JP2021057336A - 発光素子、自発光パネル、および、発光素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】光共振器構造による光の取り出し効率の向上と、機能層の膜厚の最適化とを両立させることにより、所望の波長をピーク波長として出力する発光素子の高効率化を達成し長寿命化を図る。【解決手段】光反射性の第１電極と、発光層と、光半透過性の第２電極と、第１透光層と、第２透光層とがこの順に積層される発光素子において、前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第２電極の前記発光層側の面との間で、前記発光層から出射される光のピーク波長より長波長である第１の波長をピーク波長とする第１の光共振器構造を形成し、前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第１透光層と前記第２透光層との界面との間で、前記第１の波長より短波長である第２の波長をピーク波長とする第２の光共振器構造を形成し、前記第２透光層の屈折率と、前記第１透光層の屈折率との差は０．３以上である。【選択図】図２
Description
本開示は、電界発光現象や量子ドット効果を利用した発光素子、発光素子を用いた自発光パネル、および、その製造方法に関する。
近年、有機材料の電界発光現象を利用した有機ＥＬ素子、量子ドット効果を利用したＱＬＥＤなどの自発光素子を利用した表示装置が普及しつつある。
自発光素子は、陽極と陰極との間に機能層が挟まれた構造を有しており、機能層には、少なくとも発光層が含まれる。発光層以外の機能層としては、例えば、発光層と陰極との間に配される、発光層に電子を供給するための機能層（電子注入層、電子輸送層等）、発光層と陽極との間に配される、発光層に正孔（ホール）を供給するための機能層（正孔輸送層、正孔注入層）等がある。
自発光素子において、消費電力の低減や長寿命化の観点から、各色発光素子から光取り出し効率を向上させることも望まれている。この光取り出し効率を向上させるために、例えば特許文献１に示されるように、自発光素子たる各色の有機ＥＬ素子において、共振器構造を採用する技術も知られている。
しかしながら、共振器構造により光を取り出す場合、自発光素子において、陽極の発光層側の界面と、陰極の発光層側の界面との光学距離を、取り出す光のピーク波長に対応して設計する必要がある。したがって、取り出す光のピーク波長が所望の範囲となるよう共振器を設計しようとすると機能層の膜厚を適切に設計できず発光素子の高効率化が図れない一方で、発光素子の高効率化を目指して機能層の膜厚を設計すると共振器構造による取り出す光のピーク波長が所望の範囲からずれてしまい、カラーフィルター等による色の補正が必要となり、また、所望の波長の光の強度が十分に強くならない場合がある。
本開示は、上記課題を鑑みてなされたものであり、光共振器構造による光の取り出し効率の向上と、機能層の膜厚の最適化とを両立させることにより、所望の波長をピーク波長として出力する発光素子の高効率化を達成し長寿命化を図ることを目的とする。
本開示の一態様に係る発光素子は、光反射性の第１電極と、前記第１電極の上方に配される発光層と、前記発光層の上方に配される光半透過性の第２電極と、前記第２電極の上に接して配される第１透光層と、前記第１透光層の上に接して配される第２透光層とを備え、前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第２電極の前記発光層側の面との間で、前記発光層から出射される光のピーク波長より長波長である第１の波長をピーク波長とする第１の光共振器構造を形成し、前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第１透光層と前記第２透光層との界面との間で、前記第１の波長より短波長である第２の波長をピーク波長とする第２の光共振器構造を形成し、前記第２透光層の屈折率と、前記第１透光層の屈折率との差は０．３以上であることを特徴とする。
上記態様の発光素子によれば、発光層および第１電極と第２電極との間に存在する機能層の膜厚最適化により、第１電極と第２電極との間に構成される第１の共振器構造のピーク波長である第１の波長が所望の波長より長波長であっても、第２の共振器構造のピーク波長を第１の波長より短波長である第２の波長とすることで、発光素子から取り出される光のピーク波長を所望の波長とすることができる。したがって、機能層の膜厚を最適化するとともに、２つの共振器構造の組み合わせにより所望の波長をピーク波長とする光を発光素子から取り出すことができるため、所望の波長をピーク波長として出力する発光素子の高効率化を達成し長寿命化を図ることができる。
≪本開示の一態様に至った経緯≫
発光素子の光取り出し効率を向上するための手段として、光共振器構造が知られている。具体的には、図２（ｂ）の模式断面図に示すように、例えば、発光中心から直接的に放出される経路Ｃ1を経由する光と、発光中心から光半透過性電極、光反射性電極の順に反射されて放出される経路Ｃ2を経由する光が互いに強め合うように光学距離を調整した構造である。このとき、経路Ｃ2と経路Ｃ1との光路長差はＬ0の光路長（屈折率を経路長で積分した値）とＬ1の光路長との和に依存する。このとき、光が強め合う条件は光路長差と波長との関係に依存し、放出される光の波長が短いほどＬ0＋Ｌ1の光路長を短くする必要がある。一方で、発光層や発光層以外の機能層（正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層）にはそれぞれ最適な膜厚があり、発光層や正孔輸送層等の機能層の膜厚が十分でない場合、機能を十分に発揮することができず発光効率が低下する場合がある。特に、青色発光素子等の発光波長の短い素子では、共振器構造を最適化すると機能層の膜厚が十分でなく発光効率が十分に向上しない一方で、機能層の膜厚が十分となる設計では共振器構造においてＬ0＋Ｌ1の光路長が所望の取り出し波長に対して長くなるため取り出される光のピーク波長が長波長側にシフトし色ずれが生じる課題がある。
発光素子の光取り出し効率を向上するための手段として、光共振器構造が知られている。具体的には、図２（ｂ）の模式断面図に示すように、例えば、発光中心から直接的に放出される経路Ｃ1を経由する光と、発光中心から光半透過性電極、光反射性電極の順に反射されて放出される経路Ｃ2を経由する光が互いに強め合うように光学距離を調整した構造である。このとき、経路Ｃ2と経路Ｃ1との光路長差はＬ0の光路長（屈折率を経路長で積分した値）とＬ1の光路長との和に依存する。このとき、光が強め合う条件は光路長差と波長との関係に依存し、放出される光の波長が短いほどＬ0＋Ｌ1の光路長を短くする必要がある。一方で、発光層や発光層以外の機能層（正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層）にはそれぞれ最適な膜厚があり、発光層や正孔輸送層等の機能層の膜厚が十分でない場合、機能を十分に発揮することができず発光効率が低下する場合がある。特に、青色発光素子等の発光波長の短い素子では、共振器構造を最適化すると機能層の膜厚が十分でなく発光効率が十分に向上しない一方で、機能層の膜厚が十分となる設計では共振器構造においてＬ0＋Ｌ1の光路長が所望の取り出し波長に対して長くなるため取り出される光のピーク波長が長波長側にシフトし色ずれが生じる課題がある。
発明者らは、共振器構造と機能層膜厚の最適化の両立について検討し、ピーク波長の異なる複数の共振器を組み合わせるという着想を得て、本開示に至ったものである。
≪開示の態様≫
本開示の一態様に係る発光素子は、光反射性の第１電極と、前記第１電極の上方に配される発光層と、前記発光層の上方に配される光半透過性の第２電極と、前記第２電極の上に接して配される第１透光層と、前記第１透光層の上に接して配される第２透光層とを備え、前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第２電極の前記発光層側の面との間で、前記発光層から出射される光のピーク波長より長波長である第１の波長をピーク波長とする第１の光共振器構造を形成し、前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第１透光層と前記第２透光層との界面との間で、前記第１の波長より短波長である第２の波長をピーク波長とする第２の光共振器構造を形成し、前記第２透光層の屈折率と、前記第１透光層の屈折率との差は０．３以上であることを特徴とする。
本開示の一態様に係る発光素子は、光反射性の第１電極と、前記第１電極の上方に配される発光層と、前記発光層の上方に配される光半透過性の第２電極と、前記第２電極の上に接して配される第１透光層と、前記第１透光層の上に接して配される第２透光層とを備え、前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第２電極の前記発光層側の面との間で、前記発光層から出射される光のピーク波長より長波長である第１の波長をピーク波長とする第１の光共振器構造を形成し、前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第１透光層と前記第２透光層との界面との間で、前記第１の波長より短波長である第２の波長をピーク波長とする第２の光共振器構造を形成し、前記第２透光層の屈折率と、前記第１透光層の屈折率との差は０．３以上であることを特徴とする。
上記態様の発光素子によれば、発光層および第１電極と第２電極との間に存在する機能層の膜厚最適化により、第１電極と第２電極との間に構成される第１の共振器構造のピーク波長である第１の波長が所望の波長より長波長であっても、第２の共振器構造のピーク波長を第１の波長より短波長である第２の波長とすることで、発光素子から取り出される光のピーク波長を所望の波長とすることができる。したがって、機能層の膜厚を最適化するとともに、２つの共振器構造の組み合わせにより所望の波長をピーク波長とする光を発光素子から取り出すことができるため、所望の波長をピーク波長として出力する発光素子の高効率化を達成し長寿命化を図ることができる。
また、上記態様に係る発光素子において、以下のようにしてもよい。
前記第１の波長をλ1、前記第１電極の前記発光層側の面から発光中心までの光学距離をＬ0、発光中心から前記第２電極の前記発光層側の面までの光学距離をＬ1としたとき、
これにより、第１の共振器構造により第１の波長をピーク波長とした光を取り出すことができる。
また、前記第２の波長をλ2、前記第１電極の前記発光層側の面から発光中心までの光学距離をＬ0、発光中心から第２光学調整層の前記発光層側の面までの光学距離をＬ2としたとき、
これにより、第２の共振器構造により第２の波長をピーク波長とした光を取り出すことができる。
また、前記発光層から出射される光のピーク波長と、前記第１の共振器構造の出射光と前記第２の共振器構造の出射光とが合成されてなる前記発光素子外部に取り出される光のピーク波長との差は１５ｎｍ以下である、としてもよい。
これにより、発光素子から取り出す光のピーク波長と、発光層内部の光のピーク波長とを近づけることができるため、発光素子の発光効率をより向上させることができる。
また、前記第２透光層に接して配され、１以上の層を含む第３透光層をさらに備え、前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第３透光層に含まれるいずれかの層の前記発光層側の面との間で、第３の光共振器構造を形成し、前記第２電極の前記発光層側の面と、前記第３透光層の上面との間の光学距離は、１μｍ以下である、としてもよい。
これにより、第３の共振器構造によって発光素子から取り出される光のピーク波長等をより詳細に設計することができる。
また、前記第３の光共振器構造は、前記第１の光共振器構造のピーク波長に対して弱めあうよう構成されている、としてもよい。
これにより、第１の光共振器構造による光強度の方位依存性を弱めることができるため、発光素子から取り出される光の強度やピーク波長が見る角度によって変化することを弱めることができる。
また、前記第３の光共振器構造は、前記第１の波長と前記第２の波長との間の第３の波長をピーク波長とする、としてもよい。
これにより、第３の光共振器構造によっても所望のピーク波長近傍の第３の波長をピーク波長とする光を取り出すことができるため、発光素子の光取り出し効率をさらに向上することができる。
また、本開示の一態様に係る発光素子は、光反射性の第１電極と、前記第１電極の上方に配される発光層と、前記発光層の上方に配される光半透過性の第２電極と、前記第２電極の上に接して配される第１透光層と、前記第１透光層の上に接して配される第２透光層とを備え、前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第２電極の前記発光層側の面との間で、前記発光層から出射される光のピーク波長より長波長である第１の波長をピーク波長とする第１の光共振器構造を形成し、前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第１透光層と前記第２透光層との界面との間で、前記第１の波長より短波長である第２の波長をピーク波長とする第２の光共振器構造を形成し、前記第１透光層は、ＩＺＯまたはＮｂＯを含み、前記第２透光層は、酸窒化シリコンを含む、としてもよい。
上記態様の発光素子によっても、発光層および第１電極と第２電極との間に存在する機能層の膜厚最適化により、第１電極と第２電極との間に構成される第１の共振器構造のピーク波長である第１の波長が所望の波長より長波長であっても、第２の共振器構造のピーク波長を第１の波長より短波長である第２の波長とすることで、発光素子から取り出される光のピーク波長を所望の波長とすることができる。したがって、機能層の膜厚を最適化するとともに、２つの共振器構造の組み合わせにより所望の波長をピーク波長とする光を発光素子から取り出すことができるため、所望の波長をピーク波長として出力する発光素子の高効率化を達成し長寿命化を図ることができる。
また、本開示の一態様に係る自発光パネルは、基板上に、本開示の一態様に係る発光素子が複数形成されている自発光パネル、としてもよい。
これにより、本開示の一態様に係る発光素子を備えるトップエミッション型の自発光パネルを実現することができる。
また、本開示の一態様に係る自発光パネルは、少なくとも一部が光透過性を有する基板と、前記基板の光透過性を有する部分の上方に配される第２透光層と、前記第２透光層に接して配される第１透光層と、前記第１発光層の上方に配される光半透過性の第２電極と、前記第２電極の上方に配される発光層と、前記発光層の上方に配される光反射性の第１電極とを備え、前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第２電極の前記発光層側の面との間で、前記発光層から出射される光のピーク波長より長波長である第１の波長をピーク波長とする第１の光共振器構造を形成し、前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第１透光層と前記第２透光層との界面との間で、前記第１の波長より短波長である第２の波長をピーク波長とする第２の光共振器構造を形成し、前記第２透光層の屈折率と、前記第１透光層の屈折率との差は０．３以上である、としてもよい。
これにより、本開示の一態様に係る発光素子を備えるボトムエミッション型の自発光パネルを実現することができる。
また、本開示の一態様に係る自発光パネルは、少なくとも一部が光透過性を有する基板と、前記基板の光透過性を有する部分の上方に配される第２透光層と、前記第２透光層に接して配される第１透光層と、前記第１発光層の上方に配される光半透過性の第２電極と、前記第２電極の上方に配される発光層と、前記発光層の上方に配される光反射性の第１電極とを備え、前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第２電極の前記発光層側の面との間で、前記発光層から出射される光のピーク波長より長波長である第１の波長をピーク波長とする第１の光共振器構造を形成し、前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第１透光層と前記第２透光層との界面との間で、前記第１の波長より短波長である第２の波長をピーク波長とする第２の光共振器構造を形成し、前記第１透光層は、ＩＺＯまたはＮｂＯを含み、前記第２透光層は、酸窒化シリコンを含む、としてもよい。
これにより、本開示の一態様に係る発光素子を備えるボトムエミッション型の自発光パネルを実現することができる。
また、本開示の一態様に係る自発光パネルの製造方法は、基板上に光反射性の第１電極を形成し、前記第１電極の上方に発光層を形成し、前記発光層の光半透過性の第２電極を形成し、前記第２電極の上に接して第１透光層を形成し、前記第１透光層の上に接して、前記第１透光層との屈折率差が０．３以上である第２透光層を形成し、前記第２電極の形成において、前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第２電極の前記発光層側の面との間で、前記発光層から出射される光のピーク波長より長波長である第１の波長をピーク波長とする第１の光共振器構造を形成し、前記第２透光層の形成において、前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第１透光層と前記第２透光層との界面との間で、前記第１の波長より短波長である第２の波長をピーク波長とする第２の光共振器構造を形成し、前記第２透光層の屈折率と、前記第１透光層の屈折率との差は０．３以上であることを特徴とする。
また、本開示の一態様に係る自発光パネルの製造方法は、基板上に光反射性の第１電極を形成し、前記第１電極の上方に発光層を形成し、前記発光層の光半透過性の第２電極を形成し、前記第２電極の上に接して第１透光層を形成し、前記第１透光層の上に接して、前記第１透光層との屈折率差が０．３以上である第２透光層を形成し、前記第２電極の形成において、前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第２電極の前記発光層側の面との間で、前記発光層から出射される光のピーク波長より長波長である第１の波長をピーク波長とする第１の光共振器構造を形成し、前記第２透光層の形成において、前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第１透光層と前記第２透光層との界面との間で、前記第１の波長より短波長である第２の波長をピーク波長とする第２の光共振器構造を形成し、前記第１透光層は、ＩＺＯまたはＮｂＯを含み、前記第２透光層は、酸窒化シリコンを含む、としてもよい。
また、本開示の一態様に係る自発光パネルの製造方法は、基板上に第２透光層を形成し、前記第２透光層上に接して第１透光層を形成し、前記第１透光層上に接して透光性の第２電極を形成し、前記第２電極の上方に発光層を形成し、前記発光層の上方に光反射性の第１電極を形成し、前記第２電極の形成において、前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第２電極の前記発光層側の面との間で、前記発光層から出射される光のピーク波長より長波長である第１の波長をピーク波長とする第１の光共振器構造を形成し、前記第２透光層の形成において、前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第１透光層と前記第２透光層との界面との間で、前記第１の波長より短波長である第２の波長をピーク波長とする第２の光共振器構造を形成し、前記第２透光層の屈折率と、前記第１透光層の屈折率との差は０．３以上であることを特徴とする。
また、本開示の一態様に係る自発光パネルの製造方法は、基板上に第２透光層を形成し、前記第２透光層上に接して第１透光層を形成し、前記第１透光層上に接して透光性の第２電極を形成し、前記第２電極の上方に発光層を形成し、前記発光層の上方に光反射性の第１電極を形成し、前記第２電極の形成において、前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第２電極の前記発光層側の面との間で、前記発光層から出射される光のピーク波長より長波長である第１の波長をピーク波長とする第１の光共振器構造を形成し、前記第２透光層の形成において、前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第１透光層と前記第２透光層との界面との間で、前記第１の波長より短波長である第２の波長をピーク波長とする第２の光共振器構造を形成し、前記第１透光層は、ＩＺＯまたはＮｂＯを含み、前記第２透光層は、酸窒化シリコンを含む、としてもよい。
≪実施の形態≫
以下、本開示に係る発光素子を備えた自発光パネルの実施の形態について説明する。なお、以下の説明は、本発明の一態様に係る構成及び作用・効果を説明するための例示であって、本発明の本質的部分以外は以下の形態に限定されない。また、以下の説明を含め本明細書、特許請求の範囲における上下とは光の出射方向を基準として相対的な位置関係を示すものであり、必ずしも絶対的な（鉛直方向における）上下の位置関係とは一致しない。
以下、本開示に係る発光素子を備えた自発光パネルの実施の形態について説明する。なお、以下の説明は、本発明の一態様に係る構成及び作用・効果を説明するための例示であって、本発明の本質的部分以外は以下の形態に限定されない。また、以下の説明を含め本明細書、特許請求の範囲における上下とは光の出射方向を基準として相対的な位置関係を示すものであり、必ずしも絶対的な（鉛直方向における）上下の位置関係とは一致しない。
１．有機ＥＬ素子の構成
図１は、実施の形態１に係る自発光パネルとしての有機ＥＬ表示パネル１００（図１１参照）の部分断面図である。有機ＥＬ表示パネル１００は、３つの色（赤色、緑色、青色）を発光する有機ＥＬ素子１（Ｒ）、１（Ｇ）、１（Ｂ）で構成される画素を複数備えている。すなわち、有機ＥＬ素子１（Ｒ）、１（Ｇ）、１（Ｂ）のそれぞれがサブ画素を構成し、発光色の異なる複数のサブ画素の集合が画素となる。図１では、その１つの画素の断面を示している。
図１は、実施の形態１に係る自発光パネルとしての有機ＥＬ表示パネル１００（図１１参照）の部分断面図である。有機ＥＬ表示パネル１００は、３つの色（赤色、緑色、青色）を発光する有機ＥＬ素子１（Ｒ）、１（Ｇ）、１（Ｂ）で構成される画素を複数備えている。すなわち、有機ＥＬ素子１（Ｒ）、１（Ｇ）、１（Ｂ）のそれぞれがサブ画素を構成し、発光色の異なる複数のサブ画素の集合が画素となる。図１では、その１つの画素の断面を示している。
有機ＥＬ表示パネル１００において、各有機ＥＬ素子１は、前方（図１における紙面上方）に光を出射するいわゆるトップエミッション型である。
有機ＥＬ素子１（Ｒ）と、有機ＥＬ素子１（Ｇ）と、有機ＥＬ素子１（Ｂ）は、ほぼ同様の構成を有するので、区別しないときは、有機ＥＬ素子１として説明する。
図１に示すように、有機ＥＬ素子１は、基板１１、層間絶縁層１２、画素電極１３、隔壁１４、正孔注入層１５、正孔輸送層１６、発光層１７、中間層１８、電子注入輸送層１９、対向電極２０、光学調整層２１を備える。光学調整層２１は、対向電極２０側から、第１光学調整層２１１、第２光学調整層２１２、第３光学調整層２１３を含む。画素電極１３、対向電極２０は、それぞれ、本開示の第１電極、第２電極に相当する。また、第１光学調整層２１１、第２光学調整層２１２は、それぞれ、本開示の第１透光層、第２透光層に相当する。
なお、基板１１、層間絶縁層１２、中間層１８、電子注入輸送層１９、対向電極２０、第１光学調整層２１１、第２光学調整層２１２、および、第３光学調整層２１３は、画素ごとに形成されているのではなく、有機ＥＬ表示パネル１００が備える複数の有機ＥＬ素子１に共通して形成されている。
＜基板＞
基板１１は、絶縁材料である基材１１１と、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）層１１２とを含む。ＴＦＴ層１１２には、サブ画素ごとに駆動回路が形成されている。基材１１１は、例えば、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板等を採用することができる。プラスチック材料としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂いずれの樹脂を用いてもよい。例えば、ポリイミド（PI）、ポリエーテルイミド（PEI）、ポリサルホン（PSu）、ポリカーボネート（PC）、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリエチレンナフタレート（PEN）、ポリブチレンテレフタレート、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリウレタン系、等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられる。これらよりプロセス温度に対して耐久性を有するように選択し、１種、または２種以上を積層した積層体を用いることができる。
基板１１は、絶縁材料である基材１１１と、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）層１１２とを含む。ＴＦＴ層１１２には、サブ画素ごとに駆動回路が形成されている。基材１１１は、例えば、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板等を採用することができる。プラスチック材料としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂いずれの樹脂を用いてもよい。例えば、ポリイミド（PI）、ポリエーテルイミド（PEI）、ポリサルホン（PSu）、ポリカーボネート（PC）、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリエチレンナフタレート（PEN）、ポリブチレンテレフタレート、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリウレタン系、等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられる。これらよりプロセス温度に対して耐久性を有するように選択し、１種、または２種以上を積層した積層体を用いることができる。
＜層間絶縁層＞
層間絶縁層１２は、基板１１上に形成されている。層間絶縁層１２は、樹脂材料からなり、ＴＦＴ層１１２の上面の段差を平坦化するためのものである。樹脂材料としては、例えば、ポジ型の感光性材料が挙げられる。また、このような感光性材料として、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、シロキサン系樹脂、フェノール系樹脂等が挙げられる。また、図１の断面図には示されていないが、層間絶縁層１２には、サブ画素ごとにコンタクトホールが形成されている。
層間絶縁層１２は、基板１１上に形成されている。層間絶縁層１２は、樹脂材料からなり、ＴＦＴ層１１２の上面の段差を平坦化するためのものである。樹脂材料としては、例えば、ポジ型の感光性材料が挙げられる。また、このような感光性材料として、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、シロキサン系樹脂、フェノール系樹脂等が挙げられる。また、図１の断面図には示されていないが、層間絶縁層１２には、サブ画素ごとにコンタクトホールが形成されている。
＜画素電極＞
画素電極１３は層間絶縁層１２上に形成されている。画素電極１３は、画素ごとに設けられ、層間絶縁層１２に設けられたコンタクトホールを通じてＴＦＴ層１１２と電気的に接続されている。
画素電極１３は層間絶縁層１２上に形成されている。画素電極１３は、画素ごとに設けられ、層間絶縁層１２に設けられたコンタクトホールを通じてＴＦＴ層１１２と電気的に接続されている。
本実施形態においては、画素電極１３は、光反射性の陽極として機能する。
光反射性を具備する金属材料の具体例としては、Ａｇ（銀）、Ａｌ（アルミニウム）、アルミニウム合金、Ｍｏ（モリブデン）、ＡＰＣ（銀、パラジウム、銅の合金）、ＡＲＡ（銀、ルビジウム、金の合金）、ＭｏＣｒ（モリブデンとクロムの合金）、ＭｏＷ（モリブデンとタングステンの合金）、ＮｉＣｒ（ニッケルとクロムの合金）などが挙げられる。
画素電極１３は、金属層単独で構成してもよいが、金属層の上に、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）やＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）のような金属酸化物からなる層を積層した積層構造としてもよい。
＜隔壁＞
隔壁１４は、画素電極１３の上面の一部の領域を露出させ、その周辺の領域を被覆した状態で画素電極１３上に形成されている。画素電極１３上面において隔壁１４で被覆されていない領域（以下、「開口部」という）は、サブピクセルに対応している。すなわち、隔壁１４は、サブピクセルごとに設けられた開口部１４ａを有する。
隔壁１４は、画素電極１３の上面の一部の領域を露出させ、その周辺の領域を被覆した状態で画素電極１３上に形成されている。画素電極１３上面において隔壁１４で被覆されていない領域（以下、「開口部」という）は、サブピクセルに対応している。すなわち、隔壁１４は、サブピクセルごとに設けられた開口部１４ａを有する。
本実施の形態においては、隔壁１４は、画素電極１３が形成されていない部分においては、層間絶縁層１２上に形成されている。すなわち、画素電極１３が形成されていない部分においては、隔壁１４の底面は層間絶縁層１２の上面と接している。
隔壁１４は、例えば、絶縁性の有機材料（例えば、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック樹脂、フェノール樹脂等）からなる。隔壁１４は、発光層１７を塗布法で形成する場合には塗布されたインクがあふれ出ないようにするための構造物として機能し、発光層１７を蒸着法で形成する場合には蒸着マスクを載置するための構造物として機能する。本実施の形態では、隔壁１４は、樹脂材料からなり、隔壁１４の材料としては、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、シロキサン系樹脂、フェノール系樹脂が挙げられる。本実施の形態においては、フェノール系樹脂が用いられている。
＜正孔注入層＞
正孔注入層１５は、画素電極１３から発光層１７への正孔（ホール）の注入を促進させる目的で、画素電極１３上に設けられている。正孔注入層１５の材料の具体例としては、例えば、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリチオフェンとポリスチレンスルホン酸との混合物）などの導電性ポリマー材料が挙げられる。
正孔注入層１５は、画素電極１３から発光層１７への正孔（ホール）の注入を促進させる目的で、画素電極１３上に設けられている。正孔注入層１５の材料の具体例としては、例えば、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリチオフェンとポリスチレンスルホン酸との混合物）などの導電性ポリマー材料が挙げられる。
なお、正孔注入層１５は、遷移金属の酸化物で形成してもよい。遷移金属の具体例としては、Ａｇ（銀）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｃｒ（クロム）、Ｖ（バナジウム）、Ｗ（タングステン）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｉｒ（イリジウム）などである。遷移金属は複数の酸化数を取るため、複数の準位を取ることができ、その結果、正孔注入が容易になり、駆動電圧の低減に寄与するからである。この場合、正孔注入層１５は、大きな仕事関数を有することが好ましい。
なお、正孔注入層１５は、遷移金属の酸化物上に導電性ポリマー材料を積層した積層構造であってもよい。
＜正孔輸送層＞
正孔輸送層１６は、正孔注入層１５から注入された正孔を発光層１７へ輸送する機能を有し、正孔を正孔注入層１５から発光層１７へと効率よく輸送するため、正孔移動度の高い有機材料で形成されている。正孔輸送層１６の形成は、有機材料溶液の塗布および乾燥により行われる。正孔輸送層１６を形成する有機材料としては、ポリフルオレンやその誘導体、あるいはポリアリールアミンやその誘導体等の高分子化合物を用いることができる。
正孔輸送層１６は、正孔注入層１５から注入された正孔を発光層１７へ輸送する機能を有し、正孔を正孔注入層１５から発光層１７へと効率よく輸送するため、正孔移動度の高い有機材料で形成されている。正孔輸送層１６の形成は、有機材料溶液の塗布および乾燥により行われる。正孔輸送層１６を形成する有機材料としては、ポリフルオレンやその誘導体、あるいはポリアリールアミンやその誘導体等の高分子化合物を用いることができる。
また、正孔輸送層１６は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、アリールアミン誘導体、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、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、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ゼン誘導体を用いて形成されてもよい。特に好ましくは、ポリフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物等を用いてもよい。この場合、正孔輸送層１６は、真空蒸着法により形成される。なお、正孔輸送層１６の材料および製造方法は上述のものに限られず、正孔輸送機能を有する任意の材料を用いてよく、正孔輸送層１６の製造に用いることのできる任意の製造方法で形成されてよい。
＜発光層＞
発光層１７は、開口部１４ａ内に形成されている。発光層１７は、正孔と電子の再結合によりＲ、Ｇ、Ｂの各色の光を出射する機能を有する。発光層１７の材料としては、公知の材料を利用することができる。
発光層１７は、開口部１４ａ内に形成されている。発光層１７は、正孔と電子の再結合によりＲ、Ｇ、Ｂの各色の光を出射する機能を有する。発光層１７の材料としては、公知の材料を利用することができる。
発光素子１が有機ＥＬ素子である場合、発光層１７に含まれる有機発光材料としては、例えば、オキシノイド化合物、ペリレン化合物、クマリン化合物、アザクマリン化合物、オキサゾール化合物、オキサジアゾール化合物、ペリノン化合物、ピロロピロール化合物、ナフタレン化合物、アントラセン化合物、フルオレン化合物、フルオランテン化合物、テトラセン化合物、ピレン化合物、コロネン化合物、キノロン化合物およびアザキノロン化合物、ピラゾリン誘導体およびピラゾロン誘導体、ローダミン化合物、クリセン化合物、フェナントレン化合物、シクロペンタジエン化合物、スチルベン化合物、ジフェニルキノン化合物、スチリル化合物、ブタジエン化合物、ジシアノメチレンピラン化合物、ジシアノメチレンチオピラン化合物、フルオレセイン化合物、ピリリウム化合物、チアピリリウム化合物、セレナピリリウム化合物、テルロピリリウム化合物、芳香族アルダジエン化合物、オリゴフェニレン化合物、チオキサンテン化合物、シアニン化合物、アクリジン化合物、８−ヒドロキシキノリン化合物の金属錯体、２−ビピリジン化合物の金属錯体、シッフ塩とＩＩＩ族金属との錯体、オキシン金属錯体、希土類錯体等の蛍光物質を用いることができる。また、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウムなどの燐光を発光する金属錯体等の公知の燐光物質を用いることができる。また、発光層１７は、ポリフルオレンやその誘導体、ポリフェニレンやその誘導体、あるいはポリアリールアミンやその誘導体等の高分子化合物等、もしくは前記低分子化合物と前記高分子化合物の混合物を用いて形成されてもよい。なお、発光素子１は量子ドット発光素子（ＱＬＥＤ；Quantum-dot Light Emitting Diode）であってもよく、発光層１７の材料として量子ドット効果を有する材料を使用することができる。
＜中間層＞
中間層１８は、発光層１７上に形成されており、電子注入性を有する金属材料のフッ化物またはキノリニウム錯体を含む。金属材料としては、アルカリ金属、または、アルカリ土類金属から選択される。アルカリ金属は、具体的には、Ｌｉ（リチウム）、Ｎａ（ナトリウム）、Ｋ（カリウム）、Ｒｂ（ルビジウム）、Ｃｓ（セシウム）、Ｆｒ（フランシウム）である。また、アルカリ土類金属は、具体的には、Ｃａ（カルシウム）、Ｓｒ（ストロンチウム）、Ｂａ（バリウム）、Ｒａ（ラジウム）である。本実施の形態では、ＮａＦ（フッ化ナトリウム）を含む。
中間層１８は、発光層１７上に形成されており、電子注入性を有する金属材料のフッ化物またはキノリニウム錯体を含む。金属材料としては、アルカリ金属、または、アルカリ土類金属から選択される。アルカリ金属は、具体的には、Ｌｉ（リチウム）、Ｎａ（ナトリウム）、Ｋ（カリウム）、Ｒｂ（ルビジウム）、Ｃｓ（セシウム）、Ｆｒ（フランシウム）である。また、アルカリ土類金属は、具体的には、Ｃａ（カルシウム）、Ｓｒ（ストロンチウム）、Ｂａ（バリウム）、Ｒａ（ラジウム）である。本実施の形態では、ＮａＦ（フッ化ナトリウム）を含む。
＜電子注入輸送層＞
電子注入輸送層１９は、中間層１８上に形成されており、電子輸送性を有する有機材料に、電子注入性を向上させる金属材料がドープされてなる。ここで、ドープとは、金属材料の金属原子または金属イオンを有機材料中に略均等に分散させることを指し、具体的には、有機材料と微量の金属材料を含む単一の相を形成することを指す。なお、それ以外の相、特に、金属片や金属膜など、金属材料のみからなる相、または、金属材料を主成分とする相は、存在していないことが好ましい。また、有機材料と微量の金属材料を含む単一の相において、金属原子または金属イオンの濃度は均一であることが好ましく、金属原子または金属イオンは凝集していないことが好ましい。金属材料としては、希土類金属から選択されることが好ましく、Ｙｂ（イッテルビウム）がより好ましい。本実施の形態では、Ｙｂが選択される。また、電子注入輸送層１９における金属材料のドープ量は３〜６０ｗｔ％が好ましい。本実施の形態では、２０ｗｔ％である。
電子注入輸送層１９は、中間層１８上に形成されており、電子輸送性を有する有機材料に、電子注入性を向上させる金属材料がドープされてなる。ここで、ドープとは、金属材料の金属原子または金属イオンを有機材料中に略均等に分散させることを指し、具体的には、有機材料と微量の金属材料を含む単一の相を形成することを指す。なお、それ以外の相、特に、金属片や金属膜など、金属材料のみからなる相、または、金属材料を主成分とする相は、存在していないことが好ましい。また、有機材料と微量の金属材料を含む単一の相において、金属原子または金属イオンの濃度は均一であることが好ましく、金属原子または金属イオンは凝集していないことが好ましい。金属材料としては、希土類金属から選択されることが好ましく、Ｙｂ（イッテルビウム）がより好ましい。本実施の形態では、Ｙｂが選択される。また、電子注入輸送層１９における金属材料のドープ量は３〜６０ｗｔ％が好ましい。本実施の形態では、２０ｗｔ％である。
電子輸送性を有する有機材料としては、例えば、オキサジアゾール誘導体（ＯＸＤ）、トリアゾール誘導体（ＴＡＺ）、フェナンスロリン誘導体（ＢＣＰ、Ｂｐｈｅｎ）などのπ電子系低分子有機材料が挙げられる。
＜対向電極＞
対向電極２０は、光半透過性の導電性材料からなり、電子注入輸送層１９上に形成されている。本実施の形態においては、対向電極２０は、陰極として機能する。
対向電極２０は、光半透過性の導電性材料からなり、電子注入輸送層１９上に形成されている。本実施の形態においては、対向電極２０は、陰極として機能する。
対向電極２０の電子注入輸送層１９との界面の光反射面は、画素電極１３の正孔注入層１５との界面の光反射面と対となって共振器構造を形成する。したがって、発光層１７から出射された光が、電子注入輸送層１９から対向電極２０へと入射する際にその一部が電子注入輸送層１９へと反射される必要がある。したがって、対向電極２０と電子注入輸送層１９との間で、屈折率が異なっていることが好ましい。したがって、対向電極２０は、金属薄膜が好ましい。光半透過性を確保するため、金属層の膜厚は１ｎｍ〜５０ｎｍ程度である。
対向電極２０の材料としては、例えば、Ａｇ、Ａｇを主成分とする銀合金、Ａｌ、Ａｌを主成分とするＡｌ合金が挙げられる。Ａｇ合金としては、マグネシウム−銀合金（ＭｇＡｇ）、インジウム−銀合金が挙げられる。Ａｇは、基本的に低抵抗率を有し、Ａｇ合金は、耐熱性、耐腐食性に優れ、長期にわたって良好な電気伝導性を維持できる点で好ましい。Ａｌ合金としては、マグネシウム−アルミニウム合金（ＭｇＡｌ）、リチウム−アルミニウム合金（ＬｉＡｌ）が挙げられる。その他の合金として、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金が挙げられる。本実施の形態では、対向電極２０はＡｇの薄膜である。
＜第１光学調整層＞
第１光学調整層２１１は、透光性の材料からなり、対向電極２０上に形成されている。
第１光学調整層２１１は、透光性の材料からなり、対向電極２０上に形成されている。
第１光学調整層２１１の第２光学調整層２１２との界面の光反射面は、画素電極１３の正孔注入層１５との界面の光反射面と対となって共振器構造を形成する。したがって、発光層１７から出射された光が、第１光学調整層２１１から第２光学調整層２１２へと入射する際にその一部が第１光学調整層２１１へと反射される必要がある。したがって、第１光学調整層２１１と第２光学調整層２１２との間で、屈折率が異なっていることが好ましい。例えば、屈折率の差が０．３以上となるように光学調整層２１１の材料と第２光学調整層２１２の材料を選択してもよい。
第１光学調整層２１１の材料としては、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ニオブ（ＮｂＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ）、酸化ニオブと酸化チタンの混合材料、酸化ガリウム（ＧａＯ）、酸化モリブデン（ＭｏＯ）、酸化タンタル（ＴａＯ）、酸化チタンと酸化亜鉛の混合材料、酸化亜鉛と酸化ガリウムと酸化シリコン（ＳｉＯ）の混合材料、酸化スズ（ＳｎＯ）と酸化シリコンとの混合材料などが挙げられる。特に酸化ニオブは屈折率が高いため、より好ましい。本実施の形態では、第１光学調整層２１は酸化ニオブからなる。なお、第１光学調整層２１１は対向電極２０を基準として画素電極１３とは逆側に位置しているため導電性を備える必要はないが、導電性を備えている場合は対向電極２０のシート抵抗を低下させることができる点で好ましい。
＜第２光学調整層＞
第２光学調整層２１２は、透光性の材料からなり、第１光学調整層２１１上に形成されている。
第２光学調整層２１２は、透光性の材料からなり、第１光学調整層２１１上に形成されている。
第１光学調整層２１１の第２光学調整層２１２との界面の光反射面は、画素電極１３の正孔注入層１５との界面の光反射面と対となって共振器構造を形成する。したがって、発光層１７から出射された光が、第１光学調整層２１１から第２光学調整層２１２へと入射する際にその一部が第１光学調整層２１１へと反射される必要がある。したがって、第１光学調整層２１１と第２光学調整層２１２との間で、屈折率が異なっていることが好ましい。例えば、屈折率の差が０．３以上となるように光学調整層２１１の材料と第２光学調整層２１２の材料を選択してもよい。
第２光学調整層２１２の材料としては、例えば、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）などが挙げられる。なお、第２光学調整層２１２は、アクリル樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂材料であってもよい。例えば、第１光学調整層２１１の材料がＩＺＯまたは酸化ニオブであるとき、第２光学調整層２１２の材料として、酸窒化シリコンを用いることができる。本実施の形態では、第２光学調整層２１２は酸窒化シリコンからなる。なお、第１光学調整層２１１と第２光学調整層２１２との組み合わせは上述のものに限られないが、屈折率が異なっていることが好ましい。
＜第３光学調整層＞
第３光学調整層２１３は、透光性の材料からなり、第２光学調整層２１２上に形成されている。
第３光学調整層２１３は、透光性の材料からなり、第２光学調整層２１２上に形成されている。
第３光学調整層２１３は、第２光学調整層２１２を保護する封止層として機能する。また、第２光学調整層２１２と第３光学調整層２１３との界面が、画素電極１３の正孔注入層１５との界面の光反射面と対となって共振器構造を形成してもよい。第３光学調整層２１３の材料としては、例えば、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）などが挙げられる。なお、第３光学調整層２１２は、アクリル樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂材料であってもよい。本実施の形態では、第３光学調整層２１３は窒化シリコンからなる。
＜その他＞
なお図１には示されないが、第３光学調整層２１３の上に、封止樹脂を介してカラーフィルターや上部基板を貼り合せてもよい。上部基板を貼り合せることによって、正孔輸送層１６、発光層１７、中間層１８、電子注入輸送層１９を水分および空気などから保護できる。
なお図１には示されないが、第３光学調整層２１３の上に、封止樹脂を介してカラーフィルターや上部基板を貼り合せてもよい。上部基板を貼り合せることによって、正孔輸送層１６、発光層１７、中間層１８、電子注入輸送層１９を水分および空気などから保護できる。
２．光共振器構造
（２．１）光共振器構造の詳細
図２は、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１の光共振器構造における光の干渉を説明する図である。第１の光共振器構造は、画素電極１３の正孔注入層１５側の面と、対向電極２０の電子注入輸送層１９側の面との間に構成される。また、第２の光共振器構造は、画素電極１３の正孔注入層１５側の面と、第２光学調整層２１２の第１光学調整層２１１側の面との間に構成される。発光層１７は、第１の共振器構造の内側、かつ、第２の共振器構造の内側に存在することとなる。
（２．１）光共振器構造の詳細
図２は、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１の光共振器構造における光の干渉を説明する図である。第１の光共振器構造は、画素電極１３の正孔注入層１５側の面と、対向電極２０の電子注入輸送層１９側の面との間に構成される。また、第２の光共振器構造は、画素電極１３の正孔注入層１５側の面と、第２光学調整層２１２の第１光学調整層２１１側の面との間に構成される。発光層１７は、第１の共振器構造の内側、かつ、第２の共振器構造の内側に存在することとなる。
図２には、発光層１７から出射される光の主な経路を示している。経路Ｃ1は、発光層１７から対向電極２０側に出射された光が、反射されることなく対向電極２０を透過する経路である。経路Ｃ2は、発光層１７から対向電極２０側に出射された光が、対向電極２０の電子注入輸送層１９側の面で反射され、さらに画素電極１３の正孔注入層１５側の面で反射され、発光層１７と対向電極２０を透過する経路である。経路Ｃ3は、発光層１７から対向電極２０側に出射された光が、対向電極２０を透過して第２光学調整層２１２の第１光学調整層２１１側の面で反射され、さらに画素電極１３の正孔注入層１５側の面で反射され、発光層１７、対向電極２０、第２光学調整層２１２を透過する経路である。第１の共振器構造では、経路Ｃ1により出射した光と経路Ｃ2により出射した光との間で干渉が生じる。第２の共振器構造では、経路Ｃ1により出射した光と経路Ｃ3により出射した光との間で干渉が生じる。そして、第１の共振器構造による出射光と、第２の共振器構造による出射光とがさらに合成され、発光素子１からの出射光となる。
経路Ｃ1と経路Ｃ2との光学距離の差は、図２に示す光学膜厚Ｌ0と光学膜厚Ｌ1との和である光学膜厚Ｌ1tに対応する。ここで、光学膜厚とは、膜の屈折率を膜厚で積分した値であり、より具体的には、光学膜厚Ｌ1tは、正孔注入層１５の屈折率×正孔注入層１５の膜厚、正孔輸送層１６の屈折率×正孔輸送層１６の膜厚、発光層１７の屈折率×発光層１７の膜厚、中間層１８の屈折率×中間層１８の膜厚、電子注入輸送層１９の屈折率×電子注入輸送層１９の膜厚をすべて加算した値である。同様に、経路Ｃ1と経路Ｃ3との光学距離の差は、図２に示す光学膜厚Ｌ0と光学膜厚Ｌ2の和である光学膜厚Ｌ2tに対応する。
第１の共振器構造では、経路Ｃ1により出射した光と経路Ｃ2により出射した光が強め合うように、光学膜厚Ｌ1tを設定する。さらに、第２の共振器構造では、経路Ｃ1により出射した光と経路Ｃ3により出射した光が強め合うように、光学膜厚Ｌ2tを設定する。このとき、第１の共振器構造により得られる対向電極２０からの出射光のピーク波長（真空中の波長。本明細書および特許請求の範囲において同様）をλ1としたとき、光学距離との間に以下の関係が成立する。
ここで、φ0は画素電極１３の正孔注入層１５側の面で反射されるときの光の位相変化であり、φ1は対向電極２０の電子注入輸送層１９側の面で反射されるときの光の位相変化である。また、ｍ1は、任意の自然数である。
また、同様に、第２の共振器構造により得られる第２光学調整層２１２からの出射光のピーク波長をλ2としたとき、光学距離との間に以下の関係が成立する。
ここで、φ2は第２光学調整層２１２の第１光学調整層２１１側の面で反射されるときの光の位相変化である。また、ｍ2は、任意の自然数である。
本実施の形態に係る発光素子１では、第１の共振器構造のピーク波長λ1と第２の共振器構造のピーク波長λ2、そして、発光素子１から取り出される光のピーク波長λs、発光層１７内の発光におけるピーク波長λとの関係について、以下の関係を有する。
λ2＜λs＜λ1 …（式３）
式３を満たすことにより、第１の共振器構造のピーク波長λ1が発光素子１から取り出される光のピーク波長λsより長波長であっても、所望の波長をピーク波長とする光を発光素子１から取り出すことができる。
λ2＜λs＜λ1 …（式３）
式３を満たすことにより、第１の共振器構造のピーク波長λ1が発光素子１から取り出される光のピーク波長λsより長波長であっても、所望の波長をピーク波長とする光を発光素子１から取り出すことができる。
また、本実施の形態に係る発光素子１では、以下の関係を有することが好ましい。
λ−１５[nm] ＜λs＜λ＋１５[nm] …（式４）
λs−２０[nm]＜λ1 …（式５）
λ2＜λs＋２０[nm] …（式６）
式４を満たすことにより、発光層から取り出される光の多くを発光素子１から取り出される光とすることができるため、発光素子１の発光効率を向上させることができる。また、式５、式６を満たすことにより、第１の共振器構造、第２の共振器構造が発光層から取り出される光を効率よく取り出すことができ、発光素子１の発光効率の向上と光取り出し効率の向上に有効である。
λ−１５[nm] ＜λs＜λ＋１５[nm] …（式４）
λs−２０[nm]＜λ1 …（式５）
λ2＜λs＋２０[nm] …（式６）
式４を満たすことにより、発光層から取り出される光の多くを発光素子１から取り出される光とすることができるため、発光素子１の発光効率を向上させることができる。また、式５、式６を満たすことにより、第１の共振器構造、第２の共振器構造が発光層から取り出される光を効率よく取り出すことができ、発光素子１の発光効率の向上と光取り出し効率の向上に有効である。
（２．２）光共振器構造による効果
図４（ａ）、図３は、それぞれ、本実施の形態、または、比較例による光共振器構造による効果を示す模式図である。
図４（ａ）、図３は、それぞれ、本実施の形態、または、比較例による光共振器構造による効果を示す模式図である。
図３（ａ）は、比較例１として、λ1＝λ2の従来構成による発光スペクトルを示した模式図であり、スペクトル３１１は第１の共振器構造から出力される光のスペクトル、スペクトル３１２は発光素子から出力される光のスペクトルを示すものである。これに対し、図３（ｂ）は、比較例２として、比較例１に対して正孔輸送層１６や発光層１７を厚膜化した発光素子の発光スペクトルを示した模式図であり、スペクトル３２１は第１の共振器構造から出力される光のスペクトル、スペクトル３２２は発光素子から出力される光のスペクトルを示すものである。比較例２では、比較例１に対して発光層１７の膜厚が８ｎｍ大きい。これにより、光学膜厚Ｌ0と光学膜厚Ｌ1とが増加しているため、比較例１に対してλ1、λ2がいずれも長波長に変化する。より具体的には、比較例１ではλsが略４５０ｎｍであるのに対し、比較例２ではλsが略４７０ｎｍに変化している。したがって、発光素子から取り出したい所望の波長が４５０ｎｍである場合、光学膜厚Ｌ1tを変化させないように正孔輸送層１６や発光層１７を厚膜化するには電子注入輸送層１９の膜厚を小さくする必要が生じ、各機能層の膜厚の最適化と光共振器構造により所望の波長の光を取り出す構成との両立が困難である。
これに対し、本実施の形態に係る発光スペクトルを示した模式図を図４（ａ）に示す。スペクトル３３１は第１の共振器構造から出力される光のスペクトル、スペクトル３３２は第２の共振器構造から出力される光のスペクトル、スペクトル３３３は発光素子から出力される光のスペクトルである。本実施の形態では、比較例２と同様、正孔輸送層１６や発光層１７を厚膜化した構成であり、光学膜厚Ｌ0と光学膜厚Ｌ1とにより定まる第１の共振器構造のピーク波長λ1は、比較例２と同様、比較例１と比べて長波長側に存在している。しかしながら、本実施の形態では、第２の共振器構造のピーク波長λ2が上述の関係式を満たすように、すなわち、発光素子１から取り出される光のピーク波長λsに対してλ2＜λsを満たすように、光学膜厚Ｌ2を設計している。これにより、発光素子から出力される光のスペクトル３３３は、λ2＜λs＜λ1を満たすため、λ1が発光素子から取り出したい所望の波長より長い状態であっても、所望の波長の光を取り出すことが可能となる。
なお、図４（ｂ）は、第１光学調整層２１１と第２光学調整層２１２との屈折率差と、発光素子から出力される光のスペクトルとの関係を示す模式図である。また、スペクトル３４１は第１の共振器構造から出力される光のスペクトルである。スペクトル３５１〜３６６は、発光素子から出力される光のスペクトルであり、それぞれ、第１光学調整層２２１と第２光学調整層２２２との屈折率差が０．１３、０．３０、０．４６、０．６３、０．７９に対応する。図４（ｂ）に示すように、第１光学調整層２１１と第２光学調整層２１２との屈折率差が大きくなるほど発光素子から出力される光のピーク波長が短波長側にシフトする。その理由としては、第１光学調整層２１１と第２光学調整層２１２との屈折率差が大きくなるほど第１光学調整層２１１と第２光学調整層２１２との界面における光反射率が大きくなることにより、第２の共振器構造による光出力が大きくなることが考えられる。図４（ｂ）に示すように、第１光学調整層２１１と第２光学調整層２１２との屈折率差が大きいほど好ましい。第１光学調整層２１１と第２光学調整層２１２との屈折率差は、例えば、０．３０以上であることが好ましい。
３．小括
以上説明したように、実施の形態に係る発光素子によれば、画素電極と対向電極の間に形成される第１の共振器構造と、画素電極と第２光学調整層との間に形成される第２の共振器構造とで取り出される光のピーク波長が異なる。したがって、第１の共振器構造のピーク波長を発光素子から取り出したい光のピーク波長より長く、かつ、第２の共振器構造のピーク波長を発光素子から取り出したい光のピーク波長より短く設計することにより、発光素子から取り出す光のピーク波長を所望の波長から長波長化することなく、機能層の膜厚を大きくすることができる。したがって、機能層の膜厚の最適化による発光効率の向上や駆動電圧の低下による発光素子の高効率化、長寿命化を図るとともに、所望の波長における発光素子からの光取り出し効率を向上させることができる。
以上説明したように、実施の形態に係る発光素子によれば、画素電極と対向電極の間に形成される第１の共振器構造と、画素電極と第２光学調整層との間に形成される第２の共振器構造とで取り出される光のピーク波長が異なる。したがって、第１の共振器構造のピーク波長を発光素子から取り出したい光のピーク波長より長く、かつ、第２の共振器構造のピーク波長を発光素子から取り出したい光のピーク波長より短く設計することにより、発光素子から取り出す光のピーク波長を所望の波長から長波長化することなく、機能層の膜厚を大きくすることができる。したがって、機能層の膜厚の最適化による発光効率の向上や駆動電圧の低下による発光素子の高効率化、長寿命化を図るとともに、所望の波長における発光素子からの光取り出し効率を向上させることができる。
４．発光素子の製造方法
発光素子を含む自発光パネルの製造方法について、図面を用いて説明する。図５は、発光素子を含む自発光パネルの製造工程を示すフローチャートである。図６（ａ）〜（ｅ）、図７（ａ）〜（ｄ）、図８（ａ）〜（ｄ）、図９（ａ）〜（ｂ）は、自発光パネルの製造における各過程での状態を示す模式断面図である。
発光素子を含む自発光パネルの製造方法について、図面を用いて説明する。図５は、発光素子を含む自発光パネルの製造工程を示すフローチャートである。図６（ａ）〜（ｅ）、図７（ａ）〜（ｄ）、図８（ａ）〜（ｄ）、図９（ａ）〜（ｂ）は、自発光パネルの製造における各過程での状態を示す模式断面図である。
（１）まず、図６（ａ）に示すように、基材１１１上にＴＦＴ層１１２を成膜して基板１１を形成し、（ステップＳ１０）。ＴＦＴ層１１２は、公知のＴＦＴの製造方法により成膜することができる。
（２）層間絶縁層１２の形成
次に、図６（ｂ）に示すように、基板１１上に層間絶縁層１２を形成する（ステップＳ２０）。層間絶縁層１２は、例えば、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法などを用いて積層形成することができる。
次に、図６（ｂ）に示すように、基板１１上に層間絶縁層１２を形成する（ステップＳ２０）。層間絶縁層１２は、例えば、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法などを用いて積層形成することができる。
次に、層間絶縁層１２における、ＴＦＴ層のソース電極上の個所にドライエッチング法を行い、コンタクトホールを形成する。コンタクトホールは、その底部にソース電極の表面が露出するように形成される。
次に、コンタクトホールの内壁に沿って接続電極層を形成する。接続電極層の上部は、その一部が層間絶縁層１２上に配される。接続電極層の形成は、例えば、スパッタリング法を用いることができ、金属膜を成膜した後、フォトリソグラフィ法およびウェットエッチング法を用いパターニングすることがなされる。
（３）画素電極１３の形成
次に、図６（ｃ）に示すように、層間絶縁層１２上に画素電極材料層１３０を形成する。画素電極材料層１３０は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法などを用いて形成することができる。
次に、図６（ｃ）に示すように、層間絶縁層１２上に画素電極材料層１３０を形成する。画素電極材料層１３０は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法などを用いて形成することができる。
次に、図６（ｄ）に示すように、画素電極材料層１３０をエッチングによりパターニングして、サブピクセルごとに区画された複数の画素電極１３を形成する（ステップＳ３０）。
（４）隔壁１４の形成
次に、図６（ｅ）に示すように、画素電極１３および層間絶縁層１２上に、隔壁１４の材料である隔壁層用樹脂を塗布し、隔壁材料層１４０を形成する。隔壁材料層１４０は、隔壁層用樹脂であるフェノール樹脂を溶媒（例えば、乳酸エチルとＧＢＬの混合溶媒）に溶解させた溶液を画素電極１３上および層間絶縁層１２上にスピンコート法などを用いて一様に塗布することにより形成される。そして、隔壁材料層１４０にパターン露光と現像を行うことで隔壁１４を形成し（図７（ａ））、隔壁１４を焼成する（ステップＳ４０）。これにより、発光層１７の形成領域となる開口部１４ａが規定される。隔壁１４の焼成は、例えば、１５０℃以上２１０℃以下の温度で６０分間行う。
次に、図６（ｅ）に示すように、画素電極１３および層間絶縁層１２上に、隔壁１４の材料である隔壁層用樹脂を塗布し、隔壁材料層１４０を形成する。隔壁材料層１４０は、隔壁層用樹脂であるフェノール樹脂を溶媒（例えば、乳酸エチルとＧＢＬの混合溶媒）に溶解させた溶液を画素電極１３上および層間絶縁層１２上にスピンコート法などを用いて一様に塗布することにより形成される。そして、隔壁材料層１４０にパターン露光と現像を行うことで隔壁１４を形成し（図７（ａ））、隔壁１４を焼成する（ステップＳ４０）。これにより、発光層１７の形成領域となる開口部１４ａが規定される。隔壁１４の焼成は、例えば、１５０℃以上２１０℃以下の温度で６０分間行う。
また、隔壁１４の形成工程においては、さらに、隔壁１４の表面を所定のアルカリ性溶液や水、有機溶媒等によって表面処理するか、プラズマ処理を施すこととしてもよい。これは、開口部１４ａに塗布するインク（溶液）に対する隔壁１４の接触角を調節する目的で、もしくは、表面に撥水性を付与する目的で行われる。
（５）正孔注入層１５の形成
次に、図７（ｂ）に示すように、隔壁１４が規定する開口部１４ａに対し、正孔注入層１５の構成材料を含むインクを、インクジェットヘッド４１０のノズル４０１から吐出して開口部１４ａ内の画素電極１３上に塗布し、焼成（乾燥）を行って、正孔注入層１５を形成する（ステップＳ５０）。
次に、図７（ｂ）に示すように、隔壁１４が規定する開口部１４ａに対し、正孔注入層１５の構成材料を含むインクを、インクジェットヘッド４１０のノズル４０１から吐出して開口部１４ａ内の画素電極１３上に塗布し、焼成（乾燥）を行って、正孔注入層１５を形成する（ステップＳ５０）。
なお、正孔注入層１５の成膜は塗布方式に限られず、蒸着等の方法により形成してもよい。さらに、正孔注入層１５の成膜を蒸着やスパッタリングで行う場合には、ステップ３０における画素電極材料層１３０の形成後、画素電極材料層１３０上に正孔注入層１５の材料からなる正孔注入材料層を形成し、画素電極材料層１３０と正孔注入材料層とを同一のパターニング工程でパターニングして画素電極１３と正孔注入層１５の積層構造を形成する、としてもよい。
（６）正孔輸送層１６の形成
次に、図７（ｃ）に示すように、隔壁１４が規定する開口部１４ａに対し、正孔輸送層１６の構成材料を含むインクを、インクジェットヘッド４２０のノズル４０２から吐出して開口部１４ａ内の正孔注入層１５上に塗布し、焼成（乾燥）を行って、正孔輸送層１６を形成する（ステップＳ６０）。
次に、図７（ｃ）に示すように、隔壁１４が規定する開口部１４ａに対し、正孔輸送層１６の構成材料を含むインクを、インクジェットヘッド４２０のノズル４０２から吐出して開口部１４ａ内の正孔注入層１５上に塗布し、焼成（乾燥）を行って、正孔輸送層１６を形成する（ステップＳ６０）。
なお、正孔輸送層１６の成膜は塗布方式に限られず、蒸着等の方法により形成してもよい。さらに、画素電極１３、正孔注入層１５、正孔輸送層１６の全ての成膜を蒸着やスパッタリングで行う場合には、上述したように、各層を同一のパターニング工程でパターニングしてもよい。
（７）発光層１７の形成
次に、図７（ｄ）に示すように、発光層１７の構成材料を含むインクを、インクジェットヘッド４３０Ｒのノズル４０３Ｒ、インクジェットヘッド４３０Ｇのノズル４０３Ｇ、インクジェットヘッド４３０Ｂのノズル４０３Ｂのそれぞれから吐出して開口部１４ａ内の正孔輸送層１６上に塗布し、焼成（乾燥）を行って発光層１７を形成する（ステップＳ７０）。
次に、図７（ｄ）に示すように、発光層１７の構成材料を含むインクを、インクジェットヘッド４３０Ｒのノズル４０３Ｒ、インクジェットヘッド４３０Ｇのノズル４０３Ｇ、インクジェットヘッド４３０Ｂのノズル４０３Ｂのそれぞれから吐出して開口部１４ａ内の正孔輸送層１６上に塗布し、焼成（乾燥）を行って発光層１７を形成する（ステップＳ７０）。
（８）中間層１８の形成
次に、図８（ａ）に示すように、発光層１７および隔壁１４上に、中間層１８を形成する（ステップＳ８０）。中間層１８は、例えば、アルカリ金属のフッ化物であるＮａＦを真空蒸着法により各サブピクセルに共通して成膜することにより形成される。
次に、図８（ａ）に示すように、発光層１７および隔壁１４上に、中間層１８を形成する（ステップＳ８０）。中間層１８は、例えば、アルカリ金属のフッ化物であるＮａＦを真空蒸着法により各サブピクセルに共通して成膜することにより形成される。
（９）電子注入輸送層１９の形成
次に、図８（ｂ）に示すように、中間層１８上に、電子注入輸送層１９を形成する（ステップＳ９０）。電子注入輸送層１９は、例えば、電子輸送性の有機材料とドープ金属であるイッテルビウムとを共蒸着法により各サブピクセルに共通して成膜することにより形成される。
次に、図８（ｂ）に示すように、中間層１８上に、電子注入輸送層１９を形成する（ステップＳ９０）。電子注入輸送層１９は、例えば、電子輸送性の有機材料とドープ金属であるイッテルビウムとを共蒸着法により各サブピクセルに共通して成膜することにより形成される。
（１０）対向電極２０の形成
次に、図８（ｃ）に示すように、電子注入輸送層１９上に、対向電極２０を形成する（ステップＳ１００）。対向電極２０は、例えば、Ａｇ、Ａｌ等の金属材料を、スパッタリング法、真空蒸着法により成膜することにより形成される。
次に、図８（ｃ）に示すように、電子注入輸送層１９上に、対向電極２０を形成する（ステップＳ１００）。対向電極２０は、例えば、Ａｇ、Ａｌ等の金属材料を、スパッタリング法、真空蒸着法により成膜することにより形成される。
（１１）第１光学調整層２１１の形成
次に、図８（ｄ）に示すように、第１光学調整層２１１を形成する（ステップＳ１１０）。第１光学調整層２１１は、例えば、ＮｂＯを、スパッタリング法により製膜することにより形成される。
次に、図８（ｄ）に示すように、第１光学調整層２１１を形成する（ステップＳ１１０）。第１光学調整層２１１は、例えば、ＮｂＯを、スパッタリング法により製膜することにより形成される。
（１２）第２光学調整層２１２の形成
次に、図９（ａ）に示すように、第２光学調整層２１２を形成する（ステップＳ１２０）。第２光学調整層２１２は、例えば、ＳｉＯＮを用いて、スパッタリング法、ＣＶＤ法により形成することができる。
次に、図９（ａ）に示すように、第２光学調整層２１２を形成する（ステップＳ１２０）。第２光学調整層２１２は、例えば、ＳｉＯＮを用いて、スパッタリング法、ＣＶＤ法により形成することができる。
（１３）第３光学調整層２１３の形成
次に、図９（ｂ）に示すように、第３光学調整層２１３を形成する（ステップＳ１３０）。第３光学調整層２１３は、例えば、ＳｉＮを用いて、スパッタリング法、ＣＶＤ法により形成することができる。
次に、図９（ｂ）に示すように、第３光学調整層２１３を形成する（ステップＳ１３０）。第３光学調整層２１３は、例えば、ＳｉＮを用いて、スパッタリング法、ＣＶＤ法により形成することができる。
なお、第３光学調整層２１３の上に封止機能を有する層をさらに形成してもよいし、カラーフィルタや上部基板を載置し、接合してもよい。
５．表示装置の全体構成
図１０は、自発光パネル１００を備えた表示装置１０００の構成を示す模式ブロック図である。図１０に示すように、表示装置１０００は、自発光パネル１００と、これに接続された駆動制御部２００とを含む構成である。駆動制御部２００は、４つの駆動回路２１０〜２４０と、制御回路２５０とから構成されている。
図１０は、自発光パネル１００を備えた表示装置１０００の構成を示す模式ブロック図である。図１０に示すように、表示装置１０００は、自発光パネル１００と、これに接続された駆動制御部２００とを含む構成である。駆動制御部２００は、４つの駆動回路２１０〜２４０と、制御回路２５０とから構成されている。
なお、実際の表示装置１０００では、自発光パネル１００に対する駆動制御部２００の配置については、これに限られない。
≪変形例１≫
実施の形態に係る自発光素子としての有機ＥＬ素子１では、共振器構造が第１の共振器構造、第２の共振器構造の２つであるとした。しかしながら、自発光素子は上述した第１の共振器構造、第２の共振器構造を備えていれば、それ以外の共振器構造を備えてもよい。
実施の形態に係る自発光素子としての有機ＥＬ素子１では、共振器構造が第１の共振器構造、第２の共振器構造の２つであるとした。しかしながら、自発光素子は上述した第１の共振器構造、第２の共振器構造を備えていれば、それ以外の共振器構造を備えてもよい。
本変形例では、第３の共振器構造や第４の共振器構造をさらに備えることを特徴とする。
１．構成
図１０（ａ）は、本変形例に係る自発光素子の模式断面図である。本変形例に係る自発光素子は、光学調整層２１が第１光学調整層２１１、第２光学調整層２１２、…、第ｎ光学調整層２１−ｎ（ｎは４以上の整数）からなる点で実施の形態と異なる。
図１０（ａ）は、本変形例に係る自発光素子の模式断面図である。本変形例に係る自発光素子は、光学調整層２１が第１光学調整層２１１、第２光学調整層２１２、…、第ｎ光学調整層２１−ｎ（ｎは４以上の整数）からなる点で実施の形態と異なる。
＜光学調整層＞
４以上の層からなる光学調整層２１は、透光性の材料からなり、対向電極２０上に形成されている。
４以上の層からなる光学調整層２１は、透光性の材料からなり、対向電極２０上に形成されている。
光学調整層２１を構成する各層は、それぞれが透光性の材料からなり、少なくとも隣接する層とは材料および屈折率が異なる。なお、たがいに隣接しない層については同じ材料から構成していてもよく、例えば、第１光学調整層２１１、第３光学調整層２１３、第５光学調整層２１５、…、がそれぞれ酸窒化シリコンから構成され、第２光学調整層２１２、第４光学調整層２１４、第６光学調整層２１６、…、がそれぞれ窒化シリコンから構成されるとしてもよい。光学調整層２１を構成する各層のうち、第１光学調整層２１１と第２光学調整層２１２との界面の光反射面は、画素電極１３の正孔注入層１５との界面の光反射面と対となって第２の共振器構造を形成する。したがって、実施の形態と同様、第１光学調整層２１１と第２光学調整層２１２との間で、屈折率が異なっていることが好ましい。例えば、第１光学調整層２１１と第２光学調整層２１２との間で、屈折率の差が０．３以上であることが好ましい。
また、第２光学調整層２１２と第３光学調整層２１３との界面、第３光学調整層２１３と第４光学調整層２１４との界面、…、第（ｎ−１）光学調整層２１−（ｎ−１）と第ｎ光学調整層２１−ｎとの界面のうち、少なくとも１つは、画素電極１３の正孔注入層１５との界面の光反射面と対となって第３の共振器構造を形成する。したがって、第３の共振器構造を形成する界面に係る２つの層について、屈折率が異なっていることが好ましい。なお、第３の共振器構造の反射面の１つである、第（ｎ−１）光学調整層２１−（ｎ−１）と第ｎ光学調整層２１−ｎとの界面と、第１の共振器構造の反射面の一つである、対向電極２０の発光層１７側の面との距離は、１μｍ以下であることが好ましい。
なお、共振器構造を形成する界面は１つに限られず複数であってもよい。
２．光共振器構造の第１の形態
本変形例においても、第１の共振器構造と第２の共振器構造は、実施の形態と同一である。また、本変形例では、第３の共振器構造を備えている。第（ｋ−１）光学調整層と第ｋ光学調整層（ｋは３以上ｎ以下の整数）との界面が画素電極１３の正孔注入層１５との界面の光反射面と対となって第３の共振器構造を構成しているとしたとき、第３の共振器構造により得られる出射光のピーク波長をλ3、第（ｋ−１）光学調整層と第ｋ光学調整層との界面から発光中心までの光学距離をＬk、第３の共振器構造の２つの界面間の光学距離Ｌkt（＝Ｌ0＋Ｌk）としたとき、以下の関係が成立する。
本変形例においても、第１の共振器構造と第２の共振器構造は、実施の形態と同一である。また、本変形例では、第３の共振器構造を備えている。第（ｋ−１）光学調整層と第ｋ光学調整層（ｋは３以上ｎ以下の整数）との界面が画素電極１３の正孔注入層１５との界面の光反射面と対となって第３の共振器構造を構成しているとしたとき、第３の共振器構造により得られる出射光のピーク波長をλ3、第（ｋ−１）光学調整層と第ｋ光学調整層との界面から発光中心までの光学距離をＬk、第３の共振器構造の２つの界面間の光学距離Ｌkt（＝Ｌ0＋Ｌk）としたとき、以下の関係が成立する。
ここで、φkは第（ｋ−１）光学調整層と第ｋ光学調整層との界面で反射されるときの光の位相変化、ｍ3は、任意の自然数である。
なお、λ3は以下の関係を満たしていることが好ましい。
λ2＜λ3＜λ1 …（式８）
以上の構成により、第３の共振器構造によっても所望の波長の光の強度が増加するように光を取り出すことができるため、発光素子１の発光効率の向上と光取り出し効率の向上に有効である。
λ2＜λ3＜λ1 …（式８）
以上の構成により、第３の共振器構造によっても所望の波長の光の強度が増加するように光を取り出すことができるため、発光素子１の発光効率の向上と光取り出し効率の向上に有効である。
なお、第３の共振器構造以外に、第４の共振器構造、第５の共振器構造をさらに備えてもよい。
３．光共振器構造の第２の形態
光共振器構造の第１の形態では、第３の共振器構造によって所望の波長の光の強度が増加するように光を取り出すとしたが、これに替えて、第３の共振器構造を以下のように構成してもよい。すなわち、ある波長λ4に対し、以下の関係を満たすように、第（ｋ−１）光学調整層と第ｋ光学調整層（ｋは３以上ｎ以下の整数）との界面が画素電極１３の正孔注入層１５との界面の光反射面と対となって第３の共振器構造を構成する。
光共振器構造の第１の形態では、第３の共振器構造によって所望の波長の光の強度が増加するように光を取り出すとしたが、これに替えて、第３の共振器構造を以下のように構成してもよい。すなわち、ある波長λ4に対し、以下の関係を満たすように、第（ｋ−１）光学調整層と第ｋ光学調整層（ｋは３以上ｎ以下の整数）との界面が画素電極１３の正孔注入層１５との界面の光反射面と対となって第３の共振器構造を構成する。
ここで、φkは第（ｋ−１）光学調整層と第ｋ光学調整層との界面で反射されるときの光の位相変化、ｍ4は、任意の自然数である。
なお、λ4は以下の関係を満たしていることが好ましい。
λ2＜λ4＜λ1 …（式１０）
以上の構成により、第３の共振器構造では、波長λ4について経路Ｃ1や第１の共振器構造に対して光を弱めるように構成される。光共振器構造は光の取り出し効率を向上する一方で、光学距離には視野角依存性があるため指向性も強める効果があり、それによって視野角を狭める作用も存在する。上記構成によれば、第３の共振器構造によって、第１の共振器構造による視野角の狭小化を弱めることができるため、発光素子１の視野角拡大に有効である。
λ2＜λ4＜λ1 …（式１０）
以上の構成により、第３の共振器構造では、波長λ4について経路Ｃ1や第１の共振器構造に対して光を弱めるように構成される。光共振器構造は光の取り出し効率を向上する一方で、光学距離には視野角依存性があるため指向性も強める効果があり、それによって視野角を狭める作用も存在する。上記構成によれば、第３の共振器構造によって、第１の共振器構造による視野角の狭小化を弱めることができるため、発光素子１の視野角拡大に有効である。
なお、第３の共振器構造以外に、第４の共振器構造、第５の共振器構造をさらに備えてもよい。
≪変形例２≫
実施の形態に係る発光素子を備える自発光パネルでは、画素電極が光反射性電極、対向電極が光半透過性電極のトップエミッション型パネルであるとした。しかしながら、自発光パネルは、ボトムエミッション型パネルであってもよい。
実施の形態に係る発光素子を備える自発光パネルでは、画素電極が光反射性電極、対向電極が光半透過性電極のトップエミッション型パネルであるとした。しかしながら、自発光パネルは、ボトムエミッション型パネルであってもよい。
本変形例では、対向電極が光反射性電極であり画素電極が光反射性電極であるボトムエミッション型パネルであることを特徴とする。
１．構成
図１０（ｂ）は、本変形例に係る自発光パネルの模式断面図である。本変形例に係る自発光パネルは、基板１１上に、第２光学調整層２１２、第１光学調整層２１１、光半透過性画素電極１３１、…、発光層１７、…、光反射性対向電極２０１の順に積層された発光素子１を備える点で実施の形態と異なる。なお、光の出射方向を上方とした場合、すなわち、発光素子において光反射性電極を下側、光半透過性電極や光学調整層を上側とした場合、本変形例は、上方に光を出射する発光素子の下側に基板がなく、上側に基板が存在する構成であると言うこともできる。
図１０（ｂ）は、本変形例に係る自発光パネルの模式断面図である。本変形例に係る自発光パネルは、基板１１上に、第２光学調整層２１２、第１光学調整層２１１、光半透過性画素電極１３１、…、発光層１７、…、光反射性対向電極２０１の順に積層された発光素子１を備える点で実施の形態と異なる。なお、光の出射方向を上方とした場合、すなわち、発光素子において光反射性電極を下側、光半透過性電極や光学調整層を上側とした場合、本変形例は、上方に光を出射する発光素子の下側に基板がなく、上側に基板が存在する構成であると言うこともできる。
≪実施の形態に係るその他の変形例≫
（１）上記実施の形態及び変形例においては、発光素子である有機ＥＬ素子１が正孔注入層１５、正孔輸送層１６、中間層１８、電子注入輸送層１９は必ずしも上記実施の形態の構成である必要はない。いずれか１以上を備えないとしてもよいし、さらにほかの機能層を備えていてもよい。例えば、中間層１８を備えないとしてもよいし、中間層１８に替えて、あるいは、中間層１８と発光層１７との間に、電子輸送層を備える、としてもよい。
（１）上記実施の形態及び変形例においては、発光素子である有機ＥＬ素子１が正孔注入層１５、正孔輸送層１６、中間層１８、電子注入輸送層１９は必ずしも上記実施の形態の構成である必要はない。いずれか１以上を備えないとしてもよいし、さらにほかの機能層を備えていてもよい。例えば、中間層１８を備えないとしてもよいし、中間層１８に替えて、あるいは、中間層１８と発光層１７との間に、電子輸送層を備える、としてもよい。
また、各機能層の製造方法は単なる例示であり、例えば、発光層１７が蒸着法で形成されてもよいし、光学調整層のうち１層以上がスピンコート法、塗布法等で形成されてもよい。
（２）上記実施の形態及び変形例においては、自発光パネルはＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれに発光する３種類の発光素子を備えるとしたが、発光素子の種類は２種類であってもよいし、４種類以上であってもよい。ここで、発光素子の種類とは発光素子を構成する各要素のバリエーションを指すものであり、同一の発光色であっても発光層や機能層の膜厚が異なる場合は、種類が異なる発光素子と考えてよい。また、発光素子の配置についても、ＲＧＢＲＧＢ…の配置に限られず、ＲＧＢＢＧＲＲＧＢ…の配置であってもよいし、発光素子間に補助電極層やその他の非発光領域を設けてもよい。
また、実施の形態では中間層１８、電子注入輸送層１９、対向電極２０、光学調整層の各層のそれぞれは共通膜として形成されるとしたが、発光素子ごとに膜厚を変えてもよい。
（３）上記実施の形態及び変形例においては、自発光パネルにおいて基板側が陽極であるように発光素子を配したが、基板側が陰極となるように発光素子を配してもよい。このとき、光学調整層は発光素子の電極の極性に係らず透光性電極に接するように配される。
（４）以上、本開示に係る有機ＥＬ表示パネルおよび有機ＥＬ表示装置について、実施の形態および変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態および変形例に限定されるものではない。上記実施の形態および変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態および変形例における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
本発明は、光共振器構造を備えた発光素子において、光取り出し効率の向上が高く消費電力が小さい発光素子を製造するのに有用である。
１ 発光素子（有機ＥＬ素子）
１１ 基板
１２ 層間絶縁層
１３ 画素電極
１４ 隔壁
１４ａ 開口部
１５ 正孔注入層
１６ 正孔輸送層
１７ 発光層
１８ 中間層
１９ 電子注入輸送層
２０ 対向電極
２１ 光学調整層
１００ 自発光パネル（有機ＥＬ表示パネル）
２００ 駆動制御部
２１０〜２４０ 駆動回路
２５０ 制御回路
１１ 基板
１２ 層間絶縁層
１３ 画素電極
１４ 隔壁
１４ａ 開口部
１５ 正孔注入層
１６ 正孔輸送層
１７ 発光層
１８ 中間層
１９ 電子注入輸送層
２０ 対向電極
２１ 光学調整層
１００ 自発光パネル（有機ＥＬ表示パネル）
２００ 駆動制御部
２１０〜２４０ 駆動回路
２５０ 制御回路
Claims (15)
- 光反射性の第１電極と、
前記第１電極の上方に配される発光層と、
前記発光層の上方に配される光半透過性の第２電極と、
前記第２電極の上に接して配される第１透光層と、
前記第１透光層の上に接して配される第２透光層と
を備え、
前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第２電極の前記発光層側の面との間で、前記発光層から出射される光のピーク波長より長波長である第１の波長をピーク波長とする第１の光共振器構造を形成し、
前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第１透光層と前記第２透光層との界面との間で、前記第１の波長より短波長である第２の波長をピーク波長とする第２の光共振器構造を形成し、
前記第２透光層の屈折率と、前記第１透光層の屈折率との差は０．３以上である
ことを特徴とする発光素子。 - 前記発光層から出射される光のピーク波長と、前記第１の共振器構造の出射光と前記第２の共振器構造の出射光とが合成されてなる前記発光素子外部に取り出される光のピーク波長との差は１５ｎｍ以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。 - 前記第１の波長をλ1、前記第１電極の前記発光層側の面から発光中心までの光学距離をＬ0、発光中心から前記第２電極の前記発光層側の面までの光学距離をＬ1としたとき、
ここで、φ0は前記第１電極の前記発光層側の面で反射されるときの光の位相変化であり、φ1は前記第２電極の前記発光層側の面で反射されるときの光の位相変化であり、ｍ1は、任意の自然数である。 - 前記第２の波長をλ2、前記第１電極の前記発光層側の面から発光中心までの光学距離をＬ0、発光中心から第２光学調整層の前記発光層側の面までの光学距離をＬ2としたとき、
ここで、φ0は前記第１電極の前記発光層側の面で反射されるときの光の位相変化であり、φ2は第２光学調整層の前記発光層側の面で反射されるときの光の位相変化であり、ｍ2は、任意の自然数である。 - 前記第２透光層に接して配され、１以上の層を含む第３透光層をさらに備え、
前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第３透光層に含まれるいずれかの層の前記発光層側の面との間で、第３の光共振器構造を形成し、
前記第２電極の前記発光層側の面と、前記第３透光層の上面との間の光学距離は、１μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の発光素子。 - 前記第３の光共振器構造は、前記第１の光共振器構造のピーク波長に対して弱めあうよう構成されている
ことを特徴とする請求項５に記載の発光素子。 - 前記第３の光共振器構造は、前記第１の波長と前記第２の波長との間の第３の波長をピーク波長とする
ことを特徴とする請求項５に記載の発光素子。 - 光反射性の第１電極と、
前記第１電極の上方に配される発光層と、
前記発光層の上方に配される光半透過性の第２電極と、
前記第２電極の上に接して配される第１透光層と、
前記第１透光層の上に接して配される第２透光層と
を備え、
前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第２電極の前記発光層側の面との間で、前記発光層から出射される光のピーク波長より長波長である第１の波長をピーク波長とする第１の光共振器構造を形成し、
前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第１透光層と前記第２透光層との界面との間で、前記第１の波長より短波長である第２の波長をピーク波長とする第２の光共振器構造を形成し、
前記第１透光層は、ＩＺＯまたはＮｂＯを含み、
前記第２透光層は、酸窒化シリコンを含む
ことを特徴とする発光素子。 - 基板上に、請求項１から８のいずれか１項に記載の発光素子が複数形成されている自発光パネル。
- 少なくとも一部が光透過性を有する基板と、
前記基板の光透過性を有する部分の上方に配される第２透光層と、
前記第２透光層に接して配される第１透光層と、
前記第１発光層の上方に配される光半透過性の第２電極と、
前記第２電極の上方に配される発光層と、
前記発光層の上方に配される光反射性の第１電極と
を備え、
前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第２電極の前記発光層側の面との間で、前記発光層から出射される光のピーク波長より長波長である第１の波長をピーク波長とする第１の光共振器構造を形成し、
前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第１透光層と前記第２透光層との界面との間で、前記第１の波長より短波長である第２の波長をピーク波長とする第２の光共振器構造を形成し、
前記第２透光層の屈折率と、前記第１透光層の屈折率との差は０．３以上である
ことを特徴とする自発光パネル。 - 少なくとも一部が光透過性を有する基板と、
前記基板の光透過性を有する部分の上方に配される第２透光層と、
前記第２透光層に接して配される第１透光層と、
前記第１発光層の上方に配される光半透過性の第２電極と、
前記第２電極の上方に配される発光層と、
前記発光層の上方に配される光反射性の第１電極と
を備え、
前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第２電極の前記発光層側の面との間で、前記発光層から出射される光のピーク波長より長波長である第１の波長をピーク波長とする第１の光共振器構造を形成し、
前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第１透光層と前記第２透光層との界面との間で、前記第１の波長より短波長である第２の波長をピーク波長とする第２の光共振器構造を形成し、
前記第１透光層は、ＩＺＯまたはＮｂＯを含み、
前記第２透光層は、酸窒化シリコンを含む
ことを特徴とする自発光パネル。 - 基板上に光反射性の第１電極を形成し、
前記第１電極の上方に発光層を形成し、
前記発光層の上方に光半透過性の第２電極を形成し、
前記第２電極の上に接して第１透光層を形成し、
前記第１透光層の上に接して、前記第１透光層との屈折率差が０．３以上である第２透光層を形成し、
前記第２電極の形成において、前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第２電極の前記発光層側の面との間で、前記発光層から出射される光のピーク波長より長波長である第１の波長をピーク波長とする第１の光共振器構造を形成し、
前記第２透光層の形成において、前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第１透光層と前記第２透光層との界面との間で、前記第１の波長より短波長である第２の波長をピーク波長とする第２の光共振器構造を形成し、
前記第２透光層の屈折率と、前記第１透光層の屈折率との差は０．３以上である
ことを特徴とする発光素子の製造方法。 - 基板上に光反射性の第１電極を形成し、
前記第１電極の上方に発光層を形成し、
前記発光層の上方に光半透過性の第２電極を形成し、
前記第２電極の上に接して第１透光層を形成し、
前記第１透光層の上に接して、前記第１透光層との屈折率差が０．３以上である第２透光層を形成し、
前記第２電極の形成において、前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第２電極の前記発光層側の面との間で、前記発光層から出射される光のピーク波長より長波長である第１の波長をピーク波長とする第１の光共振器構造を形成し、
前記第２透光層の形成において、前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第１透光層と前記第２透光層との界面との間で、前記第１の波長より短波長である第２の波長をピーク波長とする第２の光共振器構造を形成し、
前記第１透光層は、ＩＺＯまたはＮｂＯを含み、
前記第２透光層は、酸窒化シリコンを含む
ことを特徴とする発光素子の製造方法。 - 基板上に第２透光層を形成し、
前記第２透光層上に接して第１透光層を形成し、
前記第１透光層上に接して光半透過性の第２電極を形成し、
前記第２電極の上方に発光層を形成し、
前記発光層の上方に光反射性の第１電極を形成し、
前記第２電極の形成において、前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第２電極の前記発光層側の面との間で、前記発光層から出射される光のピーク波長より長波長である第１の波長をピーク波長とする第１の光共振器構造を形成し、
前記第２透光層の形成において、前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第１透光層と前記第２透光層との界面との間で、前記第１の波長より短波長である第２の波長をピーク波長とする第２の光共振器構造を形成し、
前記第２透光層の屈折率と、前記第１透光層の屈折率との差は０．３以上である
ことを特徴とする発光素子の製造方法。 - 基板上に第２透光層を形成し、
前記第２透光層上に接して第１透光層を形成し、
前記第１透光層上に接して光半透過性の第２電極を形成し、
前記第２電極の上方に発光層を形成し、
前記発光層の上方に光反射性の第１電極を形成し、
前記第２電極の形成において、前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第２電極の前記発光層側の面との間で、前記発光層から出射される光のピーク波長より長波長である第１の波長をピーク波長とする第１の光共振器構造を形成し、
前記第２透光層の形成において、前記第１電極の前記発光層側の面と、前記第１透光層と前記第２透光層との界面との間で、前記第１の波長より短波長である第２の波長をピーク波長とする第２の光共振器構造を形成し、
前記第１透光層は、ＩＺＯまたはＮｂＯを含み、
前記第２透光層は、酸窒化シリコンを含む
ことを特徴とする発光素子の製造方法。
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