(57)【要約】【課題】光学共振効果を利用した有機電界発光素子を提供する。【解決手段】透明基板と、前記透明基板上に形成される半透明層と、前記半透明層上に所定パターンで形成された第１正極層と、前記第１正極層の上に全反射金属膜で形成された負極層と、前記第１正極層と負極層との間に配置された少なくとも発光層を含む有機層とを備える。半透明層の上面から負極層の底面までの光学的距離は各色光のピーク波長の半波長の整数倍の最小公倍数に設定される有機電界発光素子である。本発明の有機電界発光素子は、光学共振効果によって複数の色光の発光効率が向上され、色純度が高くて良質の画像を提供しうる。【選択図】図２Ａ
2004111398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　透明基板と、
　前記透明基板上に形成される半透明層と、
　前記半透明層上に所定パターンで形成された第１正極層と、
　前記第１正極層の上に全反射金属膜で形成された負極層と、
　前記第１正極層と前記負極層との間に配置された少なくとも発光層を含む有機層と、を備え、
　前記半透明層の上面から前記負極層の底面までの光学的距離は、各色の光のピーク波長の半波長の整数倍の最小公倍数に設定されていることを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項２】
　前記半透明層の上面から前記負極層の底面までの光学的距離は、前記第１正極層及び前記有機層についての屈折率と厚さとの積和である光学的厚さであることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項３】
　前記半透明層と前記第１正極層との間に透明間隔層を備えることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項４】
　前記半透明層の上面から前記負極層の底面までの光学的距離は、前記透明間隔層、前記第１正極層及び前記有機層についての屈折率と厚さとの積和である光学的厚さであることを特徴とする請求項３に記載の有機電界発光素子。
【請求項５】
　前記透明基板と前記半透明層との間に第２正極層を備えることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項６】
　前記半透明層の上面から前記負極層の底面までの光学的距離は、前記第１正極層及び前記有機層についての屈折率と厚さとの積和である光学的厚さであることを特徴とする請求項５に記載の有機電界発光素子。
【請求項７】
　前記透明基板の上面に金属酸化物層が更に積層されていることを特徴とする請求項１、３または５に記載の有機電界発光素子。
【請求項８】
　前記金属酸化物層は、ＳｉＯ２層、ＴｉＯ２層、Ｙ２Ｏ３層及びＮｂ２Ｏ５層のうち何れか一つであることを特徴とする請求項７に記載の有機電界発光素子。
【請求項９】
　前記透明基板はガラス基板であることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項１０】
　前記半透明層は金属薄膜層であることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項１１】
　前記金属薄膜層は銀またはアルミニウムよりなることを特徴とする請求項１０に記載の有機電界発光素子。
【請求項１２】
　前記金属薄膜層は、銀、銅と金の合金、または銀とパラジウムと銅の合金よりなることを特徴とする請求項１０に記載の有機電界発光素子。
【請求項１３】
　前記第１正極層及び前記有機層はストライプパターンとして形成され、前記負極層は前記第１正極層及び前記有機層のストライプパターンに直交するストライプパターンとして形成されることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項１４】
　前記第１正極層はストライプパターンとして形成され、前記有機層及び前記負極層は前記第１正極層のストライプパターンに直交するストライプパターンとして形成されることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項１５】
　前記半透明層、前記第１正極層及び前記有機層は、ストライプパターンとして形成され、前記負極層は、前記半透明層、前記第１正極層及び前記有機層のストライプパターンに直交するストライプパターンとして形成されることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項１６】
　前記半透明層及び前記第１正極層は、ストライプパターンとして形成され、前記有機層及び前記負極層は、前記半透明層及び前記第１正極層のストライプパターンに直交するストライプパターンとして形成されることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項１７】
　前記半透明層、前記透明間隔層、前記第１正極層及び前記有機層は、ストライプパターンとして形成され、前記負極層は、前記半透明層、前記透明間隔層、前記第１正極層及び前記有機層のストライプパターンに直交するストライプパターンとして形成されることを特徴とする請求項３に記載の有機電界発光素子。
【請求項１８】
　前記半透明層、前記透明間隔層及び前記第１正極層は、ストライプパターンとして形成され、前記有機層及び前記負極層は、前記半透明層、前記透明間隔層及び前記第１正極層のストライプパターンに直交するストライプパターンとして形成されることを特徴とする請求項３に記載の有機電界発光素子。
【請求項１９】
　前記第２正極層、前記半透明層、前記第１正極層及び前記有機層は、ストライプパターンとして形成され、前記負極層は、前記第２正極層、前記半透明層、前記第１正極層及び前記有機層のストライプパターンに直交するストライプパターンとして形成されることを特徴とする請求項５に記載の有機電界発光素子。
【請求項２０】
　前記第２正極層、前記半透明層及び前記第１正極層は、ストライプパターンとして形成され、前記有機層及び前記負極層は、前記第２正極層、前記半透明層及び前記第１正極層のストライプパターンに直交するストライプパターンとして形成されることを特徴とする請求項５に記載の有機電界発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は有機電界発光素子に係り、より詳細には光学共振効果を利用した有機電界発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
　電界発光表示素子は、発光層を形成する物質によって無機電界発光素子と有機電界発光素子とに区分される。
【０００３】
　有機電界発光素子では、外部から供給される電子及び正孔が発光層で相互に結合して消滅しつつ励起子を形成し、この励起子が励起状態から基底状態に遷移しつつ発光層の蛍光成分子にエネルギーを伝達し、これが発光することによって画像が形成される。励起子は、エネルギー状態で分類した時、一重項状態及び三重項状態を有する。一重項のエネルギー状態では発光をするが、三重項状態のエネルギーは熱エネルギーに変わる。
【０００４】
　有機電界発光素子は、無機電界発光素子に比べて、輝度、駆動電圧及び応答速度特性に優れ、視野角が広くてコントラストに優れるだけでなく、多色化が可能であるという利点を有する。したがって、有機電界発光素子は次世代表示素子として注目されている。
【０００５】
　一般的な有機電界発光素子には、基板の上部に所定パターンで形成された両電極層と、この正極層の上部に順次に積層される正孔輸送層、発光層及び電子輸送層と、前記電子輸送層の上面に前記正極層と垂直な方向に形成された所定パターンの負極層が備えられる。ここで、正孔輸送層、発光層及び電子輸送層は、有機化合物よりなる有機薄膜である。
【０００６】
　従来の有機電界発光素子では、発光効率が低いために、輝度、消費電力、寿命の特性が良好ではない。特に、蛍光低分子を有する有機電界発光素子は、一重項励起による最大２５％の発光効率、内部での全反射による全方向光透過量の縮少、負極層反射光との消滅干渉、及び、偏光板による光吸収のために、非常に発光効率が低く、そのために高輝度及び低消費電力の実現が難しい。また、従来の有機電界発光素子の発光スペクトルを注意深く見れば、広い波長帯にまたがっていて色純度も高くない。
【０００７】
　このような有機電界発光素子の問題点を改善するために、株式会社日立製作所は、１９８１年Ｄ．Ｋｌｅｐｐｎｅｒによって提案された光学的微細空洞概念を利用して高屈折率層及び低屈折率層を交互に積層して形成した反透過鏡を使用して反射率を合せている。
【０００８】
　図１Ａは、株式会社日立製作所が提案した有機電界発光素子の断面図であり、図１Ｂは反透過鏡を拡大した図面である。
【０００９】
　図１Ａを参照すれば、株式会社日立製作所の有機電界発光素子は、シリコンオキシド基板１１の上部に多数の層が積層されて形成された反透過鏡１２、ＩＴＯ(Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ)正極１３、ＴＡＤ（ｔｒｉｐｈｅｎｙｌ　ｄｉａｍｉｎｅ　ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）層１４、及び、ＡＬＱ（Ｔｒｉｓ−（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ）　ａｌｕｍｉｎｕｍ）層１５が順次に積層され、その上部に金属負極１６が所定パターンで形成された構造を有する。ここで、ＩＴＯの屈折率は１.７−２.１程度であり、ＡＬＱ及びＴＡＤは１.７の屈折率を有する。
【００１０】
　図１Ｂを参照すれば、反透過鏡１２は高屈折率２.３を有するＴｉＯ２層１２ａ及び低屈折率１.４を有するＳｉＯ２層１２ｂが交互に各々積層されて全部で６つの層が形成された多重層を備える。
【００１１】
　このような積層構造を利用する場合には、層の数が多いほど反射特性が向上するので、層の数を増加させなければならないが、特定波長についての反射率を調節するためには積層される層の数及び厚さを正確に設計しなければならないので、株式会社日立製作所の有機電界発光素子は、工程が複雑であるという短所を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
　したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、前述した従来技術の問題点の改善に係り、共振効果を起こす簡単な積層構造を有することによって多様な波長帯域の色光の輝度を増幅させ、色純度を向上させうる有機電界発光素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
　前記課題を達成するために、本発明は、透明基板と、前記透明基板上に形成される半透明層と、前記半透明層上に所定パターンで形成された透明な第１正極層と、前記第１正極の上面に例えば正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層が順次に積層されて構成された有機層と、前記有機層の上面に全反射金属膜が形成されて構成された負極層とを備え、前記半透明層の上面から前記負極層の底面までの光学的距離は、各色の光のピーク波長の半波長の整数倍の最小公倍数に設定されることを特徴とする有機電界発光素子を提供する。
【００１４】
　前記半透明層の上面から前記負極層の底面までの光学的距離は、前記第１正極層及び前記有機層についての屈折率と厚さとの積和である光学的厚さである。
【００１５】
　前記第１正極層及び前記有機層はストライプパターンとして形成され、前記負極層は前記第１正極層及び前記有機層のストライプパターンに直交するストライプパターンとして形成されうる。或いは、前記第１正極層はストライプパターンとして形成され、前記有機層及び前記負極層は前記第１正極層のストライプパターンに直交するストライプパターンとして形成されうる。
【００１６】
　前記半透明層、前記第１正極層及び前記有機層は、ストライプパターンで形成され、前記負極層は、前記半透明層、前記第１正極層及び前記有機層のストライプパターンに直交するストライプパターンとして形成されうる。或いは、前記半透明層及び第１正極層はストライプパターンとして形成され、前記有機層及び前記負極層は前記半透明層及び前記第１正極層のストライプパターンに直交するストライプパターンとして形成されうる。
【００１７】
　前記半透明層と前記第１正極層との間には透明間隔層が備えられうる。ここで、透明間隔層は光学的共振を起こすための適切な厚さに調節されうる。この場合、前記半透明層の上面から前記負極層の底面までの光学的距離は、前記透明間隔層、前記第１正極層及び前記有機層についての屈折率と厚さとの積和である光学的厚さである。
【００１８】
　ここで、前記半透明層、前記透明間隔層、前記第１正極層及び前記有機層は、ストライプパターンで形成され、前記負極層は、前記半透明層、前記透明間隔層、前記第１正極層及び前記有機層のストライプパターンに直交するストライプパターンとして形成されることが望ましい。或いは、前記半透明層、前記透明間隔層及び前記第１正極層は、ストライプパターンとして形成され、前記有機層及び前記負極層は、前記半透明層、前記透明間隔層及び前記第１正極層のストライプパターンに直交して形成されることが望ましい。
【００１９】
　前記透明基板と前記半透明層との間に第２正極層が備えられうるが、この場合、前記半透明層の上面から前記負極層の底面までの光学的距離は、前記第１正極層及び前記有機層についての屈折率と厚さとの積和である光学的厚さである。
【００２０】
　ここで、前記第２正極層、前記半透明層、前記第１正極層及び前記有機層は、ストライプパターンとして形成され、前記負極層は、前記第２正極層、前記半透明層、前記第１正極層及び前記有機層のストライプパターンに直交するストライプパターンとして形成されうる。或いは、前記第２正極層、前記半透明層及び前記第１正極層は、ストライプパターンとして形成され、前記有機層及び前記負極層は、前記第２正極層、前記半透明層及び前記第１正極層のストライプパターンに直交するストライプパターンとして形成されうる。
【００２１】
　前記透明基板の上面には、金属酸化物層がさらに積層されうる。
【００２２】
　前記金属酸化物層は、例えば、ＳｉＯ２層、ＴｉＯ２層及びＹ２Ｏ３層、Ｎｂ２Ｏ５層のうち何れか一つであることが望ましい。
【００２３】
　前記透明基板は、例えばガラス基板であり、前記半透明層は、例えば金属薄膜層であることが望ましい。
【００２４】
　前記金属薄膜層は、例えば、銀、アルミニウム、銀と銅と金の合金、または、銀とパラジウムと銅の合金よりなることが望ましい。
【００２５】
　前記半透明層は、前記第１正極と同じパターンとして形成されうる。
【００２６】
　本発明によれば、正極負極との間に半透明層を介在させて半透明層と負極層との間の間隔を補強干渉が起きる光学的厚さに設定することによって、高い輝度及び純粋な色純度を得ることができる。
【発明の効果】
【００２７】
　本発明による有機電界発光素子によれば、金属薄膜層のような半透明層を導入した簡単な構造を提案して光学共振効果を起こして、レッド、グリーン及びブルー光の輝度をピークとすることによって、発光効率を高め、色純度が向上された良好な画質の画像を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
　以下、本発明の実施形態としての有機電界発光素子を添付した図面を参照して詳細に説明する。図面上の各構成要素の幅及び厚さは、説明のために誇張して示されている点に留意しなければならない。
【００２９】
　図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の第１実施形態による有機電界発光素子であって、受動マトリックス方式のうち全面発光方式の有機電界発光素子を示し、図２Ｂは斜視図であり、図２Ａは図２ＢのＡ−Ａ’切断線の断面図である。
【００３０】
　図２Ａ及び２Ｂを参照すれば、本発明の第１実施形態による有機電界発光素子は、透明なガラス基板３１と、ガラス基板３１の上部に蒸着される金属酸化物層３２と、金属酸化物層３２の上部に形成される金属薄膜層３３及び透明間隔層３４と、透明間隔層３４の上面にストライプ状に形成されるＩＴＯ正極層３５と、ＩＴＯ正極層３５の上面に蒸着された後に図示されたように発光領域部分においてＩＴＯ正極層３５が露出するようにパターニングされた層間絶縁層３９と、層間絶縁層３９の上面に露出したＩＴＯ正極層３５と接触するように正孔注入層（ＨＩＬ：Ｈｏｌｅ　Ｉｎｊｅｃｔｉｎｇ　Ｌａｙｅｒ）、正孔輸送層（ＨＴＬ：Ｈｏｌｅ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ　Ｌａｙｅｒ）、発光層（ＥＭＬ：Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｌａｙｅｒ）、電子輸送層（ＥＴＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ　Ｌａｙｅｒ）、及び、電子注入層（ＥＩＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｉｎｊｅｃｔｉｎｇ　Ｌａｙｅｒ）が順次に積層されて形成される有機層３６と、有機層３６の上面に積層され、全反射金属膜よりなる負極層３７を備える。
【００３１】
　ここで、セパレータ３８は、発光領域及び非発光領域を区分するように負極層３７を絶縁する。本発明の実施形態による有機電界発光素子において、セパレータを備えない場合には、負極層３７が発光領域にだけ残るようにＩＴＯ正極層３５と垂直にパターニングすることによって発光領域と非発光領域とを区分できる。
【００３２】
　ガラス基板３１は、透明な他の物質よりなり、金属酸化物層３２は金属薄膜層３３及びガラス基板３１を容易に接合させうるＳｉＯ２層、ＴｉＯ２層、Ｙ２Ｏ３層及び、Ｎｂ２Ｏ５層を利用しても良い。
【００３３】
　金属薄膜層３３は、光の一部を反射させ、一部を透過させうる半透明層であって、負極層３７と共に光学的共振を起こす役割をする。金属は厚さを薄くすれば、光の一部を透過させたり反射させたりする性質を有する。ただし、吸収が少なければ発光効率が高まるので、銀（Ａｇ）またはアルミニウム（Ａｌ）を利用して金属薄膜層３３を形成する。耐久性のためにはＡＣＡ（Ａｇ−Ｃｏｐｐｅｒ−Ａｕ）またはＡＰＣ（Ａｇ−Ｐａｒａｄｉｕｍ−Ｃｏｐｐｅｒ）のような合金を使用しても良い。金属薄膜層３３以外にも透過と反射とを同時に実行できる他の物質よりなる半透明層を利用しても良い。
【００３４】
　発光層（ＥＭＬ）で生成された光は、全反射金属膜よりなる負極層３７によって金属薄膜層３３に向けて全反射される。金属薄膜層３３に到達した光のうち一部の光は透過し、一部の光は負極層３７に向けて再び反射する。すなわち、本発明の第１実施形態による有機電界発光素子では、二つの反射層、すなわち負極層３７と金属薄膜層３３との間で光が透過及び反射を繰り返して干渉を起こす。ここで、本発明の第１実施形態による有機電界発光素子は、負極層３７と金属薄膜層３３との間の間隔を光学的共振が起これる距離に調節することを特徴とする。光学的共振が起きるように二つの反射面を配置して間隔を調節する構造を微細空洞構造という。
【００３５】
　本発明の実施形態による有機電界発光素子では、光学的共振のためには２種の条件を必要とする。
【００３６】
　第１条件は、半透明金属薄膜層３３の反射率である。金属薄膜層３３の反射率は、金属の種類及び合金であるか否か、膜蒸着条件に依存するが、主に金属薄膜層３３の厚さに依存する。金属ごとに光透過の深さが相異なるので、理論的な設計よりは直接実験で適正な厚さを求める方法の方が現在のところ優れている。
【００３７】
　第２条件は、負極層３７と金属薄膜層３３との間の光学的距離である。金属薄膜層３３の上面から負極層３７の底面までの光学的距離はその間に介在する各層の光学的厚さの合計と一致する。ここで、各層の光学的厚さは各層の屈折率及び幾何学的厚さの倍である。すなわち、各層の光学的厚さは同じ幾何学的厚さを有しても、屈折率が相異なれば変わる。屈折率は波長の関数であるので、波長が変わると、各層の光学的厚さも変わる。
【００３８】
　例えば、ブルー光のピーク波長は４６０ｎｍである。この時の屈折率を表１に示す。表１では、本発明の第１実施形態による有機電界発光素子の一実験例における各層を形成する物質と４６０ｎｍでの屈折率及び厚さを示す。
【００３９】
【表１】
2004111398.tif 000003
【００４０】
　表１において、屈折率の値は実験的に測定された値である。１つの層の光学的厚さは屈折率と幾何学的厚さとの積であるので、第１及び第２反射面間の光学的距離、すなわち負極層３７と金属薄膜層３３との間の間隔は、負極層３７と金属薄膜層３３との間に位置する各層、すなわち｛ＥＩＬ、ＥＴＬ、ＥＭＬ、ＨＴＬ、ＨＩＬ、ＩＴＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３｝の屈折率と厚さとの積和である。この合算された値がピーク波長の節となる半波長の整数倍となる場合に補強干渉が起きるので、この条件を式（１）のように示す。
【００４１】
【数１】
2004111398.tif 000004
　・・・式（１）
【００４２】
　ここで、ｎは屈折率、ｄは各層の幾何学的厚さ、ｍは整数、λはピーク波長、すなわちここでは４６０ｎｍである。
【００４３】
　レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）及びブルー（Ｂ）光が同時に補強干渉を起こるようにするには、各色の光のピーク波長の半波長の整数倍と式（１）の左辺に当たる各層の光学的厚さの合計とが一致しなければならないが、これは透明間隔層３４の厚さを適切な値を有するように調節することによって一致させうる。この場合、一致する厚さのうちレッド、グリーン及びブルー光の光学的な層の厚さの最小公倍数に当たる厚さを求める。表１では、透明間隔層３４がＮｂ２Ｏ５層である場合、３５００Åが最小公倍数に当たる光学的厚さの和の条件を満足させ、光学的共振を起こさせる。
【００４４】
　このような負極層３７と金属薄膜層３３との間の光学的距離を調節して起こす共振効果は、式（２）のように与えられる最大透過量を計算して確認する。
【００４５】
【数２】
2004111398.tif 000005
　・・・式（２）
【００４６】
　式（２）において、Ｔ１及びＲ１は最上層負極層３７の透過率及び反射率であり、Ｔ２及びＲ２は半透明金属反射膜層３３の透過率及び反射率である。ｋは消滅係数、ｄは負極層３７と金属反射膜層３３との間に存在する多重層の幾何学的厚さ、θは負極層３７と金属反射膜層３３との間に存在する多重層の内部から外部に進行する光の角度、λは光の波長を示す。
【００４７】
　前述した本発明の第１実施形態による有機電界発光素子の一実験例について、従来の金属反射層がない場合に比べて、金属反射層３３を挿入した状態で金属反射層３３の反射率を調整すると仮定して反射率によるカラー別の前方透過量増幅比を計算すると表２のようになる。ここで、ＳｉＯ２とＩＴＯとの境界面による全面反射率を１.８％とする。
【００４８】
【表２】
2004111398.tif 000006
【００４９】
　すなわち、６０％の反射率を有する半透明金属薄膜層３３を備えれば、レッド、グリーン及びブルー光の各々の光量が３.１倍、２.９倍、２.１倍に増大される。これは微細空洞を形成するように透明間隔層３４の厚さを適切に調節するという条件下での結果である。
　したがって、式（２）によって最大透過量を計算した後、それに当たる反射率を得られる半透明金属薄膜層３３を設ければ、２倍以上の輝度の向上を期待しうる。輝度を固定すると駆動電圧を低下させられるので、消費電力減少及び寿命増大の効果を期待しうる。また、本発明の第１実施形態による有機電界発光素子は光学共振を利用するので、発光スペクトル上でカラー別のスペクトルヒストグラムの半値幅が減少して色純度もまた向上する効果があり、各層の厚さの調節を通じて所望のスペクトルピークを実現させうる。
【００５０】
　しかし、本発明の第１実施形態による有機電界発光素子は、金属薄膜層３３／透明間隔層３４／正極層３５の積層構造によってキャパシタのような静電容量が形成されて他の正極電極との干渉が引き起こされるので、画質の劣化を招きうるという短所を有する。このような短所を補うために、正極層３５の各ストライプ別に透明間隔層と金属薄膜層とを分離して、図３Ａ及び３Ｂに示されたような構造を形成しうる。
【００５１】
　図３Ｂは、本発明の第２実施形態による有機電界発光素子の斜視図であり、図３Ａは、図３ＢのＢ−Ｂ’切断線の断面図である。
【００５２】
　図３Ａ及び３Ｂを参照すれば、本発明の第２実施形態による有機電界発光素子は、ガラス基板４１と、ガラス基板４１の上面に積層される金属酸化物層４２と、金属酸化物層４２の上面に順次に積層された後にストライプ状にパターニングされる金属薄膜層４３、透明間隔層４４及びＩＴＯ正極層４５と、ＩＴＯ正極層４５の上面とＩＴＯ正極層４５、透明間隔層４４及び金属薄膜層４３のストライプパターンの間に露出した金属酸化物層４２とを被覆するように層間絶縁層４９を構成した後に、ＩＴＯ正極層４５の発光領域を露出させるようにパターニングして、ＩＴＯ正極層４５の露出した上面と接触するように層間絶縁層４９の上面にＨＩＬ、ＨＴＬ、ＥＭＬ、ＥＴＬ、ＥＩＬ層が順次に積層されて形成される有機層４６、及び、有機層４６の上面に形成される全反射金属膜よりなる負極層４７を備える。ここで、セパレータ４８は、図２Ｂに示されたセパレータ３８と同一に絶縁膜としての機能をする。
【００５３】
　本発明の第２実施形態による有機電界発光素子は、正極層４５の各ストライプ別に金属薄膜層４３と透明間隔層４４とを区分してパターニングした構造的な差異点以外には、図２Ａ及び２Ｂで説明した本発明の第１実施形態による有機電界発光素子の各層の機能及び役割が同じであるので、ここでこれについての説明は省略する。
【００５４】
　本発明の第２実施形態による有機電界発光素子においても、金属薄膜層４３と負極層４７との間の間隔、すなわち微細空洞構造を形成する多重層の光学的厚さを調節してピーク波長の半波長の整数倍とすることによって、すなわちレッド、グリーン及びブルー光の各ピーク波長の半波長の整数倍の最小公倍数となる光学的厚さを求め、この光学的厚さを実現しうる透明間隔層４４の厚さを求めて有機電界発光素子を製造することによってレッド、グリーン及びブルー光の発光スペクトルのピークを具現しうる。したがって、本発明の第１実施形態による有機電界発光素子に適用された式（１）及び（２）、表１及び２を全て本発明の第２実施形態による有機電界発光素子に適用することができる。
【００５５】
　しかし、本発明の第２実施形態による有機電界発光素子において、ＩＴＯ正極層４５、透明間隔層４４及び金属薄膜層４３を同時にエッチングすることが難しいので、このような製造工程上の短所を補完するために本発明の第３及び第４実施形態による有機電界発光素子を提案する。
【００５６】
　図４は、本発明の第３実施形態による有機電界発光素子を示した断面図である。
【００５７】
　図４を参照すれば、本発明の第３実施形態による有機電界発光素子には、ガラス基板５１の上面に金属酸化物層５２が積層され、その上面に第１ＩＴＯ正極層５５ａ、金属薄膜層５３及び第２ＩＴＯ正極層５５ｂが順次に積層された後にストライプ状にパターニングされて第１ストライプパターンが形成され、その上面に層間絶縁層５９が形成され、第２ＩＴＯ正極層５５ｂの発光領域を露出するようにパターニングされた後に露出した第２ＩＴＯ正極層５５ｂの上面と接触するように層間絶縁層５９の上面に有機物層５６及び全反射金属膜よりなる負極層５７が前記第１ストライプパターンと直交するように第２ストライプパターンとして形成される。
【００５８】
　本発明の第３実施形態による有機電界発光素子では、透明間隔層３４，４４が除去され、その代わりに金属薄膜層５３の底面に第１ＩＴＯ正極層５５ａを形成して微細空洞の条件を満足する厚さを具現する。ＩＴＯ正極の場合、光透過量が多少落ちる短所を有するが、第１ＩＴＯ正極層５５ａの厚さを適切に調節すれば光透過量を相当量増加させうる。
【００５９】
　しかし、本発明の第３実施形態による有機電界発光素子は、エッチングプロファイルによって有機電界発光素子の整流特性が悪化されうるので、本発明の第４実施形態による有機電界発光素子は、金属薄膜層６３の下部に位置するＩＴＯ正極層５５ａを除去した構造を有するように提示される。
【００６０】
　図５は、本発明の第４実施形態による有機電界発光素子の断面図である。
【００６１】
　図５を参照すれば、本発明の第４実施形態による有機電界発光素子は、ガラス基板６１と、その上面に形成される金属酸化物層６２と、金属酸化物層６２の上面に順次に蒸着された後にストライプ状にパターニングされる金属薄膜層６３及びＩＴＯ正極層６５と、ＩＴＯ正極層６５の上面に蒸着された後にＩＴＯ正極層６５の発光領域を露出するようにパターニングされる層間絶縁層６９と、層間絶縁層６９の上面に前記ストライプ状の金属薄膜層６３と直交するようにストライプ状にパターニングされる有機物層６６及び負極層６７を含む。
【００６２】
　本発明の第４実施形態による有機電界発光素子は、金属薄膜層６３及びＩＴＯ正極層６５が順次に連続積層された構造であるので、厚さを薄く形成して抵抗を減少させうるので、正極電極の抵抗問題も解決でき、有機電界発光素子の外部電極に使用した補助電極を除去する効果もあるので、工程の数が減少されて原価節減の効果も得られる。
【００６３】
　前述した説明で様々な事項が具体的に記載されているが、それは発明の範囲を限定するものではなく、望ましい実施形態の例示として解釈されなければならない。例えば、当業者なら、本発明の技術的思想にしたがって、前述したようにレッド、グリーン、ブルーの各光が補強干渉を最も効果的に起こすように透明間隔層を含んで微細空洞構造を形成する各層の屈折率及び厚さを調節することができ、各層を形成する物質も適切に選択することができる。そのため、本発明の範囲は、説明された実施形態によって決まるのではなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想に基づいて決まらなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
　本発明は、例えば、ガラス基板または透明なガラスフィルム上に塗布した蛍光体に電界を印加して発光させる平面自発光型ディスプレイである有機電界発光素子として利用される。
【００６５】
　本発明の有機電界発光素子は、例えば、情報表示用ディスプレイまたは大型液晶ディスプレイ用の白色発光の後面光源として実用化されうる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１Ａ】、
【図１Ｂ】株式会社日立製作所の有機電界発光素子を示した断面図である。
【図２Ａ】、
【図２Ｂ】本発明の第１実施形態による有機電界発光素子を示す断面図及び斜視図である。
【図３Ａ】、
【図３Ｂ】本発明の第２実施形態による有機電界発光素子を示す断面図及び斜視図である。
【図４】本発明の第３実施形態による有機電界発光素子を示す断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態による有機電界発光素子を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
　３１　　ガラス基板
　３２　　金属酸化物層
　３３　　金属薄膜層
　３４　　透明間隔層
　３５　　ＩＴＯ正極層
　３６　　有機層
　３７　　負極層
　３８　　セパレータ
　３９　　層間絶縁層
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2004111398.tif 000008
【図２Ａ】
2004111398.tif 000009
【図２Ｂ】
2004111398.tif 000010
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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