JP2011008958A - 有機エレクトロルミネッセンス素子およびこれを備えた表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】上部電極を金属膜により構成すると共に、この金属膜の導電性を保ちつつ厚みを６ｎｍ以下に薄くすることが可能な有機エレクトロルミネッセンス素子およびこれを備えた表示装置を提供する。
【解決手段】上部電極１７と有機層１６との間に、中間層１８を上部電極１７に接して設ける。中間層１８は、厚みが０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下であり、アルカリ金属，アルカリ土類金属，ランタノイド金属，アルミニウム，インジウム，スズ，ニッケル，銅および亜鉛からなる金属元素の群のうちの１種を含む。上部電極１７の変性による導電性低下を抑え、上部電極１７の厚みを薄くしても有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの良好な駆動を可能とし、非発光欠陥の発生を抑える。特に、共振器構造ＭＣ１により、発光層１６Ｃで発生した光を下部電極１４と上部電極１７との間で共振させる場合に好適である。
【選択図】図３

Description

本発明は、共振器構造を有するものに好適な有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ；Electroluminescence）素子およびこれを備えた表示装置に関する。

有機材料のエレクトロルミネッセンスを利用した有機ＥＬ素子は、低電圧直流駆動による高輝度発光が可能な発光素子として、既に有機ＥＬ表示装置に応用されている。有機ＥＬ素子は、例えば、基板に下部電極、発光層を含む有機層、および上部電極を順に積層した構成を有し、発光層で発生した光は下部電極および上部電極の一方または両方の側から取り出される。上部電極から光を取り出す場合には、上部電極は例えば透明導電膜により構成されている。透明導電膜の材料としては、例えば、インジウムとスズとの酸化物（ＩＴＯ）やインジウムと亜鉛との酸化物（ＩＺＯ）等の金属酸化物導電体が用いられている。

しかしながら、金属酸化物からなる透明導電材料を用いる場合、スパッタ成膜時のダメージによる素子特性の低下がある。また、スパッタ膜は成膜面の突起や欠陥部に回り込んで付着する性質が強いうえに、金属酸化物の導電性を発現させるためには１５ｎｍ程度以上の膜厚が必要となる。そのため、下部電極上の異物あるいは欠陥、または有機膜の欠陥部に金属酸化物導電材料が付着し、上部電極と下部電極との短絡を発生する確率が高い。

上部電極の材料としては、金属膜からなる導電膜も用いられている。この金属膜の材料として、例えば特許文献１では、吸収損失を小さくするため、屈折率が１以下、消衰係数０．５以上の電子注入性金属が好ましいとされ、例えば、アルミニウム，マグネシウム，カルシウム，ナトリウムなどの単体または合金が挙げられている。

金属膜は１０ｎｍ程度で電極として機能し、導電性を発現するための必要膜厚が小さいので、下部電極上の異物あるいは欠陥、または有機膜の欠陥部での短絡を発生する確率が低い。また、この金属膜を抵抗加熱を用いた高真空下の真空蒸着法により成膜すれば、気体分子との衝突による蒸発粒子の散乱がおきにくくなり、下部電極上の異物あるいは欠陥、または有機膜の欠陥部に導電材料が回り込むことが少ない。

特開２００４−１６４８９０号公報 特開平８−１８５９８４号公報

しかしながら、上述のような金属膜は、薄膜化により導電性が低下するという問題があった。マグネシウムと銀との合金（Ｍｇ−Ａｇ合金）膜であれば、薄膜でも高い導電性が保たれるが、その薄膜化の限界は６ｎｍ程度であった。すなわち、従来では、６ｎｍ以下の金属膜においても有機ＥＬ素子の駆動が充分出来るほどに導電性を保つことに成功した例は知られていなかった。

ちなみに、例えば特許文献２には、上部電極を酸化物導電体により構成し、電子注入性を向上させるために有機層と上部電極との間に厚み２ｎｍの透明なＭｇ−Ａｇ合金膜を設けることが記載されている。このＭｇ−Ａｇ合金膜は電極としての機能は持っておらず、電子注入層としてのみ機能しており、導電性は酸化物導電体が担っている。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、上部電極を金属膜により構成すると共に、この金属膜の導電性を保ちつつ厚みを６ｎｍ以下に薄くすることが可能な有機エレクトロルミネッセンス素子およびこれを備えた表示装置を提供することにある。

本発明による第１の有機エレクトロルミネッセンス素子は、以下の（Ａ）〜（Ｄ）の構成要素を備えたものである。
（Ａ）下部電極
（Ｂ）アルミニウム，マグネシウム，カルシウムまたはナトリウムを含む合金により構成されると共に２ｎｍ以上６ｎｍ以下の厚みを有する上部電極
（Ｃ）下部電極および上部電極の間に設けられた、発光層を含む有機層
（Ｄ）上部電極と有機層との間に上部電極に接して設けられ、アルカリ金属，アルカリ土類金属，ランタノイド金属，アルミニウム，インジウム，スズ，ニッケル，銅および亜鉛からなる金属元素の群のうちの１種を含むと共に０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下の厚みを有する中間層

ここで本発明にいう「厚み」は、分光エリプソメトリーなどの光学的手法により求められたものである。

本発明による第２の有機エレクトロルミネッセンス素子は、以下の（Ａ）〜（Ｃ）の構成要素を備えたものである。
（Ａ）下部電極
（Ｂ）マグネシウム，アルミニウム，カルシウムまたはナトリウムを含む合金を主成分とし、アルカリ金属，アルカリ土類金属，ランタノイド金属，アルミニウム，インジウム，スズ，ニッケル，銅および亜鉛からなる金属元素の群のうちの１種を含むと共に２ｎｍ以上６ｎｍ以下の厚みを有する上部電極
（Ｃ）下部電極および上部電極の間に設けられた、発光層を含む有機層

本発明による第１および第２の表示装置は、上記本発明による第１または第２の有機エレクトロルミネッセンス素子をそれぞれ備えたものである。

本発明の第１の有機エレクトロルミネッセンス素子では、上部電極と有機層との間にアルカリ金属などの薄い（膜厚０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下）の中間層が設けられていることにより、上部電極と有機層とが直接接触することがなく、これにより上部電極の変性、ひいては導電性の低下が抑制される。

本発明の第２の有機エレクトロルミネッセンス素子では、マグネシウム等の合金を主成分とする薄い（膜厚２ｎｍ以上６ｎｍ以下）上部電極が、アルカリ金属などの金属元素を含んでいることにより、上部電極の変性、ひいては導電性の低下が抑制される。

本発明の第１および第２の表示装置では、上記本発明の第１または第２の有機エレクトロルミネッセンス素子をそれぞれ備えているので、上部電極の導電性が保たれており、有機エレクトロルミネッセンス素子が良好に駆動される。

本発明の第１の有機エレクトロルミネッセンス素子によれば、上部電極と有機層との間にアルカリ金属などの金属元素からなる中間層を上部電極に接して設けると共に、この中間層の厚みを０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下としたので、また、本発明の第２の有機エレクトロルミネッセンス素子によれば、上部電極がマグネシウム等の合金を主成分とし、アルカリ金属などの金属元素を含むようにしたので、上部電極の変性による導電性低下を抑えると共に、この上部電極の厚みを２ｎｍ以上６ｎｍ以下と薄くすることが可能となる。特に、共振器構造を有し、発光層で発生した光を下部電極と上部電極との間で共振させるタイプの有機エレクトロルミネッセンス素子に好適である。

本発明の第１および第２の表示装置によれば、上記本発明の第１または第２の有機エレクトロルミネッセンス素子をそれぞれ備えるようにしたので、上部電極の導電性を保ち、有機エレクトロルミネッセンス素子を良好に駆動することが可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の構成を表す図である。 図１に示した画素駆動回路の一例を表す図である。 図１に示した有機ＥＬ素子の構成を表す断面図である。 図３に示した共振器構造を有する有機ＥＬ素子の視野角特性を従来と比較して表す図である。 変形例１に係る有機ＥＬ素子の構成を表す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の構成を表す断面図である。 図６に示した有機ＥＬ素子の他の構成を表す断面図である。 上記実施の形態の表示装置を含むモジュールの概略構成を表す平面図である。 上記実施の形態の表示装置の適用例１の外観を表す斜視図である。 （Ａ）は適用例２の表側から見た外観を表す斜視図であり、（Ｂ）は裏側から見た外観を表す斜視図である。 適用例３の外観を表す斜視図である。 適用例４の外観を表す斜視図である。 （Ａ）は適用例５の開いた状態の正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態の正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（下部電極と上部電極とにより第１の共振器構造を構成した例）
２．変形例１（中間層１８と上部電極１７とが一体となっている例）
３．第２の実施の形態（上部電極上に共振調整層を設けて第２の共振器構造を構成した例）
４．実施例

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の構成を表すものである。この表示装置は、有機ＥＬテレビジョン装置などとして用いられるものであり、例えば、基板１１の上に、表示領域１１０として、後述する複数の有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂがマトリクス状に配置されたものである。表示領域１１０の周辺には、映像表示用のドライバである信号線駆動回路１２０および走査線駆動回路１３０が設けられている。

表示領域１１０内には画素駆動回路１４０が設けられている。図２は、画素駆動回路１４０の一例を表したものである。画素駆動回路１４０は、後述する下部電極１４の下層に形成されたアクティブ型の駆動回路である。すなわち、この画素駆動回路１４０は、駆動トランジスタＴｒ１および書き込みトランジスタＴｒ２と、これらトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２の間のキャパシタ（保持容量）Ｃｓと、第１の電源ライン（Ｖｃｃ）および第２の電源ライン（ＧＮＤ）の間において駆動トランジスタＴｒ１に直列に接続された有機ＥＬ素子１０Ｒ（または１０Ｇ，１０Ｂ）とを有する。駆動トランジスタＴｒ１および書き込みトランジスタＴｒ２は、一般的な薄膜トランジスタ（ＴＦＴ（Thin Film Transistor））により構成され、その構成は例えば逆スタガ構造（いわゆるボトムゲート型）でもよいしスタガ構造（トップゲート型）でもよく特に限定されない。

画素駆動回路１４０において、列方向には信号線１２０Ａが複数配置され、行方向には走査線１３０Ａが複数配置されている。各信号線１２０Ａと各走査線１３０Ａとの交差点が、有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂのいずれか一つ（サブピクセル）に対応している。各信号線１２０Ａは、信号線駆動回路１２０に接続され、この信号線駆動回路１２０から信号線１２０Ａを介して書き込みトランジスタＴｒ２のソース電極に画像信号が供給されるようになっている。各走査線１３０Ａは走査線駆動回路１３０に接続され、この走査線駆動回路１３０から走査線１３０Ａを介して書き込みトランジスタＴｒ２のゲート電極に走査信号が順次供給されるようになっている。

また、表示領域１１０には、赤色の光を発生する有機ＥＬ素子１０Ｒと、緑色の光を発生する有機ＥＬ素子１０Ｇと、青色の光を発生する有機ＥＬ素子１０Ｂとが、順に全体としてマトリクス状に配置されている。なお、隣り合う有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの組み合わせが一つの画素（ピクセル）を構成している。

図３は図１に示した有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの断面構成を表したものである。有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、それぞれ、基板１１の側から、上述した画素駆動回路１４０の駆動トランジスタＴｒ１、平坦化絶縁膜１３、陽極としての下部電極１４、電極間絶縁膜１５、後述する発光層１６Ｃを含む有機層１６、および陰極としての上部電極１７がこの順に積層された構成を有している。

このような有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、保護層３０により被覆され、更にこの保護層３０上に接着層４０を間にしてガラスなどよりなる封止用基板５０が全面にわたって貼り合わされることにより封止されている。

基板１１は、ガラス，シリコン（Ｓｉ）ウェハあるいは樹脂などにより構成されている。駆動トランジスタＴｒ１は、平坦化絶縁膜１３に設けられた接続孔１３Ａを介して下部電極１４に電気的に接続されている。

平坦化絶縁膜１３は、画素駆動回路１４０が形成された基板１１の表面を平坦化するためのものであり、微細な接続孔１３Ａが設けられるためパターン精度が良い材料により構成されていることが好ましい。平坦化絶縁膜１３の構成材料としては、例えば、ポリイミド等の有機材料、あるいは酸化シリコン（ＳｉＯ２ ）などの無機材料が挙げられる。

下部電極１４は、反射層としての機能も兼ねており、できるだけ高い反射率を有するようにすることが発光効率を高める上で望ましい。特に、下部電極１４が陽極として使われる場合には、下部電極１４は正孔注入性の高い材料により構成されていることが望ましい。このような下部電極１４としては、例えば、積層方向の厚み（以下、単に厚みと言う）が１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、クロム（Ｃｒ），金（Ａｕ），白金（Ｐｔ），ニッケル（Ｎｉ），銅（Ｃｕ），タングステン（Ｗ）あるいは銀（Ａｇ）などの金属元素の単体または合金が挙げられる。下部電極１４の表面には、インジウムとスズの酸化物（ＩＴＯ）などの透明導電膜が設けられていてもよい。なお、アルミニウム（Ａｌ）合金のように、反射率が高くても、表面の酸化皮膜の存在や、仕事関数が大きくないことによる正孔注入障壁が問題となる材料においても、適切な正孔注入層を設けることによって下部電極１４として使用することが可能である。

電極間絶縁膜１５は、下部電極１４と上部電極１７との絶縁性を確保すると共に発光領域を所望の形状にするためのものであり、例えば感光性樹脂により構成されている。電極間絶縁膜１５には、発光領域に対応して開口部が設けられている。なお、有機層１６および上部電極１７は、開口部だけでなく電極間絶縁膜１５の上にも設けられているが、発光が生じるのは電極間絶縁膜１５の開口部だけである。

有機層１６は、例えば、下部電極１４の側から順に、正孔注入層１６Ａ，正孔輸送層１６Ｂ，発光層１６Ｃ，電子輸送層１６Ｄおよび電子注入層１６Ｅを積層した構成を有する。これらのうち発光層１６Ｃ以外の層は必要に応じて設ければよい。有機層１６は、有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの発光色によってそれぞれ構成が異なっていてもよい。正孔注入層１６Ａは、正孔注入効率を高めるためのものであると共に、リークを防止するためのバッファ層である。正孔輸送層１６Ｂは、発光層１６Ｃへの正孔輸送効率を高めるためのものである。発光層１６Ｃは、電界をかけることにより電子と正孔との再結合が起こり、光を発生するものである。電子輸送層１６Ｄは、発光層１６Ｃへの電子輸送効率を高めるためのものである。電子注入層１６Ｅは、電子注入効率を高めるためのものである。

有機ＥＬ素子１０Ｒの正孔注入層１６Ａは、例えば、厚みが５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、化１または化２に示したヘキサアザトリフェニレン誘導体により構成されている。有機ＥＬ素子１０Ｒの正孔輸送層１６Ｂは、例えば、厚みが５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、ビス［（Ｎ−ナフチル）−Ｎ−フェニル］ベンジジン（α−ＮＰＤ）により構成されている。有機ＥＬ素子１０Ｒの発光層１６Ｃは、例えば、厚みが１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、８−キノリノールアルミニウム錯体（Ａｌｑ３ ）に２，６−ビス［４−［Ｎ−（４−メトキシフェニル）−Ｎ−フェニル］アミノスチリル］ナフタレン−１，５−ジカルボニトリル（ＢＳＮ−ＢＣＮ）を４０体積％混合したものにより構成されている。有機ＥＬ素子１０Ｒの電子輸送層１６Ｄは、例えば、厚みが５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、Ａｌｑ３ により構成されている。有機ＥＬ素子１０Ｒの電子注入層１６Ｅは、例えば、厚みが０．３ｎｍ程度であり、ＬｉＦ，Ｌｉ２ Ｏなどにより構成されている。

（化１において、Ｒ１〜Ｒ６それぞれ独立に、水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、アミノ基、アルールアミノ基、炭素数２０以下の置換あるいは無置換のカルボニル基、炭素数２０以下の置換あるいは無置換のカルボニルエステル基、炭素数２０以下の置換あるいは無置換のアルキル基、炭素数２０以下の置換あるいは無置換のアルケニル基、炭素数２０以下の置換あるいは無置換のアルコキシル基、炭素数３０以下の置換あるいは無置換のアリール基、炭素数３０以下の置換あるいは無置換の複素環基、ニトリル基、シアノ基、ニトロ基、またはシリル基から選ばれる置換基であり、隣接するＲｍ（ｍ＝１〜６）は環状構造を通じて互いに結合してもよい。また、Ｘ１〜Ｘ６はそれぞれ独立に炭素もしくは窒素原子である。）

具体的には、有機ＥＬ素子１０Ｒの正孔注入層１６Ａは、化２に示した材料により構成されていることが好ましい。

有機ＥＬ素子１０Ｇの正孔注入層１６Ａは、例えば、厚みが５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、化１または化２に示したヘキサアザトリフェニレン誘導体により構成されている。有機ＥＬ素子１０Ｇの正孔輸送層１６Ｂは、例えば、厚みが５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、α−ＮＰＤにより構成されている。有機ＥＬ素子１０Ｇの発光層１６Ｃは、例えば、厚みが１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、Ａｌｑ３ にクマリン６（Ｃｏｕｍａｒｉｎ６）を１体積％混合したものにより構成されている。有機ＥＬ素子１０Ｇの電子輸送層１６Ｄは、例えば、厚みが５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、Ａｌｑ３ により構成されている。有機ＥＬ素子１０Ｇの電子注入層１６Ｅは、例えば、厚みが０．３ｎｍ程度であり、ＬｉＦ，Ｌｉ２ Ｏなどにより構成されている。

有機ＥＬ素子１０Ｂの正孔注入層１６Ａは、例えば、厚みが５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、化１または化２に示したヘキサアザトリフェニレン誘導体により構成されている。有機ＥＬ素子１０Ｂの正孔輸送層１６Ｂは、例えば、厚みが５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、α−ＮＰＤにより構成されている。有機ＥＬ素子１０Ｂの発光層１６Ｃは、例えば、厚みが１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、スピロ６Φ（ｓｐｉｒｏ６Φ）により構成されている。有機ＥＬ素子１０Ｂの電子輸送層１６Ｄは、例えば、厚みが５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、Ａｌｑ３ により構成されている。有機ＥＬ素子１０Ｇの電子注入層１６Ｅは、例えば、厚みが０．３ｎｍ程度であり、ＬｉＦ，Ｌｉ２ Ｏなどにより構成されている。

上部電極１７は、金属導電膜により構成されている。具体的には、アルミニウム（Ａｌ），マグネシウム（Ｍｇ），カルシウム（Ｃａ）またはナトリウム（Ｎａ）の合金が挙げられる。中でも、マグネシウムと銀との合金（Ｍｇ−Ａｇ合金）は、薄膜での導電性と吸収の小ささとを兼ね備えているので好ましい。Ｍｇ−Ａｇ合金におけるマグネシウムと銀との比率は特に限定されないが、膜厚比でＭｇ：Ａｇ＝２０：１〜１：１の範囲であることが望ましい。また、上部電極１７の材料は、アルミニウム（Ａｌ）とリチウム（Ｌｉ）との合金（Ａｌ−Ｌｉ合金）でもよい。

上部電極１７の厚みは、好ましくは、２ｎｍ以上６ｎｍ以下である。６ｎｍ以下とすることにより、下部電極１４上の異物の周囲に上部電極１７の材料が付着し、下部電極１４と上部電極１７とが電気的に短絡することによる非発光欠陥（いわゆる滅点）の発生を抑えることが可能となる。また、２ｎｍ以上とすることにより、上部電極１７の導電性を、有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの駆動の支障とならない程度に確保することが可能となる。更に、上部電極１７の厚みは、２．５ｎｍ以上６ｎｍ以下であればより好ましい。有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの駆動が十分に可能となるからである。

上部電極１７と有機層１６との間には、中間層１８が上部電極１７に接して設けられている。中間層１８は、例えば、厚みが０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下であり、アルカリ金属，アルカリ土類金属，ランタノイド金属，アルミニウム，インジウム，スズ，ニッケル，銅および亜鉛からなる金属元素の群のうちの１種を含む。これにより、この表示装置では、上部電極１７の導電性を保ちつつ、上部電極１７の厚みを６ｎｍ以下に薄くすることが可能となっている。

ここで本明細書にいう「上部電極１７の厚み」および「中間層１８の厚み」は、分光エリプソメトリーなどの光学的手法により求められたものである。また、「上部電極１７の厚み」および「中間層１８の厚み」は、封止用基板５０による封止後、組み立て後の製品になった状態で計測したものである。

中間層１８は、上部電極１７が有機層１６と直接接触して導電性を失うことを抑える変性防止層としての機能を有している。そのため、中間層１８は、上部電極１７の変性防止効果が得られるだけの厚みを有することが望ましく、具体的には上述したように０．１ｎｍ以上の厚みを有している。また、中間層１８の厚みが５ｎｍ以下であることにより、光吸収による効率の低下を小さくすることが可能となる。

中間層１８は、上部電極１７を陰極として用いる場合には、電子注入性材料により構成されていることが好ましい。このような材料としては、上述したように、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ランタノイド金属等が候補として挙げられるが、適切な電子注入層１６Ｅを設けることで、マグネシウムに比較して仕事関数の大きな金属も使用することもできる。これらの金属の例としては、アルミニウム、インジウム、スズ等の金属、ニッケル、銅、亜鉛等の遷移金属が挙げられる。

具体的には、中間層１８はカルシウムを含むことが好ましい。カルシウムは有機層１６への電子注入性が良好であり、膜としても導電性が高く、吸収が小さい。また、カルシウムは単独材料で有機層１６上への成膜が比較的容易であり、他のアルカリ土類金属やアルカリ金属のように空気中で過激な酸化や水酸化反応を受けないので製造上の取り扱いも比較的容易である。

あるいは、中間層１８はアルミニウムを含むことが好ましい。アルミニウムは、例えばフッ化リチウムのような適切な電子注入層１６Ｅを薄く成膜した後に積層することで良好な電子注入性を示すと共に、更にその上に設けられる上部電極１７の変性を防止する効果も有している。

中間層１８および上部電極１７よりなる膜のシート抵抗は、例えば、１００００Ω／□以下であることが好ましい。これにより、基板上の画素近傍にコンタクト部を配置したパネル構造においては、電圧降下の影響を小さくし、駆動電圧の上昇または画素内での輝度勾配を抑えることが可能となる。例えば、１００インチフルハイビジョンの表示装置において１画素は１．１５ｍｍピッチとなるが、このような大きな画素においても、白表示の発光効率が２０ｃｄ／Ａ、表示輝度２００ｃｄ/ｍ²とすると、画素の端から端までの電圧降下は０．１３Ｖとなり、表示品位を損なうおそれが小さい。

中間層１８および上部電極１７は、後述するように製造工程では積層膜として形成されるものであるが、上部電極１７の形成後においては中間層１８に含まれる金属元素の一部が第２電極１７内に分布していてもよい。

上部電極１７は、また、半透過性反射層としての機能を兼ねている。すなわち、有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは共振器構造ＭＣ１（第１の共振器構造ＭＣ１）を有し、この共振器構造ＭＣ１により発光層１６Ｃで発生した光を下部電極１４と上部電極１７との間で共振させるようになっている。この共振器構造ＭＣ１は、下部電極１４と有機層１６との界面を反射面Ｐ１、中間層１８と電子注入層１６Ｅとの界面を半透過反射面Ｐ２とし、有機層１６を共振部として、発光層１６Ｃで発生した光を共振させて半透過反射面Ｐ２の側から取り出すものである。このように共振器構造ＭＣ１を有するようにすれば、発光層１６Ｃで発生した光が多重干渉を起こし、半透過反射面Ｐ２の側から取り出される光のスペクトルの半値幅が減少し、ピーク強度を高めることができる。すなわち、正面方向における光放射強度を高め、発光の色純度を向上させることができる。また、封止用基板５０側から入射した外光についても多重干渉により減衰させることができ、後述するカラーフィルタ５１との組合せにより有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂにおける外光の反射率を極めて小さくすることができる。

そのためには、反射面Ｐ１と半透過反射面Ｐ２との間の光学的距離Ｌ１は数１を満たすようにすることが好ましい。

（数１）
（２Ｌ１）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ
（式中、Ｌ１は反射面Ｐ１と半透過反射面Ｐ２との間の光学的距離、ｍは次数（０または自然数）、Φは反射面Ｐ１で生じる反射光の位相シフトΦ１ と半透過反射面Ｐ２で生じる反射光の位相シフトΦ２ との和（Φ＝Φ１ ＋Φ２ ）（ｒａｄ）、λは半透過反射面Ｐ２の側から取り出したい光のスペクトルのピーク波長をそれぞれ表す。なお、数１においてＬ１およびλは単位が共通すればよいが、例えば（ｎｍ）を単位とする。）

反射面Ｐ１と半透過反射面Ｐ２との間には、取り出し発光強度が極大となる位置（共振面）が存在する。この共振面はｍ＋１箇所あり、ｍ＝１以上の条件においては、最も反射面Ｐ１寄りの共振面に発光面がある場合が最も発光スペクトルの半値幅が広くなるものである。

このような共振器構造ＭＣ１を有する有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂでは、次数ｍが大きくなるほど、輝度や色度の視野角依存性、すなわち正面方向から見た場合と斜め方向から見た場合とでの輝度や色度の変化が大きくなる傾向がある。一般のテレビジョン装置等の用途に有機ＥＬ表示装置を用いることを想定した場合、視野角による輝度低下および色度変化は小さい方が望ましい。具体的には、白色発光時において、正面から測定した分光放射輝度に対して４５度斜方から測定した分光放射輝度比が０．７以上であることが好ましい。

視野角特性のみを考慮するとｍ＝０の条件が理想的である。しかしながら、この条件では有機層１６の厚みが薄くなるので、発光特性への影響や下部電極１４と上部電極１７との短絡発生のおそれが生じる。そのため、例えばｍ＝１の条件を用いることにより、輝度や色度の視野角依存性が大きくなることを回避すると共に、発光特性の低下や短絡発生を抑えるようにしている。例えば下部電極１４がアルミニウム合金、上部電極１７がＭｇ−Ａｇ合金によりそれぞれ構成されている場合、ｍ＝０では青色の有機ＥＬ素子１０Ｂの有機層１６の厚みは８０ｎｍ程度となるが、ｍ＝１では１９０ｎｍ程度になるので短絡発生が抑えられる。

更に、本実施の形態では上述したように上部電極１７の厚みが２ｎｍ以上６ｎｍ以下と薄くされているので、視野角による輝度低下および色度変化をより低減することが可能となる。なぜなら、上部電極１７の厚みを薄くすることにより、上部電極１７の透過率が上昇するとともに反射率が低下し、発光層１６Ｃからの発光のうち、上部電極１７によって下部電極１４側に反射される割合が減少することで共振器構造ＭＣ１が弱まり、半透過反射面Ｐ２から取り出される光の角度依存性が減少するからである。よって、例えば次数ｍが１またはそれ以上に高い条件においても、輝度および色度の視野角依存性を低減することができ、表示性能に優れた有機ＥＬ表示装置を得ることが可能となる。

図４（Ａ）は、共振器構造ＭＣ１を有する有機ＥＬ素子において、厚み２ｎｍのＣａよりなる中間層１８および厚み４ｎｍのＭｇ−Ａｇ合金よりなる上部電極１７を設けた場合についてのスペクトルを表したものである。このスペクトルは、光学シミュレーションにより正面および斜方４５°から見た結果を求めたものである。図４（Ｂ）は、中間層１８を設けず、厚み８ｎｍのＭｇ−Ａｇ合金よりなる上部電極１７のみを設けた場合について、同様に光学シミュレーションにより求めたスペクトルを表したものである。図４（Ａ）および図４（Ｂ）から分かるように、中間層１８を設けた前者では、後者に比べて、スペクトルの半値幅が広く、ピーク強度も低くなり、共振器効果が緩和されているが、視野角による発光特性の変化は軽減されている。

図３に示した保護層３０は、窒化ケイ素（ＳｉＮx ），酸化ケイ素または金属酸化物などにより構成されている。図３に示した接着層４０は、例えば熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂により構成されている。

図３に示した封止用基板５０は、有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの上部電極１７の側に位置しており、接着層４０と共に有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを封止するものであり、有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂで発生した光に対して透明なガラスなどの材料により構成されている。封止用基板５０には、例えば、カラーフィルタ５１が設けられており、有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂで発生した光を取り出すと共に、有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ並びにその間の配線において反射された外光を吸収し、コントラストを改善するようになっている。

カラーフィルタ５１は、封止用基板５０のどちら側の面に設けられてもよいが、有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの側に設けられることが好ましい。カラーフィルタ５１が表面に露出せず、接着層４０により保護することができるからである。また、発光層１６Ｃとカラーフィルタ５１との間の距離が狭くなることにより、発光層１６Ｃから出射した光が隣接する他の色のカラーフィルタ５１に入射して混色を生じることを避けることができるからである。カラーフィルタ５１は、赤色フィルタ，緑色フィルタおよび青色フィルタ（いずれも図示せず）を有しており、有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに対応して順に配置されている。

赤色フィルタ，緑色フィルタおよび青色フィルタは、それぞれ例えば矩形形状で隙間なく形成されている。これら赤色フィルタ，緑色フィルタおよび青色フィルタは、顔料を混入した樹脂によりそれぞれ構成されており、顔料を選択することにより、目的とする赤，緑あるいは青の波長域における光透過率が高く、他の波長域における光透過率が低くなるように調整されている。

更に、カラーフィルタ５１における透過率の高い波長範囲と、共振器構造ＭＣ１から取り出したい光のスペクトルのピーク波長λとは一致している。これにより、封止用基板５０から入射する外光のうち、取り出したい光のスペクトルのピーク波長λに等しい波長を有するもののみがカラーフィルタ５１を透過し、その他の波長の外光が有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに侵入することが防止される。

この表示装置は、例えば次のようにして製造することができる。

まず、上述した材料よりなる基板１１の上に駆動トランジスタＴｒ１を含む画素駆動回路１４０を形成したのち、全面に感光性樹脂を塗布することにより平坦化絶縁膜１３を形成し、露光および現像により平坦化絶縁膜１３を所定の形状にパターニングすると共に接続孔１３Ａを形成し、焼成する。

次いで、例えばスパッタ法により、上述した材料よりなる下部電極１４を形成し、ウェットエッチングにより下部電極１４を選択的に除去して各有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂごとに分離する。

続いて、基板１１の全面にわたり感光性樹脂を塗布し、例えばフォトリソグラフィ法により発光領域に対応して開口部を設け、焼成することにより、電極間絶縁膜１５を形成する。

そののち、例えば蒸着法により、上述した厚みおよび材料よりなる有機層１６の正孔注入層１６Ａ，正孔輸送層１６Ｂ，発光層１６Ｃおよび電子輸送層１６Ｄを形成する。

有機層１６を形成したのち、例えば蒸着法により、上述した厚みおよび材料よりなる中間層１８および上部電極１７の積層膜を成膜する。上部電極１７の形成後においては、中間層１８に含まれる金属元素の一部が上部電極１７中に拡散して分布していてもよい。これにより、図３に示したような有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂが形成される。

続いて、例えばＣＶＤ法またはスパッタ法により、有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの上に上述した材料よりなる保護層３０を形成する。

また、例えば、上述した材料よりなる封止用基板５０の上に、赤色フィルタの材料をスピンコートなどにより塗布し、フォトリソグラフィ技術によりパターニングして焼成することにより赤色フィルタを形成する。続いて、赤色フィルタと同様にして、青色フィルタおよび緑色フィルタを順次形成する。

そののち、保護層３０の上に、接着層４０を形成し、この接着層４０を間にして封止用基板５０を貼り合わせる。その際、封止用基板５０のカラーフィルタ５１を形成した面を、有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ側にして配置することが好ましい。以上により、図１ないし図３に示した表示装置が完成する。

この表示装置では、各画素に対して走査線駆動回路１３０から書き込みトランジスタＴｒ２のゲート電極を介して走査信号が供給されると共に、信号線駆動回路１２０から画像信号が書き込みトランジスタＴｒ２を介して保持容量Ｃｓに保持される。すなわち、この保持容量Ｃｓに保持された信号に応じて駆動トランジスタＴｒ１がオンオフ制御され、これにより、各有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに駆動電流Ｉｄが注入されることにより、正孔と電子とが再結合して発光が起こる。この光は、下部電極１４（反射面Ｐ１）と上部電極１７（半透過反射面Ｐ２）との間で多重反射し、上部電極１７，カラーフィルタ５１および封止用基板５０を透過して取り出される。

ここでは、上部電極１７と有機層１６との間に、中間層１８が上部電極１７に接して設けられている。この中間層１８は、上述のアルカリ金属などの金属元素の群のうちの１種を含むと共に０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下の厚みを有している。よって、上部電極１７と有機層１６との直接接触によって上部電極１７が変性し導電性が低下することが抑えられ、有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂが良好に駆動され、長期間にわたり良好な表示性能が得られる。また、上部電極１７の厚みが薄いので、下部電極１４と上部電極１７との短絡による非発光欠陥の発生が抑えられる。

更に、有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂが共振器構造ＭＣ１を有する場合には、上部電極１７の厚みが薄くなることにより共振器構造ＭＣ１が弱まり、半透過反射面Ｐ２から取り出される光の角度依存性が減少する。よって、例えば次数ｍが１またはそれ以上に高く、輝度および色度の視野角依存性が顕著になりやすい条件においても、視野角による輝度および色度の変化が緩和される。

このように本実施の形態の有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂでは、上部電極１７と有機層１６との間に、中間層１８を上部電極１７に接して設け、この中間層１８を、アルカリ金属などの金属元素の群のうちの１種を含むと共に０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下の厚みを有するようにしたので、上部電極１７の変性による導電性低下を抑えると共に、上部電極１７の厚みを２ｎｍ以上６ｎｍ以下と薄くすることが可能となる。よって、この有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを用いて表示装置を構成すれば、上部電極１７の導電性を保ち、有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの良好な駆動が可能となると共に、非発光欠陥を低減することが可能となる。特に、共振器構造ＭＣ１を有し、発光層１６Ｃで発生した光を下部電極１４と上部電極１７との間で共振させるようにした有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに好適である。

（変形例１）
図４は、変形例１に係る表示装置の有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの断面構造を表したものである。この有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、中間層１８の材料が上部電極１７中に完全に拡散し、中間層１８が上部電極１７に一体化されていることを除いては、上記第１の実施の形態と同様に構成されている。よって、対応する構成要素には同一の符号を付して説明する。

上部電極１７は、厚みが２ｎｍ以上６ｎｍ以下であり、マグネシウム（Ｍｇ），アルミニウム（Ａｌ），カルシウム（Ｃａ）またはナトリウム（Ｎａ）を含む合金を主成分とし、アルカリ金属，アルカリ土類金属，ランタノイド金属，アルミニウム，インジウム，スズ，ニッケル，銅および亜鉛からなる金属元素の群のうちの１種を含んでいる。これにより、この表示装置では、上部電極１７の導電性を保ちつつ、上部電極１７の厚みを６ｎｍ以下に薄くすることが可能となっている。

上部電極１７の主成分である合金としては、第１の実施の形態の上部電極１７と同様に、例えば、マグネシウムと銀との合金（Ｍｇ−Ａｇ合金）またはアルミニウム（Ａｌ）とリチウム（Ｌｉ）との合金（Ａｌ−Ｌｉ合金）が好ましい。

上部電極１７に含まれる金属元素は、第１の実施の形態の中間層１８と同様に、上部電極１７が有機層１６との接触により導電性を失うことを抑える変性防止機能を有している。この金属元素は、上部電極１７を陰極として用いる場合には、電子注入性を有することが好ましい。このような材料としては、上述したように、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ランタノイド金属等が候補として挙げられるが、適切な電子注入層１６Ｅを設けることで、マグネシウムに比較して仕事関数の大きな金属も使用することもできる。これらの金属の例としては、アルミニウム、インジウム、スズ等の金属、ニッケル、銅、亜鉛等の遷移金属が挙げられる。

具体的には、上部電極１７に含まれる金属元素としては、第１の実施の形態の中間層１８と同様に、カルシウムまたはアルミニウムが好ましい。

上部電極１７の厚みは、第１の実施の形態の上部電極１７と同様に、２．５ｎｍ以上６ｎｍ以下であればより好ましい。

ここで本明細書にいう「上部電極１７の厚み」は、分光エリプソメトリーなどの光学的手法により求められたものである。また、「上部電極１７の厚み」は、封止用基板５０による封止後、組み立て後の製品になった状態で計測したものである。

上部電極１７のシート抵抗は、第１の実施の形態と同様に、例えば、１００００Ω／□以下であることが好ましい。

上部電極１７に含まれる金属元素は、例えば、上部電極１７中に拡散している。更に、上部電極１７に含まれる金属元素は、電子輸送層１６Ｄや電子注入層１６Ｅとの接触により化学的に変化していてもよい。なお、このような上部電極１７は、製造工程では第１の実施の形態と同様に中間層１８と上部電極１７との積層膜として形成されるものであるが、上部電極１７の形成後において、中間層１８の材料であった金属元素が上部電極１７中に拡散して分布し、結果として中間層１８と上部電極１７とが一体となった電極層として構成されたものである。このため、断面分析を行っても、中間層１８は層として検出されなくなっている。

なお、本変形例では、共振器構造ＭＣ１の半透過反射面Ｐ２は、上部電極１７と電子注入層１６Ｅとの界面となる。

この表示装置の製造方法は、上記第１の実施の形態と同様である。すなわち、中間層１８および上部電極１７は、第１の実施の形態と同様に積層膜として成膜する。その際、上部電極１７の形成後において、中間層１８の材料であった金属元素が上部電極１７中に拡散し、結果として、上部電極１７は、中間層１８と上部電極１７とが一体となった電極層として形成される。これにより、図５に示したような有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂが形成される。

この表示装置では、各画素に対して第１の実施の形態で説明したと同じように駆動制御がなされ、表示が行われる。ここでは、上部電極１７が、マグネシウム（Ｍｇ）などの合金を主成分とし、上述のアルカリ金属などの金属元素の群のうちの１種を含んでいるので、上部電極１７の変性による導電性低下が抑えられ、有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂが良好に駆動され、長期間にわたり良好な表示性能が得られる。また、上部電極１７の厚みが薄いので、下部電極１４と上部電極１７との短絡による非発光欠陥の発生が抑えられる。

このように本変形例では、上部電極１７が、マグネシウム（Ｍｇ）などの合金を主成分とし、上述のアルカリ金属などの金属元素の群のうちの１種を含むようにしたので、上部電極１７の変性による導電性低下を抑えると共に、上部電極１７の厚みを２ｎｍ以上６ｎｍ以下と薄くすることが可能となる。よって、この有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを用いて表示装置を構成すれば、上部電極１７の導電性を保ち、有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの良好な駆動が可能となると共に、非発光欠陥を低減することが可能となる。特に、共振器構造ＭＣ１を有し、発光層１６Ｃで発生した光を下部電極１４と上部電極１７との間で共振させるようにした有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに好適である。

（第２の実施の形態）
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの断面構成を表したものである。この有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、上部電極１７と保護層３０との間に共振調整層１９を有していることを除いては、上記第１の実施の形態と同様に構成されている。よって、対応する構成要素には同一の符号を付して説明する。

共振調整層１９は、上部電極１７上に誘電体ミラーの原理を用いた屈折率界面を設けることで共振器構造ＭＣ１の共振器効果を制御するためのものであり、保護層３０の屈折率とは異なる屈折率を有している。すなわち、この有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、共振器構造ＭＣ２（第２の共振器構造ＭＣ２）を有し、この共振器構造ＭＣ２により、共振器構造ＭＣ１から取り出された光を共振調整層１９および保護層３０の界面と下部電極１４との間で共振させるようになっている。共振器構造ＭＣ２は、下部電極１４と有機層１６との界面を反射面Ｐ１、共振調整層１９と保護層３０との界面を半透過反射面Ｐ３とし、有機層１６，中間層１８，上部電極１７および共振調整層１９を共振部として、共振器構造ＭＣ１から取り出された光を共振させて半透過反射面Ｐ３の側から取り出すものである。このように第２の共振器構造として共振器構造ＭＣ２を有するようにすれば、上部電極１７の薄膜化により共振器構造ＭＣ１の共振器効果が弱まった場合に、共振器効果を制御することが可能となる。

反射面Ｐ１と半透過反射面Ｐ３との間の光学的距離Ｌ２は数２を満たすようにすることが好ましい。

（数２）
（２Ｌ２）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ
（式中、Ｌ２は反射面Ｐ１と半透過反射面Ｐ３との間の光学的距離、ｍは次数（０または自然数）、Φは反射面Ｐ１で生じる反射光の位相シフトΦ１ と半透過反射面Ｐ３で生じる反射光の位相シフトΦ３ との和（Φ＝Φ１ ＋Φ３ ）（ｒａｄ）、λは半透過反射面Ｐ３の側から取り出したい光のスペクトルのピーク波長をそれぞれ表す。なお、数２においてＬ２およびλは単位が共通すればよいが、例えば（ｎｍ）を単位とする。）

また、共振調整層１９は、上部電極１７の劣化を防止する保護膜としての機能も有している。すなわち、上部電極１７を形成したのち、ＣＶＤ法またはスパッタ法により上部電極１７上に保護層３０を直接積層すると、成膜時の反応性の導入ガス、酸素、高エネルギー粒子、チャンバーや移動環境中の酸素、水分等で上部電極１７が変性し、電極としての機能を保つことができなくなる可能性がある。しかしながら、上部電極１７を形成したのち、連続して真空蒸着法により共振調整層１９を設けることにより、上部電極１７を保護することが可能となる。

共振調整層１９の厚みは特に制限が無いが、上部電極１７の変性を防ぐためには、例えば１０ｎｍ以上であることが望ましい。また、共振器構造ＭＣ２の強度を調整するために適宜光学設計によって膜厚設定を調整することができる。ただし、共振調整層１９はＲＧＢ共通で成膜することを前提としているので、３色ともに光取り出し効率が良好な屈折率、膜厚設定とすることが望ましい。共振調整層１９の材料としては可視光の吸収が小さく、成膜時に上部電極１７を変性させるおそれが小さいものが望ましく、共振器構造ＭＣ２の調整要求に応じた屈折率の材料を選ぶことができる。具体的な材料としては、フッ化リチウム（４６０ｎｍにおける屈折率１．３８）、臭化カリウム（屈折率１．５８）、Ａｌｑ３（屈折率１．８４）、ＭｏＯ₃（屈折率２．２２）、ＺｎＳｅ（屈折率２．６）等をはじめとする真空蒸着可能な無機膜、有機膜が使用可能である。

共振調整層１９の屈折率は、保護層３０の屈折率よりも小さいことが好ましい。理由は以下のとおりである。共振器構造ＭＣ２の半透過反射面Ｐ３は、共振調整層１９と保護層３０との界面の屈折率差によって形成されるので、この屈折率差を大きくすれば共振器効果が強まり、屈折率差を小さくすれば共振器効果は弱まる。屈折率差を大きくして共振器効果を強める場合には、共振調整層１９の屈折率を、保護層３０よりも小さくする場合と、保護層３０よりも大きくする場合とが考えられる。保護層３０よりも小さくすれば、反射面Ｐ１での位相シフトの結果、共振器構造ＭＣ２の次数ｍを、下部電極１４と上部電極１７とで構成されている共振器構造ＭＣ１の次数ｍと同じにすることができる。また、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの各発光層１６Ｃの発光位置が下部電極１４に最近接の共振位置にある場合には、共振調整層１９を有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに共通成膜しても有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂいずれも共振強度を強めることができる。

共振器効果を強める必要が無い場合は、共振調整層１９の屈折率を保護層３０の屈折率に近い値とすることが可能である。例えば、保護層３０がチッ化珪素（屈折率１．８から１．９）の場合、Ａｌｑ３をはじめとする有機材料の屈折率は１．９程度であり、共振調整層１９として好適である。また、その他の有機膜、無機膜でもよい。

この表示装置は、上部電極１７を形成したのちに、真空蒸着法により上述した材料よりなる共振調整層１９を、上部電極１７に連続して形成することを除いては、第１の実施の形態と同様にして製造することができる。

この表示装置では、各画素に対して第１の実施の形態で説明したと同じように駆動制御がなされ、表示が行われる。ここでは、上部電極１７と保護層３０との間に共振調整層１９が設けられ、共振器構造ＭＣ２が構成されているので、上部電極１７の薄膜化により共振器構造ＭＣ１の共振器効果が弱まった場合にも、正面から取り出される光の強度が大きくなる。

このように本実施の形態の有機ＥＬ素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂでは、上部電極１７と保護層３０との間に共振調整層１９を設け、共振器構造ＭＣ２を構成するようにしたので、上部電極１７の薄膜化により共振器構造ＭＣ１の共振器効果が弱まった場合に、共振器効果を制御することが可能となる。

なお、本実施の形態においても、上部電極１７は、図７に示したように、中間層１８の材料であった金属元素が上部電極１７中に拡散して分布し、結果として中間層１８と上部電極１７とが一体となった電極層として構成されていてもよい。

（モジュールおよび適用例）
以下、上述した実施の形態で説明した表示装置の適用例について説明する。上記実施の形態の表示装置は、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、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。

（モジュール）
上記実施の形態の表示装置は、例えば、図８に示したようなモジュールとして、後述する適用例１〜５などの種々の電子機器に組み込まれる。このモジュールは、例えば、基板１１の一辺に、封止用基板５０および接着層４０から露出した領域２１０を設け、この露出した領域２１０に、信号線駆動回路１２０および走査線駆動回路１３０の配線を延長して外部接続端子（図示せず）を形成したものである。外部接続端子には、信号の入出力のためのフレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ；Flexible Printed Circuit）２２０が設けられていてもよい。

（適用例１）
図９は、上記実施の形態の表示装置が適用されるテレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル３１０およびフィルターガラス３２０を含む映像表示画面部３００を有しており、この映像表示画面部３００は、上記各実施の形態に係る表示装置により構成されている。

（適用例２）
図１０は、上記実施の形態の表示装置が適用されるデジタルカメラの外観を表したものである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部４１０、表示部４２０、メニュースイッチ４３０およびシャッターボタン４４０を有しており、その表示部４２０は、上記各実施の形態に係る表示装置により構成されている。

（適用例３）
図１１は、上記実施の形態の表示装置が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体５１０，文字等の入力操作のためのキーボード５２０および画像を表示する表示部５３０を有しており、その表示部５３０は、上記各実施の形態に係る表示装置により構成されている。

（適用例４）
図１２は、上記実施の形態の表示装置が適用されるビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部６１０，この本体部６１０の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ６２０，撮影時のスタート／ストップスイッチ６３０および表示部６４０を有しており、その表示部６４０は、上記各実施の形態に係る表示装置により構成されている。

（適用例５）
図１３は、上記実施の形態の表示装置が適用される携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体７１０と下側筐体７２０とを連結部（ヒンジ部）７３０で連結したものであり、ディスプレイ７４０，サブディスプレイ７５０，ピクチャーライト７６０およびカメラ７７０を有している。そのディスプレイ７４０またはサブディスプレイ７５０は、上記各実施の形態に係る表示装置により構成されている。

更に、本発明の具体的な実施例について説明する。

（実施例１−１〜１−４）
上記第１の実施の形態の中間層１８および上部電極１７を作製した。その際、中間層１８はカルシウム（Ｃａ）により構成し、厚みを２．０ｎｍとした。上部電極１７はＭｇ−Ａｇ合金により構成し、厚みを表１に示したように異ならせた。なお、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの条件に合わせるために、中間層１８の下地として、電子輸送材料の抵抗加熱による真空蒸着膜を２０ｎｍ形成した。上部電極１７は１ｘ１０^-5Ｐａ以下の高真空度において抵抗加熱による真空蒸着法により、０．１ｎｍ／ｓｅｃの蒸発速度で成膜した。マグネシウムと銀の共蒸着比率はＭｇ：Ａｇ＝１０：１とした。上部電極１７上には、大気による変性を防ぐため、フッ化リチウム膜を真空蒸着により４０ｎｍ形成し、そののち紫外線硬化樹脂で封止した。

（比較例１−１，１−２）
中間層を設けないことを除いては、上記実施例１−１〜１−４と同様にしてＭｇ−Ａｇ合金よりなる上部電極を形成した。その際、上部電極の厚みを表１に示したように異ならせた。

得られた実施例１−１〜１−４および比較例１−１，１−２の中間層または上部電極について、分光エリプソメトリーにより厚みを測定し、シート抵抗を調べた。その結果を表１に併せて示す。

表１から分かるように、中間層を設けずに上部電極の厚みを薄くした比較例１−２では、厚い上部電極のみを設けた比較例１−１に比べてシート抵抗が極めて悪化した。これに対して、上部電極１７の厚みを薄くすると共に中間層１８を設けた実施例１−１〜１−４では、中間層を設けずに上部電極の厚みを薄くした比較例１−２に比べてシート抵抗が著しく改善され、厚い上部電極のみを設けた比較例１−１に近い結果が得られた。

すなわち、上部電極１７と有機層１６との間に、カルシウム（Ｃａ）よりなる中間層１８を上部電極１７に接して設けることにより、上部電極１７の導電性を保ちつつ厚みを６ｎｍ以下に薄くすることが可能となることが分かった。

（実施例２−１〜２−４）
表１に記載した中間層１８および上部電極１７を用いて、第１の実施の形態の有機ＥＬ素子を作製した。まず、２５ｍｍ×２５ｍｍのガラス板からなる基板１１上に、下部電極１４としてアルミニウム−ネオジウム合金膜（膜厚１５０ｎｍ）を形成した。また、基板１１上に、上部電極１７とのコンタクトおよび電源線への接続部として、チタンからなるパッド部（図示せず）を設けた。

次いで、下部電極１４上に感光性有機絶縁材料を塗布し、下部電極１４の中央部の２ｍｍ×２ｍｍの発光領域に対応して開口を設けることにより、電極間絶縁膜１５を形成した。

続いて、開口を有する金属製マスクを用意し、この金属製マスクの開口を、下部電極１４の発光領域に合わせた状態で基板１１上に近接して配置した。そののち、１ｘ１０^-5Ｐａ以下の真空下での真空蒸着法により、正孔注入層１６Ａないし電子注入層１６Ｅを順次形成し、有機層１６を形成した。その際、正孔注入層１６Ａないし電子注入層１６Ｅの厚みを調整することにより、反射面Ｐ１と半透過反射面Ｐ２との間の光学的距離Ｌ１が数１を満たすように調整し、共振器構造ＭＣ１を構成した。

正孔注入層１６Ａは、化３に示したヘキサアザトリフェニレン誘導体を２０ｎｍの厚みで成膜した。正孔輸送層１６Ｂは、α−ＮＰＤを２５ｎｍの厚みで成膜した。蒸着レートは０．１ｎｍ／秒とした。発光層１６Ｃは、Ａｌｑ３ホストに、緑色発光材料としてクマリン６を１％ドープした共蒸着膜を３０ｎｍの厚みで成膜した。蒸着レートは０．２ｎｍ／秒とした。電子輸送層１６Ｄは、Ａｌｑ３を１７５ｎｍの厚みで成膜した。蒸着レートは０．２ｎｍ／秒とした。

電子輸送層１６Ｄを形成したのち、パッド部に対応した開口部を有する金属製マスクを用意し、この金属製マスクを基板１１に近接して配置し、電子注入層１６Ｅとしてフッ化リチウムを０．３ｎｍの厚みで成膜した。続いて、実施例１−１〜１−４と同様にして中間層１８および上部電極１７を形成した。成膜条件は実施例１−１〜１−４と同一とした。

そののち、上部電極１７上に、共振調整層１９としてＡｌｑ３を４０ｎｍの厚みで真空蒸着法により上部電極１７に連続して成膜した。続いて、保護層３０としてチッ化珪素膜をプラズマＣＶＤ法により１μｍの厚みで成膜した。なお、本実施例では、共振調整層１９を上部電極１７の変性を抑えるための保護膜として用い、共振器構造ＭＣ２は構成しなかった。その後、紫外線硬化樹脂よりなる接着層４０を用いて、ガラスよりなる封止用基板５０を貼り合せた。

（比較例２−１〜２−４）
中間層を設けないことを除いては、上記実施例２−１〜２−４と同様にして有機ＥＬ素子を形成した。その際、上部電極の厚みを表２に示したように異ならせた。

得られた実施例２−１〜２−４および比較例２−１〜２−４の有機ＥＬ素子について、初期特性を測定した。その結果を表２に併せて示す。表２において、輝度比とは、４５°斜方から測定した輝度の正面輝度に対する比である。

表２から分かるように、上部電極１７の厚みを２．５ｎｍ以上とした実施例２−１〜２−４では、正面効率，駆動電圧および輝度比のいずれも良好な結果が得られた。特に輝度比については、実施例２−１〜２−４のいずれも０．７以上となり、視野角特性が向上した。これは、上部電極１７が薄膜化されたことにより共振器構造ＭＣ１の共振器効果が緩和されたことによるものと考えられる。また、実施例２−１〜２−４について連続点灯を行ったところ、いずれも異常なく点灯することが可能であった。

なお、実施例２−１〜２−４の上部電極１７の厚みは反射率測定により光学的に求めたが、光学的にはカルシウム（Ｃａ）よりなる中間層１８は金属膜として考慮する必要が無い結果であった。カルシウム（Ｃａ）よりなる中間層１８は、Ａｌｑ３よりなる電子輸送層１６Ｄや、ＬｉＦよりなる電子注入層１６Ｅとの接触により化学的に変化している場合と、上部電極１７中に拡散して分布している場合とがあると考えられる。

一方、上部電極の厚みを５．０ｎｍとした比較例２−１では、上部電極の抵抗が高く、通電不可能であった。上部電極の厚みを５．０以下とした場合も同様に通電不可能であった。上部電極の厚みを６．０ｎｍまたは７．０ｎｍとした比較例２−２，２−３においては初期の通電は可能であったが、連続点灯したところ急激に駆動電圧の上昇が起き、劣化が激しかった。初期、連続駆動ともに安定した駆動が可能であったのは、上部電極の厚みを９．０ｎｍとした比較例２−４のみであり、中間層を設けない場合には金属膜の厚みを少なくとも９．０ｎｍとする必要があることが分かった。また、比較例２−１〜２−４のいずれも、輝度比は０．７０以下となり、視野角に対する発光特性の変化が大きかった。

更に、実施例２−２〜２−４を比較すると、上部電極１７の厚みが薄くなるほど、正面効率は低下する一方、輝度比は高くなる傾向が見られた。これは、上部電極１７の厚みが薄くなることにより共振器構造ＭＣ１の共振器効果が弱まったからであると考えられる。

すなわち、上部電極１７と有機層１６との間に、カルシウム（Ｃａ）よりなる中間層１８を上部電極１７に接して設けるようにすれば、上部電極１７の厚みを６ｎｍ以下に薄くしても導電性が保たれ、長期間にわたり有機ＥＬ素子の良好な駆動が可能となることが分かった。

（比較例２−５）
上部電極を、Ｍｇ−Ａｇ合金に替えて、銀（Ａｇ）とし、厚みを７ｎｍとした以外は実施例２−１〜２−４と同様に有機ＥＬ素子を作製した。その際、中間層は、実施例２−１〜２−４と同様に形成した。得られた有機ＥＬ素子について、上部電極の反射スペクトルを調べたところ、単体の銀（Ａｇ）から想定されるものとは大きく異なっていた。また、この有機ＥＬ素子を点灯させようとしたところ、通電不可能であった。これは、銀（Ａｇ）の薄膜においては膜質が安定しないからであると考えられる。

（比較例２−６）
上部電極を、Ｍｇ−Ａｇ合金に替えて、アルミニウム（Ａｌ）とし、厚みを７ｎｍとした以外は実施例２−１〜２−４と同様に有機ＥＬ素子を作製した。その際、中間層は、実施例２−１〜２−４と同様に形成した。得られた有機ＥＬ素子を点灯させようとしたところ、通電不可能であった。

すなわち、上部電極１７をＭｇ−Ａｇ合金により構成すれば、有機ＥＬ素子の良好な駆動が可能となることが分かった。

（実施例３−１〜３−４）
上部電極１７の厚みは５．０ｎｍとし、中間層１８の厚みは表３に示したように異ならせたこと以外は実施例２−１〜２−４と同様に有機ＥＬ素子を作製した。なお、実施例３−３は、実施例２−４と同一のものである。得られた有機ＥＬ素子について、初期特性を調べた。その結果を表３に併せて示す。

表３から分かるように、中間層１８の厚みによらず、正面効率、駆動電圧および輝度比のいずれも良好な結果が得られた。特に輝度比は実施例３−１〜３−４のいずれも０．７０以上を確保しており、良好であった。更に、一定電流で駆動した際の輝度劣化特性を調べたところ、Ｍｇ−Ａｇ合金よりなる金属膜の厚みを１０ｎｍとした比較例１−１とほぼ同等であった。

すなわち、中間層１８の厚みを０．５ｎｍ以上４ｎｍ以下とすれば、有機ＥＬ素子の良好な駆動が可能となることが分かった。

（実施例４）
共振調整層１９としてフッ化リチウムを２０ｎｍの厚みで形成すると共に、有機層の厚みを調整して、反射面Ｐ１と半透過反射面Ｐ３との間の光学的距離Ｌ２が数２を満たすように調整し、共振器構造ＭＣ２を構成した。その際、共振器構造ＭＣ２における半透過反射面Ｐ３での位相シフトΦ₃は、共振器構造ＭＣ１における半透過反射面Ｐ２での位相シフトΦ₂とは異なるので、光学的距離Ｌ１，Ｌ２は異なるが、次数ｍは同じになった。その他は実施例２−４と同様に有機ＥＬ素子を作製した。

得られた有機ＥＬ素子について、正面での取り出し強度を調べたところ、実施例２−４よりも６％向上した。

すなわち、上部電極１７と保護層３０との間に共振調整層１９を設けて、共振器構造ＭＣ２を構成すれば、上部電極１７の薄膜化により共振器構造ＭＣ１の共振器効果が弱まった場合に、共振器効果を制御することが可能となることが分かった。

（実施例５）
実施例２−４と同様に、中間層１８をカルシウム（Ｃａ）（厚み２ｎｍ）、上部電極１７をＭｇ−Ａｇ合金（厚み５ｎｍ）として、画素数９６０ｘ５４０のアクティブマトリックス有機ＥＬ表示装置を作製した。

（比較例５）
中間層を設けず、上部電極をＭｇ−Ａｇ合金（厚み８ｎｍ）として、画素数９６０ｘ５４０のアクティブマトリックス有機ＥＬ表示装置を作製した。

得られた実施例５および比較例５の有機ＥＬ表示装置について、１パネルあたりの非発光欠陥の平均個数を調べたところ、実施例５では比較例５の２５分の１（１／２５）と、極めて少なくすることができた。これは、実施例５では上部電極１７が薄いので、製造工程において下部電極１４上の異物周辺に上部電極１７が回り込んでしまうことによる下部電極１４と上部電極１７とのリークパス形成が抑制されたからであると考えられる。

すなわち、上部電極１７と有機層１６との間に、中間層１８を上部電極１７に接して設けた有機ＥＬ素子を用いて表示装置を構成すれば、上部電極１７の厚みを薄くし、非発光欠陥の低減が可能となることが分かった。

（実施例６）
中間層１８をアルミニウム（Ａｌ）（厚み１ｎｍ）、上部電極１７をＭｇ−Ａｇ合金（厚み５ｎｍ）としたこと以外は実施例２−１〜２−４と同様に有機ＥＬ素子を作製した。得られた有機ＥＬ素子について初期特性を調べた。得られた結果を表４に示す。

表４から分かるように、中間層１８として、カルシウム（Ｃａ）に替えてアルミニウム（Ａｌ）を用いた場合にも良好な発光が得られた。更に、一定電流で駆動した際の輝度劣化特性を調べたところ、実施例２−４と同等であった。

すなわち、上部電極１７と有機層１６との間に、アルミニウム（Ａｌ）よりなる中間層１８を上部電極１７に接して設けるようにすれば、上部電極１７の厚みを６ｎｍ以下に薄くしても導電性が保たれ、長期間にわたり有機ＥＬ素子の良好な駆動が可能となることが分かった。

以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例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、上記第２の実施の形態および実施例では、共振調整層１９を上部電極１７と保護層３０との間に設け、共振調整層１９と保護層３０との界面を半透過反射面Ｐ３とした場合について説明したが、共振調整層１９は、他の位置に設けられていてもよい。例えば、保護層３０を設けない場合には、共振調整層１９は、上部電極１７と接着層４０との間に設けることが可能である。また、共振調整層１９は保護層３０と接着層４０との間に設けられていてもよい。

また、例えば、上記実施の形態および実施例において説明した各層の材料および厚み、または成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、または他の成膜方法および成膜条件としてもよい。

更に、例えば、上記実施の形態および実施例においては、基板１１の上に、下部電極１４，有機層１６および上部電極１７を基板１１の側から順で積層し、封止用基板５０の側から光を取り出すようにした場合について説明したが、積層順序を逆にして、基板１１の上に、上部電極１７，有機層１６および下部電極１４を基板１１の側から順に積層し、基板１１の側から光を取り出すようにすることもできる。

加えて、例えば、上記実施の形態および実施例では、下部電極１４を陽極、上部電極１７を陰極とする場合について説明したが、陽極および陰極を逆にして、下部電極１４を陰極、上部電極１７を陽極としてもよい。さらに、下部電極１４を陰極、上部電極１７を陽極とすると共に、基板１１の上に、上部電極１７，有機層１６および下部電極１４を基板１１の側から順に積層し、基板１１の側から光を取り出すようにすることもできる。

更にまた、上記実施の形態および実施例では、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの構成を具体的に挙げて説明したが、全ての層を備える必要はなく、また、他の層を更に備えていてもよい。

加えてまた、上記実施の形態および実施例では、アクティブマトリクス型の表示装置の場合について説明したが、本発明はパッシブマトリクス型の表示装置への適用も可能である。加えてまた、アクティブマトリクス駆動のための画素駆動回路の構成は、上記実施の形態および実施例で説明したものに限られず、必要に応じて容量素子やトランジスタを追加してもよい。その場合、画素駆動回路の変更に応じて、上述した信号線駆動回路１２０や走査線駆動回路１３０のほかに、必要な駆動回路を追加してもよい。

１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ…有機ＥＬ素子、１１…基板、１２…平坦化絶縁膜、１４…下部電極、１５…電極間絶縁膜、１６…有機層、１６Ａ…正孔注入層、１６Ｂ…正孔輸送層、１６Ｃ…発光層、１６Ｄ…電子輸送層、１６Ｅ…電子注入層、１７…上部電極、１８…中間層、１９…共振調整層、３０…保護層、４０…接着層、５０…封止用基板、５１…カラーフィルタ、Ｐ１…反射面、Ｐ２，Ｐ３…半透過反射面

Claims (15)

1. 下部電極と、
   アルミニウム，マグネシウム，カルシウムまたはナトリウムを含む合金により構成されると共に２ｎｍ以上６ｎｍ以下の厚みを有する上部電極と、
   前記下部電極および前記上部電極の間に設けられた、発光層を含む有機層と、
   前記上部電極と前記有機層との間に前記上部電極に接して設けられ、アルカリ金属，アルカリ土類金属，ランタノイド金属，アルミニウム，インジウム，スズ，ニッケル，銅および亜鉛からなる金属元素の群のうちの１種を含むと共に０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下の厚みを有する中間層と
   を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子。
2. 前記上部電極はマグネシウムと銀との合金により構成されている
   請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
3. 前記中間層および前記上部電極よりなる膜のシート抵抗が１００００Ω／□以下である
   請求項２記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
4. 前記中間層は電子注入性材料により構成されている
   請求項３記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
5. 前記中間層はカルシウムを含む
   請求項４記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
6. 前記中間層はアルミニウムを含む
   請求項３記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
7. 前記中間層に含まれる金属元素が、前記上部電極内に分布している
   請求項１ないし６のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
8. 前記発光層で発生した光を前記下部電極と前記上部電極との間で共振させる第１の共振器構造を有する
   請求項７記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
9. 前記上部電極上に設けられた保護層と、
   前記上部電極と前記保護層との間に設けられ、前記保護層の屈折率とは異なる屈折率を有する共振調整層と
   を備え、
   前記第１の共振器構造から取り出された光を前記共振調整層および前記保護層の界面と前記第１電極との間で共振させる第２の共振器構造を有する
   請求項８記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
10. 前記共振調整層の屈折率が前記保護層の屈折率よりも小さい
    請求項９記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
11. 下部電極と、
    マグネシウム，アルミニウム，カルシウムまたはナトリウムを含む合金を主成分とし、アルカリ金属，アルカリ土類金属，ランタノイド金属，アルミニウム，インジウム，スズ，ニッケル，銅および亜鉛からなる金属元素の群のうちの１種を含むと共に２ｎｍ以上６ｎｍ以下の厚みを有する上部電極と、
    前記下部電極および前記上部電極の間に設けられた、発光層を含む有機層と
    を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子。
12. 前記金属元素が、前記上部電極内に拡散している
    請求項１１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
13. 有機エレクトロルミネッセンス素子を備え、
    前記有機エレクトロルミネッセンス素子は、
    下部電極と、
    アルミニウム，マグネシウム，カルシウムまたはナトリウムを含む合金により構成されると共に２ｎｍ以上６ｎｍ以下の厚みを有する上部電極と、
    前記下部電極および前記上部電極の間に設けられた、発光層を含む有機層と、
    前記上部電極と前記有機層との間に前記上部電極に接して設けられ、アルカリ金属，アルカリ土類金属，ランタノイド金属，アルミニウム，インジウム，スズ，ニッケル，銅および亜鉛からなる金属元素の群のうちの１種を含むと共に０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下の厚みを有する中間層と
    を備えた表示装置。
14. 白色発光時において、正面から測定した分光放射輝度に対して４５度斜方から測定した分光放射輝度比が０．７以上である
    請求項１３記載の表示装置。
15. 有機エレクトロルミネッセンス素子を備え、
    前記有機エレクトロルミネッセンス素子は、
    下部電極と、
    アルミニウム，マグネシウム，カルシウムまたはナトリウムを含む合金を主成分とし、アルカリ金属，アルカリ土類金属，ランタノイド金属，アルミニウム，インジウム，スズ，ニッケル，銅および亜鉛からなる金属元素の群のうちの１種を含むと共に２ｎｍ以上６ｎｍ以下の厚みを有する上部電極と、
    前記下部電極および前記上部電極の間に設けられた、発光層を含む有機層と
    を備えた表示装置。

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