JP2007012410A

JP2007012410A - 有機ｅｌ素子及びそれを用いた有機ｅｌディスプレイ並びに有機ｅｌディスプレイの製造方法

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Publication number: JP2007012410A
Application number: JP2005191277A
Authority: JP
Inventors: Eri Fukumoto; 絵里福本
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2025-06-30
Also published as: JP4887473B2

Abstract

【課題】酸素を含む材料、融点の高い材料を保護層として用いても電極の腐食や有機層へのダメージを防止することが可能な高性能の有機EL素子及びその製造方法、並びに有機ＥＬディスプレイを提供する。
【解決手段】下層電極１１と、上層電極１３と、発光層１２ｂを含み、下層電極１１及び上層電極１３間に配置される有機層１２と、上層電極１３上に被着される第１保護層１４と、前記第１保護層１４上に被着される第２保護層１５と、を備え、上層電極１３が活性な金属により形成されており、且つ、第２保護層１５は第１保護層１４よりも酸素含有量が大きく、第１保護層１４は第２保護層１５よりも構成材料の融点が小さい材料からなっている有機ＥＬ素子を構成する。またこの有機ＥＬ素子を有する有機ＥＬディスプレイを構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は有機ＥＬ素子及びそれを用いた有機ＥＬディスプレイ、並びに有機ＥＬディスプレイの製造方法に関するものである。

有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ（以下、有機ＥＬディスプレイという）は、薄型、広視野角、低消費電力、優れた動画表示特性などの特色を持ち、次世代の画像表示装置として期待されている。かかる有機ＥＬディスプレイを構成する多数の有機ＥＬ素子は、２つの電極の間に少なくとも一つの有機発光層を有し、電極間に電圧を印加することによって発光層が発光し画像を表示する。

従来は、ガラス基板上に陽極である透明電極（ＩＴＯ）、有機物からなる電荷輸送層や発光層、最後にＡｌ等の金属からなる陰極の順に成膜するボトムエミッション構造が一般的であった。近年、高い仕事関数を持った金属を陽極に用いたトップエミッション構造が用いられるようになってきた。画素回路によって発光部の面積が制限されてしまうボトムエミッション構造と違い、トップエミッション構造では発光部を広くとれるという利点がある。トップエミッション構造では、陰極にはＬｉＦ／Ａｌ／Ａｇ（文献１）、Ｃａ／Ｍｇ（文献２）、ＬｉＦ／ＭｇＡｇなどの半透明電極が用いられる。

また有機ＥＬ素子では、発光層で発光した光が他の膜に入射する場合に、ある角度以上で入射すると界面で全反射されてしまうため、発光した光の一部しか利用できていない。このため、近年、光の取出し効率を向上させるために、屈折率の低い半透明電極の外側に屈折率の高い層（保護層）を設けた図１のような構造の有機ＥＬ素子が提案されている（下記非特許文献１，２参照）。

同図の有機ＥＬ素子において、光の取り出し効率を大きくしようとする場合、保護層には光吸収が小さく高屈折率の材料が適している。TiO₂やLaTiO₃等の高屈折率酸化物は、発光波長領域で光吸収が極めて少ないため、同酸化物を保護層として使用すると反射率が高くなり、光の取り出し効率が向上する。短波長領域で光吸収が起こると、RGBのなかでも発光効率の小さいBlueの効率を低下させることになるので、短波長領域でも吸収の少ない高屈折率酸化物は保護層に適した光学特性を備えているといえる。この高屈折率酸化物であるTiO₂やLaTiO₃等は例えば真空蒸着法等により形成される。
ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ、アメリカ、２００１年、第７８巻、５４４−５４６頁ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ、アメリカ、２００３年、第８２巻、４６６−４６８頁特開２００３−１４２２６２号公報

ところで、高屈折率酸化物（例えばTiO₂）を保護層に用いる場合、保護層の成膜時にO₂を導入しながら蒸着を行い、Tiに結合するOが飽和させることが行われる。

しかしながら、保護層の下地となる電極はCaやMgといった活性な金属で構成されることが多いため、保護層の成膜時にO₂を導入することで電極が酸化され、電極の抵抗が大きくなる問題があった。また高屈折率酸化物は融点が大きく、成膜温度が高いため、保護層の形成時に高熱に弱い有機発光層にダメージを与えてしまう恐れがあった。

さらに、発光中心波長の異なる複数種の発光素子を有する有機ＥＬディスプレイでは各波長に応じて保護層の膜厚を最適化するため、高精細メタルマスクによりＲＧＢごとに画素の塗り分けが一般的に行われている。精細度の高いメタルマスクは高価なため、マスク自体がクリーニングにより再使用可能でないと製造コストが高くなってしまう。

ところが、TiO₂やLaTiO₃などの高屈折率酸化物のクリーニングはドライエッチングでは塩素系などの腐食性のガスを使うため、メタルマスクも腐食されてしまい再利用しにくい。これらの理由から、高屈折率酸化物がその光学特性から保護層として理想的であるにもかかわらず、現実に用いることが困難であった。

本発明は上述の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は酸素を含む材料、融点の高い材料を保護層として用いても電極の腐食や有機層へのダメージを防止することが可能な高性能の有機EL素子及びその製造方法、並びに有機ＥＬディスプレイを提供するものである。

本発明の有機ＥＬ素子は、第１電極と、第２電極と、発光層を含み、前記第１電極及び前記第２電極間に配置される有機層と、前記第２電極上に被着される第１保護層と、前記第１保護層上に被着される第２保護層と、を備え、前記第２保護層は前記第１保護層よりも酸素含有量が大きく、前記第１保護層は前記第２保護層よりも構成材料の融点が小さい材料からなっていることを特徴とする。

また本発明の有機ＥＬ素子は、上記ＥＬ素子において、前記第１保護層の構成材料の融点は前記第２電極の構成材料の融点よりも大きいことを特徴とする。

さらに本発明の有機ＥＬ素子は、上記ＥＬ素子において、前記第２電極の構成材料の融点は前記有機層の構成材料の融点よりも大きいことを特徴とする。

また更に本発明の有機ＥＬ素子は、上記ＥＬ素子において、前記第１保護層の構成材料の融点は１７００℃以下であることを特徴とする。

更にまた本発明の有機ＥＬ素子は、上記ＥＬ素子において、前記第１保護層は酸素を含まない、もしくは酸素含有量が重量濃度で１ｐｐｍ以下であることを特徴とする。

また本発明の有機ＥＬ素子は、上記ＥＬ素子において、前記第２電極はアルカリ金属またはアルカリ土類金属を含むことを特徴とする。

更に本発明の有機ＥＬ素子は、上記ＥＬ素子において、前記第１保護層、前記第２保護層及び前記第２電極は透明材料または半透明材料によりそれぞれ形成されており、前記第１保護層の屈折率を前記第２保護層の屈折率よりも小さく、且つ前記第２電極の屈折率よりも大きく設定したことを特徴とする。

また更に本発明の有機ＥＬ素子は、上記ＥＬ素子において、前記第１保護層がフッ素化合物または有機物により形成されていることを特徴とする。

そして本発明の有機ＥＬディスプレイは、上述の有機ＥＬ素子を複数個配列するとともに、前記第１保護層及び前記第２保護層の膜厚が各有機ＥＬ素子間で略等しいことを特徴とする。

また本発明の有機ELディスプレイは、上記ELディスプレイにおいて、前記有機EL素子は異なる色の光を発する複数のタイプに分かれていることを特徴とする。

また本発明の有機ＥＬディスプレイは、上記ＥＬディスプレイにおいて、前記第１保護層は前記上層電極の側面を被覆していることを特徴とする。

そして本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、第１電極と、発光層を含み、該第１電極上に配置される有機層と、該有機層上に配置される第２電極とを有する積層体上に、酸素ｍｏｌ濃度が1ｐｐｍ以下の雰囲気中で第１保護層を形成する工程と、該第１保護層上に酸素物からなる第２保護層を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。

また本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、上記製造方法において、前記第２電極は活性な金属からなることを特徴とする。

本発明の有機EL素子によれば、前記第１保護層上の第２保護層は前記第１保護層よりも酸素含有量が大きく、前記第１保護層は前記第２保護層よりも構成材料の融点（融点が存在しない材料については昇華点を用いる）が小さい材料からなっているため、前記第１及び第２保護層の形成時に前記第２電極が大きく酸化されるのを防止するとともに、前記第２保護層中の酸素が前記第２電極側へ拡散することが前記第１保護層によって良好に防止される。また前記第１保護層の融点が前記第２保護層よりも小さく、且つ前記第１保護層が前記第２保護層と前記第２電極との間に介在されるため、前記第１及び第２保護層の形成時に前記有機層が受ける熱の影響が、前記第２保護層を前記第２電極に直接被着する場合に比べて小さくなり、熱による前記有機層の劣化を抑えることができる。なお、前記第１保護層の融点は、有機層が熱に弱いことに鑑み、１７００℃以下の材料により形成することが好ましい。また前記第１保護層中の酸素含有量は０かもしくは１ｐｐｍ以下であることが好ましい。

また本発明の有機EL素子によれば、前記第１保護層の構成材料の融点は前記第２電極の構成材料の融点よりも大きいことから、融点の分布が前記第２電極より前記第２保護層に向かって大きくなる。従って、各層での成膜温度の差に起因した各層内の残留応力の差が小さくなり、各層の剥がれやヒビ割れの発生を抑制できる。さらにこのとき、前記第２電極の構成材料の融点が前記第２電極に接する前記有機層の構成材料の融点よりも大きいと、上記融点の分布が前記有機層より第２保護層に向かって大きくなるため、上述の効果がより発揮される。

更に本発明の有機EL素子によれば、前記第１保護層の屈折率を前記第２保護層の屈折率よりも小さく、且つ前記第２電極の屈折率よりも大きく設定したことから、前記第２保護層を前記第２電極に対して直接被着させる場合に比べて、前期発光層からの光が前記第２電極と前記第１保護層との界面、並びに第１保護層と第２保護層との界面で反射することが抑制され、光の取り出し効率を向上させることができるという効果がある。

かかる効果は、上述の有機EL素子を複数個配列するとともに、前記第１保護層、前記第２保護層及び前記第２電極は透明材料または半透明材料によりそれぞれ形成されているトップエミッション型の有機ELディスプレイにおいて、前記有機EL素子が異なる色の光を発する複数のタイプに分かれている場合に特に有効である。すなわち、前記第１保護層の屈折率を上述のように設定すれば、各色の有機EL素子毎に前記第１保護層及び前記第２保護層の膜厚を設定するのではなく、前記第１保護層及び前記第２保護層の膜厚を各有機ＥＬ素子間で略等しく設定しても、各色の有機EL素子において光取り出し効率を高くすることができ、生産性が高い高輝度の有機ELディスプレイを実現できる。

また更に本発明の有機ＥＬ素子によれば、第１保護層によって上層電極の側面を被覆することにより、上層電極の側面についても酸化を良好に防止できる。

有機EL素子
以下、本発明に係る有機EL素子の一実施形態について図１を用いて詳細に説明する。同図に示す有機EL素子は、大略的に、基板１０上に、下層電極１１、有機発光層を含む有機層１２、上層電極１３、第１保護層１４、第２保護層１５を順次積層した構造を有している。

（基板）
基板１０は、ガラスや透明プラスチック等により形成されており、その上面に形成される下層電極１１等を支持する支持母材として機能する。なお、保護層側より発光素子の光を外部に放出するトップエミッション型の有機EL素子であれば、基板１０は透明材料により形成されている必要はない。一方、基板側より光を外部に放出するボトムエミッション型の有機EL素子の場合、基板１０は光を透過させるため透明または半透明材料により形成する必要がある。

（下層電極）
下層電極１１は、本実施形態においては陽極として機能する。この下層電極１１は、AlやＡｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｎｉ等、OLEDの発光波長領域において反射率が高く、仕事関数が大きい特性をもった金属材料、またはこれらの合金により形成されている。トップエミッション型の有機EL素子であれば、下層電極１１は透明材料により形成されている必要はないが、ボトムエミッション型の有機EL素子の場合、下層電極１１を透明または半透明材料により形成する必要がある。なお、下層電極１１は、真空蒸着やスパッタリング、CVD法等の薄膜形成技術により、基板１０上に例えば１０ｎｍ〜４００ｎｍの厚みに形成される。

（有機層）
下層電極１１上に形成される有機層１２は、少なくとも有機発光層１６を含んだ構成を有している。具体的には、有機層１２は、下層電極１１側より、正孔輸送層１２ａ、有機発光層１２ｂ、電子輸送層１２ｃを順次積層した構成を有している。

正孔輸送層１２ａは、下層電極１１から注入された正孔を効率的に有機発光層に輸送するための層であり、NPDやＮＰＢ，ＴＰＤなどの有機材料により形成されている。

一方、電子輸送層１２ｃは、上層電極１３より注入された電子を効率的に有機発光層に輸送するための層であり、Alq3やＣＢＰ，ＳＤＰＶＢｉなどのホスト材料中に微量のＤＣＪＴＢ，クマリン、スチリルアミン等のドーパント材料を含んだ構成を有している。

そして、有機発光層１２ｂは、下層電極１１から注入された正孔と、上層電極１３から注入された電子とが再結合する際に発生する光を放出する層であり、Alq3やＣＢＰ，ＳＤＰＶＢｉなどのホスト材料中に微量のＤＣＪＴＢ，クマリン、スチリルアミン等のドーパント材料を含んだ構成を有している。

有機層１２は、従来周知の真空蒸着法やスパッタリング、CVD、インクジェット法によって、下層電極１１上に例えば５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲の厚みに形成される。

なお、正孔輸送層１２ａ、電子輸送層１２ｃは必ずしも形成する必要はなく、これらの層のいずれか、もしくは全てを省略することが可能である。また下層電極１１と正孔輸送層１２aとの間に正孔注入層を、上層電極１３と電子輸送層１２ｃとの間に電子注入層をそれぞれ介在させても良い。

（上層電極）
上層電極１３は、本実施形態においては陰極として機能する。この上層電極１３は、MgやCa、Ｌｉ等、低仕事関数の金属材料（主にアルカリ金属またはアルカリ土類金属）、またはこれらの合金により形成されている。一般的にアルカリ金属やアルカリ土類金属は活性であることが多く、雰囲気中の酸素等と反応し、酸化しやすい性質を有している。

この上層電極１３は、トップエミッション型の有機EL素子であれば、透明または半透明材料により形成されている必要があるが、ボトムエミッション型の有機EL素子の場合、不透明材料であっても良い。なお、上層電極１３は、真空蒸着やスパッタリング、CVD法等の薄膜形成技術により、有機層１２上に例えば１０ｎｍ〜５０ｎｍの厚みに形成される。

（第１保護層）
第１保護層１４は、上層電極１３や有機層１２等を封止するとともに、第２保護層１５を成膜する際に上層電極１３の表面が損傷することを防止する機能を有する層である。また第１保護層１４は、第２保護層１５中に含まれる酸素が上層電極１３内に拡散することを防止する機能も有する。

この第１保護層１４は、第２保護層１５よりも酸素含有量が小さい材料（または酸素を含有しない材料）で、且つ第２保護層１５を構成する材料よりも融点（融点は大気圧における融点とする。融点が存在しない材料については昇華点を用いる、以下同じ）が小さい材料により形成されている。具体的には、第２保護層がTiO_２（融点：１８５５℃）により形成される場合、第１保護層の材料としては、MgF_２（融点：１２４８℃）やLiF（融点：８４２℃）、AlF₃（融点：１２９０℃）等のフッ素化合物や有機材料が用いられる。

第２保護層１５よりも酸素含有量が小さい材料により第１保護層１４を形成する理由は、酸素の含有量が多い材料を第１保護層１４に用いると、上層電極１３が活性な金属材料により形成されているために上層電極１３が酸化しやすくなるからである。したがって、第１保護層１４の酸素含有量は重量濃度で１ｐｐｍ以下であることが好ましい。１ｐｐｍ以上となると、上層電極１３の酸化度合いが大きくなり、上層電極１３の抵抗率が高くなり、有機EL素子を駆動する際の消費電力が大きくなる。

また第２保護層１５を構成する材料よりも融点が小さい材料により第１保護層１４を形成する理由は、第１保護層１４の融点が大きいと、第１保護層１４の成膜時における成膜温度が高くなる傾向にあり、熱に弱い有機層１２へのダメージが大きくなることから、第１保護層１４を第２保護層１５と上層電極１３との間に介在させることにより、第２保護層１５を直接上層電極１３に被着させる場合に比べて有機層１２へのダメージを低減するためである。第１保護層１４の成膜温度は第２保護層１５の成膜温度よりも低くなるため、有機層１２へのダメージは低減される。したがって、第１保護層１４を構成する材料の融点は第２保護層１５よりも小さい必要がある。好ましい第１保護層１４の融点は１７００℃以下である。

ここで、第１保護層１４を構成する材料の融点は上層電極１３を構成する材料の融点よりも大きいことが好ましい。この場合、融点が上層電極１３、第１保護層１４、第２保護層１５の順に大きくなるため、各層での成膜温度の差に起因した各層内の残留応力の差が小さくなり、各層の剥がれやヒビ割れの発生を抑制でき、有機EL素子の信頼性が向上する。さらに、上層電極１３の構成材料の融点を電子輸送層１２ｃの構成材料の融点よりも大きく設定しておけば、融点の分布が電子輸送層１２ｃ、上層電極１３、第１保護層１４、第２保護層１５の順に大きくなるため、有機EL素子の信頼性がより向上する。さらに、融点の温度を正孔輸送層１２ａ＜発光層１２ｂ＜電子輸送層１２ｃ＜上層電極１３＜第１保護層１４＜第２保護層１５とすれば、さらに有機ＥＬ素子の信頼性が向上する。

この第１保護層１４は、トップエミッション型の有機EL素子であれば、透明または半透明材料により形成されている必要があるが、ボトムエミッション型の有機EL素子の場合、不透明材料であっても良い。

またトップエミッション型の有機EL素子であれば、第１保護層１４の屈折率は第２保護層１５の屈折率よりも小さく、且つ上層電極１３の屈折率よりも大きいことが好ましい。この場合、発光層１２ｂからの光が上層電極１３と第１保護層１４との間の界面、並びに第１保護層１４と第２保護層１５との界面で反射することが抑制され、光の取り出し効率が向上するという効果がある。このような屈折率を有する第１保護層１４の材料としては、上層電極１３がMg（屈折率：０．５６）により、第２保護層１５がTiO_２（屈折率：２．３）により形成されている場合、LiFやMgF₂等（屈折率：１．４（ＬｉＦ）、１．３８（ＭｇＦ_２））が例として挙げられる。

屈折率は、例えば従来周知のエリプソメトリー法によって測定される。また屈折率の大小は複素屈折率の実部の大小で判断される。

なお、第１保護層１４は、第１保護層１４を蒸着により形成する場合、例えば、チャンバー内の真空度を１×１０^−４Pa〜１×１０^−６Pa程度に設定し、且つ酸素mｏｌ濃度を１ｐｐｍ以下に設定したN₂雰囲気中で、従来周知の真空蒸着法やスパッタリングやＣＶＤ等によって、上層電極１３上に０．０２μｍ〜１μｍの厚みに形成される。このとき、酸素ｍｏｌ濃度が１ｐｐｍ以下に設定されているので、第１保護層１４の成膜中に上層電極１３が酸素に過度に晒されることが防止され、上層電極１３の酸化を防止できる。また第１保護層１４の構成材料の融点を１７００℃以下とすれば、第１保護層１４の成膜温度を低く抑えることができ、第１保護層１４の成膜時に発生する熱によって有機層１２が大きく劣化することを防止できる。

（第２保護層）
第２保護層１５は、上層電極１３や有機層１２等を封止する機能を有する層である。また有機ＥＬ素子がトップエミッション型である場合、第２保護層１５は有機層１２で発生した光を効率良く有機ＥＬ素子の外部に取り出す機能も有する。このため、第２保護層１５は、封止性に優れた材料、例えば、TiO₂やLaTiO₃、SiO₂、SiON等、第１保護層１４よりも酸素含有量が多い材料で形成される。

また第２保護層１５は、トップエミッション型の有機EL素子であれば、透明または半透明材料により形成されている必要がなるが、ボトムエミッション型の有機EL素子の場合、不透明材料であっても良い。

トップエミッション型の有機EL素子であって、第２保護層１５が最外層（空気と接する層）の場合、第２保護層１５は屈折率が２．０以上の高屈折率材料（例えばTiO₂やLaTiO₃など）より形成することが好ましい。この場合、有機ＥＬ素子の光の取り出し効率を向上させることができる。

なお、第２保護層１５は、例えば酸素雰囲気中で真空蒸着やスパッタリング、CVD法等の薄膜形成技術により、第１保護層１４上に、例えば２０ｎｍ〜１０００ｎｍの厚みに形成される。このとき上層電極１３は第１保護層１４によって被覆されているため、上層電極１３が酸化されることが良好に防止される。また第２保護層１５の融点は第１保護層１４の融点よりも高いため、成膜温度が高温となる傾向にあるが、上層電極１３上に第１保護層１４が被着されているため、第１保護層１４がない場合に比べて第２保護層１５の成膜時に発生する熱による有機層１２のダメージを低く抑えることができる。その結果、有機ＥＬ素子の信頼性を高めることができる。

有機ELディスプレイ
本発明の有機ELディスプレイを図２に基づいて説明する。

有機ELディスプレイ１００は、ディスプレイ基板１０１上に複数の画素をマトリックス状に配列した構成を有しており、各画素には上述した有機EL素子１０２が配置されている。有機EL素子１０２は赤色発光用（R）、緑色発光用（G）、青色発光用（B）の３タイプに分かれている。そして上述した第１保護層１４及び第２保護層１５は各有機EL素子１０２間で膜厚が略等しくなっている。このため、各有機EL素子１０２間で第１保護層１４及び第２保護層１５における光の反射特性が大きく異なることが防止され、表示画像の輝度ムラを抑制できる。

なお、各画素の第１保護層１４及び第２保護層１５は、上述した薄膜形成技術によって同一工程で一括的に成膜される。このとき各有機EL素子間において第１保護層１４及び第２保護層１５が連続的に繋がっている場合、ディスプレイの中央領域では第１保護層１４や第２保護層１５の端面が露出することがないため、ディスプレイの中央領域における封止性をより向上させることができる。

また第１保護層１４によって有機ＥＬ素子１０２の側面（少なくとも上層電極１３の側面）を封止するようにすれば、上層電極１３の側面における酸化やその他の層の劣化を防止でき、有機ＥＬディスプレイ１００の消費電力をより小さなものとすることができる。なお、第１保護層１４で有機ＥＬ素子１０２の側面を封止させるには、例えば、第１保護層１４を蒸着により形成する場合、平面視した場合における蒸着マスクの開口部の大きさを有機ＥＬ素子１０２より大きくすることにより達成される。

ここで、第１保護層１４及び第２保護層１５を略同一の膜厚で形成する場合には、第１保護層１４の屈折率を第２保護層１５の屈折率よりも小さくし、且つ上層電極１３の屈折率よりも大きくすることが特に有効である。この点について詳述する。

図３はトップエミッション型の有機EL素子におけるGの光の取り出し効率の変化を示している。第１保護層１４及び第２保護層１５の双方を上層電極１３上に積層しない場合（ケース１）の光取出し効率を１としたとき、第１保護層を被着せず、TiO₂からなる第２保護層（屈折率：２．３）のみを上層電極１３上に被着する場合（ケース２）は上層電極の酸化および有機発光層の熱ダメージにより発光が得られなかった。第２保護層のみの場合と光学距離が略等しくなるように厚みが調整されたMgF₂からなる第１保護層（屈折率：１．３８）とTiO₂からなる第２保護層（屈折率：２．３）を上層電極１３に設けた有機EL素子（ケース３）では光取出し効率が１．２５であった。また第１保護層を被着せず、ＳｉＮ系の第２保護層（屈折率：１．８）のみを上層電極１３に設けた有機EL素子（ケース４）では光取出し効率が１．１２であった。なお、ケース１〜４のいずれにおいても上層電極１３の材料はＭｇ（屈折率：０．５６）である。この実施例から判るように、第１保護層１４の屈折率を第２保護層１５の屈折率よりも小さくし、且つ上層電極１３の屈折率よりも大きくしたケース３が最も光の取出し効率が高かった。

図４はケース４の有機EL素子によって構成した有機ELディスプレイ（ケース５）におけるRGBの光の取り出し効率の保護層膜厚依存性を示したものである。Gの取り出し効率が最も良いとき、Rは最大１に対して０．９、Bは最大１に対して０．７４しか取り出すことができない。

一方、図５はケース３の有機EL素子によって構成した有機ELディスプレイ（ケース６）におけるRGBの光の取り出し効率を示している。第２保護層の光学膜厚が屈折率×膜厚（μｍ）＝６０のときの第１保護層膜厚依存性である。Gの取り出し効率が最も良いときの第１保護層の膜厚において、RBともに最大１に対して０．９以上の光を取り出すことが出来る。

従って、ケース６の有機ELディスプレイは、ケース５の有機ELディスプレイよりも、Ｇの取り出し効率が最も良いときにＢやＲでの光のロスが少なくＲＧＢすべての発光をより効果的に強めることができることが判る。

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更、改良が可能である。

例えば、上述の実施形態において、第２保護層１５上に別途他の保護層を設けるようにしても良い。

図１は本発明に係る有機ＥＬ素子の一実施形態を示す断面図である。図２は図１の有機ＥＬ素子を用いて構成した有機ＥＬディスプレイの断面図である。図３はトップエミッション型の有機ＥＬ素子におけるＧの光の取り出し効率を示すグラフである。図４は、第１保護層がない場合の有機ＥＬディスプレイにおけるＲＧＢそれぞれの光の取り出し効率を示すグラフである。図５は、第１保護層がある場合の有機ＥＬディスプレイにおけるＲＧＢそれぞれの光の取り出し効率を示すグラフである。

符号の説明

１０・・・基板
１１・・・下層電極
１２・・・有機層
１２ａ・・・正孔輸送層
１２ｂ・・・発光層
１２ｃ・・・電子輸送層
１３・・・上層電極
１４・・・第１保護層
１５・・・第２保護層
１００・・・有機ＥＬディスプレイ
１０１・・・ディスプレイ基板
１０２・・・有機ＥＬ素子

Claims

第１電極と、第２電極と、発光層を含み、前記第１電極及び前記第２電極間に配置される有機層と、前記第２電極上に被着される第１保護層と、前記第１保護層上に被着される第２保護層と、を備え、
前記第２保護層は前記第１保護層よりも酸素含有量が大きく、前記第１保護層は前記第２保護層よりも構成材料の融点が小さい材料からなっていることを特徴とする有機ＥＬ素子。
前記第１保護層の構成材料の融点は前記第２電極の構成材料の融点よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
前記第２電極の構成材料の融点は前記第２電極に接する有機層の構成材料の融点よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬ素子。
前記第１保護層の構成材料の融点は１７００℃以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
前記第１保護層は酸素を含まない、もしくは酸素含有量が重量濃度で１ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
前記第２電極はアルカリ金属またはアルカリ土類金属を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
前記第１保護層、前記第２保護層及び前記第２電極は透明材料または半透明材料によりそれぞれ形成されており、前記第１保護層の屈折率を前記第２保護層の屈折率よりも小さく、且つ前記第２電極の屈折率よりも大きく設定したことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
前記第１保護層がフッ素化合物または有機物により形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の有機ＥＬ素子を複数個配列するとともに、前記第１保護層及び前記第２保護層の膜厚が各有機ＥＬ素子間で略等しいことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の有機ＥＬディスプレイ。
前記有機EL素子は異なる色の光を発する複数のタイプに分かれていることを特徴とする請求項７に係る請求項９に記載の有機ELディスプレイ。
前記第１保護層は前記上層電極の側面を被覆していることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の有機ＥＬディスプレイ。
第１電極と、発光層を含み、該第１電極上に配置される有機層と、該有機層上に配置される第２電極とを有する積層体上に、酸素ｍｏｌ濃度が1ｐｐｍ以下の雰囲気中で第１保護層を形成する工程と、
該第１保護層上に酸化物からなる第２保護層を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
前記第２電極は活性な金属からなることを特徴とする請求項１２に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。