特許 6754733 有機電界発光素子、有機電界発光パネル、有機電界発光装置および電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6754733

(24)【登録日】2020年8月26日

(45)【発行日】2020年9月16日

(54)【発明の名称】有機電界発光素子、有機電界発光パネル、有機電界発光装置および電子機器

(51)【国際特許分類】

   H05B 33/24 20060101AFI20200907BHJP

   H01L 51/50 20060101ALI20200907BHJP

   H05B 33/12 20060101ALI20200907BHJP

   H05B 33/22 20060101ALI20200907BHJP

【ＦＩ】

   H05B33/24

   H05B33/14 A

   H05B33/22 D

   H05B33/12 B

   H05B33/22 Z

   H05B33/22 B

【請求項の数】11

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2017-134603(P2017-134603)

(22)【出願日】2017年7月10日

(65)【公開番号】特開2019-16550(P2019-16550A)

(43)【公開日】2019年1月31日

【審査請求日】2019年7月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】514188173

【氏名又は名称】株式会社ＪＯＬＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】110001357

【氏名又は名称】特許業務法人つばさ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】横田 和弘

【審査官】 井亀 諭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−１１５７１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１１５７１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１１８１７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０１０５７７５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−１２７７９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０１４５３０３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−２２０４１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０８６３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１５−５０２０３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／００７６４５１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−２１４４９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１０４５２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０２２０６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２３５０１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ ３３／２４

Ｈ０１Ｌ ５１／５０

Ｈ０５Ｂ ３３／１２

Ｈ０５Ｂ ３３／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

陽極と、発光層を含む有機層と、陰極とをこの順に備えた有機電界発光素子であって、
前記有機層において、前記発光層と前記陽極との間にある第１有機層が、吸収係数が０．０１以上０．０６以下の材料で構成された正孔輸送層を含み、
前記発光層は、当該発光層の、前記陽極側の界面から、当該発光層の厚さを１としたときの０より大きく０．４以下の厚さの分だけ後退した位置に発光中心を有し、
当該有機電界発光素子は、前記界面の位置が共振点となるマイクロキャビティ構造を有する
有機電界発光素子。

【請求項2】

前記発光層は、当該発光層の、前記陽極側の界面から、当該発光層の厚さを１としたときの０．１以上、０．２以下の厚さの分だけ後退した位置に前記発光中心を有する
請求項１に記載の有機電界発光素子。

【請求項3】

前記界面と前記陽極との間の第１距離と、前記界面と前記陰極との間の第２距離とが、前記発光中心から発せられた光が前記マイクロキャビティ構造によって共振するような光路長となっている
請求項１または請求項２に記載の有機電界発光素子。

【請求項4】

前記有機層において、前記発光層と前記陰極との間にある第２有機層は、蒸着膜またはスパッタ膜であり、
前記発光層および前記第１有機層は、塗布膜である
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。

【請求項5】

前記正孔輸送層は、不溶化された正孔輸送層である
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。

【請求項6】

赤色画素、緑色画素および青色画素を備え、
前記赤色画素、前記緑色画素および前記青色画素は、それぞれ、陽極と、発光層を含む有機層と、陰極とをこの順に備えた有機電界発光素子を有し、
前記赤色画素および前記緑色画素のうち、少なくとも一方の画素の前記有機層において、前記発光層と前記陽極との間にある第１有機層が、吸収係数が０．０１以上０．０６以下の材料で構成された正孔輸送層を含み、
前記正孔輸送層を有する画素における前記発光層は、当該発光層の、前記正孔輸送層側の界面から、当該発光層の厚さを１としたときの０より大きく０．４以下の厚さの分だけ後退した位置に第１発光中心を有し、
前記正孔輸送層を有する画素における前記有機電界発光素子は、前記界面の位置が共振点となるマイクロキャビティ構造を有する
有機電界発光パネル。

【請求項7】

前記有機層において、前記発光層と前記陰極との間にある第２有機層が、電子輸送層を含み、
前記電子輸送層は、蒸着膜またはスパッタ膜であり、
前記発光層および前記第１有機層は、塗布膜である
請求項６に記載の有機電界発光パネル。

【請求項8】

前記赤色画素、前記緑色画素および前記青色画素において、前記電子輸送層は、互いに共通の層で構成されている
請求項７に記載の有機電界発光パネル。

【請求項9】

前記青色画素において、前記発光層は、当該発光層の、前記電子輸送層側の位置に第２発光中心を有する
請求項７または請求項８に記載の有機電界発光パネル。

【請求項10】

有機電界発光パネルと、
前記有機電界発光パネルを駆動する駆動回路と
を備え、
前記有機電界発光パネルは、赤色画素、緑色画素および青色画素を有し、
前記赤色画素、前記緑色画素および前記青色画素は、それぞれ、陽極と、発光層を含む有機層と、陰極とをこの順に備えた有機電界発光素子を有し、
前記赤色画素、前記緑色画素および前記青色画素のうち、少なくとも一方の画素の前記有機層において、前記発光層と前記陽極との間にある第１有機層が、吸収係数が０．０１以上０．０６以下の材料で構成された正孔輸送層を含み、
前記正孔輸送層を有する画素における前記発光層は、当該発光層の、前記正孔輸送層側の界面から、当該発光層の厚さを１としたときの０より大きく０．４以下の厚さの分だけ後退した位置に発光中心を有し、
前記正孔輸送層を有する画素における前記有機電界発光素子は、前記界面の位置が共振点となるマイクロキャビティ構造を有する
有機電界発光装置。

【請求項11】

有機電界発光装置を備え、
前記有機電界発光装置は、
有機電界発光パネルと、
前記有機電界発光パネルを駆動する駆動回路と
を有し、
前記有機電界発光パネルは、赤色画素、緑色画素および青色画素を有し、
前記赤色画素、前記緑色画素および前記青色画素は、それぞれ、陽極と、発光層を含む有機層と、陰極とをこの順に備えた有機電界発光素子を有し、
前記赤色画素、前記緑色画素および前記青色画素のうち、少なくとも一方の画素の前記有機層において、前記発光層と前記陽極との間にある第１有機層が、吸収係数が０．０１以上０．０６以下の材料で構成された正孔輸送層を含み、
前記正孔輸送層を有する画素における前記発光層は、当該発光層の、前記正孔輸送層側の界面から、当該発光層の厚さを１としたときの０より大きく０．４以下の厚さの分だけ後退した位置に発光中心を有し、
前記正孔輸送層を有する画素における前記有機電界発光素子は、前記界面の位置が共振点となるマイクロキャビティ構造を有する
電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、有機電界発光素子、有機電界発光パネル、有機電界発光装置および電子機器に関する。

【背景技術】

【0002】

有機電界発光素子を用いた有機電界発光装置（有機電界発光ディスプレイ）として、種々のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７−０７２８１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、有機電界発光装置では、一般的に、有機電界発光素子の素子性能を向上させることが求められている。そのため、素子性能を向上させることの可能な有機電界発光素子、ならびにそのような有機電界発光素子を備えた、有機電界発光パネル、有機電界発光装置および電子機器を提供することが望ましい。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一実施の形態の有機電界発光素子は、陽極と、発光層を含む有機層と、陰極とをこの順に備えている。有機層において、発光層と陽極との間にある第１有機層が、吸収係数が０．０１以上０．０６以下の材料で構成された正孔輸送層を含んでいる。発光層は、当該発光層の、陽極側の界面から、当該発光層の厚さを１としたときの０より大きく０．４以下の厚さの分だけ後退した位置に発光中心を有している。この有機電界発光素子は、界面の位置が共振点となるマイクロキャビティ構造を有している。

【0006】

本開示の一実施の形態の有機電界発光パネルは、赤色画素、緑色画素および青色画素を備えている。赤色画素、緑色画素および青色画素は、それぞれ、陽極と、発光層を含む有機層と、陰極とをこの順に備えた有機電界発光素子を有している。赤色画素、緑色画素および青色画素のうち、少なくとも一方の画素の有機層において、発光層と陽極との間にある第１有機層が、吸収係数が０．０１以上０．０６以下の材料で構成された正孔輸送層を含んでいる。上記正孔輸送層を有する画素における発光層は、当該発光層の、陽極側の界面から、当該発光層の厚さを１としたときの０より大きく０．４以下の厚さの分だけ後退した位置に発光中心を有している。上記正孔輸送層を有する画素における有機電界発光素子は、界面の位置が共振点となるマイクロキャビティ構造を有している。

【0007】

本開示の一実施の形態の有機電界発光装置は、有機電界発光パネルと、有機電界発光パネルを駆動する駆動回路とを備えている。この有機電界発光装置に設けられた有機電界発光パネルは、上記の有機電界発光パネルと同一の構成要素を備えている。

【0008】

本開示の一実施の形態の電子機器は、有機電界発光装置を備えている。この電子機器に設けられた有機電界発光装置は、上記の有機電界発光装置と同一の構成要素を備えている。

【0009】

本開示の一実施の形態の有機電界発光素子、有機電界発光パネル、有機電界発光装置および電子機器では、正孔輸送層による消光の影響の最も大きな箇所である界面から、発光層の厚さを１としたときの０より大きく０．４以下の厚さの分だけ後退した位置が発光中心となっている。これにより、正孔輸送層による消光の影響を避けつつ、共振点からのズレに起因する強度の低下を低く抑えることができる。

【発明の効果】

【0010】

本開示の一実施の形態の有機電界発光素子、有機電界発光パネル、有機電界発光装置および電子機器によれば、正孔輸送層による消光の影響を避けつつ、共振点からのズレに起因する強度の低下を低く抑えることができるようにしたので、有機電界発光素子の素子性能を向上させることができる。なお、本開示の効果は、ここに記載された効果に必ずしも限定されず、本明細書中に記載されたいずれの効果であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本開示の一実施の形態に係る有機電界発光装置の概略構成例を表す図である。

【図2】図１の各画素に含まれる副画素の回路構成例を表す図である。

【図3】図１の有機電界発光パネルの概略構成例を表す図である。

【図4】図３の有機電界発光パネルのＡ−Ａ線での断面構成例を表す図である。

【図5】図３の有機電界発光パネルのＢ−Ｂ線での断面構成例を表す図である。

【図6A】有機発光層に発生する発光領域のプロファイルの一例を表す図である。

【図6B】有機発光層に発生する発光領域のプロファイルの一例を表す図である。

【図6C】有機発光層に発生する発光領域のプロファイルの一例を表す図である。

【図6D】有機発光層に発生する発光領域のプロファイルの一例を表す図である。

【図7】図４の有機電界発光素子を副画素ごとに模式的に表す図である。

【図8】図７の有機電界発光素子における各層の膜厚の一例を表す図である。

【図9】比較例に係る有機電界発光素子における各層の膜厚の一例を表す図である。

【図10】キャビティの次数と光取り出し強度との関係の一例を表す図である。

【図11】キャビティの次数と光取り出し強度との関係の一例を表す図である。

【図12】有機電界発光素子の強度マップの一例を表す図である。

【図13】図１１の強度マップの数値の一例を表す図である。

【図14】図７の有機電界発光素子における発光中心の位置と光取り出し強度との関係の一例を表す図である。

【図15】比較例に係る有機電界発光素子における発光中心の位置と光取り出し強度との関係の一例を表す図である。

【図16】正孔輸送層の吸収係数と光取り出し強度との関係の一例を表す図である。

【図17】本開示の有機電界発光装置を備えた電子機器の外観の一例を斜視的に表す図である。

【図18】本開示の有機電界発光素子を備えた照明装置の外観の一例を斜視的に表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本開示を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

【0013】

＜１．実施の形態＞
[構成]
図１は、本開示の一実施の形態に係る有機電界発光装置１の概略構成例を表したものである。図２は、有機電界発光装置１に設けられた各画素１１に含まれる副画素１２の回路構成の一例を表したものである。有機電界発光装置１は、例えば、有機電界発光パネル１０、コントローラ２０およびドライバ３０を備えている。ドライバ３０は、例えば、有機電界発光パネル１０の外縁部分に実装されている。有機電界発光パネル１０は、行列状に配置された複数の画素１１を有している。コントローラ２０およびドライバ３０は、外部から入力された映像信号Ｄｉｎおよび同期信号Ｔｉｎに基づいて、有機電界発光パネル１０（複数の画素１１）を駆動する。

【0014】

（有機電界発光パネル１０）
有機電界発光パネル１０は、コントローラ２０およびドライバ３０によって各画素１１がアクティブマトリクス駆動されることにより、外部から入力された映像信号Ｄｉｎおよび同期信号Ｔｉｎに基づく画像を表示する。有機電界発光パネル１０は、行方向に延在する複数の走査線ＷＳＬと、列方向に延在する複数の信号線ＤＴＬと、行方向に延在する複数の電源線ＤＳＬと、行列状に配置された複数の画素１１とを有している。

【0015】

走査線ＷＳＬは、各画素１１の選択に用いられるものであり、各画素１１を所定の単位（例えば画素行）ごとに選択する選択パルスを各画素１１に供給するものである。信号線ＤＴＬは、映像信号Ｄｉｎに応じた信号電圧Ｖｓｉｇの、各画素１１への供給に用いられるものであり、信号電圧Ｖｓｉｇを含むデータパルスを各画素１１に供給するものである。電源線ＤＳＬは、各画素１１に電力を供給するものである。

【0016】

各画素１１は、例えば、赤色光を発する副画素１２、緑色光を発する副画素１２、および青色光を発する副画素１２を含んで構成されている。なお、各画素１１は、例えば、さらに、他の色（例えば、白色や、黄色など）を発する副画素１２を含んで構成されていてもよい。各画素１１において、複数の副画素１２は、例えば、所定の方向に一列に並んで配置されている。

【0017】

各信号線ＤＴＬは、後述の水平セレクタ３１の出力端に接続されている。各画素列には、例えば、複数の信号線ＤＴＬが１本ずつ、割り当てられている。各走査線ＷＳＬは、後述のライトスキャナ３２の出力端に接続されている。各画素行には、例えば、複数の走査線ＷＳＬが１本ずつ、割り当てられている。各電源線ＤＳＬは、電源の出力端に接続されている。各画素行には、例えば、複数の電源線ＤＳＬが１本ずつ、割り当てられている。

【0018】

各副画素１２は、画素回路１２−１と、有機電界発光素子１２−２とを有している。有機電界発光素子１２−２の構成については、後に詳述する。

【0019】

画素回路１２−１は、有機電界発光素子１２−２の発光・消光を制御する。画素回路１２−１は、後述の書込走査によって各副画素１２に書き込んだ電圧を保持する機能を有している。画素回路１２−１は、例えば、駆動トランジスタＴｒ１、書込トランジスタＴｒ２および保持容量Ｃｓを含んで構成されている。

【0020】

書込トランジスタＴｒ２は、駆動トランジスタＴｒ１のゲートに対する、映像信号Ｄｉｎに対応した信号電圧Ｖｓｉｇの印加を制御する。具体的には、書込トランジスタＴｒ２は、信号線ＤＴＬの電圧をサンプリングするとともに、サンプリングにより得られた電圧を駆動トランジスタＴｒ１のゲートに書き込む。駆動トランジスタＴｒ１は、有機電界発光素子１２−２に直列に接続されている。駆動トランジスタＴｒ１は、有機電界発光素子１２−２を駆動する。駆動トランジスタＴｒ１は、書込トランジスタＴｒ２によってサンプリングされた電圧の大きさに応じて有機電界発光素子１２−２に流れる電流を制御する。保持容量Ｃｓは、駆動トランジスタＴｒ１のゲート−ソース間に所定の電圧を保持するものである。保持容量Ｃｓは、所定の期間中に駆動トランジスタＴｒ１のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓを一定に保持する役割を有する。なお、画素回路１２−１は、上述の２Ｔｒ１Ｃの回路に対して各種容量やトランジスタを付加した回路構成となっていてもよいし、上述の２Ｔｒ１Ｃの回路構成とは異なる回路構成となっていてもよい。

【0021】

各信号線ＤＴＬは、後述の水平セレクタ３１の出力端と、書込トランジスタＴｒ２のソースまたはドレインとに接続されている。各走査線ＷＳＬは、後述のライトスキャナ３２の出力端と、書込トランジスタＴｒ２のゲートとに接続されている。各電源線ＤＳＬは、電源回路と、駆動トランジスタＴｒ１のソースまたはドレインに接続されている。

【0022】

書込トランジスタＴｒ２のゲートは、走査線ＷＳＬに接続されている。書込トランジスタＴｒ２のソースまたはドレインが信号線ＤＴＬに接続されている。書込トランジスタＴｒ２のソースおよびドレインのうち信号線ＤＴＬに未接続の端子が駆動トランジスタＴｒ１のゲートに接続されている。駆動トランジスタＴｒ１のソースまたはドレインが電源線ＤＳＬに接続されている。駆動トランジスタＴｒ１のソースおよびドレインのうち電源線ＤＳＬに未接続の端子が有機電界発光素子２１−２の陽極２１に接続されている。保持容量Ｃｓの一端が駆動トランジスタＴｒ１のゲートに接続されている。保持容量Ｃｓの他端が駆動トランジスタＴｒ１のソースおよびドレインのうち有機電界発光素子２１−２側の端子に接続されている。

【0023】

（ドライバ３０）
ドライバ３０は、例えば、水平セレクタ３１およびライトスキャナ３２を有している。水平セレクタ３１は、例えば、制御信号の入力に応じて（同期して）、コントローラ２０から入力されたアナログの信号電圧Ｖｓｉｇを、各信号線ＤＴＬに印加する。ライトスキャナ３２は、複数の副画素１２を所定の単位ごとに走査する。

【0024】

（コントローラ２０）
次に、コントローラ２０について説明する。コントローラ２０は、例えば、外部から入力されたデジタルの映像信号Ｄｉｎに対して所定の補正を行い、それにより得られた映像信号に基づいて、信号電圧Ｖｓｉｇを生成する。コントローラ２０は、例えば、生成した信号電圧Ｖｓｉｇを水平セレクタ３１に出力する。コントローラ２０は、例えば、外部から入力された同期信号Ｔｉｎに応じて（同期して）、ドライバ３０内の各回路に対して制御信号を出力する。

【0025】

次に、図３、図４、図５を参照して、有機電界発光素子１２−２について説明する。図３は、有機電界発光パネル１０の概略構成例を表したものである。図４は、図３の有機電界発光パネル１０のＡ−Ａ線での断面構成例を表したものである。図５は、図３の有機電界発光パネル１０のＢ−Ｂ線での断面構成例を表したものである。

【0026】

有機電界発光パネル１０は、行列状に配置された複数の画素１１を有している。各画素１１は、例えば、上述したように、赤色光を発する副画素１２（１２Ｒ）、緑色光を発する副画素１２（１２Ｇ）、および青色光を発する副画素１２（１２Ｂ）を含んで構成されている。副画素１２Ｒが本開示の「赤色画素」の一具体例に相当する。副画素１２Ｇが本開示の「緑色画素」の一具体例に相当する。副画素１２Ｂが本開示の「青色画素」の一具体例に相当する。

【0027】

副画素１２Ｒは、赤色の光を発する有機電界発光素子１２−２（１２ｒ）を含んで構成されている。副画素１２Ｇは、緑色の光を発する有機電界発光素子１２−２（１２ｇ）を含んで構成されている。副画素１２Ｂは、青色の光を発する有機電界発光素子１２−２（１２ｂ）を含んで構成されている。副画素１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂは、例えば、ストライプ配列となっている。各画素１１において、例えば、副画素１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂが、列方向に並んで配置されている。さらに、各画素行において、例えば、同一色の光を発する複数の副画素１２が、行方向に並んで配置されている。

【0028】

有機電界発光パネル１０は、基板１４上に、行方向に延在する複数のラインバンク１３と、列方向に延在する複数のバンク１５とを有している。複数のラインバンク１３および複数のバンク１５は、各副画素１２Ｒを区画する。複数のラインバンク１３は、各画素１１において、各副画素１２を区画する。複数のバンク１５は、各画素行において、各画素１１を区画する。つまり、複数の副画素１２は、複数のラインバンク１３および複数のバンク１５によって区画されている。各バンク１５は、列方向において互いに隣接する２つのラインバンク１３の間に設けられている。各バンク１５の両端部が、列方向において互いに隣接する２つのラインバンク１３に連結されている。

【0029】

基板１４は、例えば、各有機電界発光素子１２−２や各ラインバンク１３などを支持する基材と、基材上に設けられた配線層とによって構成されている。基板１４内の基材は、例えば、無アルカリガラス、ソーダガラス、無蛍光ガラス、燐酸系ガラス、硼酸系ガラスまたは石英などによって形成されている。基板１４内の基材は、例えば、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン、ポリエステル、シリコーン系樹脂、またはアルミナなどによって形成されていてもよい。基板１４内の配線層には、例えば、各画素１１の画素回路１２−１が形成されている。

【0030】

ラインバンク１３およびバンク１５は、例えば、絶縁性の有機材料によって形成されている。絶縁性の有機材料としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック型フェノール樹脂などが挙げられる。ラインバンク１３およびバンク１５は、例えば、耐熱性、溶媒に対する耐性を持つ絶縁性樹脂によって形成されていることが好ましい。ラインバンク１３およびバンク１５は、例えば、絶縁性樹脂をフォトリソグラフィおよび現像によって所望のパターンに加工することによって形成される。ラインバンク１３の断面形状は、例えば、図４に示したような順テーパ型であってもよく、裾が狭くなった逆テーパ型であってもよい。

【0031】

互いに平行で、かつ互いに隣接する２つのラインバンク１３および両端のバンク１５によって囲まれた領域が、溝部１６なっている。各副画素１２において、各有機電界発光素子１２−２は、互いに平行で、かつ互いに隣接する２つのラインバンク１３の間隙に１つずつ配置されている。つまり、各副画素１２において、各有機電界発光素子１２−２は、溝部１６の中に１つずつ配置されている。

【0032】

各有機電界発光素子１２−２は、例えば、陽極２１、正孔注入層２２、正孔輸送層２３、有機発光層２４、電子輸送層２５、電子注入層２６および陰極２７を基板１４側からこの順に備えたものである。正孔注入層２２および正孔輸送層２３のうち少なくとも正孔輸送層２３が本開示の「第１有機層」の一具体例に相当する。有機発光層２４が本開示の「発光層」の一具体例に相当する。電子輸送層２５および電子注入層２６のうち少なくとも電子輸送層２５が本開示の「第２有機層」の一具体例に相当する。正孔注入層２２は、正孔注入効率を高めるための層である。正孔輸送層２３は、陽極２１から注入された正孔を有機発光層２４へ輸送するための層である。有機発光層２４は、電子と正孔との再結合により、所定の色の光を発する層である。電子輸送層２５は、陰極２７から注入された電子を有機発光層２４へ輸送するための層である。電子注入層２６は、電子注入効率を高めるための層である。正孔注入層２２および電子注入層２６のうち少なくとも一方が省略されていてもよい。各有機電界発光素子１２−２は、上述以外の層をさらに有していてもよい。

【0033】

陽極２１は、例えば、基板１４の上に形成されている。陽極２１は、透光性を有する透明電極であって、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）又はＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電性材料からなる透明導電膜が用いられる。なお、陽極２１は、透明電極に限るものではなく、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、アルミニウムもしくは銀の合金等、または、反射性を有する反射電極であってもよい。陽極２１は、反射電極と透明電極とが積層されたものであってもよい。

【0034】

正孔輸送層２３は、陽極２１から注入された正孔を有機発光層２４へ輸送する機能を有する。正孔輸送層２３は、例えば、塗布膜である。正孔輸送層２３は、例えば、正孔輸送性を有する有機材料（以下、「正孔輸送性材料２３Ｍ」と称する。）を溶質の主成分とする溶液を塗布および乾燥することにより形成されている。正孔輸送層２３は、正孔輸送性材料２３Ｍを主成分として含んで構成されている。また、溶質である正孔輸送性材料１２Ｍは、不溶化する機能を有している。不溶化する機能とは、架橋性基又は熱解離可溶性基などの不溶化基が、熱あるいは紫外光等の照射もしくはその組み合わせにより、化学変化し、有機溶媒や水に対し不溶化する機能のことをいう。従って、正孔輸送層１２は、不溶化された正孔輸送層である。

【0035】

正孔輸送層２３の原料（材料）である正孔輸送性材料２３Ｍは、例えば、アリールアミン誘導体、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、ブタジエン化合物、ポリスチレン誘導体、ヒドラゾン誘導体、トリフェニルメタン誘導体、テトラフェニルベンジン誘導体等、または、これらの組み合わせからなる材料である。正孔輸送性材料２３Ｍは、さらに、例えば、溶解性および不溶化の機能のために、その分子構造中に、可溶性基と、熱解離可溶性基、架橋性基または脱離性保護基などの不溶化基とを有している。

【0036】

有機発光層２４は、正孔と電子との再結合により、所定の色の光を発する機能を有する。有機発光層２４は、例えば、塗布膜である。有機発光層２４は、正孔と電子との再結合により励起子を生成し発光する有機材料（以下、「有機発光材料２４Ｍ」と称する。）を溶質の主成分とする溶液の塗布および乾燥により形成されている。有機発光層２４は、有機発光材料２４Ｍを主成分として含んで構成されている。副画素１２Ｒに含まれる有機電界発光素子１２ｒでは、有機発光材料２４Ｍが赤色有機発光材料を含んで構成されている。副画素１２Ｇに含まれる有機電界発光素子１２ｇでは、有機発光材料２４Ｍが緑色有機発光材料を含んで構成されている。副画素１２Ｂに含まれる有機電界発光素子１２ｂでは、有機発光材料２４Ｍが青色有機発光材料を含んで構成されている。

【0037】

有機発光層２４は、例えば、単層の有機発光層、または、積層された複数の有機発光層によって構成されている。有機発光層２４が積層された複数の有機発光層によって構成されている場合には、有機発光層２４は、例えば、主成分が互いに共通の複数の有機発光層を積層したものである。このとき、複数の有機発光層は、ともに、塗布膜である。複数の有機発光層は、ともに、有機発光材料２４Ｍを溶質の主成分とする溶液の塗布および乾燥により形成されている。

【0038】

有機発光層２４の原料（材料）である有機発光材料２４Ｍは、例えば、ドーパント材料単独であってもよいが、より好ましくは、ホスト材料とドーパント材料との組み合わせがよい。つまり、有機発光層２４は、有機発光材料２４Ｍとして、ホスト材料およびドーパント材料を含んで構成されていることが好ましい。ホスト材料は、主に電子又は正孔の電荷輸送の機能を担っており、ドーパント材料は、発光の機能を担っている。ホスト材料およびドーパント材料は１種類のみに限られるものではなく、２種類以上の組み合わせであってもよい。ドーパント材料の量は、ホスト材料に対して、０．０１重量％以上３０重量％以下であるとよく、より好ましくは、０．０１重量％以上１０重量％以下である。

【0039】

有機発光層２４のホスト材料としては、例えば、アミン化合物、縮合多環芳香族化合物、ヘテロ環化合物が用いられる。アミン化合物としては、例えば、モノアミン誘導体、ジアミン誘導体、トリアミン誘導体、テトラアミン誘導体が用いられる。縮合多環芳香族化合物としては、例えば、アントラセン誘導体、ナフタレン誘導体、ナフタセン誘導体、フェナントレン誘導体、クリセン誘導体、フルオランテン誘導体、トリフェニレン誘導体、ペンタセン誘導体、または、ペリレン誘導体等が挙げられる。ヘテロ環化合物としては、例えば、カルバゾール誘導体、フラン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体、イミダゾール誘導体、ピラゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピロール誘導体、インドール誘導体、アザインドール誘導体、アザカルバゾール、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、または、フタロシアニン誘導体等が挙げられる。

【0040】

また、有機発光層２４のドーパント材料としては、例えば、ピレン誘導体、フルオランテン誘導体、アリールアセチレン誘導体、フルオレン誘導体、ペリレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、アントラセン誘導体、または、クリセン誘導体が用いられる。また、有機発光層２４のドーパント材料としては、金属錯体が用いられてもよい。金属錯体としては、例えば、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、オスミウム（Ｏｓ）、金（Ａｕ）、レニウム（Ｒｅ）、もしくは、ルテニウム（Ｒｕ）等の金属原子と配位子とを有するものが挙げられる。

【0041】

副画素１２Ｒに含まれる有機電界発光素子１２ｒでは、有機発光材料２４Ｍは、電子移動度が正孔移動度よりも大きな有機発光材料によって構成されている。つまり、有機電界発光素子１２ｒに含まれる有機発光材料２４Ｍは、電子輸送性の高い材料であり、かつ、電子移動度が正孔移動度よりも大きな材料である。従って、有機電界発光素子１２ｒでは、発光領域１２Ａが正孔輸送層２３側に位置する。なお、有機電界発光素子１２ｒにおいて、発光領域１２Ａが正孔輸送層２３との界面付近に位置していてもよい。

【0042】

副画素１２Ｇに含まれる有機電界発光素子１２ｇでは、有機発光材料２４Ｍは、電子移動度が正孔移動度よりも大きな有機発光材料によって構成されている。つまり、有機電界発光素子１２ｇに含まれる有機発光材料２４Ｍは、電子輸送性の高い材料であり、かつ、電子移動度が正孔移動度よりも大きな材料である。従って、有機電界発光素子１２ｇでは、発光領域１２Ａが正孔輸送層２３側に位置する。なお、有機電界発光素子１２ｇにおいて、発光領域１２Ａが正孔輸送層２３との界面付近に位置していてもよい。

【0043】

副画素１２Ｂに含まれる有機電界発光素子１２ｂでは、有機発光材料２４Ｍは、正孔移動度が電子移動度よりも大きな有機発光材料によって構成されている。つまり、有機電界発光素子１２ｂに含まれる有機発光材料２４Ｍは、正孔輸送性の高い材料であり、かつ、正孔移動度が電子移動度よりも大きな材料である。従って、有機電界発光素子１２ｂでは、発光領域１２Ａが電子輸送層２５側に位置する。なお、有機電界発光素子１２ｂにおいて、発光領域１２Ａが電子輸送層２５との界面付近に位置していてもよい。

【0044】

「発光領域１２Ａが電子輸送層２５側に位置する」とは、例えば、図６Ａに示したように、有機発光層２４内の発光領域１２Ａの５０％以上が、電子輸送層２５が配置されている側の領域に存在していることを指している。「発光領域が正孔輸送層２３側に位置する」とは、例えば、図６Ｂに示したように、有機発光層２４内の発光領域１２Ａの５０％以上が、正孔輸送層２３が配置されている側の領域に存在していることを指している。

【0045】

「発光領域１２Ａが電子輸送層２５との界面付近に位置する」とは、例えば、図６Ｃに示したように、有機発光層２４内の発光領域１２Ａの９０％以上が、電子輸送層２５が配置されている側に存在していることを指している。「発光領域１２Ａが正孔輸送層２３との界面付近に位置する」とは、例えば、図６Ｄに示したように、有機発光層２４内の発光領域１２Ａの９０％以上が、正孔輸送層２３が配置されている側の領域に存在していることを指している。なお、図６Ａ〜図６Ｄには、発光領域１２Ａの一例が示されている。例えば、発光領域のピーク（発光中心１２ａ）が有機発光層２４の界面ではなく、有機発光層２４内に位置している場合もある。なお、発光領域１２Ａのプロファイルやピーク（発光中心１２ａ）の位置を変化させる方法としては、例えば、有機発光層２４に含まれるホスト材料とドーパント材料の比率を調整する方法がある。

【0046】

電子輸送層２５は、陰極２７から注入された電子を有機発光層２４へ輸送する機能を有する。電子輸送層２５は、例えば、蒸着膜またはスパッタ膜である。電子輸送層２５は、電子輸送性を有する有機材料（以下、「電子輸送性材料２５Ｍ」と称する。）主成分として含んで構成されている。電子輸送層２５は、正孔ブロック性および励起子失活を防ぐのに適した、広いエネルギーギャップを有する有機材料によって構成されていることが好ましい。電子輸送層２５は、電子輸送層２５のエネルギーギャップが有機発光層２４のエネルギーギャップよりも大きい有機材料によって構成されている。

【0047】

エネルギーギャップとは、ＨＯＭＯ(最高被占準位，Highest occupied molecular orbital)エネルギー準位と、ＬＵＭＯ(最低空準位，Lowest unoccupied molecular orbital) エネルギー準位とのエネルギー差を指す。エネルギーギャップは、バンドギャップとも言う。ＨＯＭＯ準位の測定法としては、例えば、大気中光電子分光法、電気化学的手法（サイクリックボルタメトリー）、又は、光電子分光法（ＰＥＳ）等が挙げられる。一方、ＬＵＭＯ準位の測定法としては、例えば、逆光電子分光法（ＩＰＥＳ）、又は、光吸収分光法により吸収端から求めたエネルギーギャップとＨＯＭＯ準位とから算出する方法等が挙げられる。また、それぞれの準位を、分子起動法計算を用いて、ＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位順位を算出する手法を用いてもよい。

【0048】

電子輸送層２５は、有機発光層２４と陰極２７との間に介在し、陰極２７から注入された電子を有機発光層２４へ輸送する機能を有する。なお、電子輸送層２５は、さらに、有機発光層２４から陰極２７への電荷（本実施の形態では正孔）の突き抜けを抑制する電荷ブロック機能や、有機発光層２４の励起状態の消光を抑制する機能等を有していることが好ましい。電子輸送層２５の原料（材料）である電子輸送性材料２５Ｍは、例えば、分子内にヘテロ原子を１個以上含有する芳香族ヘテロ環化合物である。芳香族ヘテロ環化合物としては、例えば、ピリジン環、ピリミジン環、トリアジン環、ベンズイミダゾール環、フェナントロリン環、キナゾリン環等を骨格に含む化合物が挙げられる。また、電子輸送層２５は、電子輸送性を有する金属を含んでもよい。電子輸送層２５は、電子輸送性を有する金属を含むことで、電子輸送層２５の電子輸送性を向上できる。電子輸送層２５に含まれる金属としては、例えば、バリウム（Ｂａ）、リチウム（Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、カリウム（Ｋ）、セシウム（Ｃｓ）、ナトリウム（Ｎａ）、ルビジウム（Ｒｂ）、イットリビウム（Ｙｂ）等を用いることができる。

【0049】

陰極２７は、例えば、光反射性を有する反射電極であり、例えば反射性を有する金属材料を用いて形成された金属電極である。陰極２７の材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム−リチウム合金、マグネシウム−銀合金等が用いられる。なお、陰極２７は、反射電極に限るものではなく、陽極２１と同様に、ＩＴＯ膜等の透明電極であってもよい。基板１４及び陽極２１が透光性を有し、陰極２７が反射性を有する場合には、有機電界発光素子１２−２は、基板１４側から光が放出するボトムエミッション構造となっている。陽極２１が反射性を有し、陰極２７が透光性を有する場合には、有機電界発光素子１２−２は、トップエミッション構造となっている。

【0050】

有機電界発光パネル１０は、さらに、例えば、各有機電界発光素子１２−２を封止する封止層２８を有していてもよい。封止層２８は、例えば、各有機電界発光素子１２−２の陰極２７の表面に接して設けられている。

【0051】

次に、本実施の形態に係る有機電界発光素子１２−２の特徴について、比較例を交えて説明する。図７は、有機電界発光素子１２−２を副画素１２の種類ごとに模式的に表したものである。図８は、図７の有機電界発光素子１２−２における各層の膜厚の一例を表したものである。図９は、比較例に係る有機電界発光素子における各層の膜厚の一例を表したものである。図１０、図１１は、キャビティの次数と光取り出し強度との関係の一例を表したものである。図１２は、有機電界発光素子１２−２の強度マップの一例を表したものである。図１２（Ａ）は、赤色の副画素１２Ｒの有機電界発光素子１２−２の強度マップの一例を表したものである。図１２（Ｂ）は、緑色の副画素１２Ｒの有機電界発光素子１２−２の強度マップの一例を表したものである。図１２（Ｃ）は、青色の副画素１２Ｒの有機電界発光素子１２−２の強度マップの一例を表したものである。図１３は、図１２の強度マップの数値の一例を表したものである。

【0052】

副画素１２Ｒ、副画素１２Ｇおよび副画素１２Ｂにおいて、有機電界発光素子１２−２には、マイクロキャビティ構造が設けられている。図７の左端には、副画素１２Ｒの有機電界発光素子１２−２に設けられているマイクロキャビティ構造Ｃｒが例示されている。図７の中央には、副画素１２Ｇの有機電界発光素子１２−２に設けられているマイクロキャビティ構造Ｃｇが例示されている。図７のマイクロキャビティ構造Ｃｒ，Ｃｇにおいて、正孔注入層２２および正孔輸送層２３からなる層が本開示の「第１有機層」の一具体例に相当する。図７のマイクロキャビティ構造Ｃｒ，Ｃｇにおいて、電子輸送層２５および電子注入層２６からなる層が本開示の「第２有機層」の一具体例に相当する。なお、図７において、正孔注入層２２が省略されていてもよい。また、図７において、電子注入層２６が省略されていてもよい。また、図７のマイクロキャビティ構造Ｃｒ，Ｃｇにおいて、正孔注入層２２の全体もしくは一部が無機材料によって構成されている場合には、正孔注入層２２および正孔輸送層２３からなる層のうち、有機材料によって構成されている箇所が本開示の「第１有機層」の一具体例に相当する。図７の右端には、副画素１２Ｂの有機電界発光素子１２−２に設けられているマイクロキャビティ構造Ｃｂが例示されている。マイクロキャビティ構造Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂは、例えば、陽極２１と陰極２７との間で生じる光の共振を利用し、特定波長の光を増強させる効果を有する。有機発光層２４から発せられた光は、陽極２１と陰極２７との間で多重反射する。このとき、有機発光層２４から発せられた光のうちの特定の波長成分が強められる。

【0053】

本実施の形態では、副画素１２Ｒ、副画素１２Ｇおよび副画素１２Ｂから射出される光の波長は、それぞれ異なる。そのため、陽極２１と陰極２７との間の光路長は、各色の発光スペクトルピーク波長に対応している。マイクロキャビティ構造Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂにより、有機発光層２４から出射された光は、陽極２１と陰極２７との間で所定の光学長の範囲内で反射を繰り返し、光路長に対応した特定の波長の光は共振して増強される一方、光路長に対応しない波長の光は弱められる。その結果、外部に取り出される光のスペクトルが急峻でかつ高強度になり、輝度および色純度が向上する。

【0054】

マイクロキャビティ構造では、膜厚が大きくなるにつれて、１次干渉（ファーストキャビティ）、２次干渉（セカンドキャビティ）、３次干渉（サードキャビティ）などが発生する。マイクロキャビティ構造Ｃｒ，Ｃｇは、セカンドキャビティが生じる光路長を有している。一方、マイクロキャビティ構造Ｃｂは、サードキャビティが生じる光路長を有している。マイクロキャビティ構造Ｃｒにおいて、陽極２１と陰極２７との間の距離Ｌｒが、副画素１２Ｒの有機発光層２４から出射される光（赤色光）の波長においてセカンドキャビティが生じる光路長となっている。また、マイクロキャビティ構造Ｃｇにおいて、陽極２１と陰極２７との間の距離Ｌｇが、副画素１２Ｇの有機発光層２４から出射される光（緑色光）の波長においてセカンドキャビティが生じる光路長となっている。また、マイクロキャビティ構造Ｃｂにおいて、陽極２１と陰極２７との間の距離Ｌｇが、副画素１２Ｂの有機発光層２４から出射される光（青色光）の波長においてサードキャビティが生じる光路長となっている。

【0055】

本実施の形態では、副画素１２Ｒ、副画素１２Ｇおよび副画素１２Ｂにおいて、電子輸送層２５は、互いに共通の層で構成されている。例えば、副画素１２Ｒ、副画素１２Ｇおよび副画素１２Ｂにおいて、電子輸送層２５は、蒸着やスパッタなどによって一括成膜されている。副画素１２Ｒおよび副画素１２Ｇにおいて、正孔注入層２２、正孔輸送層２３、有機発光層２４、電子輸送層２５および電子注入層２６は、陽極２１と陰極２７との間の距離Ｌｒ，Ｌｇが、セカンドキャビティが生じる光路長となるように調整された膜厚となっている。また、副画素１２Ｂにおいて、正孔注入層２２、正孔輸送層２３、有機発光層２４、電子輸送層２５および電子注入層２６は、陽極２１と陰極２７との間の距離Ｌｂが、サードキャビティが生じる光路長となるように調整された膜厚となっている。

【0056】

有機電界発光素子の設計では、陽極２１と発光中心２４ａとの距離や、陰極２７と発光中心２４ａとの距離が非常に重要である。これらの距離の基準点は、厳密には発光再結合が起こる位置である。

【0057】

図８には、副画素１２Ｒおよび副画素１２Ｇにおいて発光中心２４ａが有機発光層２４内の正孔輸送層２３側に位置するとともに、副画素１２Ｂにおいて発光中心２４ａが有機発光層２４内の電子輸送層２５側に位置しているときの、各層の膜厚の一例が示されている。図８において、膜厚の単位はｎｍである。図８の上段には、マイクロキャビティ構造Ｃｒにおいて、発光中心２４ａの上部に相当する箇所（上部層）の理想的な膜厚と、発光中心２４ａの下部に相当する箇所（下部層）の理想的な膜厚とが例示されている。

【0058】

副画素１２Ｒにおいて、上部層の膜厚Ｌｒ１が理想的には２５０ｎｍとなっており、下部層の膜厚Ｌｒ２が理想的には６０ｎｍとなっている。膜厚Ｌｒ１が本開示の「第２距離」の一具体例に対応し、膜厚Ｌｒ２が本開示の「第１距離」の一具体例に対応する。膜厚Ｌｒ１，Ｌｒ２は、発光中心２４ａから発せられた光がマイクロキャビティ構造Ｃｒによって共振するような光路長となっている。また、副画素１２Ｇにおいて、上部層の膜厚Ｌｇ１が理想的には２１５ｎｍとなっており、下部層の膜厚Ｌｇ２が理想的には５０ｎｍとなっている。膜厚Ｌｇ１，Ｌｇ２は、発光中心２４ａから発せられた光がマイクロキャビティ構造Ｃｇによって共振するような光路長となっている。膜厚Ｌｇ１が本開示の「第２距離」の一具体例に対応し、膜厚Ｌｇ２が本開示の「第１距離」の一具体例に対応する。副画素１２Ｂにおいて、上部層の膜厚Ｌｂ１が理想的には１７０ｎｍとなっており、下部層の膜厚Ｌｂ２が理想的には１８０ｎｍとなっている。膜厚Ｌｂ１，Ｌｂ２は、発光中心２４ａから発せられた光がマイクロキャビティ構造Ｃｂによって共振するような光路長となっている。

【0059】

また、図８の下段には、有機電界発光素子１２−２に含まれる各層の膜厚が例示されている。各副画素１２において、電子輸送層２５および電子注入層２４は、蒸着やスパッタなどによって一括成膜されたものであり、電子輸送層２５および電子注入層２４の合計膜厚が１７０ｎｍとなっている。副画素１２ｒにおいて、有機発光層２４の膜厚が８０ｎｍとなっており、正孔輸送層２３および正孔注入層２２の合計膜厚が６０ｎｍとなっている。また、副画素１２ｇにおいて、有機発光層２４の膜厚が４５ｎｍとなっており、正孔輸送層２３および正孔注入層２２の合計膜厚が５０ｎｍとなっている。また、副画素１２ｂにおいて、有機発光層２４の膜厚が５０ｎｍとなっており、正孔輸送層２３および正孔注入層２２の合計膜厚が１３０ｎｍとなっている。

【0060】

図８から、各副画素１２において、有機発光層２４の膜厚が塗布に適した膜厚（４５ｎｍ〜８０ｎｍ）となっており、さらに、正孔輸送層２３および正孔注入層２２の合計膜厚も塗布に適した膜厚（５０ｎｍ〜１３０ｎｍ）となっていることがわかる。

【0061】

図９には、比較例に係る各副画素における膜厚が例示されている。図９には、各色の副画素において発光中心が有機発光層内の正孔輸送層側に位置しているときの、各層の膜厚の一例が示されている。図９において、膜厚の単位はｎｍである。図９の上段には、各色の副画素のマイクロキャビティ構造において、発光中心の上部に相当する箇所（上部層）の理想的な膜厚と、発光中心の下部に相当する箇所（下部層）の理想的な膜厚とが例示されている。また、図９の下段には、有機電界発光素子に含まれる各層の膜厚が例示されている。図９において、青色の副画素における正孔輸送層２３および正孔注入層２２の合計膜厚が、塗布に適した膜厚よりも厚くなっている。そのため、青色の副画素において、発光中心を、有機発光層内の正孔輸送層側に配置することは、塗布の観点からは不適切であることがわかる。

【0062】

ところで、マイクロキャビティ構造におけるキャビティの次数を決める際に、従来のシミュレーションでは、干渉効果のみが考慮されていた。そのため、図１０に示したように、キャビティの次数が大きくなるにつれて、光取り出し効率が大幅に減っていくことがわかる。従って、光取り出し効率の観点からは、キャビティの次数を１次にすることが好ましく、２次や３次にすることは好ましくないことがわかる。一方で、本願の発明者は、マイクロキャビティ構造におけるキャビティの次数を決めるには、干渉効果だけでなく、金属消光も考慮すべきことを見出した。そこで、本願の発明者は、干渉効果と金属消光とを考慮したシミュレーションによって、光取り出し効率と、マイクロキャビティ構造におけるキャビティの次数との関係を導出した。その結果を図１１に示した。図１１から、副画素１２Ｒおよび副画素１２Ｇにおいては、キャビティの次数を１次にするよりも、２次にすることが好ましいことがわかる。さらに、図１１から、副画素１２Ｂにおいては、キャビティの次数を１次にするよりも、３次にすることが好ましいことがわかる。なお、副画素１２Ｂにおいて、キャビティの次数を２次にしたときの光取り出し効率がキャビティの次数を３次にしたときの光取り出し効率よりも小さくなるのは、おそらく、金属消光の影響が他の副画素１２Ｒ，１２Ｇと比べて長距離に及ぶためであると思われる。

【0063】

図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）、図１２（Ｃ）には、横軸を下部層の膜厚とし、縦軸を上部層の膜厚としたときの強度マップ（光取り出し効率の大きさマップ）が示されている。図１３には、図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）、図１２（Ｃ）に示した光取り出し効率における最大値を１００％としたときの、各次数におけるピーク値の割合が示されている。

【0064】

図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）、図１２（Ｃ）において、２次のキャビティが２箇所存在していることがわかる。また、図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）、図１２（Ｃ）において、３次のキャビティが３箇所存在していることがわかる。図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）、図１２（Ｃ）からは、下部層の膜厚が薄く、上層の膜厚が厚くなるときの方が、下部層の膜厚が厚く、上層の膜厚が薄くなるときと比べて、２次のキャビティにおける光取り出し効率が高くなっていることがわかる。また、図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）、図１２（Ｃ）からは、下部層の膜厚が２番目に薄く、上層の膜厚も２番目に薄いときに、３次のキャビティにおける光取り出し効率が最も高くなることがわかる。また、２次のキャビティにおける光取り出し効率と、３次のキャビティにおける光取り出し効率とを対比すると、副画素１２Ｒおよび副画素１２Ｇにおいては、２次のキャビティにおける光取り出し効率の方が、３次のキャビティにおける光取り出し効率よりも高くなっていることがわかる。その一方で、副画素１２Ｂにおいては、３次のキャビティにおける光取り出し効率の方が、２次のキャビティにおける光取り出し効率よりも高くなっていることがわかる。

【0065】

以上のことから、マイクロキャビティ構造Ｃｒ，Ｃｇは、光取り出し効率の観点からは、セカンドキャビティが生じる光路長を有していることが好ましい。一方、マイクロキャビティ構造Ｃｂは、光取り出し効率の観点からは、サードキャビティが生じる光路長を有していることが好ましい。

【0066】

図１４は、本実施の形態に係る有機電界発光素子１２−２において、発光中心１２ａの位置と光取り出し強度との関係の一例を表したものである。図１５は、比較例に係る有機電界発光素子において、キャビティの次数と光取り出し強度との関係の一例を表したものである。図１６は、正孔輸送層２３の吸収係数ｋと光取り出し強度との関係の一例を表したものである。吸収係数ｋは、例えば、数１０ｎｍ〜数１００ｎｍの薄膜にも対応可能な分光エリプソメータを用いて導出することが可能である。

【0067】

図１４には、有機発光層２４に接する正孔輸送層２３の吸収係数ｋが０．０６のときの副画素１２Ｒおよび副画素１２Ｇの発光中心１２ａの位置と光取り出し強度との関係の一例が示されている。図１５には、有機発光層２４に接する正孔輸送層２３の吸収係数ｋがゼロのときの副画素１２Ｒおよび副画素１２Ｇの発光中心１２ａの位置と光取り出し強度との関係の一例が示されている。図１４、図１５では、マイクロキャビティ構造Ｃｒ，Ｃｇの共振点が、有機発光層２４の界面（具体的には、有機発光層２４と正孔輸送層２３との界面）の位置となっている。図１６には、副画素１２Ｒおよび副画素１２Ｇにおいて、正孔輸送層２３の吸収係数ｋと、有機発光層２４と正孔輸送層２３との界面における光取り出し強度との関係が例示されている。

【0068】

ところで、正孔輸送層２３の吸収係数ｋは、実際にはゼロではなく、材料によって様々な値を採り得る。副画素１２Ｒおよび副画素１２Ｇのうち、少なくとも一方の副画素１２の正孔輸送層２３は、通常、吸収係数ｋが０．０１以上０．０６以下の材料で構成されている。そのため、発光中心１２ａが有機発光層２４と正孔輸送層２３との界面にある場合、正孔輸送層２３の吸収係数ｋによって、発光の近接場エネルギーに損失が発生する。その結果、光取り出し効率が低下するおそれがある。

【0069】

そこで、本実施の形態に係る有機電界発光素子１２−２では、吸収係数ｋが０．０１以上０．０６以下の材料で構成された正孔輸送層２３を有する副画素１２の有機発光層２４は、例えば、図１４に示したように、当該有機発光層２４の、正孔輸送層２３側の界面から、当該有機発光層２４の厚さを１としたときの０より大きく０．４以下の厚さの分だけ後退した位置に発光中心１２ａ（第１発光中心）を有している。これにより、発光中心１２ａが有機発光層２４と正孔輸送層２３との界面にある場合よりも、光取り出し効率が向上する。また、吸収係数ｋが０．０１以上０．０６以下の材料で構成された正孔輸送層２３を有する副画素１２の有機発光層２４は、例えば、図１４に示したように、当該有機発光層２４の、正孔輸送層２３側の界面から、当該有機発光層２４の厚さを１としたときの０．１以上０．２以下の厚さの分だけ後退した位置に発光中心１２ａ（第１発光中心）を有していることがより好ましい。このようにした場合には、光取り出し効率が最も向上する。

【0070】

図１６には、正孔輸送層２３の吸収係数ｋを０から徐々に大きくしていくと、有機発光層２４と正孔輸送層２３との界面における光取り出し強度が徐々に小さくなっていく様子が示されている（図中の黒丸）。これは、正孔輸送層２３の吸収係数ｋによって、発光の近接場エネルギーに損失が発生しているためである。その一方で、光取り出し強度が最大となる箇所（図中の白丸）は、有機発光層２４と正孔輸送層２３との界面から、当該有機発光層２４の厚さを１としたときの０．１以上０．２以下の厚さの分だけ後退した位置にある。このように、発光中心１２ａを、有機発光層２４と正孔輸送層２３との界面（つまり共振点）から少し離れた箇所に配置することにより、光取り出し強度を最大化することができることがわかる。

【0071】

[効果]
次に、本実施の形態の有機電界発光パネル１０およびそれを備えた有機電界発光装置１の効果について説明する。

【0072】

従来から、有機電界発光素子の光取り出し効率を向上するための試みが非常に多くなされている。光取り出し効率を高めることで、消費電力を低減することができるからである。光取り出し効率を高める手段の１つとしてマイクロキャビティ効果を利用することが考えられる。しかし、図９に示したように、干渉効果のみを考慮した光学計算では、２次以上のキャビティを利用すると、光取り出し効率がむしろ低下してしまう。

【0073】

一方、本実施の形態では、赤色の画素１２Ｒおよび緑色の画素１２Ｇのマイクロキャビティ構造は、それぞれ、セカンドキャビティが生じる光路長を有している。一方、青色の画素１２Ｂのマイクロキャビティ構造は、サードキャビティが生じる光路長を有している。これは、干渉効果だけでなく金属消光の効果も考慮した光学計算では、図１０に示したように、光取り出し効率は干渉効果だけでなく金属消光の効果にも依存しているためである。図１０によると、赤色の画素１２Ｒおよび緑色の画素１２Ｇでは、２次のキャビティを利用すると、光取り出し効率が最大となり、青色の画素１２Ｂでは、３次のキャビティを利用すると、光取り出し効率が最大となる。従って、セカンドキャビティが生じる光路長（共振器長）となるように、赤色の画素１２Ｒおよび緑色の画素１２Ｇのマイクロキャビティ構造を構成し、サードキャビティが生じる光路長（共振器長）となるように、青色の画素１２Ｂのマイクロキャビティ構造を構成することにより、干渉効果だけでなく金属消光の影響も緩和され、光取り出し効率を向上させることができる。その結果、有機電界発光素子１２−２の素子性能を向上させることができる。

【0074】

また、本実施の形態では、副画素１２Ｒおよび副画素１２Ｇにおいて、陽極２１と陰極２７との間の距離Ｌｒ，Ｌｇが、セカンドキャビティが生じる光路長となっている。つまり、正孔注入層２２、正孔輸送層２３、有機発光層２４、電子輸送層２５および電子注入層２６が、副画素１２Ｒおよび副画素１２Ｇにおいて、陽極２１と陰極２７との間の距離Ｌｒ，Ｌｇが、セカンドキャビティが生じる光路長となるように調整された膜厚となっている。さらに、副画素１２Ｂにおいて、陽極２１と陰極２７との間の距離Ｌｂが、サードキャビティが生じる光路長となっている。つまり、正孔注入層２２、正孔輸送層２３、有機発光層２４、電子輸送層２５および電子注入層２６が、副画素１２Ｂにおいて、陽極２１と陰極２７との間の距離Ｌｂが、サードキャビティが生じる光路長となるように調整された膜厚となっている。これにより、光取り出し効率を向上させることができる。その結果、有機電界発光素子１２−２の素子性能を向上させることができる。また、このときに、副画素１２Ｒ、副画素１２Ｇおよび副画素１２Ｂにおいて、電子輸送層２５の膜厚を共通にすることができる。その結果、副画素１２Ｒ、副画素１２Ｇおよび副画素１２Ｂにおいて、電子輸送層２５を、互いに共通の層で構成することができる。

【0075】

また、本実施の形態では、副画素１２Ｒ、副画素１２Ｇおよび副画素１２Ｂにおいて、電子輸送層２５を、互いに共通の層で構成することができる。これにより、電子輸送層２４を、マスクを使わずに一括成膜で形成することができる。その結果、電子輸送層２４を、副画素１２Ｒ、副画素１２Ｇおよび副画素１２Ｂにおいて共通の蒸着膜またはスパッタ膜とすることができる。

【0076】

また、本実施の形態では、副画素１２Ｒおよび副画素１２Ｇにおいて発光中心２４ａが有機発光層２４内の正孔輸送層２３側に配置されるとともに、副画素１２Ｂにおいて発光中心２４ａが有機発光層２４内の電子輸送層２５側に配置されている。これにより、例えば、図８に示したように、各副画素１２において、有機発光層２４の膜厚を塗布に適した膜厚（４５ｎｍ〜８０ｎｍ）にすることができ、さらに、正孔輸送層２３および正孔注入層２２の合計膜厚も塗布に適した膜厚（５０ｎｍ〜１３０ｎｍ）にすることができる。その結果、各副画素１２における有機電界発光素子１２−２を塗布型の素子とすることができるので、有機電界発光パネル１０を安価に大型化することができる。

【0077】

ところで、低コストで大型化パネルの製造が容易な塗布型デバイスで光取出しを最大化させることが望まれている。塗布型デバイスとは、例えば、正孔輸送層２３や有機発光層２４を塗布で形成し、電子輸送層２５を、ＲＧＢ画素に対して一括で形成した有機発光素子１２−２を指している。塗布型デバイスでは、マスクパターン技術が不要なため、大型かつ安価なパネルを製造することができる。

【0078】

しかし、上記塗布型デバイスでは、電子輸送層２５が一括で形成される。そのため、電子輸送層２５の膜厚を、発光効率が最も低く電力の最大律速となる青色の画素１２Ｂに最適化した膜厚に設計することになる。しかし、そのようにした場合には、赤色の画素１２Ｒと、緑色の画素１２Ｇにおける光取出しが低下してしまうという問題がある。

【0079】

一方、本実施の形態では、吸収係数ｋが０．０１以上０．０６以下の材料で構成された正孔輸送層２３による消光の影響の最も大きな箇所である界面から、有機発光層２４の厚さを１としたときの０より大きく０．４以下の厚さの分だけ後退した位置が発光中心１２ａとなっている。これにより、正孔輸送層２３による消光の影響を避けつつ、共振点からのズレに起因する強度の低下を低く抑えることができる。その結果、有機電界発光素子の素子性能（光取出し効率）を向上させることができる。

【0080】

また、本実施の形態では、吸収係数ｋが０．０１以上０．０６以下の材料で構成された正孔輸送層２３による消光の影響の最も大きな箇所である界面から、有機発光層２４の厚さを１としたときの０．１以上０．２以下の厚さの分だけ後退した位置が発光中心１２ａとなっている。これにより、正孔輸送層２３による消光の影響を避けつつ、共振点からのズレに起因する強度の低下をより一層低く抑えることができる。その結果、有機電界発光素子の素子性能（光取出し効率）をより一層向上させることができる。

【0081】

＜２．適用例＞
[適用例その１]
以下では、上記実施の形態で説明した有機電界発光装置１の適用例について説明する。有機電界発光装置１は、テレビジョン装置、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、シート状のパーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなど、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。

【0082】

図１７は、本適用例に係る電子機器２の外観を斜視的に表したものである。電子機器３は、例えば、筐体３１０の主面に表示面３２０を備えたシート状のパーソナルコンピュータである。電子機器２は、電子機器２の表示面３２０に、有機電界発光装置１を備えている。有機電界発光装置１は、有機電界表示パネル１０が外側を向くように配置されている。本適用例では、有機電界発光装置１が表示面３２０に設けられているので、発光効率の高い電子機器２を実現することができる。

【0083】

[適用例その２]
以下では、上記実施の形態で説明した有機電界発光素子１２−２の適用例について説明する。有機電界発光素子１２−２は、卓上用もしくは床置き用の照明装置、または、室内用の照明装置など、あらゆる分野の照明装置の光源に適用することが可能である。

【0084】

図１８は、有機電界発光素子１２−２が適用される室内用の照明装置の外観を表したものである。この照明装置は、例えば、１または複数の有機電界発光素子１２−２を含んで構成された照明部４１０を有している。照明部４１０は、建造物の天井４２０に適宜の個数および間隔で配置されている。なお、照明部４１０は、用途に応じて、天井４２０に限らず、壁４３０または床（図示せず）など任意の場所に設置することが可能である。

【0085】

これらの照明装置では、有機電界発光素子１２−２からの光により、照明が行われる。これにより、発光効率の高い照明装置を実現することができる。

【0086】

以上、実施の形態を挙げて本開示を説明したが、本開示は実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、基板１４上に複数のラインバンク１３および複数のバンク１５が設けられていたが、それらの代わりに、副画素１２ごとに１つずつピクセルバンクが設けられていてもよい。

【0087】

また、例えば、上記実施の形態では、赤色の画素１２Ｒおよび緑色の画素１２Ｇのマイクロキャビティ構造が、それぞれ、セカンドキャビティが生じる光路長を有していた。さらに、青色の画素１２Ｂのマイクロキャビティ構造が、サードキャビティが生じる光路長を有していた。しかし、上記実施の形態において、赤色の画素１２Ｒ、緑色の画素１２Ｇおよび青色の画素１２Ｂのマイクロキャビティ構造が、それぞれ、上記とは異なる組み合わせになっていてもよい。例えば、上記実施の形態において、赤色の画素１２Ｒ、緑色の画素１２Ｇおよび青色の画素１２Ｂのマイクロキャビティ構造が、それぞれ、ファーストキャビティ、または、セカンドキャビティが生じる光路長を有していてもよい。

【0088】

なお、本明細書中に記載された効果は、あくまで例示である。本開示の効果は、本明細書中に記載された効果に限定されるものではない。本開示が、本明細書中に記載された効果以外の効果を持っていてもよい。

【0089】

また、例えば、本開示は以下のような構成を取ることができる。
（１）
陽極と、発光層を含む有機層と、陰極とをこの順に備えた有機電界発光素子であって、
前記有機層において、前記発光層と前記陽極との間にある第１有機層が、吸収係数が０．０１以上０．０６以下の材料で構成された正孔輸送層を含み、
前記発光層は、当該発光層の、前記陽極側の界面から、当該発光層の厚さを１としたときの０より大きく０．３５未満の厚さの分だけ後退した位置に発光中心を有し、
当該有機電界発光素子は、前記界面の位置が共振点となるマイクロキャビティ構造を有する
有機電界発光素子。
（２）
前記発光層は、当該発光層の、前記陽極側の界面から、当該発光層の厚さを１としたときの０．１以上、０．２以下の厚さの分だけ後退した位置に前記発光中心を有する
（１）に記載の有機電界発光素子。
（３）
前記界面と前記陽極との間の第１距離と、前記界面と前記陰極との間の第２距離とが、前記発光中心から発せられた光が前記マイクロキャビティ構造によって共振するような光路長となっている
（１）または（２）に記載の有機電界発光素子。
（４）
前記有機層において、前記発光層と前記陰極との間にある第２有機層は、蒸着膜またはスパッタ膜であり、
前記発光層および前記第１有機層は、塗布膜である
（１）から（３）のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
（５）
前記正孔輸送層は、不溶化された正孔輸送層である
（１）から（４）のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
（６）
赤色画素、緑色画素および青色画素を備え、
前記赤色画素、前記緑色画素および前記青色画素は、それぞれ、陽極と、発光層を含む有機層と、陰極とをこの順に備えた有機電界発光素子を有し、
前記赤色画素および前記緑色画素のうち、少なくとも一方の画素の前記有機層において、前記発光層と前記陽極との間にある第１有機層が、吸収係数が０．０１以上０．０６以下の材料で構成された正孔輸送層を含み、
前記正孔輸送層を有する画素における前記発光層は、当該発光層の、前記正孔輸送層側の界面から、当該発光層の厚さを１としたときの０より大きく０．３５未満の厚さの分だけ後退した位置に第１発光中心を有し、
前記正孔輸送層を有する画素における前記有機電界発光素子は、前記界面の位置が共振点となるマイクロキャビティ構造を有する
有機電界発光パネル。
（７）
前記有機層において、前記発光層と前記陰極との間にある第２有機層が、電子輸送層を含み、
前記電子輸送層は、蒸着膜またはスパッタ膜であり、
前記発光層および前記第１有機層は、塗布膜である
（６）に記載の有機電界発光パネル。
（８）
前記赤色画素、前記緑色画素および前記青色画素において、前記電子輸送層は、互いに共通の層で構成されている
（７）に記載の有機電界発光パネル。
（９）
前記青色画素において、前記発光層は、当該発光層の、前記電子輸送層側の位置に第２発光中心を有する
（７）または（８）に記載の有機電界発光パネル。
（１０）
有機電界発光パネルと、
前記有機電界発光パネルを駆動する駆動回路と
を備え、
前記有機電界発光パネルは、赤色画素、緑色画素および青色画素を有し、
前記赤色画素、前記緑色画素および前記青色画素は、それぞれ、陽極と、発光層を含む有機層と、陰極とをこの順に備えた有機電界発光素子を有し、
前記赤色画素、前記緑色画素および前記青色画素のうち、少なくとも一方の画素の前記有機層において、前記発光層と前記陽極との間にある第１有機層が、吸収係数が０．０１以上０．０６以下の材料で構成された正孔輸送層を含み、
前記正孔輸送層を有する画素における前記発光層は、当該発光層の、前記正孔輸送層側の界面から、当該発光層の厚さを１としたときの０より大きく０．３５未満の厚さの分だけ後退した位置に発光中心を有し、
前記正孔輸送層を有する画素における前記有機電界発光素子は、前記界面の位置が共振点となるマイクロキャビティ構造を有する
有機電界発光装置。
（１１）
有機電界発光装置を備え、
前記有機電界発光装置は、
有機電界発光パネルと、
前記有機電界発光パネルを駆動する駆動回路と
を有し、
前記有機電界発光パネルは、赤色画素、緑色画素および青色画素を有し、
前記赤色画素、前記緑色画素および前記青色画素は、それぞれ、陽極と、発光層を含む有機層と、陰極とをこの順に備えた有機電界発光素子を有し、
前記赤色画素、前記緑色画素および前記青色画素のうち、少なくとも一方の画素の前記有機層において、前記発光層と前記陽極との間にある第１有機層が、吸収係数が０．０１以上０．０６以下の材料で構成された正孔輸送層を含み、
前記正孔輸送層を有する画素における前記発光層は、当該発光層の、前記正孔輸送層側の界面から、当該発光層の厚さを１としたときの０より大きく０．３５未満の厚さの分だけ後退した位置に発光中心を有し、
前記正孔輸送層を有する画素における前記有機電界発光素子は、前記界面の位置が共振点となるマイクロキャビティ構造を有する
電子機器。

【符号の説明】

【0090】

１…有機電界発光装置、１０…有機電界発光パネル、１１…画素、１２，１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ…副画素、１２−１…画素回路、１２−２，１２ｒ，１２ｇ，１２ｂ…有機電界発光素子、１３…ラインバンク、１４…基板、１５…バンク、１６…溝部、２０…コントローラ、２１…陽極、２２…正孔注入層、２３…正孔輸送層、２４，２４ａ…発光領域、２５…電子輸送層、２６…電子注入層、２７…陰極、２８…封止層、３０…ドライバ、３１…水平セレクタ、３２…ライトスキャナ、Ｔｒ１…駆動トランジスタ、Ｔｒ２…選択トランジスタ、Ｃｓ…保持容量、ＤＳＬ…電源線、ＤＴＬ…信号線、Ｖｇｓ…ゲート−ソース間電圧、Ｖｓｉｇ…信号電圧、ＷＳＬ…選択線。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】