族ジアミンから成る有機正孔輸送層と８−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体から成る有機発光層とを含む有機ＥＬ素子により、それまでのアントラセン等を用いた電界発光素子と比較して、発光効率が向上するようになってきている。
【０００３】
さらに、例えば特許文献１等によれば、このような有機ＥＬ素子に対して、微小共振器構造を採用したものが開示されており、光の干渉効果を利用して、特定の波長にて、比較的発光強度が高く且つスペクトル半値幅が狭い光を取り出すことができる。
【０００４】
このような共振器構造を備えた有機ＥＬ素子は、例えば図８に示すように構成されている。
即ち、図８において、有機ＥＬ素子１は、透明基板２上に順次に真空蒸着法等によって形成された半透過ミラー３，透明電極層４，正孔輸送層５，有機発光層６及び反射ミラーとしても機能する陰極層７から構成されている。
【０００５】
上記透明基板２は、ガラス，プラスチック等の透明材料から成り、所定の厚さに形成されている。
【０００６】
上記半透過ミラー３は、例えば屈折率の異なる二種類の酸化物，窒化物または半導体の薄膜を交互に積層させることにより構成された多層膜ミラーが主に使用される。
ここで、上記半透過ミラー３は、具体的には例えばＴｉＯ2 とＳｉＯ2 、ＳｉＮX とＳｉＯ2 、Ｔａ2 Ｏ5 とＳｉＯ2 、あるいはＧａＡｓとＧａＩｎＡｓの組合せにより構成されている。
このようにして、半透過ミラー３を構成する各薄膜の厚さ（光学長）を、発光部から出射する光の波長λに対して、λ／４に設定することにより、高い反射率が得られることになる。
【０００７】
上記透明電極４は、例えばニッケル，金，白金，パラジウムやこれらの合金、または酸化スズ（ＳｎＯ2 ）、ヨウ化銅等の仕事関数の大きな金属やそれらの合金，化合物、そしてさらにポリピロール等の導電性ポリマー等から形成され得るが、一般的には多くの場合ＩＴＯから構成されており、陽極側の電極として機能するようになっている。
【０００８】
上記正孔輸送層５は、上記透明電極４（陽極）側からホールが注入されやすくすると共に、電子をブロックする機能を有している。
上記有機発光層６は、後述する陰極層７から電子が注入されやすくする機能を備えている。
【０００９】
上記陰極層７は、好ましくは電子注入に有効な材料、例えば電子注入効率の向上を図ることができる仕事関数の比較的小さな金属材料（低仕事関数金属材料）から構成され、例えばアルミニウム，マグネシウム，マグネシウムインジウム合金，マグネシウムアルミニウム合金、マグネシウム銀合金や、アルミニウムリチウム合金等が使用され、例えば真空蒸着法やスパッタリング法の所謂ドライプロセスによって、成膜され得る。
【００１０】
このような構成の有機ＥＬ素子１によれば、透明電極４及び陰極層７の間に直流電圧が印加されると、透明電極４から注入されたホールと、陰極層７から注入された電子が、有機層である正孔輸送層５及び有機発光層６内にて、電子−ホールの再結合を生じさせる。その結果、電気エネルギーが光エネルギーに変換されて、有機発光層６から光が放出されることになる。
そして、この光が、半透過ミラー３と反射ミラーとして機能する陰極層７により構成される微小共振器により、特定波長のみが共振により強調され、有機ＥＬ素子１の外部に出射することになる。
【００１１】
このとき、共振する光の波長は、半透過ミラー３と反射ミラーとしての陰極層７との間の距離に依存して決定される。従って、使用する光の波長に合わせて、透明電極４や有機層である正孔輸送層５及び有機発光層６の膜厚を調整し、あるいは透明電極４と半透過ミラー３との間に、透明なバッファ層を挿入することによって、所望の光の波長を強調して有機ＥＬ素子１の有機発光層６から出射させることが可能である。
【００１２】
図９は、上述した有機ＥＬ素子１および微小共振器構造を有さない有機ＥＬ素子の発光スペクトルを示すグラフである。
図９において、符号Ａ，Ｂで示す有機ＥＬ素子１の発光スペクトルでは、上述した半透過ミラー３及び反射ミラーとしての陰極層７により微小共振器構造を有していることから、上記発光スペクトルの半値幅が比較的狭くなって、色純度が高くなる。
また、発光スペクトルのピーク強度は、図９に符号Ｃで示す、微小共振器構造を備えない有機ＥＬ素子のピーク強度と比較して、高くなる傾向にある。また、有機ＥＬ素子１に対する観察角度を０度から２０度まで変化させたとき、発光ピーク波長は、符号Ａから符号Ｂで示すように、短波長側にシフトする。
これにより、観察角度毎に種々色の発光が観察され得るということが分かる。
【００１３】
これに対して有機層５，６を含む有機層５は、例えばトリスアルミニウム（８−ヒドロキシキナリナト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ３という）や、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（以下、ＴＰＤという）等の低分子系材料、そしてポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶという）等の高分子系材料から構成されることによって、高輝度発光，多色発光等の研究開発が活発になされ、一部で実用化もされている。
【特許文献１】特許第３２７４５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、このような構成の有機ＥＬ素子１においては、有機層を構成する有機材料の選定とは別に、微小共振器に関して、半透過ミラーの反射率を高めることにより、半値幅の比較的狭い発光スペクトルを得ることができるが、半値幅を狭くする分だけ光が遮断される結果、有機ＥＬ素子全体として輝度が低下してしまい、効率の良い発光が得られなくなってしまう。
【００１５】
本発明は、以上の点から、簡単な構成により、発光強度のピーク半値幅が狭く、且つ高い輝度を有するようにした有機ＥＬ素子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的は、本発明によれば、互いに屈折率の異なる二種類の材料から成る薄膜が交互に積層されることにより構成された多層膜ミラーと、この多層膜ミラーの表面に順次に形成された透明電極層，少なくとも一層以上の発光層を含む複数の有機層，陰極層及び反射ミラーと、を含んでおり、上記多層膜ミラー及び反射ミラーにより微小共振器が構成されている有機ＥＬ素子であって、上記多層膜ミラーの反射率が８０％以上であって、上記反射ミラーの反射率が８５％以上であると共に、上記多層膜ミラーの反射率より大きいことを特徴とする、有機ＥＬ素子により、達成される。
【００１７】
本発明による有機ＥＬ素子は、好ましくは、上記反射ミラーの反射率が９０％以上である。
【００１８】
本発明による有機ＥＬ素子は、好ましくは、上記反射ミラー及び陰極層が一体に金属薄膜により構成されている。
【００１９】
本発明による有機ＥＬ素子は、好ましくは、上記陰極層が、上記反射ミラーと別体に、半透明または透明電極として構成されている。
【００２０】
本発明による有機ＥＬ素子は、好ましくは、上記陰極層が、導電性金属から成る半透膜または透明導電膜から構成されており、上記反射ミラーが、上記陰極層上にて互いに屈折率の異なる二種類の材料の組合せから成る少なくとも一組以上の誘電体層が成膜され、好ましくはさらにこの誘電体層上に成膜された銀，アルミニウム，金，銅またはロジウムあるいはこれらの合金から成る金属層から構成されており、上記反射ミラーの反射率が９０％以上である。
【発明の効果】
【００２１】
上記構成によれば、上記多層膜ミラーの反射率が８０％以上であって、上記反射ミラーの反射率が８５％以上であることから、上記多層膜ミラー及び反射ミラーの間で、有機層内の発光層から出射した光が比較的高い反射率で効率良く反射を繰り返すことにより共振して、発光スペクトルの半値幅が狭くなると共に、発光強度が効率的に高められることになる。
ここで、多層膜ミラーの反射率が高いほど、発光スペクトルのピーク波長における発光強度が高くなるが、輝度は緩やかに低下することになる。
また、反射ミラーの反射率が多層膜ミラーの反射率より小さくなると、上記ピーク波長における発光強度及び輝度が大きく低下することになる。
【００２２】
上記反射ミラーの反射率が９０％以上である場合には、反射ミラーでの反射効率がさらに高められることによって、発光スペクトルのピーク波長における発光強度がさらに増大することになる。
【００２３】
上記反射ミラー及び陰極層が一体に金属薄膜により構成されている場合に、上記反射ミラーおよび陰極層は、有機層に対して電子注入が行え、使用する光の波長に於ける反射率は高い程良い。上記反射ミラーは、使用する光の波長に合せて銀，アルミニウム，金，銅またはロジウム及びこれらの合金から構成することができる。また、その反射率は９０％以上に設定されることにより、簡単な構成で高い反射率が得られることになる。設定される反射率の上限は特にないが、これより反射率が低いと発光ピーク強度及び輝度は低下してしまう。又、Ｌｉ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｃｓ等の仕事関数の低い金属、或いはＬｉＦ，ＣａＦ，ＬｉＯ等の仕事関数の低い金属の弗化物又は酸化物を電子注入層として有機層上に薄く成膜し、その上に反射ミラー及び陰極層を形成しても良い。反射ミラー及び陰極層の厚さとしては電子注入を十分行え、尚かつ反射率が低下しない一定以上の厚さがあれば良く、１００ｎｍ以上有ればよい。上限としては限りが無いが、１００〜５００ｎｍ程度が好ましい。
【００２４】
上記陰極層が、上記反射ミラーと別体に、半透明または透明電極として構成されている場合には、上記反射ミラーは、導電性を考慮することなく、最適な材料によって形成され得ることになる。
【００２５】
上記陰極層は、導電性金属から成る半透膜または透明導電膜から構成されており、その上に反射ミラーを形成する。半透明な電極材料としては、銀，白金などが挙げられる。又透明な電極材料としてはＩＴＯ，ＩＺＯ，ＺｎＯ，ＳｎＯ2 等の透明導電膜を用いることができる。上記反射ミラーとしては銀，アルミニウム，金，銅，ロジウム及びこれらの合金から成る金属層を用いることができる。上記反射ミラーの反射率が９０％以上である場合には、反射ミラー及び多層膜ミラーの間での共振効果がより一層高められることによって、発光スペクトルのピーク波長における発光強度そして輝度がより一層高められることになる。
また、これら金属材料よりも更に高い反射率を得るため、屈折率の異なる２種類の組み合わせからなる誘導体層を少なくとも１層以上成膜した構造か、或いはこの誘導体層の上に更に銀，アルミニウム，金，銅，ロジウム及びこれらの合金から成る金属層を成膜して成る反射ミラーとしても良い。この反射ミラーの構造により９５％以上の反射率を実現することができる。尚、屈折率の異なる誘電体層に使用される材料は上記多層膜ミラーに使用される材料が用いられる。
【００２６】
このようにして、本発明によれば、従来の微小共振器構造を備えた有機ＥＬ素子と比較して、半値幅が狭くても、発光スペクトルのピーク波長における発光強度が高められ得ることになり、高輝度の発光が得られることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、この発明の好適な実施形態を図１乃至図７を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【実施例１】
【００２８】
図１は、本発明による有機ＥＬ素子の一実施形態の構成を示している。
図１において、有機ＥＬ素子１０は、透明基板１１上に順次に真空蒸着法等によって形成された半透過ミラー１２，陽極としての透明電極１３，正孔輸送層１４，有機発光層１５及び反射ミラーとしても機能する陰極層１６から構成されている。
【００２９】
上記透明基板１１は、透明または半透明なガラス，ＰＥＴ，ポリカーボネイト，非晶質ポリオレフィン等の材料から成り、必要な強度を得るために所定の厚さに形成されている。
【００３０】
上記半透過ミラー１２は、例えば屈折率の異なる二種類の酸化物，窒化物または半導体の薄膜を交互に積層させることにより構成された多層膜ミラーが主に使用される。
ここで、上記半透過ミラー１２は、具体的には例えばＴｉＯ2 とＳｉＯ2 、ＳｉＮX とＳｉＯ2 、Ｔａ2 Ｏ5 とＳｉＯ2 、あるいはＧａＡｓとＧａＩｎＡｓの組合せにより構成されている。尚、上記半透過ミラー１２は、さらにＳｉＯ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＺｒＯ2 ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，ＴｉＯ，ＨｆＯ2 ，Ｙ2 Ｏ3 ，ＭｇＯ，ＣｅＯ2 ，Ｎｂ2   Ｏ5 ，ＭｇＦ，ＳｒＦ2 ，ＢａＦ2 等から互いに屈折率の異なる二種類の組合せを適宜に選択して形成されるようにしてもよい。
このようにして、半透過ミラー１２を構成する多層膜ミラーの各薄膜の厚さ（光学長）を、発光部から出射する光の波長λに対して、λ／４に設定することにより、高い反射率が得られることになる。
【００３１】
そして、このような構成の半透過ミラー１２は、例えば図２にて符号Ａで示すような反射率特性を有している。
ここで、半透過ミラー１２の反射率特性は、その高反射率領域が、図２にて符号Ｂで示す有機発光層１５の発光特性（後述）の発光領域全体を覆うように、選定されている。
また、半透過ミラー１２の反射率特性は、その有機発光層１５からの光の波長域で８０％以上の反射率を有している。これより低い反射率の場合、ピーク波長における発光強度が低下してしまう。
【００３２】
上記透明電極１３は、仕事関数の大きな導電材料から構成され、好ましくは例えばＩＴＯ，ＳｎＯ2 ，ＺｎＯ等の透明導電膜が使用されるが、金等の半透明膜であってもよい。
ここで、上記透明電極１３は、好ましくは発光部からの光に対して透過率が８０％以上になるように構成され、厚さは例えば１０乃至５００ｎｍ程度に選定される。
【００３３】
上記正孔輸送層１４は、上記透明電極１３（陽極）側からホールが注入されやすくすると共に、電子をブロックする機能を有している。
そして、上記正孔輸送層１４は、好ましくは正孔移動度が高く、透明で且つ成膜性の良好であって、例えばＴＰＤ等のトリフェニルアミン誘導体や、フタロシアニン，銅フタロシアニン等のポリオレフィン系化合物，ヒドラゾン誘導体，アリールアミン誘導体等が使用される。
【００３４】
尚、上記正孔輸送層１４は、正孔注入機能を有する第一の層と、正孔輸送機能を有する第二の層とに分割して、個別に備えるようにしてもよい。
この場合、第一の層は、透明電極１３（陽極）からの正孔の注入を容易にする機能を有し、第二の層は、正孔を輸送する機能及び電子を妨げる機能を有する。
尚、この第一の層及び第二の層は、好ましくはそれぞれ１０乃至２００ｎｍ程度の膜厚を有する。
【００３５】
上記有機発光層１５は、再結合による発光効率の高いこと、薄膜性が良好であること、そして輸送材料との界面で強い相互作用の無いことが望ましく、例えばアルミキレート錯体（Ａｌｑ３），ジスチリルビフェニル誘導体（ＤＰＶＢｉ）等のジスチリルアリーレン（ＤＳＡ）系の誘導体，キナクリドン誘導体，ルブレン，クマリン，ペリレン系等の材料が使用され、またこれらの材料を単層または二種類以上を混合して使用され得る。
上記有機発光層１５は、好ましくは例えば１０乃至２００ｎｍ程度の膜厚を有している。
尚、上記有機発光層１５は、多層に積層されていてもよい。
これにより、上記有機発光層１５は、図２にて符号Ｂで示すような発光スペクトルを有しており、そのピーク波長は５２１ｎｍである。
【００３６】
上記陰極層１６は、有機層に対して電子注入を行なうことができると共に、上記有機発光層１５からの光の波長における反射率が高い材料、例えば銀，アルミニウム，金，銅及びロジウムまたはこれらの合金から構成される。
そして、上記陰極層１６は、８５％以上、好ましくは９０％以上の反射率を備えている。反射率がこれより低いと、発光スペクトルのピーク波長における発光強度そして輝度が低下してしまう。
また、上記陰極層１６は、反射ミラーとしての反射率が、有機発光層１５からの光の波長にて、前述した半透過ミラー（多層膜ミラー）１２の反射率より高く選定されている。陰極層１６の反射率が半透過ミラー１２の反射率より低いと、発光スペクトルのピーク波長における発光強度そして輝度が低下してしまう。
【００３７】
尚、上記陰極層１６と有機発光層１５との間にて、Ｌｉ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｃｓ等の仕事関数の低い金属、あるいはＬｉＦ，ＣａＦ，ＬｉＯ等の仕事関数の低い金属のフッ化物または酸化物から成る電子注入層を有機発光層１５上に成膜してもよい。
【００３８】
そして、上記陰極層１６は、有機発光層１５に対する電子注入を十分に行なうことができ、且つ反射率が低下しない程度の厚さがあればよく、例えば１００乃至５００ｎｍ程度の膜厚を有している。
【００３９】
尚、上記陰極層１６は反射ミラーとしての機能を有しているが、これに限らず、陰極層１６とは別体に反射ミラーを設けるようにしてもよい。
この場合、有機発光層１５の上に、半透明または透明な電極（陰極）を形成し、その上に反射ミラーを形成すればよい。
ここで、半透明な電極は、例えば銀，白金等の薄膜から構成され、透明電極は、ＩＴＯ，ＩＺＯ，ＺｎＯ，ＳｎＯ2 等から構成され得る。
【００４０】
これに対して、反射ミラーは、銀，アルミニウム，金，銅及びロジウムあるいはこれらの合金から成る金属膜から構成される。
また、さらに反射率を高めるために、反射ミラーは、互いに屈折率の異なる二種類の組合せから成る誘電体層を少なくとも一組以上成膜し、あるいはさらに上記誘電体層の上に銀，アルミニウム，金，銅及びロジウムまたはこれらの合金から成る金属膜を成膜することにより、構成される。これにより、例えば９５％以上の反射率が得られる。
【００４１】
尚、上記互いに屈折率の異なる誘電体層の材料は、前述した半透過ミラー（多層膜ミラー）１２に使用される材料と同じ材料であってもよい。
また、この場合も、上記陰極と反射ミラーとの間に、前述の電子注入層を備えるようにしてもよい。
【００４２】
本発明実施形態による有機ＥＬ素子１０は、以上のように構成されており、透明電極１３及び陰極層１６の間に直流電圧が印加されると、透明電極１３から正孔輸送層１４を介して注入されたホールと、陰極層１６から注入された電子が、有機層である有機発光層１５内にて、電子−ホールの再結合を生じさせる。その結果、電気エネルギーが光エネルギーに変換されて、有機発光層１５から光が放出されることになる。
そして、この光が、半透過ミラー１２と反射ミラーとして機能する陰極層１６により構成される微小共振器により、特定波長のみが共振により強調されることにより、ピーク波長の半値幅が狭くなる。
【００４３】
このとき、半透過ミラー１２の反射率が８０％以上であり、陰極層１６の反射率が８５％以上、好ましくは９０％以上であることから、半透過ミラー１２及び陰極層１６での光の反射効率が向上する。従って、半透過ミラー１２及び陰極層１６から成る微小共振器内で反射を繰り返しても、光損失が抑制されることになるので、共振効果が高められることになり、ピーク波長における発光強度が高められることになる。
また、陰極層１６（反射ミラー）の反射率が、半透過ミラー１２の反射率より高いことから、光の取出し効率が向上することになり、有機ＥＬ素子１０からの光の輝度が高められることになる。
【００４４】
上述した有機ＥＬ素子１０について、いくつかの実験例及び半透過ミラーのない比較例により、その効果を評価した。
【実験例１】
【００４５】
ガラス基板上に、ＳｉＯ2 （膜厚９４ｎｍ）／ＴｉＯ2 （膜厚６３ｎｍ）の組合せによる誘電体膜を六組、ＥＢ蒸着により成膜して半透過ミラー（多層膜ミラー）１２を作製した。この多層膜ミラー１２の反射率特性は、図３に示すように、有機発光層１５の発光スペクトルのピーク波長（５２１ｎｍ）にて９４％の反射率であった。
この多層膜ミラー１２の上に、ＩＴＯによる透明電極１３をスパッタ法により７６ｎｍの膜厚で成膜し、ＩＴＯ基板を作製した。この透明電極１３の抵抗値は、２５Ω／□である。
【００４６】
続いて、このＩＴＯ基板を所定の形状にエッチングした後、アセトン，イソプロピルアルコール等で超音波洗浄し、乾燥させ、さらにＵＶ−Ｏ3 洗浄した後、真空蒸着槽内にセットし、１×１０-5Ｔｏｒｒに減圧した。
そして、このＩＴＯ基板上に、まず正孔輸送層としてα−ＮＰＤを０．２乃至０．４ｎｍ／秒のレートで１１１ｎｍの膜厚に蒸着し、続いて緑色発光層としてクマリン誘導体をドープしたＡｌｑ３を０．２乃至０．４ｎｍのレートで５ｎｍの膜厚に蒸着し、次に電子輸送層としてＡｌｑ３を０．２乃至０．４ｎｍのレートで６９ｎｍの膜厚に蒸着し、さらに電子注入層としてＬｉを１ｎｍ蒸着し、陰極層として銀を２００ｎｍの膜厚に蒸着した。
ここで、陰極としての銀は、上記ピーク波長５２１ｎｍにおける反射率が９６％であった。
【実験例２】
【００４７】
上記実験例１に対して、多層膜ミラーを、ＳｉＯ2 （膜厚９４ｎｍ）／ＴｉＯ2 （膜厚６３ｎｍ）の組合せによる誘電体膜を四組、ＥＢ蒸着により成膜することにより、作製した。他の条件は、実験例１と同じである。
この場合、ピーク波長５２１ｎｍにおける多層膜ミラーの反射率を、８４％とした。
【実験例３】
【００４８】
上記実験例１に対して、多層膜ミラーを、ＳｉＯ2 （膜厚９４ｎｍ）／ＴｉＯ2 （膜厚６３ｎｍ）の組合せによる誘電体膜を三組、ＥＢ蒸着により成膜することにより、作製した。他の条件は、実験例１と同じである。
この場合、ピーク波長５２１ｎｍにおける多層膜ミラーの反射率を、７０％とした。
【実験例４】
【００４９】
上記実験例１に対して、多層膜ミラーを、ＳｉＯ2 （膜厚９４ｎｍ）／ＴｉＯ2 （膜厚６３ｎｍ）の組合せによる誘電体膜を六組、ＥＢ蒸着により成膜することにより、作製した。他の条件は、実験例１と同じである。
この場合、ピーク波長５２１ｎｍにおける多層膜ミラーの反射率を、９８％とした。
【比較例１】
【００５０】
これに対して、ガラス基板上に、誘電体膜を成膜せず、直接に透明電極１３を成膜した。他の条件は、実験例１と同じであるが、多層膜ミラーのない、即ち微小共振器構造のない有機ＥＬ素子とした。
【実験例５】
【００５１】
上記実験例１に対して、陰極としてＡｌを膜厚２００ｎｍ蒸着した。他の条件は、実験例１と同じである。
この場合、ピーク波長５２１ｎｍにおける反射ミラーの反射率を、９１％とした。
【比較例２】
【００５２】
これに対して、ガラス基板上に、誘電体膜を成膜せず、直接に透明電極１３を成膜した。他の条件は、実験例５と同じであるが、微小共振器構造のない有機ＥＬ素子とした。
【実験例６】
【００５３】
上記実験例５に対して、陰極としてＡｌを真空度５×１０-5Ｔｏｒｒ程度にて膜厚２００ｎｍ蒸着した。他の条件は、実験例５と同じである。
この場合、ピーク波長５２１ｎｍにおける反射ミラーの反射率を、８５％とした。
【比較例３】
【００５４】
これに対して、ガラス基板上に、誘電体膜を成膜せず、直接に透明電極１３を成膜した。他の条件は、実験例６と同じであるが、微小共振器構造のない有機ＥＬ素子とした。
【実験例７】
【００５５】
上記実験例５に対して、陰極としてＡｌを真空度５×１０-5Ｔｏｒｒ程度にて膜厚２００ｎｍ蒸着した。他の条件は、実験例５と同じである。
この場合、ピーク波長５２１ｎｍにおける反射ミラーの反射率を、７１％とした。
【比較例４】
【００５６】
これに対して、ガラス基板上に、誘電体膜を成膜せず、直接に透明電極１３を成膜した。他の条件は、実験例７と同じであるが、微小共振器構造のない有機ＥＬ素子とした。
【００５７】
このようにして、実験例１〜７においては、図４の表に示すように、半透過ミラー（多層膜ミラー）及び陰極層（反射ミラー）の双方の反射率をそれぞれ変化させた有機ＥＬ素子が作製されることになる。
【００５８】
ここで、まず実験例１乃至４の結果に基づいて、反射ミラーの反射率を９６％に固定して、多層膜ミラーの反射率を変化させた場合について考察する。
上記実験例１及び比較例１で作製した有機ＥＬ素子について、２５ｍＡ／ｃｍ2 通電時における発光特性は、図５に示す通りである。
即ち、実験例１の場合、微小共振器構造の効果によって、５２１ｎｍにピークを有する半値幅の狭い発光特性となり、輝度１５５０ｃｄ／ｍ2 ，ピーク波長における発光強度０．３６５Ｗ／ｍ2 ・ｓｒという値が得られた。
これに対して、比較例１では、微小共振器構造を持たないことから、輝度２１００ｃｄ／ｍ2 ，ピーク波長における発光強度０．０６７３Ｗ／ｍ2 ・ｓｒという値が得られた。
従って、実験例１では、比較例１に対する特性の比率が、輝度０．７４倍，５２１ｎｍにおける発光強度５．４２倍であった。
即ち、多層膜ミラーの反射率を９４％，反射ミラーの反射率を９６％とすることにより、輝度及びピーク波長における発光強度が共に高い値となった。
【００５９】
また、実験例２と比較例１との比較において、実験例２では、５２１ｎｍにピークを有する半値幅の狭い発光特性となり、輝度１９０９ｃｄ／ｍ2 ，ピーク波長における発光強度０．２３４Ｗ／ｍ2 ・ｓｒという値が得られた。
従って、実験例２では、比較例１に対する特性の比率が、輝度０．９１倍，５２１ｎｍにおける発光強度３．４７倍であった。
即ち、多層膜ミラーの反射率を８４％，反射ミラーの反射率を９６％とすることにより、実験例１より輝度が上昇し、ピーク波長における発光強度はやや低下したが、輝度及びピーク波長における発光強度が共に良好な比較的高い値となった。ここで、輝度の上昇は、半値幅が実験例１よりも少し広くなったことによるものである。
【００６０】
さらに、実験例３と比較例１との比較において、実験例３では、５２１ｎｍにピークを有する半値幅の狭い発光特性となり、輝度１９２１ｃｄ／ｍ2 ，ピーク波長における発光強度０．１２８Ｗ／ｍ2 ・ｓｒという値が得られた。
従って、実験例３では、比較例１に対する特性の比率が、輝度０．９１倍，５２１ｎｍにおける発光強度１．９０倍であった。
即ち、多層膜ミラーの反射率を７０％，反射ミラーの反射率を９６％とすることにより、実験例２と同等の輝度となり、ピーク波長における発光強度はさらに低下した。
【００６１】
また、実験例４と比較例１との比較において、実験例４では、５２１ｎｍにピークを有する半値幅の狭い発光特性となり、輝度７９０ｃｄ／ｍ2 ，ピーク波長における発光強度０．１９９Ｗ／ｍ2 ・ｓｒという値が得られた。
従って、実験例４では、比較例１に対する特性の比率が、輝度０．３７６倍，５２１ｎｍにおける発光強度２．９６倍であった。
即ち、多層膜ミラーの反射率を９８％，反射ミラーの反射率を９６％と、多層膜ミラーの反射率を反射ミラーの反射率より高くすることにより、実験例１より輝度及びピーク波長における発光強度が低下する結果となった。
【００６２】
このようにして、実験例１乃至４の測定結果から、多層膜ミラーの反射率と輝度及びピーク波長（５２１ｎｍ）における発光強度との関係は、図６に示すようになる。
即ち、多層膜ミラーの反射率が高いほど、ピーク波長における発光強度が高くなると共に、輝度がゆるやかに低下する傾向にあるが、多層膜ミラーの反射率が反射ミラーの反射率より高くなると、上記輝度及びピーク波長における発光強度が共に大きく低下していることが分かる。
【００６３】
続いて、実験例１，５乃至７の結果に基づいて、多層膜ミラーの反射率を９４％に固定して、反射ミラーの反射率を変化させた場合について考察する。
実験例５と比較例２との比較において、実験例５では、５２１ｎｍにピークを有する半値幅の狭い発光特性となり、輝度８３０ｃｄ／ｍ2 ，ピーク波長における発光強度０．１４９Ｗ／ｍ2 ・ｓｒという値が得られた。
これに対して、比較例２では、微小共振器構造を持たないことから、輝度１９２２ｃｄ／ｍ2 ，ピーク波長における発光強度０．０４９３Ｗ／ｍ2 ・ｓｒという値が得られた。
従って、実験例５では、比較例２に対する特性の比率が、輝度０．４３倍，５２１ｎｍにおける発光強度３．０２倍であった。
【００６４】
また、実験例６と比較例３との比較において、実験例６では、５２１ｎｍにピークを有する半値幅の狭い発光特性となり、輝度５０４ｃｄ／ｍ2 ，ピーク波長における発光強度０．０８２６Ｗ／ｍ2 ・ｓｒという値が得られた。
これに対して、比較例３では、微小共振器構造を持たないことから、輝度１５２６ｃｄ／ｍ2 ，ピーク波長における発光強度０．０３７４Ｗ／ｍ2 ・ｓｒという値が得られた。
従って、実験例６では、比較例３に対する特性の比率が、輝度０．３３倍，５２１ｎｍにおける発光強度２．２１倍であった。
【００６５】
さらに、実験例７と比較例４との比較において、実験例７では、５２１ｎｍにピークを有する半値幅の狭い発光特性となり、輝度２９２ｃｄ／ｍ2 ，ピーク波長における発光強度０．０３６２Ｗ／ｍ2 ・ｓｒという値が得られた。
これに対して、比較例４では、微小共振器構造を持たないことから、輝度１４８３ｃｄ／ｍ2 ，ピーク波長における発光強度０．０３７２Ｗ／ｍ2 ・ｓｒという値が得られた。
従って、実験例７では、比較例４に対する特性の比率が、輝度０．２０倍，５２１ｎｍにおける発光強度０．９７倍であった。
【００６６】
このようにして、実験例１及び５乃至７の測定結果から、陰極層１６（反射ミラー）の反射率と輝度及びピーク波長（５２１ｎｍ）における発光強度との関係は、図７に示すようになる。
即ち、陰極層１６（反射ミラー）の反射率が高いほど、輝度及びピーク波長における発光強度が高くなる傾向にある。ここで、実験例４の結果を参照すると（図７中にプロット）、反射ミラーの反射率が多層膜ミラーの反射率より低いと、反射ミラー及び多層膜ミラーの双方の反射率が高くなったとしても、上記輝度及びピーク波長はそれほど増大しないことが分かる。つまり、多層膜ミラーの反射率が反射ミラーの反射率より高くなると、上記輝度及びピーク強度の増加率が小さくなる。
これに対して、反射ミラーの反射率が多層膜ミラーの反射率より高いと、上記増加率がより大きくなる。  また、反射ミラーの反射率が８５％以上、特に９０％以上では、反射ミラーの反射率が高くなると、輝度及びピーク波長における発光強度が急激に増大するが、反射ミラーの反射率が９０％以下では輝度及びピーク波長における発光強度の増加率は比較的小さい。従って、反射ミラーの反射率が８５％以上であれば、良好な輝度及びピーク波長における発光強度の増大が期待できることになる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
上述した実施形態においては、有機層は、陽極側から順に正孔輸送層１４と有機発光層１５の二層により構成されているが、これに限らず、上記有機層は、例えば正孔注入層，正孔輸送層，発光層，電子輸送層の四層構造や、正孔注入層，正孔輸送層，発光層の三層構造、正孔輸送層，発光層，電子輸送層の三層構造、さらには発光層を多層積層にしたもの等が可能である。
ここで、電子注入層は、陰極層からの電子が有機層に対して注入されやすくするものである。
また、電子輸送層は、電子輸送機能を有するものであり、アルミキレート錯体（Ａｌｑ３），ジスチリルビフェニル誘導体（ＤＰＶＢｉ），オキサジアゾール誘導体，ビスチリルアントラセン誘導体，ベンゾオキサゾールチオフェン誘導体等が使用され、好ましくは１０乃至２００ｎｍ程度の膜厚を有する。
【００６８】
さらに、上述した実施形態において、陽極層から陰極層の構成は、通常の有機ＥＬ素子であるが、複数の発光ユニットを積層した発光素子（以下、ＭＰＥ素子と云う）についても応用することが可能である。図１０に一応用例を示すが、等電位面を形成する層を介して有機ＥＬ素子が複数ユニットされる素子に反射ミラー及び多層膜ミラーを形成することにより微小共振器を構成した素子である。ＭＰＥ素子は、通常の有機ＥＬ素子と比較して、有機層の層数が多く、各有機層による吸収により、発光出力が低下する問題を有するため、ＭＰＥ素子を、微小共振器構造を有するように構成した場合には、発光出力の低下がより大きな問題となる。従って、本発明は、ＭＰＥ素子を、微小共振器構造を有するように構成した素子においても、特に有用である。
【００６９】
このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、発光強度のピーク半値幅が狭く、且つ高い輝度を有するようにした有機ＥＬ素子が提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明による有機ＥＬ素子の一実施形態の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１の有機ＥＬ素子における半透過ミラー（多層膜ミラー）の反射率特性及び有機発光層の発光特性を示すグラフである。
【図３】実験例１による多層膜ミラーの反射率特性を示すグラフである。
【図４】実験例１〜７における多層膜ミラー及び反射ミラーの反射率を示す図表である。
【図５】実験例１及び比較例１による発光特性を示すグラフである。
【図６】実験例１〜実験例４の比較例に対する輝度及びピーク波長における発光強度を示すグラフである。
【図７】実験例１，実験例５〜実験例７の比較例に対する輝度比及びピーク波長における発光強度比を示すグラフである。
【図８】従来の微小共振器構造を備えた有機ＥＬ素子の一例の構成を示す概略断面図である。
【図９】図８の有機ＥＬ素子における発光特性と微小共振器構造のない場合の発光特性を示すグラフである。
【図１０】本発明による実施形態における陽極層から陰極層の構成の一応用例を示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０    有機ＥＬ素子
１１    透明基板
１２    半透過ミラー（多層膜ミラー）
１３    透明電極
１４    正孔輸送層
１５    有機発光層
１６    陰極層（反射ミラー兼用）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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