JP2022075153A - 有機ｅｌ素子、有機ｅｌパネル、および、有機ｅｌ素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】機能層の劣化により発光層へのキャリア注入性が低下しても、駆動電圧が上昇しづらい有機ＥＬ素子および有機ＥＬパネル、および、有機ＥＬ素子の製造方法を提供する。
【解決手段】陽極１３と、発光層１７を含む複数の機能層と、陰極２０とがこの順に積層されてなる有機ＥＬ素子１であって、機能層のそれぞれについて、機能層の実効電子移動度と実効ホール移動度との加算値である実行キャリア移動度で機能層の膜厚を除した値を機能層の実効膜厚としたとき、発光層の実効膜厚は、全ての機能層の実効膜厚を合計した値の３０％以下である。
【選択図】図１

Description

本開示は、キャリア注入性材料を用いた有機ＥＬ素子における駆動電圧の上昇抑止と寿命の改善に関する。

近年、有機材料の電界発光現象を利用した有機ＥＬ素子を利用した表示装置が普及しつつある。

有機ＥＬ素子は、一対の電極の間に発光層が配された基本構造を有し、電極間に電圧を印加することにより、正孔と電子が再結合して発光層が発光する。より具体的には、陽極から正孔が発光層に注入され、陰極から電子が発光層に注入され、発光層内において正孔と電子が再結合する。一方で、多くの場合において、陰極材料のフェルミ準位と発光層に含まれる発光材料の最低空軌道（ＬＵＭＯ；Lowest Unoccupied Molecular Orbital）のエネルギー準位との差が大きい。したがって、陰極から発光層への電子の注入を容易とするため、仕事関数の低い金属材料を含む機能層を陰極と発光層との間に設ける構成が用いられている（例えば、特許文献１参照）。また、同様に、陽極から発光層への正孔の注入を容易とするため、正孔注入性を有する材料を含む機能層を陽極と発光層との間に設ける構成が用いられている。

特開２０１６－１１５７４８号公報

しかしながら、仕事関数の低い金属材料は反応性が高く、水分や酸素との接触によって劣化が促進されやすい。一方で、陰極から発光層への電子注入性が低下すると、有機ＥＬ素子を機能させるために高い駆動電圧が必要となる。同様に、陽極から発光層への正孔注入性が低下した場合にも、同様に有機ＥＬ素子を機能させるために高い駆動電圧が必要となる。したがって、発光層へのキャリア注入性が低下するほど有機ＥＬ素子に印加すべき電圧が上昇し、機能層の劣化がさらに加速して有機ＥＬ素子が短寿命化しやすい課題がある。

本開示は、上記課題を鑑みてなされたものであり、機能層の劣化により発光層へのキャリア注入性が低下しても、駆動電圧が上昇しづらい有機ＥＬ素子および有機ＥＬパネル、および、有機ＥＬ素子の製造方法を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子は、陽極と、発光層を含む複数の機能層と、陰極とがこの順に積層されてなる有機ＥＬ素子であって、前記機能層のそれぞれについて、前記機能層の実効電子移動度と実効ホール移動度との加算値である実効キャリア移動度で前記機能層の膜厚を除した値を前記機能層の実効膜厚としたとき、前記発光層の実効膜厚は、全ての前記機能層の実効膜厚を合計した値の３０％以下である。

本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子によれば、発光層へのキャリア注入性が低下した場合に、駆動電圧に対する発光層への印加電圧（分圧）の割合が向上するため、発光層内の電界強度が上昇する。したがって、発光層へのキャリア注入性が低下した場合においても、発光層内のキャリア密度の低下を抑止するとともに、キャリア移動度の向上により発光効率が上昇するため、発光輝度が低下しづらく、駆動電圧の上昇の度合いを低減することができる。したがって、機能層の劣化により発光層へのキャリア注入性が低下しても、駆動電圧が上昇しづらく、輝度低下を抑止しつつ有機ＥＬ素子の長寿命化を図ることができる。

実施の形態に係る有機ＥＬ素子１の構成を模式的に示す断面図である。 実施例に係る、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層のバンドダイアグラムを示す簡略模式図である。 発光層への電子注入性および発光層の膜厚と駆動電圧との関係を示すグラフである。 （ａ）は、実施例に係る膜厚方向における電位の分布と電子注入性との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、実施例に係る電子注入性と各機能層に印加される電圧との関係を示すグラフである。 （ａ）は、比較例に係る膜厚方向における電位の分布と電子注入性との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、比較例に係る電子注入性と各機能層に印加される電圧との関係を示すグラフである。 （ａ）は、実施例に係る電子注入性ごとの膜厚方向における電子密度を示すグラフであり、（ｂ）は、比較例に係る電子注入性ごとの膜厚方向における電子密度を示すグラフである。 （ａ）は、実施例に係る、電子注入性ごとの、発光層の正孔輸送層側の界面、発光層の電子注入輸送層側の界面のそれぞれにおける電子密度を示すグラフであり、（ｂ）は、比較例に係る、電子注入性ごとの、発光層の正孔輸送層側の界面、発光層の電子注入輸送層側の界面のそれぞれにおける電子密度を示すグラフである。 （ａ）は、実施例に係る電子注入性ごとの発光層を流れる電流を示すグラフであり、（ｂ）は、比較例に係る電子注入性ごとの発光層を流れる電流を示すグラフである。 有機ＥＬ素子を構成する全機能層の有効膜厚の合計Ｌｅｆ（ＡＬＬ）に対する発光層の有効膜厚Ｌｅｆ（ＥＭＬ）の比と、電子注入性が低下したときの駆動電圧の上昇値との関係を示すグラフである。 実施の形態に係る有機ＥＬ素子の製造過程の一部を模式的に示す部分断面図であって、（ａ）は、基板上にＴＦＴ層が形成された状態、（ｂ）は、基板上に層間絶縁層が形成された状態、（ｃ）は、層間絶縁層上に画素電極材料が形成された状態、（ｄ）は、画素電極が形成された状態、（ｅ）は、層間絶縁層および画素電極上に隔壁材料層が形成された状態を示す。 実施の形態に係る有機ＥＬ素子の製造過程の一部を模式的に示す部分断面図であって、（ａ）は、隔壁が形成された状態、（ｂ）は、画素電極上に正孔注入層が形成された状態、（ｃ）は、正孔注入層上に正孔輸送層が形成された状態を示す。 実施の形態に係る有機ＥＬ素子の製造過程の一部を模式的に示す部分断面図であって、（ａ）は、正孔輸送層上に発光層が形成された状態、（ｂ）は、発光層および隔壁層上に電子注入輸送層が形成された状態、（ｃ）は、電子注入輸送層上に光学調整層が形成された状態を示す。 実施の形態に係る有機ＥＬ素子の製造過程の一部を模式的に示す部分断面図であって、（ａ）は、光学調整層上に対向電極が形成された状態、（ｂ）は、対向電極上に封止層が形成された状態を示す。 実施の形態に係る有機ＥＬ素子の製造過程を示すフローチャートである。 実施の形態に係る有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬ表示装置の構成を示すブロック図である。

≪開示の態様≫
本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子は、陽極と、発光層を含む複数の機能層と、陰極とがこの順に積層されてなる有機ＥＬ素子であって、前記機能層のそれぞれについて、前記機能層の実効電子移動度と実効ホール移動度との加算値である実効キャリア移動度で前記機能層の膜厚を除した値を前記機能層の実効膜厚としたとき、前記発光層の実効膜厚は、全ての前記機能層の実効膜厚を合計した値の３０％以下である。

また、本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、基板を準備し、前記基板の上方に陽極を形成し、前記陽極の上方に、発光層を含む複数の機能層を形成し、前記機能層の上方に陰極を形成する有機ＥＬ素子の製造方法であって、前記機能層のそれぞれについて、前記機能層の実効電子移動度と実効ホール移動度との加算値である実行キャリア移動度で前記機能層の膜厚を除した値を前記機能層の実効膜厚としたとき、前記発光層の実効膜厚は、全ての前記機能層の実効膜厚を合計した値の３０％以下となるように前記発光層の膜厚を設定する。

本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子またはその製造方法によれば、発光層へのキャリア注入性が低下した場合に、駆動電圧に対する発光層への印加電圧（分圧）の割合が向上するため、発光層内の電界強度が上昇する。したがって、発光層へのキャリア注入性が低下した場合においても、発光層内のキャリア密度の低下を抑止するとともに、キャリア移動度の向上により発光効率が上昇するため、発光輝度が低下しづらく、駆動電圧の上昇の度合いを低減することができる。したがって、機能層の劣化により発光層へのキャリア注入性が低下しても、駆動電圧が上昇しづらく、輝度低下を抑止しつつ有機ＥＬ素子の長寿命化を図ることができる。

本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子は、前記発光層と前記陰極との間に、金属材料を含む電子注入層を前記機能層として含む、としてもよい。

本構成により、電子注入層に含まれる金属材料が酸化等により劣化した場合であっても、駆動電圧の上昇の度合いを低減させることができる。

本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子は、前記電子注入層に含まれる前記金属材料は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属から選択される、としてもよい。

本構成により、劣化前の電子注入層が高い電子流入性を有するため、有機ＥＬ素子の発光効率を向上させることができるとともに、電子注入層に含まれる金属材料が酸化等により劣化した場合であっても、駆動電圧の上昇の度合いを低減させることができる。

本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子は、前記陽極は光反射性の電極であり、前記有機ＥＬ素子は、前記発光層と前記陽極との間に中間層を前記機能層として含み、前記中間層の膜厚は、４０ｎｍ以下である、としてもよい。

本構成により、陽極から発光中心までの光路長を過大とせずに、陽極の発光層側の面を反射面の１つとする光共振器構造の設計を容易とすることができる。

本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子は、前記陰極は光半透過性の電極であり、前記有機ＥＬ素子は、前記発光層と前記陰極との間に透明導電層を前記機能層として含む、としてもよい。

本構成により、陰極から発光中心までの光路長を適正に設計した上で、陰極の発光層側の面を反射面の１つとする光共振器構造の設計を容易とすることができる。

本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子は、前記陽極の前記発光層側の面と前記陰極の前記発光層側の面との間に光共振器構造が構成され、前記透明導電層は、ＩＴＯまたはＩＺＯを含む、としてもよい。

本構成により、有機ＥＬ素子全体のインピーダンスの増大を抑止しつつ光路長の大きい光共振器構造を設計できるため、光取り出し効率を高くすることができる。

本開示の一態様に係る有機ＥＬパネルは、本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子を基板上に複数備える、としてもよい。

≪実施の形態≫
以下、実施の形態に係る有機ＥＬ素子について説明する。なお、以下の説明は、本発明の一態様に係る構成および作用・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。

［１．有機ＥＬ素子の構成］
図１は、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１の断面構造を模式的に示す図である。有機ＥＬ素子１は、陽極である画素電極１３、正孔注入層１５、正孔輸送層１６、発光層１７、電子注入輸送層１８、光学調整層１９、および、陰極である対向電極２０を備える。

有機ＥＬ素子１において、画素電極１３と対向電極２０とは主面同士が向き合うように互いに対向して配されており、画素電極１３と対向電極２０との間に発光層１７が形成されている。

発光層１７の画素電極１３側には、発光層１７に接して正孔輸送層１６が形成されている。正孔輸送層１６と画素電極１３との間には正孔注入層１５が形成されている。

発光層１７の対向電極２０側には、発光層１７に接して電子注入輸送層１８が形成されている。電子注入輸送層１８と対向電極２０との間に光学調整層１９が形成されている。

［１．１ 有機ＥＬ素子の各構成要素］
＜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。

本実施の形態において、画素電極１３は、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。

なお、対向電極２０を光反射性電極とする場合には、画素電極１３を光透過性電極としてもよい。この場合、画素電極１３は、金属材料で形成された金属層および金属酸化物で形成された金属酸化物層の少なくとも一方を含んでいる。画素電極１３の膜厚は１ｎｍ～５０ｎｍ程度に薄く設定されて光透過性を有している。金属材料は光反射性の材料であるが、金属層の薄膜を５０ｎｍ以下と薄くすることによって、光透過性を確保することができる。したがって、発光層１７からの光の一部は画素電極１３において反射されるが、残りの一部は画素電極１３を透過する。

このとき、画素電極１３に含まれる金属層を形成する金属材料としては、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。

画素電極１３に含まれる金属層は、例えばＡｇ層あるいはＭｇＡｇ合金層の単層で構成してもよいし、Ｍｇ層とＡｇ層の積層構造（Ｍｇ／Ａｇ）、あるいは、ＭｇＡｇ合金層とＡｇ層の積層構造（ＭｇＡｇ／Ａｇ）にしてもよい。

画素電極１３に含まれる金属酸化物層を形成する金属酸化物としては、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）が挙げられる。

また、画素電極１３は、金属層単独、または、金属酸化物層単独で構成してもよいが、金属層の上に金属酸化物層を積層した積層構造、あるいは金属酸化物層の上に金属層を積層した積層構造としてもよい。

＜正孔注入層＞
正孔注入層１５は、陽極である画素電極１３から発光層１７へのホール（正孔）の注入を促進させる機能を有する。正孔注入層１５は、例えば、塗布膜であり、正孔注入材料と溶質とする溶液の塗布および乾燥より形成されている。正孔注入層１５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）、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などの導電性ポリマー材料からなる。実施の一態様において、正孔注入層１５の膜厚は１０ｎｍである。

または、正孔注入層１５は蒸着膜で形成されていてもよい。正孔注入層１５は、例えば、Ａｇ、Ｍｏ、クロム（Ｃｒ）、バナジウム（Ｖ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、イリジウム（Ｉｒ）などの酸化物からなる。

また、正孔注入層１５は、蒸着膜の上に塗布膜を形成した積層構造としてもよい。

＜正孔輸送層＞
正孔輸送層１６は、正孔注入層１５から注入されたホールを発光層１７へ輸送する機能を有する。正孔輸送層１６は、例えば、塗布膜であり、具体的には、正孔輸送材料を溶質とする溶液の塗布および乾燥より形成されている。実施の形態の一態様において、正孔輸送層１６の膜厚は１３ｎｍである。なお、光共振器構造を形成する上で、発光中心と画素電極１３との光路長を過大にしないため、画素電極１３と発光層１７との間に存在する機能層の膜厚の合計、すなわち、正孔注入層１５の膜厚と正孔輸送層１６の膜厚との合計が４０ｎｍ以下であることが好ましい。
または、正孔輸送層１６は蒸着膜で形成されていてもよい。例えば、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などの高分子化合物などを用いることができる。

＜発光層＞
発光層１７は、ホールと電子の再結合により光を出射する機能を有する。後述するように、発光層１７のインピーダンスは正孔注入層１５や正孔輸送層１６、電子注入輸送層１８、光学調整層１９のインピーダンスに対して大きすぎないことが好ましく、発光層膜厚を薄く設計することが好ましい。実施の形態の一態様において、発光層１７の膜厚は２５ｎｍである。

発光層１７は、例えば、塗布膜であり、例えば、発光層を形成する材料と溶質とする溶液の塗布および乾燥より形成されている。または、発光層１７は蒸着膜で形成されていてもよい。

発光層１７を形成する材料としては、公知の蛍光物質である有機材料を利用することができる。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、キノロン化合物及びアザキノロン化合物、ピラゾリン誘導体及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、アクリジン化合物等を用いることができる。なお、発光材料としては、蛍光物質に限らず、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であってもよい。

また、発光層１７は、キャリア移動度が高いホスト材料に発光材料がドープされて構成されてもよい。ここで、キャリア移動度が高いとは、電子移動度が高い、および／または、ホール移動度が高いことを指す。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、ヘテロ環化合物を用いることができる。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を用いることができる。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、ペリレン誘導体を用いることができる。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、アザカルバゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フタロシアニン誘導体を用いることができる。なお、発光層を蛍光材料とホスト材料とから形成する場合において、実施の一態様では、蛍光材料の濃度は１ｗｔ％以上である。また、実施の一態様では、蛍光材料の濃度は１０ｗｔ％以下である。また、実施の一態様では、蛍光材料の濃度は３０ｗｔ％以下である。

＜電子注入輸送層＞
電子注入輸送層１８は、発光層１７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、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属から選択されることが好ましい。また、電子注入輸送層１８における金属材料のドープ量は３～６０ｗｔ％が好ましい。なお、ドープ金属は、金属単体に限られず、フッ化物（例えば、ＮａＦ）やキノリニウム錯体（例えば、Ａｌｑ₃、Ｌｉｑ）など化合物としてドープされてもよい。ドープ金属としては、例えば、アルカリ金属に該当するリチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、フランシウム（Ｆｒ）、アルカリ土類金属に該当するカルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、ラジウム（Ｒａ）、希土類金属に該当するイットリウム（Ｙ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等である。

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。

実施の形態の一態様において、電子注入輸送層１８の膜厚は３０ｎｍである。

なお、電子注入輸送層１８は必ずしも１層で形成される必要はなく、例えば、金属材料を含む電子注入層と、電子輸送性材料からなる電子輸送層とを含む多層構造であってもよい。または、例えば、金属材料またはその化合物を主成分とする層と、電子輸送層とを含む多層構造であってもよい。または、例えば、金属材料の化合物を主成分とする層と、金属材料に電子を注入し電子注入性を発揮させる層とを含む多層構造であってもよい。

＜光学調整層＞
光学調整層１９は、光半透過性の導電性材料からなり、電子注入輸送層１８上に形成されている。

対向電極２０の光学調整層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、光学調整層１９から対向電極２０へと入射する際にその一部が光学調整層１９へと反射される必要がある。したがって、対向電極２０と光学調整層１９との間で、屈折率が異なっていることが好ましい。例えば、対向電極２０が金属薄膜である場合は、光学調整層１９は、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの、酸化物導電体であることが好ましい。また、例えば、対向電極２０がＩＴＯ、ＩＺＯなどの酸化物導電体である場合は、光学調整層１９は、Ａｇ、Ａｌなどの金属薄膜であることが好ましい。実施の形態の一態様において、光学調整層１９の材料はＩＺＯであり、その膜厚は１０４ｎｍである。

＜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、光学調整層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の光学調整層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、光学調整層１９から対向電極２０へと入射する際にその一部が光学調整層１９へと反射される必要がある。したがって、対向電極２０と光学調整層１９との間で、屈折率が異なっていることが好ましい。実施の形態の一態様において、対向電極２０は、金属薄膜である。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。

また、対向電極２０は、金属層単独、または、金属酸化物層単独で構成してもよいが、金属層の上に金属酸化物層を積層した積層構造、あるいは金属酸化物層の上に金属層を積層した積層構造としてもよい。

なお、画素電極１３を光透過性電極とする場合には、対向電極２０を光反射性電極としてもよい。このとき、対向電極２０は、光反射性の金属材料からなる金属層を含む。光反射性を具備する金属材料の具体例としては、銀、アルミニウム、アルミニウム合金、モリブデン、ＡＰＣ、ＡＲＡ、ＭｏＣｒ、ＭｏＷ、ＮｉＣｒなどが挙げられる。

＜その他＞
有機ＥＬ素子１は基板１１上に形成される。基板１１は、絶縁材料である基材１１１からなる。あるいは、絶縁材料である基材１１１上に配線層１１２を形成してもよい。基材１１１は、例えば、ガラス基板、石英基板、シリコン基板、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、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミド（ＰＩ）、ポリカーボネート、アクリル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート、ポリアセタール、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレ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、これらのうち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。配線層１１２を構成する材料としては、硫化モリブデン、銅、亜鉛、アルミニウム、ステンレス、マグネシウム、鉄、ニッケル、金、銀などの金属材料、窒化ガリウム、ガリウム砒素などの無機半導体材料、アントラセン、ルブレン、ポリパラフェニレンビニレンなどの有機半導体材料等が挙げられ、これらを複合的に用いて形成したＴＦＴ（Thin Film Transistor）層としてもよい。

また、図示していないが、基板１１上には層間絶縁層１２が形成されている。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、フェノール系樹脂が挙げられる。また、層間絶縁層１２には、画素ごとにコンタクトホールが形成されている。

有機ＥＬ表示パネル１００がボトムエミッション型である場合には、基材１１１、層間絶縁層１２は光透過性の材料で形成されることが必要となる。さらに、ＴＦＴ層１１２が存在する場合には、ＴＦＴ層１１２において画素電極１３の下方に存在する領域の少なくとも一部分は、光透過性を有する必要がある。

また、有機ＥＬ素子１上には、封止層２１が形成されている。封止層２１は、正孔注入層１５、正孔輸送層１６、発光層１７、電子注入輸送層１８などの有機層が水分に晒されたり、空気に晒されたりすることを抑制する機能を有し、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）などの透光性材料を用い形成される。また、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）などの材料を用い形成された層の上に、アクリル樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂材料からなる封止樹脂層を設けてもよい。

有機ＥＬ表示パネル１００がトップエミッション型である場合には、封止層２１は光透過性の材料で形成されることが必要となる。なお図１には示されないが、封止層２１の上に、封止樹脂を介してカラーフィルタ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、正孔注入層１５、正孔輸送層１６、発光層１７、電子注入輸送層１８を水分および空気などから保護できる。

［２．電子注入性と駆動電圧との関係］
本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子１は、陰極から発光層への電子注入性が低下しても駆動電圧の上昇が抑止できる点に特徴を有する。以下、陰極から発光層への電子注入性と、有機ＥＬ素子１の駆動電圧との関係を、本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子１（以下、「実施例」と記載する）と比較例との対比説明で示す。なお、［２．２］以降に示す実施例および比較例の電気的特性は、ＳＩＬＶＡＣＯ製デバイスシミュレーションＴＣＡＤにおいて、［２．１］に示すエネルギーバンド構造を有するデバイスモデルを用いて計算したものである。

［２．１ エネルギーバンド構造］
実施例に係る有機ＥＬ素子１および比較例に係る有機ＥＬ素子は、エネルギーバンド構造を同一とする。図２は、実施例に係る有機ＥＬ素子１および比較例に係る有機ＥＬ素子のエネルギーバンド構造を示すバンドダイアグラムである。なお、説明の簡略化のために、以下、層を形成する有機材料のエネルギー準位を「層のエネルギー準位」と略記する。なお、複数の種類の材料からなる層については、電子および／またはホールの輸送を担っている代表的な有機材料のエネルギー準位を「層のエネルギー準位」として表記する。

図２では、正孔輸送層１６、発光層１７、電子注入輸送層１８、および、光学調整層１９のＬＵＭＯのエネルギー準位（以下、「ＬＵＭＯ準位」と表記する）とＨＯＭＯのエネルギー準位（以下、「ＨＯＭＯ準位」と表記する）とを示し、他の層は記載を省略している。なお、図２では電子の真空準位を図示していないが、ＬＵＭＯ準位、ＨＯＭＯ準位のそれぞれは、バンドダイアグラムの下側であるほど、電子の真空準位からの差が大きく、エネルギーレベルが低い。

実施例および比較例において、光学調整層１９のＬＵＭＯ準位１９１、電子注入輸送層１８のＬＵＭＯ準位１８１、発光層１７のＬＵＭＯ準位１７１、正孔輸送層１６のＬＵＭＯ準位１６１は、それぞれ、－２．５ｅＶ、－２．４ｅＶ、－２．４ｅＶ、－２．１ｅＶである。したがって、光学調整層１９から電子注入輸送層１８へ電子を注入するためのエネルギー障壁Ｅｇ（ｅｔｌ）、電子注入輸送層１８から発光層１７へ電子を注入するためのエネルギー障壁Ｅｇ（ｅｍｌ）は、いずれも０．１ｅＶ以下である。また、発光層１７から正孔輸送層１６へ電子を注入するためのエネルギー障壁は約０．３ｅＶである。

また、実施例および比較例において、正孔輸送層１６のＨＯＭＯ準位１６２、発光層１７のＨＯＭＯ準位１７２、電子注入輸送層１８のＨＯＭＯ準位１８２、光学調整層１９のＨＯＭＯ準位１９２は、それぞれ、－５．３ｅＶ、－５．５ｅＶ、－５．３ｅＶ、－５．３ｅＶである。したがって、正孔輸送層１６から発光層１７へホールを注入するためのエネルギー障壁Ｈｇ（ｅｍｌ）は約０．２ｅＶである。また、発光層１７から電子注入輸送層１８へホールを注入するためのエネルギー障壁Ｈｇ（ｅｔｌ）、電子注入輸送層１８から光学調整層１９ホールを注入するためのエネルギー障壁は、それぞれ、－０．２ｅＶ、０．０ｅＶである。

［２．２ 電子注入性と発光素子全体の駆動電圧］
図３は、発光層１７の膜厚ごとに、対向電極２０（陰極）から発光層１７への電子注入性と有機ＥＬ素子１の駆動電圧との関係を示したグラフである。図３に示すように、発光層１７の膜厚が大きいほど、駆動電圧が上昇する。その理由は、発光層１７の膜厚が増すほど発光層１７の電気抵抗が大きくなり、同じ電流を流すために必要な電圧が上昇するためと考えられる。また、図３に示すように、対向電極２０から発光層１７への電子注入性が高いほど駆動電圧が低く、電子注入性が低いほど駆動電圧が高くなる。その理由は、有機ＥＬ素子１への印加電圧が同等であれば、対向電極２０から発光層１７への電子注入性が低くなれば発光層１７内の電子密度が低下し、励起子の生成効率が低下して発光効率が低下するため、電子注入性が低いほど同程度の発光量を得るために必要な電圧が高くなるためと考えられる。

［２．３ 発光層膜厚と電圧分布］
図４（ａ）は、実施例として発光層１７の膜厚が２５ｎｍである有機ＥＬ素子１において、対向電極２０から発光層１７への電子注入性の程度ごとに、膜厚方向における各位置の電位（電気ポテンシャル）を示したグラフである。図４（ｂ）は、電子注入性の程度と、有機ＥＬ素子１の駆動時に各機能層に印加される電圧（分圧）との関係を示したグラフである。また、図５（ａ）は、比較例として発光層の膜厚が８１ｎｍである有機ＥＬ素子において、対向電極２０から発光層１７への電子注入性の程度ごとに、膜厚方向における各位置の電位（電気ポテンシャル）を示したグラフである。図５（ｂ）は、電子注入性の程度と、比較例に係る有機ＥＬ素子の駆動時に各機能層に印加される電圧（分圧）との関係を示したグラフである。なお、図４（ａ）および図５（ａ）において、電子注入性の程度は、Ａが最も高く、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの順に低くなり、Ｆが最も低い。また、図４（ａ）および図５（ａ）において、電子注入性の程度が同じ文字で示されている場合、電子注入輸送層１８の特性が同一であることを示す。すなわち、図４（ａ）における電子注入性の程度Ａに係る有機ＥＬ素子と、図５（ａ）における電子注入性の程度Ａに係る有機ＥＬ素子は、発光層１７の膜厚のみが異なり、それ以外の構成に差はない。

図４（ａ）および図５（ａ）に示すように、電子注入輸送層１８が劣化し電子輸送性が低下、より具体的には電子移動度が低下すると、電子注入輸送層１８のインピーダンスが上昇し、電子注入輸送層１８での電圧降下が大きくなり、図４（ｂ）および図５（ｂ）に示すように、電子注入輸送層１８に印加される電圧が上昇する。この電子注入輸送層１８のインピーダンス上昇により、印加電圧に対して流れる電流が減少する。

一方で、図４（ｂ）と図５（ｂ）とを比較すると、図５（ｂ）に示す比較例より図４（ｂ）に示す実施例に係る有機ＥＬ素子１の方が、電子注入輸送層１８に印加される電圧の上昇度合いと、発光層１７に印加される電圧の上昇度合いとがともに大きい。その理由としては、発光層１７のインピーダンスが異なることが考えられる。図５（ｂ）に示すように、比較例では、電子注入輸送層１８から発光層１７への電子注入性が高い場合においても、発光層１７に印加される電圧が電子注入輸送層１８に印加される電圧に対して大きい。すなわち、発光層１７のインピーダンスが電子注入輸送層１８のインピーダンスと比較して大きいため、電子注入輸送層１８の劣化により電子注入輸送層１８の電子移動度が低下することで電子注入輸送層１８のインピーダンスが上昇しても、発光層１７に印加される電圧はほとんど変化しない。したがって、電子注入輸送層１８が劣化した場合に、発光層１７への印加電圧が変化せず、電子注入性の低下に起因して電流が減少する。その結果として、有機ＥＬ素子への印加電圧が同一であれば、電流減少により発光輝度が低下するため、その補償のために駆動電圧を上昇させる必要がある。これに対し、図４（ｂ）に示すように、実施例では、発光層１７のインピーダンスが電子注入輸送層１８のインピーダンスと同程度であるため、電子注入輸送層１８から発光層１７への電子注入性の高低に関わらず、発光層１７に印加される電圧と電子注入輸送層１８に印加される電圧は同程度である。すなわち、電子注入輸送層１８から発光層１７への電子注入性が低下した場合に、電子注入輸送層１８への印加電圧と、発光層１７への印加電圧がともに上昇する。したがって、発光層１７の電子密度低下の度合いを低減させるとともに、発光層１７の発光効率が向上することで、発光輝度の低下を印加電圧の上昇によって補償することができる。その結果として、有機ＥＬ素子への印加電圧が同一であり、電子注入輸送層１８から発光層１７への電子注入性の低下が発生した場合でも、発光輝度の低下の程度を低減することができるため、駆動電圧の上昇の度合いを低減させることができる。

［２．４ 電子密度と電流の変化］
以下、電子注入性の低下と電流の変化との関係をより詳細に説明する。

図６は、電子注入輸送層１８から発光層１７への電子注入性の程度ごとに、膜厚方向における各位置の電子密度を示したグラフであり、図６（ａ）は実施例に対応し、図６（ｂ）は比較例に対応する。なお、電子注入性の程度は、図４（ａ）および図５（ａ）と同様に、Ａが最も高く、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの順に低くなり、Ｆが最も低い。

比較例においては、電子注入輸送層１８から発光層１７への電子注入性が低下しても、発光層１７に印加される電圧（分圧）はほとんど変化しない。したがって、図６（ｂ）に示すように、電子注入性の低下に起因して、発光層１７内の電子密度が低下する。一方、実施例においては、電子注入輸送層１８から発光層１７への電子注入性が低下したときに、発光層１７に印加される電圧（分圧）が上昇する。したがって、実施例においても電子注入性の低下に起因して発光層１７内の電子密度が低下するが、比較例より発光層１７の膜厚が小さく電圧上昇が大きいため電界強度が大きくなり、発光層１７内の電子の移動度が上昇するため、発光層１７内の電子密度の低下の程度が小さくなる。

図７は、発光層１７の正孔輸送層１６側の界面、発光層１７の電子注入輸送層１８側の界面のそれぞれにおける電子密度と対向電極２０から発光層１７への電子注入性との関係を示すグラフであり、図７（ａ）は実施例に対応し、図７（ｂ）は比較例に対応する。図７（ａ）および（ｂ）に示すように、電子注入輸送層１８から発光層１７への電子注入性が低下すると、比較例、実施例共に、発光層１７の正孔輸送層１６側の界面における電子密度は低下するものの、大きく変化しない。その理由としては、発光層１７の正孔輸送層１６側の界面における電子密度は、発光層１７から正孔輸送層１６への電子注入障壁の影響が大きいことが考えられる。一方、発光層１７の電子注入輸送層１８側の界面における電子密度は、実施例においても比較例においても低下する。その理由は、発光層１７の電子注入輸送層１８側の界面における電子密度は、電子注入輸送層１８から発光層１７への電子注入性の程度の影響を直接受けることが考えられる。しかしながら、実施例では、比較例と比べて、発光層１７の正孔輸送層１６側の界面における電子密度が大きい。その理由としては、上述したように、実施例では、電子注入輸送層１８と発光層１７の電圧勾配が大きく電界強度が大きいことにより、電子注入輸送層１８内および発光層１７内の電子移動度が上昇し、発光層１７に注入される電子の数が比較例より増加するためと考えられる。

図８は、発光層１７を流れる電流と電子注入輸送層１８から発光層１７への電子注入性との関係を示すグラフであり、図８（ａ）は実施例に対応し、図８（ｂ）は比較例に対応する。図８（ａ）および（ｂ）に示すように、電子注入輸送層１８から発光層１７への電子注入性が低下すると、発光層１７を流れる電流は減少する。しかしながら、実施例では、比較例と比べて、対向電極２０から発光層１７への電子注入性が低下しても発光層１７を流れる電流の低下が小さい。その理由としては、上述したように、比較例と比べて実施例では、電子注入輸送層１８の電圧勾配が大きく電界強度が大きいことにより電子の移動度が高くなり、発光層１７に注入される電子の数が多くなる。また、発光層１７内の電子の移動度が高くなると、発光層１７における電子とホールの再結合係数（再結合確率）も上昇するため、発光層１７内の発光効率も上昇する。したがって、実施例では、比較例よりも、対向電極２０から発光層１７への電子注入性が低下しても電流の減少度合いが低減されるとともに、発光層１７の発光効率の向上によって、有機ＥＬ素子１の発光効率の低下の程度を低減させることができる。

［２．５ 発光層の膜厚と他の機能層の膜厚との関係］
上述したように、陰極から発光層への電子注入性が低下した際に、有機ＥＬ素子の駆動電圧に対する発光層への印加電圧（分圧）の割合を向上させることで、駆動電圧の上昇の程度を低減できる。以下、当該構成を決定するための条件について、詳細に検討した。

有機ＥＬ素子の駆動電圧に対する発光層への印加電圧（分圧）の割合は、有機ＥＬ素子の総インピーダンスと、発光層のインピーダンスとの関係により規定できる。ここで、機能層のインピーダンスを決定する要素としては、機能層の膜厚、機能層内のキャリア移動度、機能層内の電界強度、機能層内のキャリア密度が考えられる。ここで、機能層内の電界強度は機能層の分圧と機能層の膜厚とにより規定され、機能層内のキャリア密度は機能層内のキャリア移動度および電界強度に依存するから、機能層の膜厚と、機能層内のキャリア移動度とを基準に考える。一般に、機能層の膜厚が大きくなるほど電気抵抗が上昇、すなわち、インピーダンスが上昇する。その一方、機能層内のキャリア移動度が高いほど、キャリアがスムーズに移動して電流値が大きくなる、すなわち、インピーダンスが低減する。したがって、機能層の膜厚Ｌを当該機能層のキャリア移動度μで除した実効膜厚Ｌｅｆを、当該機能層のインピーダンスを示す指標として規定する。すなわち、電子移動度をμｅ、ホール移動度をμｈ、膜厚をＬとした機能層の実効膜厚Ｌｅｆを、以下のように定義する。

Ｌｅｆ＝Ｌ／（μｅ＋μｈ）
そして、発光層の実効膜厚Ｌｅｆ（ＥＭＬ）が全機能層の実効膜厚の合計Ｌｅｆ（ＡＬＬ）に占める割合と、駆動電圧の上昇値との関係を調査した。図９は、発光層の実効膜厚Ｌｅｆ（ＥＭＬ）が全機能層の実効膜厚の合計Ｌｅｆ（ＡＬＬ）に占める割合と、陰極から発光層への電子注入性が低下した際の駆動電圧の上昇値ΔＶとの関係を示すグラフである。ここで、全機能層の実効膜厚の合計Ｌｅｆ（ＡＬＬ）とは、正孔注入層１５、正孔輸送層１６、発光層１７、電子注入輸送層１８、光学調整層１９のそれぞれの実効膜厚Ｌｅｆの合計値である。

図９に示すように、発光層の実効膜厚Ｌｅｆ（ＥＭＬ）が全機能層の実効膜厚の合計Ｌｅｆ（ＡＬＬ）に占める割合が増加するほど駆動電圧が上昇し、割合が減少するほど駆動電圧が低下する。その理由は、以下に示すとおりである。発光層の実効膜厚Ｌｅｆ（ＥＭＬ）が全機能層の実効膜厚の合計Ｌｅｆ（ＡＬＬ）に占める割合が増加するほど有機ＥＬ素子の駆動電圧に対する発光層への印加電圧（分圧）の割合が高くなるので、陰極から発光層への電子注入性が低下しても有機ＥＬ素子の駆動電圧に対する発光層への印加電圧（分圧）が上昇しない。したがって、陰極から発光層への電子注入性が低下することにより発光層内の電子密度が低下し、発光効率が低下するため、駆動電圧を上昇させる必要が生じる。一方、発光層の実効膜厚Ｌｅｆ（ＥＭＬ）が全機能層の実効膜厚の合計Ｌｅｆ（ＡＬＬ）に占める割合が低下するほど有機ＥＬ素子の駆動電圧に対する発光層への印加電圧（分圧）の割合が低くなるため、陰極から発光層への電子注入性が低下したときに有機ＥＬ素子の駆動電圧に対する発光層への印加電圧（分圧）が上昇しやすい。したがって、陰極から発光層への電子注入性が低下しても発光層への印加電圧（分圧）の上昇により発光層内の電子密度が補償されるため、発光効率の低下度合いが低く駆動電圧の上昇度合いが低い。つまり、発光層の実効膜厚Ｌｅｆ（ＥＭＬ）が全機能層の実効膜厚の合計Ｌｅｆ（ＡＬＬ）に占める割合は低いほどよく、例えば、当割合を３０％（０．３）以下とすることで、駆動電圧の上昇を２Ｖ以下に抑制することができる。一般に、有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬパネルにおいて、有機ＥＬ素子の駆動電圧の上昇における電圧マージンは２Ｖ程度であるため、上記構成により、有機ＥＬパネルを長時間駆動しても輝度の低下を抑止することができる。なお、電圧マージンは、駆動回路の出力電圧を、有機ＥＬ素子の駆動電圧、有機ＥＬ素子以外の回路（例えば、ＴＦＴ）の駆動電圧、配線による電圧降下等のそれぞれの電圧に割り振る場合に、駆動電圧の上昇に備えた余剰分として設計した電圧である。例えば、劣化前の有機ＥＬ素子の駆動電圧が１１Ｖ、ＴＦＴの駆動電圧が１０Ｖ、配線による電圧降下が０．５Ｖであるのに対し、駆動回路の出力電圧が２０～３０Ｖ程度の場合、有機ＥＬ素子の駆動電圧の上昇における電圧マージンは１～２Ｖ程度が上限となる。

［３．まとめ］
以上説明したように、本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子は、機能層の膜厚Ｌを当該機能層のキャリア移動度μで除した当該機能層の実効膜厚Ｌｅｆとしたとき、発光層の実効膜厚Ｌｅｆ（ＥＭＬ）は、全ての機能層の実効膜厚の合計Ｌｅｆ（ＡＬＬ）の３０％以下である。ここで、機能層のキャリア移動度μは、当該機能層の電子移動度μｅと当該機能層のホール移動度μｈとの合計である。また、全ての機能層とは、陰極と陽極との間に存在する全ての層を指し、発光層も含む。本構成によれば、陰極から発光層への電子注入性が低下した場合に発光層に印加される電圧（分圧）の駆動電圧に占める割合が上昇するため、発光層における電界強度が強化されて電流の減少度合いが低減される。さらに、発光層における電界強度が強化された際にキャリアの移動度が上昇し、再結合係数が上昇するため発光層１７の発光効率が向上し、有機ＥＬ素子１の発光効率の低下の程度を低減させることができる。したがって、本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子は、陰極から発光層への電子注入性が低下しても駆動電圧の上昇の度合いが低減し、有機ＥＬ素子の劣化の加速を抑止することができる。

［４．有機ＥＬ素子の製造方法］
有機ＥＬ素子の製造方法について、図面を用いて説明する。図１０（ａ）～図１３（ｂ）は、有機ＥＬ素子を備える有機ＥＬ表示パネルの製造における各工程での状態を示す模式断面図である。図１４は、有機ＥＬ素子を備える有機ＥＬ表示パネルの製造方法を示すフローチャートである。

なお、有機ＥＬ表示パネルにおいて、画素電極（下部電極）は有機ＥＬ素子の陽極として、対向電極（上部電極、共通電極）は有機ＥＬ素子の陰極として、それぞれ機能する。

（１）基板１１の形成
まず、図１０（ａ）に示すように、基材１１１上にＴＦＴ層１１２を成膜して基板１１を形成する（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。

次に、図１０（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。

（２）画素電極１３の形成
次に、図１０（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（ステップＳ３１）。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１０（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Ｓ３２）。この画素電極１３は、各有機ＥＬ素子の陽極として機能する。

なお、画素電極１３の形成方法は上述の方法に限られず、例えば、画素電極材料層１３０上に正孔注入材料層１５０を形成し、画素電極材料層１３０と正孔注入材料層１５０とをエッチングによりパターニングすることで、画素電極１３と正孔注入層１５とをまとめて形成してもよい。

（３）隔壁１４の形成
次に、図１０（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（ステップＳ４１）。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１１（ａ）、ステップＳ４２）、隔壁１４を焼成する。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。

（４）正孔注入層１５の形成
次に、図１１（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４０１のノズル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）。

（５）正孔輸送層１６の形成
次に、図１１（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４０２のノズル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）。

（６）発光層１７の形成
次に、図１２（ａ）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４０３のノズル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）。

（７）電子注入輸送層１８の形成
次に、図１２（ｂ）に示すように、発光層１７および隔壁１４上に、電子注入輸送層１８を形成する（ステップＳ８０）。電子注入輸送層１８は、例えば、電子輸送性を有する有機化合物と電子注入性を有する金属材料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。

（８）光学調整層１９の形成
次に、図１２（ｃ）に示すように、電子注入輸送層１８上に、光学調整層１９を形成する（ステップＳ９０）。光学調整層１９は、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの酸化物導電体をスパッタリング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）対向電極２０の形成
次に、図１３（ａ）に示すように、光学調整層１９上に、対向電極２０を形成する（ステップＳ１００）。対向電極２０は、銀、アルミニウム等を、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。なお、対向電極２０は、各有機ＥＬ素子の陰極として機能する。

（１０）封止層２１の形成
最後に、図１３（ｂ）に示すように、対向電極２０上に、封止層２１を形成する（ステップＳ１１０）。封止層２１は、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ等を、スパッタリング法、ＣＶＤ法などにより成膜することにより形成することができる。なお、ＳｉＯＮ、ＳｉＮなどの無機膜上に封止樹脂層をさらに塗布、焼成等により形成してもよい。

なお、封止層２１の上にカラーフィルタや上部基板を載置し、接合してもよい。

［５．有機ＥＬ表示装置の全体構成］
図１５は、有機ＥＬ表示パネル１００を備えた有機ＥＬ表示装置１０００の構成を示す模式ブロック図である。図１５に示すように、有機ＥＬ表示装置１０００は、有機ＥＬ表示パネル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、実際の有機ＥＬ表示装置１０００では、有機ＥＬ表示パネル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。

［６．その他の変形例］
（１）上記実施の形態においては、電子注入性を有する金属材料の劣化によって陰極から発光層への電子注入性が低下する場合について説明したが、電子注入性を有する有機材料の劣化によって陰極から発光層への電子注入性が低下する場合についても、同様の設計により駆動電圧の上昇度合いを低減させることができる。その理由としては、上述したように、発光層の実効膜厚を全機能層の実効膜厚の合計に対して所定の比以下とすることにより、電子注入性を有する機能層のインピーダンスに対して発光層のインピーダンスを過大としないことができるためである。その構成により、陰極から発光層への電子注入性が低下した場合に、発光層と電子注入層について駆動電圧に対する印加電圧（分圧）比を上昇させることができるため、発光層への電子注入性低下の影響を、発光層および電子注入層内の電界強度上昇による電子移動度上昇によって減殺できる。電子輸送性を有する有機材料の劣化によって陰極から発光層への電子注入性が低下する場合についても同様である。

同様に、ホール注入性を有する金属材料や有機材料の劣化によって陽極から発光層へのホール注入性が低下する場合についても、同様の設計により駆動電圧の上昇度合いを低減させることができる。その理由としては、上述したように、発光層の実効膜厚を全機能層の実効膜厚の合計に対して所定の比以下とすることにより、ホール注入性を有する機能層のインピーダンスに対して発光層のインピーダンスを過大としないことができるためである。その構成により、陽極から発光層へのホール注入性が低下した場合に、発光層と正孔注入層について駆動電圧に対する印加電圧（分圧）比を上昇させることができるため、発光層へのホール注入性低下の影響を、発光層および正孔注入層内の電界強度上昇によるホール移動度上昇によって減殺できる。ホール輸送性を有する有機材料の劣化によって陽極から発光層へのホール注入性が低下する場合についても同様である。

（２）上記実施の形態においては、正孔注入層１５や正孔輸送層１６を必須構成であるとしたが、これに限られない。例えば、正孔輸送層１６を有しない有機ＥＬ素子であってもよい。また、例えば、正孔注入層１５と正孔輸送層１６とに替えて、単一層の正孔注入輸送層を有していてもよい。

また、上記実施の形態において、単一の電子注入輸送層１８を設けるとしたが、電子注入層と電子輸送層を個別に設けてもよい。

（３）上記実施の形態においては、光学調整層１９を必須構成であるとしたが、これに限られない。上記実施の形態では、発光層１７の膜厚が小さいため、他の機能層の膜厚の設計により、０次干渉を用いて光路長を最小とした光共振器構造を形成してもよい。また、光学調整層を設ける場合、光学調整層は１層である必要も実施の形態で示した位置である必要もなく、例えば、光学調整層を発光層と電子注入輸送層の間に設けてもよい。

（４）上記実施の形態においては、有機ＥＬ表示パネルはトップエミッション構成であるとしたが、画素電極を光透過型電極、対向電極を光反射型電極とすることでボトムエミッション構成としてもよい。

また、上記実施の形態においては、陽極が画素電極、陰極が対向電極であるとしたが、陰極が画素電極、陽極が対向電極であるとしてもよい。

（５）上記実施の形態においては、有機ＥＬ素子を備えるパネルが有機ＥＬ表示パネルであるとしたが、これに限られない。例えば、有機ＥＬ素子を発光素子として備えるパネルであれば、照明装置の一部としての発光パネル、液晶パネルのバックライトパネル、発光パネル機能と表示パネル機能とを選択して使用できる多機能パネルなど、表示以外の用途に用いられるものであってもよい。

以上、本開示に係る有機ＥＬ素子および有機ＥＬパネルについて、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、長寿命の有機ＥＬ素子およびそれを備える有機ＥＬパネルを製造するのに有用である。

１ 有機ＥＬ素子
１１ 基板
１２ 層間絶縁層
１３ 画素電極（陽極）
１４ 隔壁
１５ 正孔注入層
１６ 正孔輸送層
１７ 発光層
１８ 電子注入輸送層
１９ 光学調整層
２０ 対向電極（陰極）
２１ 封止層
１００ 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
１０００ 有機ＥＬ表示装置

Claims (8)

1. 陽極と、発光層を含む複数の機能層と、陰極とがこの順に積層されてなる有機ＥＬ素子であって、
   前記機能層のそれぞれについて、前記機能層の実効電子移動度と実効ホール移動度との加算値である実行キャリア移動度で前記機能層の膜厚を除した値を前記機能層の実効膜厚としたとき、前記発光層の実効膜厚は、全ての前記機能層の実効膜厚を合計した値の３０％以下である
   有機ＥＬ素子。
2. 前記発光層と前記陰極との間に、金属材料を含む電子注入層を前記機能層として含む
   請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
3. 前記電子注入層に含まれる前記金属材料は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属から選択される
   請求項２に記載の有機ＥＬ素子。
4. 前記陽極は光反射性の電極であり、
   前記有機ＥＬ素子は、前記発光層と前記陽極との間に中間層を前記機能層として含み、
   前記中間層の膜厚は、４０ｎｍ以下である
   請求項１から３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
5. 前記陰極は光半透過性の電極であり、
   前記有機ＥＬ素子は、前記発光層と前記陰極との間に透明導電層を前記機能層として含む
   請求項１から４のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子。
6. 前記陽極の前記発光層側の面と前記陰極の前記発光層側の面との間に光共振器構造が構成され、
   前記透明導電層は、ＩＴＯまたはＩＺＯを含む
   請求項５に記載の有機ＥＬ素子。
7. 基板上に、請求項１から６のいずれか１項に記載の有機ＥＬ素子が複数形成された有機ＥＬパネル。
8. 基板を準備し、
   前記基板の上方に陽極を形成し、
   前記陽極の上方に、発光層を含む複数の機能層を形成し、
   前記機能層の上方に陰極を形成する有機ＥＬ素子の製造方法であって、
   前記機能層のそれぞれについて、前記機能層の実効電子移動度と実効ホール移動度との加算値である実行キャリア移動度で前記機能層の膜厚を除した値を前記機能層の実効膜厚としたとき、前記発光層の実効膜厚は、全ての前記機能層の実効膜厚を合計した値の３０％以下となるように前記発光層の膜厚を設定する
   有機ＥＬ素子の製造方法。

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