特開 2022-135948 向上された発光効率を有する発光素子、及びそれを含むディスプレイ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022135948

(43)【公開日】2022-09-15

(54)【発明の名称】向上された発光効率を有する発光素子、及びそれを含むディスプレイ装置

(51)【国際特許分類】

   H05B 33/24 20060101AFI20220908BHJP

   H01L 51/50 20060101ALI20220908BHJP

   H05B 33/28 20060101ALI20220908BHJP

   H05B 33/12 20060101ALI20220908BHJP

   H01L 27/32 20060101ALI20220908BHJP

【ＦＩ】

H05B33/24

H05B33/14 A

H05B33/28

H05B33/22 D

H05B33/12 C

H01L27/32

【審査請求】未請求

【請求項の数】27

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022016920

(22)【出願日】2022-02-07

(31)【優先権主張番号】10-2021-0028354

(32)【優先日】2021-03-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(71)【出願人】

【識別番号】390019839

【氏名又は名称】三星電子株式会社

【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ－ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ－ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】110000671

【氏名又は名称】八田国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】周 原 提

(72)【発明者】

【氏名】具 賢

(72)【発明者】

【氏名】崔 雅 淨

【テーマコード（参考）】

3K107

【Ｆターム（参考）】

3K107AA01

3K107BB01

3K107CC04

3K107DD10

3K107DD22

3K107DD23

3K107DD27

3K107DD28

3K107DD51

3K107DD71

3K107DD74

3K107EE21

3K107EE33

3K107FF06

3K107FF15

(57)【要約】

【課題】向上された発光効率を有する発光素子、及びそれを含むディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】発光素子は、反射層と、該反射層上に配された第１電極と、該第１電極と対向して配された第２電極と、該第１電極と該第２電極との間に配された部分透過ミラーと、該第１電極と該部分透過ミラーとの間に配された第１発光層と、該部分透過ミラーと該第２電極との間に配された第２発光層と、を含み、該反射層と該部分透過ミラーとの間に、一次以上の共振モードが形成され、該反射層と該第２電極との間に、二次以上の共振モードが形成されるように、該部分透過ミラーが配されうる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

反射層と、
前記反射層上に配された第１電極と、
前記第１電極と対向して配された第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に配された第１発光層と、
前記第１発光層と前記第２電極との間に配された第２発光層と、
前記第１発光層と前記第２発光層との間に配された第１部分透過ミラーと、を含み、
前記反射層と前記第１部分透過ミラーとの間に、一次以上の共振モードが形成され、前記反射層と前記第２電極との間に、二次以上の共振モードが形成されるように、前記第１部分透過ミラーが配されている、発光素子。

【請求項2】

前記第１電極は、透明電極であり、前記第２電極は、光の一部を反射させ、一部を透過させる部分透過電極である、請求項１に記載の発光素子。

【請求項3】

前記反射層と前記第２電極は、共振波長を有するマイクロキャビティを構成し、前記第１部分透過ミラーは、前記マイクロキャビティ内で共振する光波のノードに位置する、請求項１または２に記載の発光素子。

【請求項4】

前記第１部分透過ミラーは、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀合金またはアルミニウム合金を含む、請求項１～３のいずれかに記載の発光素子。

【請求項5】

前記第１部分透過ミラーの厚みは、５ｎｍないし３０ｎｍである、請求項４に記載の発光素子。

【請求項6】

前記第２電極の厚みと、前記第１部分透過ミラーの厚みとが異なる、請求項５に記載の発光素子。

【請求項7】

前記第１発光層は、
前記第１電極上に配された第１正孔輸送層と、
前記第１正孔輸送層上に配された第１有機発光材料層と、
前記第１有機発光材料層上に配された第１電子輸送層と、を含み、
前記第２発光層は、
前記第１部分透過ミラー上に配された第２正孔輸送層と、
前記第２正孔輸送層上に配された第２有機発光材料層と、
前記第２有機発光材料層上に配された第２電子輸送層と、を含む、請求項１～６のいずれかに記載の発光素子。

【請求項8】

前記発光素子は、前記第１部分透過ミラー上において、前記第２電極と対向するように配される透明導電体層をさらに含む、請求項１～７のいずれかに記載の発光素子。

【請求項9】

前記発光素子は、前記第１発光層と前記第２発光層との間に配される電荷生成層をさらに含む、請求項１～８のいずれかに記載の発光素子。

【請求項10】

前記第２発光層と前記第２電極との間に配された第３発光層と、
前記第２発光層と前記第３発光層との間に配された第２部分透過ミラーと、をさらに含む、請求項１～９のいずれかに記載の発光素子。

【請求項11】

前記反射層と前記第１部分透過ミラーとの間に、一次共振モードが形成され、前記反射層と前記第２部分透過ミラーとの間に、二次共振モードが形成され、前記反射層と前記第２電極との間に、三次共振モードが形成されるように、前記第１部分透過ミラー及び前記第２部分透過ミラーが配されている、請求項１０に記載の発光素子。

【請求項12】

前記反射層と前記第２電極は、共振波長を有するマイクロキャビティを構成し、前記第１部分透過ミラーは、前記マイクロキャビティ内で共振する光波の第１ノードに位置し、前記第２部分透過ミラーは、前記マイクロキャビティ内で共振する光波の第２ノードに位置する、請求項１１に記載の発光素子。

【請求項13】

反射層と、
前記反射層上に配された第１電極と、
前記第１電極と対向して配された第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に配された位相補正層と、
前記第１電極と前記位相補正層との間に配された第１発光層と、
前記位相補正層と前記第２電極との間に配された第２発光層と、
前記位相補正層と前記第１発光層との間に配された第１部分透過ミラーと、
前記位相補正層と前記第２発光層との間に配された第２部分透過ミラーと、を含み、
前記反射層と前記第１部分透過ミラーとの間に、一次以上の共振モードが形成され、前記反射層と前記第２電極との間に、二次以上の共振モードが形成されるように、前記第１部分透過ミラー及び前記第２部分透過ミラーが配されている、発光素子。

【請求項14】

前記第１電極は、透明電極であり、前記第２電極は、光の一部を反射させ、一部を透過させる部分透過電極である、請求項１３に記載の発光素子。

【請求項15】

前記反射層と前記第２電極は、共振波長を有するマイクロキャビティを構成し、前記位相補正層は、前記マイクロキャビティ内で共振する光波のノードに位置する、請求項１３または１４に記載の発光素子。

【請求項16】

前記反射層、前記第２電極、前記第１部分透過ミラー及び前記第２部分透過ミラーは、前記反射層、前記第２電極、前記第１部分透過ミラー及び前記第２部分透過ミラーによって反射された光につき、１８０°より大きい位相変調を起こす、請求項１３～１５のいずれかに記載の発光素子。

【請求項17】

前記位相補正層は、透明導電性材料によってなる、請求項１３～１６のいずれかに記載の発光素子。

【請求項18】

前記位相補正層の厚みは、５ｎｍないし１５０ｎｍである、請求項１７に記載の発光素子。

【請求項19】

前記第１部分透過ミラー及び前記第２部分透過ミラーは、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀合金またはアルミニウム合金を含む、請求項１３～１８のいずれかに記載の発光素子。

【請求項20】

前記第１部分透過ミラー及び前記第２部分透過ミラーの厚みは、５ｎｍないし３０ｎｍである、請求項１９に記載の発光素子。

【請求項21】

前記反射層と前記第１部分透過ミラーとの間に、一次共振モードまたは二次共振モードが形成されるように、前記反射層と前記第１部分透過ミラーとの光学的距離が選択され、
前記第２部分透過ミラーと前記第２電極との間に、一次共振モードまたは二次共振モードが形成されるように、前記第２部分透過ミラーと前記第２電極との光学的距離が選択される、請求項１３～２０のいずれかに記載の発光素子。

【請求項22】

前記第１発光層は、
前記第１電極上に配された第１正孔輸送層と、
前記第１正孔輸送層上に配された第１有機発光材料層と、
前記第１有機発光材料層上に配された第１電子輸送層と、を含み、
前記第２発光層は、
前記第２部分透過ミラー上に配された第２正孔輸送層と、
前記第２正孔輸送層上に配された第２有機発光材料層と、
前記第２有機発光材料層上に配された第２電子輸送層と、を含む、請求項１３～２１のいずれかに記載の発光素子。

【請求項23】

前記第１有機発光材料層と前記第２有機発光材料層とが、同一波長の光を生じさせる、請求項２２に記載の発光素子。

【請求項24】

前記第１有機発光材料層及び前記第２有機発光材料層から生じた光の波長について、共振モードが形成されるように、前記反射層と前記第１部分透過ミラーとの光学的距離、及び前記第２部分透過ミラーと前記第２電極との光学的距離が選択される、請求項２３に記載の発光素子。

【請求項25】

前記第１有機発光材料層は、第１波長の光を生じさせ、前記第２有機発光材料層は、第１波長と異なる第２波長の光を生じさせる、請求項２２に記載の発光素子。

【請求項26】

前記反射層と前記第１部分透過ミラーとの光学的距離は、第１波長について、共振モードが形成されるように選択され、
前記第２部分透過ミラーと前記第２電極との光学的距離は、第２波長について、共振モードが形成されるように選択される、請求項２５に記載の発光素子。

【請求項27】

複数の画素を含み、
それぞれの画素が請求項１～２６のいずれかに記載の発光素子を含む、ディスプレイ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光素子、及びそれを含むディスプレイ装置に係り、さらに詳細には、向上された発光効率を有する有機発光素子及び有機発光ディスプレイ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

有機発光素子（ＯＬＥＤ：organic light emitting device）は、正極（anode）から供給される正孔（hole）と、負極（cathode）から供給される電子（electron）とが有機発光層内で結合して光を放出することにより、画像を形成するディスプレイ素子である。そのような有機発光素子は、広い視野角、迅速な応答速度、薄厚、低廉な製造コスト、及び高コントラスト（contrast）のような優秀なディスプレイ特性を示すことができる。

【0003】

また、該有機発光素子において、有機発光層の材料として適切な物質を選択することにより、所望する色を放出させることができる。そのような原理により、該有機発光素子を利用し、カラーディスプレイ装置の具現が可能である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする課題は、向上された発光効率を有する有機発光素子及び有機発光ディスプレイ装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

一実施形態による発光素子は、反射層と、前記反射層上に配された第１電極と、前記第１電極と対向して配された第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に配された部分透過ミラーと、前記第１電極と前記部分透過ミラーとの間に配された第１発光層と、前記部分透過ミラーと前記第２電極との間に配された第２発光層と、を含み、前記反射層と前記部分透過ミラーとの間に、一次以上の共振モードが形成され、前記反射層と前記第２電極との間に、二次以上の共振モードが形成されるように、前記部分透過ミラーが配されうる。

【0006】

前記第１電極は、透明電極であり、前記第２電極は、光の一部を反射させ、一部を透過させる部分透過電極でもある。

【0007】

前記反射層と前記第２電極は、共振波長を有するマイクロキャビティを構成し、前記部分透過ミラーは、前記マイクロキャビティ内で共振する光波のノードに位置しうる。

【0008】

例えば、前記部分透過ミラーは、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀合金またはアルミニウム合金を含んでいてもよい。

【0009】

例えば、前記部分透過ミラーの厚みは、５ｎｍないし３０ｎｍでもある。

【0010】

前記第２電極の厚みと、前記部分透過ミラーの厚みが異なっていてもよい。

【0011】

前記第１発光層は、前記第１電極上に配された第１正孔輸送層と、前記第１正孔輸送層上に配された第１有機発光材料層と、前記第１有機発光材料層上に配された第１電子輸送層と、を含み、前記第２発光層は、前記部分透過ミラー上に配された第２正孔輸送層と、前記第２正孔輸送層上に配された第２有機発光材料層と、前記第２有機発光材料層上に配された第２電子輸送層と、を含んでもよい。

【0012】

前記発光素子は、前記部分透過ミラー上において、前記第２電極と対向するように配される透明導電体層をさらに含んでもよい。

【0013】

前記発光素子は、前記第１発光層と前記第２発光層との間に配される電荷生成層をさらに含んでもよい。

【0014】

前記発光素子は、前記第２発光層と前記第２電極との間に配された第３発光層をさらに含み、前記部分透過ミラーは、前記第１発光層と前記第２発光層との間に配された第１部分透過ミラー、及び前記第２発光層と前記第３発光層との間に配された第２部分透過ミラーを含んでもよい。

【0015】

前記反射層と前記第１部分透過ミラーとの間に、一次共振モードが形成され、前記反射層と前記第２部分透過ミラーとの間に、二次共振モードが形成され、前記反射層と前記第２電極との間に三次共振モードが形成されるように、前記第１部分透過ミラー及び前記第２部分透過ミラーが配されうる。

【0016】

前記反射層と前記第２電極は、共振波長を有するマイクロキャビティを構成し、前記第１部分透過ミラーは、前記マイクロキャビティ内で共振する光波の第１ノードに位置し、前記第２部分透過ミラーは、前記マイクロキャビティ内で共振する光波の第２ノードに位置しうる。

【0017】

他の実施形態による発光素子は、反射層と、前記反射層上に配された第１電極と、前記第１電極と対向して配された第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に配された位相補正層と、前記第１電極と前記位相補正層との間に配された第１発光層と、前記位相補正層と前記第２電極との間に配された第２発光層と、前記位相補正層と前記第１発光層との間に配された第１部分透過ミラーと、前記位相補正層と前記第２発光層との間に配された第２部分透過ミラーと、を含み、前記反射層と前記第１部分透過ミラーとの間に、一次以上の共振モードが形成され、前記反射層と前記第２電極との間に、二次以上の共振モードが形成されるように、前記第１部分透過ミラー及び前記第２部分透過ミラーが配されうる。

【0018】

前記反射層と前記第２電極は、共振波長を有するマイクロキャビティを構成し、前記位相補正層は、前記マイクロキャビティ内で共振する光波のノードに位置しうる。

【0019】

前記反射層、前記第２電極、前記第１部分透過ミラー及び前記第２部分透過ミラーは、反射光に対し、１８０°より大きい位相変調を起こしうる。

【0020】

例えば、前記位相補正層は、透明導電性材料を含んでいてもよい。

【0021】

例えば、前記位相補正層の厚みは、５ｎｍないし１５０ｎｍでもある。

【0022】

前記反射層と前記第１部分透過ミラーとの間に、一次共振モードまたは二次共振モードが形成されるように、前記反射層と前記第１部分透過ミラーとの光学的距離が選択され、前記第２部分透過ミラーと前記第２電極との間に、一次共振モードまたは二次共振モードが形成されるように、前記第２部分透過ミラーと前記第２電極との光学的距離が選択されうる。

【0023】

前記第１発光層は、前記第１電極上に配された第１正孔輸送層と、前記第１正孔輸送層上に配された第１有機発光材料層と、前記第１有機発光材料層上に配された第１電子輸送層と、を含み、前記第２発光層は、前記第２部分透過ミラー上に配された第２正孔輸送層と、前記第２正孔輸送層上に配された第２有機発光材料層と、前記第２有機発光材料層上に配された第２電子輸送層と、を含んでもよい。

【0024】

前記第１有機発光材料層と前記第２有機発光材料層とが、同一波長の光を生じさせることができる。

【0025】

前記第１有機発光材料層及び前記第２有機発光材料層から生じた光の波長について、共振モードが形成されるように、前記反射層と前記第１部分透過ミラーとの光学的距離、及び前記第２部分透過ミラーと前記第２電極との光学的距離が選択されうる。

【0026】

前記第１有機発光材料層は、第１波長の光を生じさせ、前記第２有機発光材料層は、第１波長と異なる第２波長の光を生じさせることができる。

【0027】

前記反射層と前記第１部分透過ミラーとの光学的距離は、第１波長について、共振モードが形成されるように選択され、前記第２部分透過ミラーと前記第２電極との光学的距離は、第２波長について、共振モードが形成されるように選択されうる。

【0028】

さらに他の実施形態によるディスプレイ装置は、複数の画素を含み、それぞれの画素は、反射層と、前記反射層上に配された第１電極と、前記第１電極と対向して配された第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に配された部分透過ミラーと、前記第１電極と前記部分透過ミラーとの間、及び前記部分透過ミラーと前記第２電極との間に配された発光層と、を含み、前記反射層と前記部分透過ミラーとの間に、一次以上の共振モードが形成され、前記反射層と前記第２電極との間に、二次以上の共振モードが形成されるように、前記部分透過ミラーが配されうる。

【発明の効果】

【0029】

本発明によれば、マイクロキャビティ基板の発光素子が厚い発光層を備え、二次または三次以上の共振モードが形成された場合でも、マイクロキャビティ内部に部分透過ミラーを配し、一次共振条件を満足させることにより、高次共振モードにおいてパーセル効果が低減される物理的現象を抑え、最終的には、発光素子の発光効率や駆動寿命を向上させることができる。

【0030】

また、反射層を構成する金属による位相遅延を考慮し、位相補正層を配することにより、反射層における位相遅延が１８０°より大きい場合でも、一次以上の共振条件を全て満足させ、発光素子の発光効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】一実施形態による発光素子の構造を概略的に示す断面図である。

【図2】図１に示された発光素子のマイクロキャビティ構造を示す概念図である。

【図3A】図１に示された発光素子のマイクロキャビティが有する共振モードを例示的に示す図である。

【図3B】図１に示された発光素子のマイクロキャビティが有する共振モードを例示的に示す図である。

【図4】他の実施形態による発光素子の構造を概略的に示す断面図である。

【図5】さらに他の実施形態による発光素子の構造を概略的に示す断面図である。

【図6】図５に示された発光素子のマイクロキャビティ構造を示す概念図である。

【図7A】図５に示された発光素子のマイクロキャビティが有する共振モードを例示的に示す図である。

【図7B】図５に示された発光素子のマイクロキャビティが有する共振モードを例示的に示す図である。

【図7C】図５に示された発光素子のマイクロキャビティが有する共振モードを例示的に示す図である。

【図8】図５に示された発光素子において、共振次数による発光体の発光特性の変化を、比較例と比較して例示的に示すグラフである。

【図9】図５に示された発光素子において、共振次数による発光素子の光放出特性の変化を、比較例と比較して例示的に示すグラフである。

【図10】さらに他の実施形態による発光素子の構造を概略的に示す断面図である。

【図11】さらに他の実施形態による発光素子の構造を概略的に示す断面図である。

【図12A】図１１に示された発光素子のマイクロキャビティが有する共振モードを例示的に示す図である。

【図12B】図１１に示された発光素子のマイクロキャビティが有する共振モードを例示的に示す図である。

【図12C】図１１に示された発光素子のマイクロキャビティが有する共振モードを例示的に示す図である。

【図13】図１１に示された発光素子において、位相補正層の厚み変化による二次共振器の共振波長の変化を例示的に示す図である。

【図14】図１１に示された発光素子において、共振次数による発光体の発光特性の変化を、比較例と比較して例示的に示すグラフである。

【図15】さらに他の実施形態による発光素子のマイクロキャビティ構造を示す概念図である。

【図16】さらに他の実施形態による発光素子の構造を概略的に示す断面図である。

【図17】一実施形態によるディスプレイ装置の構造を概略的に示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

以下、添付された図面を参照し、向上された発光効率を有する発光素子、及びそれを含むディスプレイ装置について詳細に説明する。以下の図面において、同一参照符号は、同一構成要素を称し、図面上において、各構成要素の大きさは、説明の明瞭さと便宜さとのために誇張されてもいる。また、以下で説明される実施形態は、単に例示的なものに過ぎず、そのような実施形態から、多様な変形が可能である。

【0033】

以下において、「上部」である、あるいは「上」であると記載されたところは、接触して真上にあるものだけではなく、非接触で上にあるものを含んでもよい。単数の表現は、文脈上明白に異なって意味しない限り、多数の表現を含む。また、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、それは、特別に反対となる記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいということを意味する。

【0034】

「前記」の用語、及びそれと類似した指示用語の使用は、単数及び多数のいずれにも該当しうる。方法を構成する段階について明白に順序を記載するか、あるいは反対となる記載がなければ、そのような段階は、適切な順序で遂行され、必ずしも記載された順序に限定されるものではない。

【0035】

また、明細書に記載された「…部」、「モジュール」というような用語は、少なくとも１つの機能や動作を処理する単位を意味し、それは、ハードウェアまたはソフトウェアによって具現されるか、あるいはハードウェアとソフトウェアとの結合によっても具現される。

【0036】

図面に示された構成要素間の線の連結、または連結部材は、機能的な連結、及び／または物理的または回路的な連結を例示的に示したものであり、実際の装置においては、代替可能であったり追加されたりする多様な機能的な連結、物理的な連結、または回路連結としても示される。

【0037】

全ての例、または例示的な用語の使用は、単に技術的思想について詳細に説明するためのものであり、特許請求の範囲によって限定されない以上、そのような例、または例示的な用語によって範囲が限定されるものではない。

【0038】

図１は、一実施形態による発光素子の構造を概略的に示す断面図である。図１を参照すれば、一実施形態による発光素子２００は、反射層１１０、反射層１１０上に配された第１電極１２０、第１電極１２０と対向して配された第２電極１５０、第１電極１２０と第２電極１５０との間に配された部分透過ミラー１４０、第１電極１２０と部分透過ミラー１４０との間に配された第１発光層１３０ａ、及び部分透過ミラー１４０と第２電極１５０との間に配された第２発光層１３０ｂを含んでもよい。また、発光素子２００は、第２電極１５０上に配され、第２電極１５０を保護する透明な保護層（passivation layer）１６０をさらに含んでもよい。

【0039】

発光素子２００は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ：organic light emitting diode）としても知られた有機発光素子でもあり、第１発光層１３０ａと第２発光層１３０ｂは、有機発光材料を含む有機発光層でもある。例えば、第１発光層１３０ａは、第１電極１２０上に配された第１正孔輸送層（hole transfer layer）１３２ａ、第１正孔輸送層１３２ａ）上に配された第１有機発光材料層１３１ａ、及び第１有機発光材料層１３１ａ上に配された第１電子輸送層（electron transfer layer）１３３ａを含んでもよい。第２発光層１３０ｂは、部分透過ミラー１４０上に配された第２正孔輸送層１３２ｂ、第２正孔輸送層１３２ｂ上に配された第２有機発光材料層１３１ｂ、及び第２有機発光材料層１３１ｂ上に配された第２電子輸送層１３３ｂを含んでもよい。

【0040】

第１正孔輸送層１３２ａ及び第２正孔輸送層１３２ｂは、正孔注入層（hole injection layer）の機能をさらに遂行することができ、第１電子輸送層１３３ａ及び第２電子輸送層１３３ｂは、電子注入層（electron injection layer）の機能をさらに遂行することができる。または、第１電極１２０と第１正孔輸送層１３２ａとの間、及び部分透過ミラー１４０と第２正孔輸送層１３２ｂとの間に、別途のさらなる正孔注入層がそれぞれ配され、第１電子輸送層１３３ａと部分透過ミラー１４０との間、及び第２電子輸送層１３３ｂと第２電極１５０との間に、別途のさらなる電子注入層がそれぞれ配されうる。また、図示されていないが、第１発光層１３０ａ及び第２発光層１３０ｂは、必要により、多様なさらなる層をさらに含んでもよい。例えば、第１発光層１３０ａ及び第２発光層１３０ｂは、電子阻止層（electron block layer）、正孔阻止層（hole block layer）などをさらに含んでもよい。

【0041】

そのような構造において、第１正孔輸送層１３２ａ及び第２正孔輸送層１３２ｂを介して提供された正孔と、第１電子輸送層１３３ａ及び第２電子輸送層１３３ｂを介して提供された電子とが、第１有機発光材料層１３１ａ及び第２有機発光材料層１３１ｂで結合して光が発生することになる。第１有機発光材料層１３１ａ及び第２有機発光材料層１３１ｂは、有機物ホスト（host）にドーパント物質をドーピングしても形成される。第１有機発光材料層１３１ａ及び第２有機発光材料層１３１ｂから発生する光の波長は、有機物ホスト物質と有機物ドーパント物質との特性によっても決定される。

【0042】

第１電極１２０は、第１発光層１３０ａ及び第２発光層１３０ｂに、正孔を提供する正極の役割を行い、第２電極１５０は、第１発光層１３０ａ及び第２発光層１３０ｂに、電子を提供する負極の役割を行うことができる。そのために、第１電極１２０は、相対的に高い仕事関数（work function）を有する材料によってなり、第２電極１５０は、相対的に低い仕事関数を有する材料によってもなる。

【0043】

また、第１電極１２０は、色（例えば、可視光）を透過させる性質を有する透明電極にもなる。例えば、第１電極１２０は、ＩＴＯ（indium tin oxide）、ＩＺＯ（indium zinc oxide）、ＡＺＯ（aluminum zinc oxide）のような透明伝導性酸化物（transparent conductive oxide）を含んでもよい。

【0044】

第２電極１５０は、光の一部を反射させ、一部を透過させる部分透過電極にもなる。そのために、第２電極１５０は、非常に薄厚の反射性金属を含む。例えば、第２電極１５０は、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀合金またはアルミニウム合金などを含んでいてもよい。例えば、銀合金としては、銀（Ａｇ）とマグネシウム（Ｍｇ）との混合層、アルミニウム合金としては、アルミニウム（Ａｌ）とリチウム（Ｌｉ）との混合層がある。そのような第２電極１５０の全体厚は、約５ｎｍないし３０ｎｍでもある。第２電極１５０の厚みが非常に薄いために、光の一部が反射性金属を通過することができる。

【0045】

反射層１１０は、第１発光層１３０ａ及び第２発光層１３０ｂによって生じ、第１電極１２０を透過した光を反射させるようにも構成される。そのために、反射層１１０は、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、またはそれらを含む合金を含んでいてもよい。しかし、必ずしもそれらに限定されるものではなく、反射層１１０は、他の反射性材料を含んでもよい。

【0046】

そのような反射層１１０は、第２電極１５０と共にマイクロキャビティを構成する役割を行う。言い換えれば、発光素子２００の反射層１１０と第２電極１５０との間に、マイクロキャビティが形成される。例えば、第１発光層１３０ａ及び第２発光層１３０ｂから生じた光は、反射層１１０と第２電極１５０との間を往復して共振した後、マイクロキャビティの共振波長に該当する光が、第２電極１５０を介して外部にも放出される。

【0047】

反射層１１０と第２電極１５０との間に形成されたマイクロキャビティの共振波長は、マイクロキャビティの光学的長さ（optical length）Ｌによっても決定される。例えば、マイクロキャビティの共振波長をλとするとき、マイクロキャビティの光学的長さＬは、ｎλ／２（ｎは、自然数である）でもある。そのようなマイクロキャビティの光学的長さＬは、反射層１１０と第２電極１５０との間のマイクロキャビティを形成する層の光学的厚み、第２電極１５０による位相遅延、及び反射層１１０による位相遅延の和によっても決定される。ここで、反射層１１０と第２電極１５０との間のマイクロキャビティを形成する層の光学的厚みは、単純な物理的な厚みではなく、マイクロキャビティを形成する層の材料の屈折率を考慮した厚みである。例えば、マイクロキャビティを形成する層の光学的厚みは、反射層１１０と第２電極１５０との間にある全ての層の光学的厚みの和である。

【0048】

発光素子２００の発光効率を向上させるために、マイクロキャビティの光学的長さＬは、マイクロキャビティの共振波長を、第１発光層１３０ａ及び第２発光層１３０ｂの発光波長にマッチングさせるようにも決定される。言い換えれば、マイクロキャビティの共振波長λは、第１発光層１３０ａ及び第２発光層１３０ｂの発光波長と同じでもある。そのために、第１発光層１３０ａ及び第２発光層１３０ｂの発光波長を考慮し、反射層１１０と第２電極１５０との間に配される層の光学的厚みを調節することができる。そのようなマイクロキャビティを利用することにより、発光素子２００から放出される光に直進性を付与することができ、狭い波長帯域内にある光だけが選択的に抽出されるので、発光素子２００から放出される光の色純度が高まりうる。

【0049】

一方、マイクロキャビティ構造においては、マイクロキャビティが有するＱ因子とモード体積（mode volume）との影響を受け、マイクロキャビティ内にある光源の放射崩壊速度（radiative decay rate）が変わることになるが、それをパーセル効果（Purcell effect）と言う。パーセル効果を増進させれば、光源の放射崩壊速度が速くなり、自発発光率（spontaneous emission rate）が向上されうる。有機発光素子の場合、光源は、発光ドーパントを意味するが、ドーパントのＰＬＱＹ（photoluminescence quantum yield）がパーセル効果によって上昇し、素子の発光効率をさらに向上させることができる。もしドーパントのＰＬＱＹがほぼ１に近い場合においても、マイクロキャビティによるパーセル効果によって放射崩壊速度が速くなれば、発光素子の寿命が延長される効果を期待することができる。

【0050】

そのようなパーセル効果は、一般的にｎ＝１、言い換えれば、マイクロキャビティの光学的長さＬがλ／２である一次共振モードで強く、ｎが増大し、共振次数が増大するにつれ、急減することになる。共振器長が長くなるほど、自由スペクトル範囲（free spectral range）が狭くなり、マイクロキャビティが形成する光学的状態密度（ＯＤＯＳ：optical density of state）を低減させ、マイクロキャビティ内部にある発光体の効率が低下するためである。従って、一次共振モードのマイクロキャビティが、発光素子に適用されることが最も効率的であるが、発光素子の駆動安定性のために、正孔輸送層や発光層の厚みを厚くしなければならなかったり、多重発光層を適用したりするか、あるいは複数の発光素子を積層するタンデム（tandem）構造を適用する場合には、高次共振モードを適用することができる。

【0051】

本実施形態によれば、マイクロキャビティ内部にある部分透過ミラー１４０は、二次または三次以上の共振モードを有するマイクロキャビティにおいても、一次共振モードを有するように、パーセル効果を増進させる役割を行う。例えば、図２は、図１に示された発光素子のマイクロキャビティ構造を示す概念図である。図２を参照すれば、反射層１１０と第２電極１５０とにより、二次共振モードを有するマイクロキャビティが形成される。部分透過ミラー１４０は、マイクロキャビティ内部で共振する光波の電場強度が最も弱い領域、言い換えれば、マイクロキャビティ内部で共振する光波のノード（node）に配される。それにより、部分透過ミラー１４０に入射する光の一部が、部分透過ミラー１４０によって反射されながら、新たな小共振器が形成される。従って、マイクロキャビティ内には、複数の共振モードが形成されうる。

【0052】

図３Ａ及び図３Ｂは、図１に示された発光素子のマイクロキャビティが有する共振モードを例示的に示す。まず、図３Ａを参照すれば、反射層１１０と部分透過ミラー１４０とにより、一次共振モードを有する共振器が形成されうる。また、図３Ｂに示されているように、反射層１１０と第２電極１５０とにより、二次共振モードを有する共振器が形成されうる。このように、マイクロキャビティ内に、部分透過ミラー１４０をさらに配することにより、マイクロキャビティが一次共振モードをさらに有することができ、それにより、光学的状態密度を上昇させることができる。図示されていないが、部分透過ミラー１４０と第２電極１５０とによっても、一次共振モードを有する一次共振器が形成されうる。従って、一次共振モードを有する２個の一次共振器が連結され、二次共振モードを有する１つの二次共振器が形成されうる。

【0053】

部分透過ミラー１４０は、第２電極１５０と同一材料を含んでいてもよい。言い換えれば、部分透過ミラー１４０は、反射性及び導電性を有する金属材料、例えば、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀合金またはアルミニウム合金を含んでいてもよい。部分透過ミラー１４０が光の一部を透過させることができるように、部分透過ミラー１４０は、薄厚にも形成される。例えば、部分透過ミラー１４０は、約５ｎｍないし３０ｎｍの厚みを有することができる。必要により、部分透過ミラー１４０の厚みは、発光素子２００の外部に光を出光させる第２電極１５０の厚みと異なるようにも選択される。言い換えれば、部分透過ミラー１４０の反射度は、第２電極１５０の反射度と異なるようにも選択される。

【0054】

また、反射層１１０と部分透過ミラー１４０との間に配された第１発光層１３０ａは、マイクロキャビティ内部で共振する光波の電場強度が最大である領域、言い換えれば、マイクロキャビティ内部で共振する光波のアンチノード（antinode）に位置しうる。電極から注入される正孔及び電子をして、発光層において、励起子（exciton）を効率的に生成させるために、電子輸送層及び正孔輸送層の厚みと素材とを選定することができ、発光層がマイクロキャビティのアンチノードに位置することが光学的に最も有利でもある。部分透過ミラー１４０と第２電極１５０との間に配された第２発光層１３０ｂも、やはりマイクロキャビティ内部で共振する光波のアンチノードに位置しうる。

【0055】

図４は、他の実施形態による発光素子の構造を概略的に示す断面図である。図４を参照すれば、発光素子２１０は、部分透過ミラー１４０の上部表面上において、第２電極１５０と対向するように配される透明導電体層１４１をさらに含んでもよい。透明導電体層１４１は、第１電極１２０と類似した役割を行うことができる。部分透過ミラー１４０と第２発光層１３０ｂとの間に位置する透明導電体層１４１は、第２発光層１３０ｂに正孔を提供するために、高い仕事関数を有する材料によってもなる。例えば、透明導電体層１４１は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯなどを含んでいてもよい。

【0056】

また、発光素子２１０は、第１発光層１３０ａと第２発光層１３０ｂとの間に配される電荷生成層（charge generation layer）１４２をさらに含んでもよい。電荷生成層１４２は、第１有機発光材料層１３１ａと第２有機発光材料層１３１ｂとの間の電荷移動を向上させる役割を行うことができる。図４には、電荷生成層１４２が、部分透過ミラー１４０の下部表面と、第１発光層１３０ａの上部表面との間に配されているように示されているが、それに限定されるものではなく、電荷生成層１４２は、第１発光層１３０ａと第２発光層１３０ｂとの間のどこにも位置しうる。

【0057】

発光素子２１０の残り構成は、図１に示された発光素子２００の構成と同一でもある。従って、図４に示された発光素子２１０に係わる詳細な説明を省略する。

【0058】

図５は、さらに他の実施形態による発光素子の構造を概略的に示す断面図である。図５を参照すれば、発光素子２２０は、反射層１１０、反射層１１０上に配された透明な第１電極１２０、第１電極１２０上に配された第１発光層１３０ａ、第１発光層１３０ａ上に配された第１部分透過ミラー１４０ａ、第１部分透過ミラー１４０ａ上に配された第２発光層１３０ｂ、第２発光層１３０ｂ上に配された第２部分透過ミラー１４０ｂ、第２部分透過ミラー１４０ｂ上に配された第３発光層１３０ｃ、第３発光層１３０ｃ上に配された第２電極１５０を含んでもよい。また発光素子２２０は、第２電極１５０上に配された保護層１６０をさらに含んでもよい。

【0059】

図１及び図４に示された発光素子２００，２１０と比較するとき、発光素子２２０は、第２発光層１３０ｂと第２電極１５０との間に配された第３発光層１３０ｃ、及び第２発光層１３０ｂと第３発光層１３０ｃとの間に配された第２部分透過ミラー１４０ｂをさらに含む。図１及び図４に示された発光素子２００，２１０は、マイクロキャビティが二次共振モードを有するように構成されたが、図５に示された発光素子２２０のマイクロキャビティは、三次共振モードを有する。また、マイクロキャビティの共振次数は、それに限定されるものではなく、四次以上の高次共振モードを有するように、マイクロキャビティを形成することもできる。

【0060】

図６は、図５に示された発光素子２２０のマイクロキャビティ構造を示す概念図である。図６を参照すれば、反射層１１０と第２電極１５０との間に、三次共振モードを有するマイクロキャビティが形成される。第１発光層１３０ａと第２発光層１３０ｂとの間に配された第１部分透過ミラー１４０ａは、マイクロキャビティ内で共振する光波の第１ノード領域に位置し、第２発光層１３０ｂと第３発光層１３０ｃとの間に配された第２部分透過ミラー１４０ｂは、マイクロキャビティ内で共振する光波の第２ノード領域に位置しうる。その場合、第１発光層１３０ａは、マイクロキャビティ内で共振する光波の第１アンチノード領域に、第２発光層１３０ｂは、マイクロキャビティ内で共振する光波の第２アンチノード領域に、第３発光層１３０ｃは、マイクロキャビティ内で共振する光波の第３アンチノード領域に位置しうる。

【0061】

図７Ａないし図７Ｃは、図５に示された発光素子２２０のマイクロキャビティが有する共振モードを例示的に示す。図７Ａないし図７Ｃを参照すれば、反射層１１０と第１部分透過ミラー１４０ａとの間に、一次共振モードが形成され、反射層１１０と第２部分透過ミラー１４０ｂとの間に、二次共振モードが形成され、反射層１１０と第２電極１５０との間に、三次共振モードが形成されうる。そのような多重共振モードは、図６のように、第１部分透過ミラー１４０ａ及び第２部分透過ミラー１４０ｂを、マイクロキャビティ内で共振する光波の互いに異なるノード領域に位置させることによって形成される。

【0062】

このように、１つの大きいマイクロキャビティ内に、複数の小さい共振器がさらに形成されることができ、そのような複数の小さい共振器が光学的に連結されうる。これにより、一次共振、二次共振及び三次共振の相互作用を介する光学的効果を得ることができる。例えば、図８は、図５に示された発光素子２２０において、共振次数による発光体の発光特性の変化を、比較例と比較して例示的に示すグラフであり、図９は、図５に示された発光素子２２０において、共振次数による発光素子２２０の光放出特性の変化を、比較例と比較して例示的に示すグラフである。言い換えれば、図８のグラフは、マイクロキャビティ内に位置する発光体が生じさせる光の強度を比較例と比較して示すものであり、図９のグラフは、マイクロキャビティ内で共振した光が、第２電極１５０を介し、発光素子２２０の外部に出力される光の強度を比較例と比較して示すものである。

【0063】

図８を参照すれば、一次共振モードから二次共振モード、三次共振モードに行くほど、共振次数が増加するにつれ、発光体が生じさせる光の強度が低減されるということが分かる。これは、前述のパーセル効果による結果であると解釈することができる。一方、本実施形態におけるように、第１部分透過ミラー１４０ａ及び第２部分透過ミラー１４０ｂを利用し、マイクロキャビティ内において、一次共振モードと二次共振モードとをさらに発生させれば、一次共振モードのみを有する場合よりも、発光体の発光特性がさらに向上するということを確認することができる。これは、多様な共振モードの相互補強干渉により、補強特性が強化された結果であると見られる。また、図９を参照すれば、本実施形態による発光素子２２０の外部に出力される光の強度が、一次共振モードのみを有する場合より、２倍ほど向上するので、光抽出効率も、やはり向上するということを予測することができる。

【0064】

前述のように、反射層１１０と部分透過ミラー１４０，１４０ａ，１４０ｂの間に、一次以上の共振モードが形成され、反射層１１０と第２電極１５０との間に、二次以上の共振モードが形成されるように、部分透過ミラー１４０，１４０ａ，１４０ｂを配することができる。それにより、マイクロキャビティ基板の発光素子が、多重発光層を含むか、あるいは厚い有機層を具備し、二次または三次以上の共振モードが形成される場合にも、マイクロキャビティ内部において、部分透過ミラーにより、一次共振条件を満足させることができる。その結果、パーセル効果の増大により、効率がさらに向上するか、あるいは発光素子の駆動寿命が延長される効果を期待することができる。

【0065】

図１０は、さらに他の実施形態による発光素子の構造を概略的に示す断面図である。図１０を参照すれば、発光素子２３０は、第１部分透過ミラー１４０ａの上部表面と、第２発光層１３０ｂとの間に配される第１透明導電体層１４１ａ、及び第２部分透過ミラー１４０ｂの上部表面と、第３発光層１３０ｃとの間に配される第２透明導電体層１４１ｂをさらに含んでもよい。また、発光素子２３０は、第１発光層１３０ａと第２発光層１３０ｂとの間に配される第１電荷生成層１４２ａ、及び第２発光層１３０ｂと第３発光層１３０ｃとの間に配される第２電荷生成層１４２ｂをさらに含んでもよい。図１０に示された発光素子２３０の残り他の構成は、図５に示された発光素子２２０の構成と同一であるので、詳細な説明を省略する。

【0066】

図１１は、さらに他の実施形態による発光素子の構造を概略的に示す断面図である。図１１を参照すれば、発光素子２４０は、反射層１１０、反射層１１０上に配された透明な第１電極１２０、第１電極１２０と対向して配され、部分透過性を有する第２電極１５０、第１電極１２０と第２電極１５０との間に配された位相補正層１４４、第１電極１２０と位相補正層１４４との間に配された第１発光層１３０ａ、位相補正層１４４と第２電極１５０との間に配された第２発光層１３０ｂ、位相補正層１４４と第１発光層１３０ａとの間に配された第１部分透過ミラー１４５、及び位相補正層１４４と第２発光層１３０ｂとの間に配された第２部分透過ミラー１４６を含んでもよい。また、発光素子２４０は、第２電極１５０上に配された保護層１６０をさらに含んでもよい。

【0067】

図１ないし図１０においては、反射層１１０、第２電極１５０、部分透過ミラー１４０，１４０ａ，１４０ｂによって反射される光の位相が１８０°（すなわち、π）ほど変更されると仮定した。しかし、金属ミラーの場合、実際においては、消失波（evanescent wave）効果により、約１．１倍ないし１．３倍大きい位相変調が生じることになる。例えば、銀（Ａｇ）ミラーにおいては、１．３×１８０°の位相変調が起こる。それにより、一次共振器の光学的長さが、実際においては、λ／２より短くもなる。例えば、共振波長が４５０ｎｍである場合、一次共振器の実際の光学的長さは、２２５ｎｍではなく、約１７０ｎｍほどである。共振器の長さが約５５ｎｍほど短くなった理由は、銀薄膜による反射位相変調が、πではなく、１．３πであるためである。

【0068】

そのように、金属ミラーで生じるπより大きい位相変調は、倍数の一次共振器を直列連結し難くしてしまう。πより大きい位相変調を考慮して構成した２個の一次共振器を直列連結する場合、結果としての共振器の長さは、二次共振条件を満足する長さより短くなり、結果としての共振器の実際共振波長は、目標にした共振波長より短くなることになる。例えば、共振波長が４５０ｎｍである２個の一次共振器を直列に連結すれば、二次共振器は、約４２０ｎｍほどの共振波長を有することができる。πより大きい位相変調を考慮して構成した３個の一次共振器を直列連結する場合には、結果としての共振器の長さは、三次共振条件を満足する長さよりさらに短くなる。これにより、複数の共振器の共振条件を満足する多様な共振モード間の補強干渉が起こらないのである。

【0069】

図１１に示された発光素子２４０は、二次以上の共振器の長さが短くミならないように、マイクロキャビティ内に位相を補正するためのさらなるキャビティをさらに含んでもよい。位相補正層１４４は、発光に直接寄与せず、位相を補正するためのそのようなさらなるキャビティの役割を行うことができる。位相補正層１４４は、位相補正層１４４の両面に配された一次共振器を直列に連結しながら、最終的な二次以上の共振器の共振波長を目標にした共振波長に一致させることができる。言い換えれば、最終的な二次以上の共振器の共振波長は、位相補正層１４４の厚みＤ（図１２Ｃ）によっても決定される。最終的な二次以上の共振器の共振波長を目標にした共振波長に一致させる位相補正層１４４の正確な厚みＤは、例えば、有限差分時間領域シミューレータ（finite-differential time-domain simulator）などを利用して計算することができる。

【0070】

図１２Ａないし図１２Ｃは、図１１に示された発光素子２４０のマイクロキャビティが有する共振モードを例示的に示す。図１２Ａを参照すれば、反射層１１０と第１部分透過ミラー１４５とにより、一次共振器が形成される。また、図１２Ｂを参照すれば、第２部分透過ミラー１４６と第２電極１５０とにより、他の一次共振器が形成される。また、図１２Ｃを参照すれば、反射層１１０と第２電極１５０との間に、２個の一次共振器が連結された二次共振器が形成される。第１部分透過ミラー１４５と第２部分透過ミラー１４６との間には、二次共振器の共振波長が短くならないように、位相補正層１４４が配される。位相補正層１４４は、反射層１１０と第２電極１５０との間のマイクロキャビティ、または二次共振器内で共振する光波のノードに位置しうる。第１部分透過ミラー１４５と第２部分透過ミラー１４６は、位相補正層１４４の両表面に直接接触しても配される。

【0071】

反射層１１０、第２電極１５０、第１部分透過ミラー１４５及び第２部分透過ミラー１４６は、反射光に対し、１８０°より大きい位相変調を起こしうる。位相補正層１４４の厚みＤは、反射層１１０、第２電極１５０、第１部分透過ミラー１４５及び第２部分透過ミラー１４６の１８０°より大きい位相変調を考慮しても決定される。特に、２個の一次共振器の共振波長と、二次共振器の共振波長とが一致するように、位相補正層１４４の厚みＤが決定されうる。例えば、位相補正層１４４の厚みＤは、約５ｎｍないし１５０ｎｍの範囲内で決定されうる。そのような位相補正層１４４は、高屈折率を有する透明導電性材料を含んでいてもよい。

【0072】

図１３は、図１１に示された発光素子２４０において、位相補正層１４４の厚み変化による二次共振器の共振波長の変化を例示的に示す。２個の一次共振器は、約４５０ｎｍの共振波長を有するように設計されている。反射層１１０は、約２００ｎｍ厚の銀薄膜を含み、第１部分透過ミラー１４５と第２部分透過ミラー１４６は、約１０ｎｍ厚を有し、第２電極１５０は、約２０ｎｍ厚を有する。反射層１１０と第１部分透過ミラー１４５との距離、及び第２部分透過ミラー１４６と第２電極１５０との距離は、約１６８ｎｍに固定した。位相補正距離、言い換えれば、位相補正層１４４の厚みを１０ｎｍから１５０ｎｍまで変化させながら、二次共振器の共振特性を計算した。図１３を参照すれば、位相補正層１４４の厚みが約１０ｎｍであるとき、共振波長が約４１０ｎｍにおいて形成されるということが分かる。位相補正層１４４の厚みが厚くなりながら、共振波長がだんだんと大きくなり、位相補正層１４４の厚みが約９０ｎｍであるとき、約４５０ｎｍの共振波長が形成される。

【0073】

図１４は、図１１に示された発光素子２４０において、共振次数による発光体の発光特性の変化を、比較例と比較して例示的に示すグラフである。図１４のグラフは、マイクロキャビティ内に位置する発光体が生じさせる光の強度を比較例と比較して示すものである。図１４を参照すれば、一次共振モードから二次共振モード、三次共振モードと、共振次数が増大するにつれ、発光体が生じさせる光の強度が低減されるということが分かる。一方、本実施形態によれば、一次共振モードのみを有する場合よりも、発光体の発光特性がさらに向上するということを確認することができる。このように、反射層１１０、第２電極１５０、第１部分透過ミラー１４５及び第２部分透過ミラー１４６を構成する金属による位相遅延を考慮し、位相補正層１４４を配することにより、反射層１１０、第２電極１５０、第１部分透過ミラー１４５及び第２部分透過ミラー１４６において、位相遅延が１８０°より大きい場合にも、一次以上の共振条件をいずれも満足させ、発光素子２４０の発光効率を向上させることができる。

【0074】

図１２Ａないし図１２Ｃにおいては、２個の一次共振器を連結し、最終的なマイクロキャビティが二次共振モードを有すると説明した。しかし、必ずしもそれに限定されるものではない。例えば、図１５は、さらに他の実施形態による発光素子２５０のマイクロキャビティ構造を示す概念図である。図１５を参照すれば、反射層１１０と第１部分透過ミラー１４５との間に形成される共振器は、二次共振モードを有する二次共振器である。また、第２部分透過ミラー１４６と第２電極１５０との間に形成される共振器も、やはり二次共振モードを有する二次共振器である。結果として、反射層１１０と第２電極１５０との間に形成される共振器は、四次共振モードを有する四次共振器である。その場合、位相補正層１４４は、四次共振器内で共振する光波の２番目ノードに位置しうる。

【0075】

前述のように、反射層１１０と第１部分透過ミラー１４５との間に、一次以上の共振モードが形成され、反射層１１０と第２電極１５０との間に、二次以上の共振モードが形成されるように、第１部分透過ミラー１４５と第２部分透過ミラー１４６とが配され、位相補正のために、第１部分透過ミラー１４５と第２部分透過ミラー１４６との間に、所定厚を有する位相補正層１４４が配されうる。また、反射層１１０と第１部分透過ミラー１４５との光学的距離Ｌ１は、反射層１１０と第１部分透過ミラー１４５との間に、一次共振モードまたは二次共振モードが形成されるようにも選択され、第２部分透過ミラー１４６と第２電極１５０との光学的距離Ｌ２も、やはり第２部分透過ミラー１４６と第２電極１５０との間に、一次共振モードまたは二次共振モードが形成されるようにも選択される。

【0076】

一方、第１発光層１３０ａと第２発光層１３０ｂは、図１ですでに説明した第１発光層１３０ａ及び第２発光層１３０ｂと同一構成を有することができる。例えば、第１発光層１３０ａは、第１電極１２０上に配された第１正孔輸送層、第１正孔輸送層上に配された第１有機発光材料層、及び第１有機発光材料層上に配された第１電子輸送層を含んでもよい。また、第２発光層１３０ｂは、第２部分透過ミラー１４６上に配された第２正孔輸送層、第２正孔輸送層上に配された第２有機発光材料層、及び第２有機発光材料層上に配された第２電子輸送層を含んでもよい。

【0077】

第１発光層１３０ａ内の第１有機発光材料層と、第２発光層１３０ｂ内の第２有機発光材料層は、同一波長の光を生じさせる有機物材料を含んでいてもよい。反射層１１０と第１部分透過ミラー１４５との光学的距離Ｌ１、及び第２部分透過ミラー１４６と第２電極１５０との光学的距離Ｌ２は、互いに同一であり、第１有機発光材料層及び第２有機発光材料層で生じた光の波長につき、共振モードが形成されるようにも選択される。

【0078】

他の例において、第１発光層１３０ａ内の第１有機発光材料層は、第１波長の光を生じさせる有機物材料を含み、第２発光層１３０ｂ内の第２有機発光材料層は、第１波長と異なる第２波長の光を生じさせる有機物材料を含んでいてもよい。その場合、反射層１１０と第１部分透過ミラー１４５との光学的距離Ｌ１は、第１波長について、共振モードが形成されるように選択され、第２部分透過ミラー１４６と第２電極１５０との光学的距離Ｌ２は、第２波長について、共振モードが形成されるように選択されうる。また、位相補正層１４４の厚みを調節することにより、第１波長と第２波長とのうちから選択されたいずれか１波長について共振モードを有するように、反射層１１０と第２電極１５０との光学的距離Ｌを選択することができる。または、第１及波長及び第２波長と異なる第３波長について共振モードを有するように、補正層１４４の厚みを調節することもできる。その場合、発光素子２４０は、マルチカラーの光を放出することができる。

【0079】

図１１には、２層の発光層が示されているが、第２発光層１３０ｂと第２電極１５０との間に、さらなる第１部分透過ミラー、位相補正層、第２部分透過ミラー及び発光層がさらに配されうる。その場合、３層の発光層が、互いに異なる波長の光を生じさせることができる。または、３層の発光層が互いに同一波長の光を生じさせることもできる。

【0080】

図１６は、さらに他の実施形態による発光素子の構造を概略的に示す断面図である。図１６を参照すれば、発光素子２５０は、第２部分透過ミラー１４６の上部表面と、第２発光層１３０ｂとの間に配される透明導電体層１４１をさらに含んでもよい。また発光素子２５０は、第１発光層１３０ａと第２発光層１３０ｂとの間に配される電荷生成層１４２をさらに含んでもよい。図１６に示された発光素子２５０の残り他の構成は、図１１に示された発光素子２４０の構成と同一であるので、詳細な説明を省略する。

【0081】

前述の発光素子は、ディスプレイ装置の複数の画素にも適用される。図１７は、一実施形態によるディスプレイ装置の構造を概略的に示す断面図である。図１７を参照すれば、ディスプレイ装置１０００は、互いに異なる色相の光を放出する複数の画素を含む。ここで、多数の画素は、基板１００１の同一平面上において、互いに隣接して配される赤色画素１１００、緑色画素１２００及び青色画素１３００を含んでもよい。図１７には、便宜上、赤色画素１１００、緑色画素１２００及び青色画素１３００によって構成された１つの単位画素だけが示されているが、実際においては、基板１００１上に非常に多数の赤色画素１１００、緑色画素１２００及び青色画素１３００が反復されて配列される。

【0082】

赤色画素１１００は、基板１００１上に配された反射層１１０、反射層１１０上に配された第１電極１２０、第１電極１２０と対向して配された第２電極１５０、第１電極１２０と第２電極１５０との間に配された部分透過ミラー１４０、第１電極１２０と部分透過ミラー１４０との間に配された第１赤色発光層１３０Ｒａ、部分透過ミラー１４０と第２電極１５０との間に配された第２赤色発光層１３０Ｒｂ、及び第２電極１５０上に配された保護層１６０を含んでもよい。第１電極１２０と部分透過ミラー１４０との光学的距離、及び部分透過ミラー１４０と第２電極１５０との光学的距離は、赤色光について、一次以上の共振モードを有するように決定され、第１電極１２０と第２電極１５０との光学的距離は、赤色光について、二次以上の共振モードを有するように決定される。

【0083】

緑色画素１２００と青色画素１３００は、赤色画素１１００と類似した構造を有する。緑色画素１２００は、赤色発光層１３０Ｒａ、１３０Ｒｂの代わりに、第１緑色発光層１３０Ｇａ及び第２緑色発光層１３０Ｇｂを含み、青色画素１３００は、赤色発光層１３０Ｒａ、１３０Ｒｂの代わりに、第１青色発光層１３０Ｂａ及び第２青色発光層１３０Ｂｂを含む。緑色画素１２００において、第１電極１２０と部分透過ミラー１４０との光学的距離、及び部分透過ミラー１４０と第２電極１５０との光学的距離は、緑色光について、一次以上の共振モードを有するように決定され、第１電極１２０と第２電極１５０との光学的距離は、緑色光について、二次以上の共振モードを有するように決定される。また、青色画素１３００において、第１電極１２０と部分透過ミラー１４０との光学的距離、及び部分透過ミラー１４０と第２電極１５０との光学的距離は、青色光について、一次以上の共振モードを有するように決定され、第１電極１２０と第２電極１５０との光学的距離は、青色光について、二次以上の共振モードを有するように決定される。

【0084】

図１７には、赤色画素１１００、緑色画素１２００及び青色画素１３００が、図１に示された発光素子２００と同一構造を有するように示されているが、必ずしもそれに限定されるものではない。ディスプレイ装置１０００は、図１に示された発光素子２００だけではなく、他の実施形態による発光素子２１０，２２０，２３０，２４０，２５０を、赤色画素１１００、緑色画素１２００及び青色画素１３００に適用することもできる。

【0085】

前述の発光素子とディスプレイ装置は、多様な大きさと多様な用途との装置に、制限なしに適用されうる。例えば、前述の発光素子とディスプレイ装置は、モバイルフォンまたはスマートフォンのディスプレイパネルにも適用され、タブレットまたはスマートタブレットのディスプレイパネルにも適用され、ノート型パソコン、テレビ、スマートテレビのディスプレイパネルにも適用され、あるいはヘッド装着型ディスプレイ、めがね型ディスプレイ、ゴーグル型ディスプレイなどで使用される小型ディスプレイパネルにも適用される。

【0086】

前述の向上された発光効率を有する発光素子、及びそれを含むディスプレイ装置は、図面に示された実施形態を参照して説明されたが、それらは、例示的なものに過ぎず、当該分野で当業者であるならば、それらから多様な変形、及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解するであろう。従って、開示された実施形態は、限定的な観点ではなく、説明的な観点から考慮されなければならない。権利範囲は、前述の説明ではなく、特許請求の範囲に示されており、それと同等な範囲内にある全ての差異は、権利範囲に含まれたものであると解釈されなければならないのである。

【符号の説明】

【0087】

１１０ 反射層
１２０ 第１電極
１３０ａ，１３０ｂ 発光層
１４０，１４５，１４６ 部分通過ミラー
１４１ 透明導電体層
１４２ 電荷生成層
１４４ 位相補正層
１５０ 第２電極
１６０ 保護層
２００，２１０，２２０，２３０，２４０，２５０ 発光素子
１０００ ディスプレイ装置
１００１ 基板
１１００ 赤色画素
１２００ 緑色画素
１３００ 青色画素

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12A】

【図12B】

【図12C】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】