JP2004335207A - 有機ｅｌ素子とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は広い波長域にわたって低い反射率を有する透明電極を陰極に含むトップエミッション方式の有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、支持基板上に、少なくとも下部電極、有機ＥＬ層および上部電極を順次積層した有機ＥＬ素子であって、前記上部電極が屈折率の異なる複数の透明電極層から形成されていることを特徴とする有機ＥＬ素子に関する。本発明はまた、上記有機ＥＬ素子の製造方法に関する。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーテレビ、パソコン、パチンコ台などに使用される有機ＥＬ素子およびその製造方法に関する。特に本発明は、上部電極に特徴を有するトップエミッション方式の有機ＥＬ素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
１９８７年に、イーストマンコダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇ等（非特許文献１参照）により二層積層構造のデバイスで、高効率の有機ＥＬ素子が発表されて以来、様々な有機ＥＬ素子が開発されており、一部実用化もされ始めている。有機ＥＬ素子の開発において、該素子の効率を向上させることは、実用の観点から極めて重要な課題である。
【０００３】
有機ＥＬ素子では、発光層からの光は、直接外部に向かう光と、反射されてから外部に向かう光とに分けられる。発光効率を向上させるためには、反射波を効率的に利用する必要がある。図１に示されるような所謂「ボトムエミッション」型有機ＥＬ素子１００では、透明基板１０２側から光を取り出すが、このような素子では、陰極１０８に仕事関数の小さいＡｌが使用されることが多い。Ａｌは、反射率が高く最適な金属であるので、有機ＥＬ層からの光を反射して透明基板１０２側から効率的に光を取り出すことができる。なお、図１において、陽極は１０４として表し、有機ＥＬ層は１０６として表した。また、図１において有機ＥＬ層１０６は、正孔注入層１１０、正孔輸送層１１２、有機ＥＬ発光層１１４、電子輸送層１１６および電子注入層１１８から構成される場合を示した。
【０００４】
近年、有機ＥＬディスプレイにおいて、アクティブマトリックス型の素子の開発が盛んに行われている。ボトムエミッション形式のアクティブマトリックス型有機ＥＬディスプレイでは、ＴＦＴ基板を用いてその上に有機ＥＬ層を含む発光部を作製する。しかし、現状では、ＴＦＴや有機ＥＬ層の特性のバラツキが大きいので、そのバラツキを補正するための様々な駆動回路が組み込まれ、回路が複雑化する。回路の複雑化に伴い、有機ＥＬディスプレイの１画素を駆動するために必要なＴＦＴ数が増加する。このＴＦＴ数の増加は、下部電極の透明な部分に占めるＴＦＴの面積を増大し、光を取り出すための面積を小さくすることに繋がる。このような状況から、ボトムエミッション型の素子よりも光を基板と反対側の上部電極側から取り出す「トップエミッション」型の方が有利である（特許文献１参照）。このトップエミッション方式の有機ＥＬ素子を図２に示した（図２において、図１と同じ構成要素には図１と同じ参照符号を用いた。）。図２の有機ＥＬ素子２００は、透明基板１０２上に反射膜２０２、透明な陽極１０４、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層からなる有機ＥＬ層１０６、および透明陰極２０８を有する。トップエミッション方式の有機ＥＬ素子は、透明陰極２０８側から光を取り出す。図２に示されるように、有機ＥＬ層１０６から発せられた光の一部２０４は、直接外部へ取り出され、光の一部２０６は反射膜２０２で反射されて透明陰極側から取り出される。
【０００５】
トップエミッション方式の有機ＥＬ素子では、陰極側から光を取り出すため、陰極には、導電性および透過性を有し、同時に仕事関数の小さな電極材料が求められる。導電性および透過性を有する材料としては、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などがあるが仕事関数は大きい。そのため、電子輸送層上に電子注入層として仕事関数の小さなアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属を薄く堆積することが開示されている（特許文献２参照）。このような透明酸化物電極と電子注入層を隣接して有する場合、これらの界面で原子の拡散が起こり、界面抵抗が上昇して効率の低下を招く。
【０００６】
より最近には、４ｅＶ未満の仕事関数を有する金属層、または金属フッ化物または金属酸化物の薄い内層とＡｌ外層を有する２層式カソードからなる電子インジェクタと、該電子インジェクタの導電性を補う導電性半透明金属層と、屈折率１．２以上の透明層を含むカソード、並びに、該カソードを用いた表面発光有機発光ダイオードが報告されている（特許文献３参照）。この報告は、透過率の低い導電性金属膜に透過性の高い材料を積層したカソードを開示するが、このようなカソードは、特定の波長およびその近傍のみの透過率を向上することができるが、他の領域では透過率が減少する。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−１７６６６０号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開２００１−５２８７８号公報
【０００９】
【特許文献３】
特開２００１−５２８７８号公報
【００１０】
【特許文献４】
特開平５−１３４１１２号公報
【００１１】
【特許文献５】
特開平７−２１８７１７号公報
【００１２】
【特許文献６】
特開平７−３０６３１１号公報
【００１３】
【特許文献７】
特開平５−１１９３０６号公報
【００１４】
【特許文献８】
特開平７−１０４１１４号公報
【００１５】
【特許文献９】
特開平６−３００９１０号公報
【００１６】
【特許文献１０】
特開平７−１２８５１９号公報
【００１７】
【特許文献１１】
特開平８−２７９３９４号公報
【００１８】
【特許文献１２】
特開平９−３３０７９３号公報
【００１９】
【特許文献１３】
特開平５−３６４７５号公報
【００２０】
【特許文献１４】
特開平９−３３０７９３号公報
【００２１】
【特許文献１５】
特開平７−４８４２４号公報
【００２２】
【非特許文献１】
Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇ、Ｓ．Ａ．ＶａｎＳｌｙｋｅ、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ．，５１，９１３（１９８７）
【００２３】
【非特許文献２】
月刊素子１９９７年、３巻、７号
【００２４】
【非特許文献３】
公開技報２００１−６０８３
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、陰極を上部電極とするトップエミッション方式の有機ＥＬ素子では、有機ＥＬ層からの光の取り出し効率が低いことが問題である。
【００２６】
従って、本発明は広い波長域にわたって低い反射率を有する透明電極を陰極に含むトップエミッション方式の有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために成されたものであり、その第１は、上部電極が屈折率の異なる複数の透明電極層から形成されていることを特徴とするトップエミッション方式の有機ＥＬ素子に関する。外遊機ＥＬ素子は、支持基板上に、少なくとも下部電極、有機ＥＬ層および上部電極を順次積層した有機ＥＬ素子であって、前記上部電極が屈折率の異なる複数の透明電極層から形成されていることを特徴とする。本発明の有機ＥＬ素子は、支持基板上に薄膜トランジスタをさらに設け、前記下部電極が該薄膜トランジスタに接続されており、該薄膜トランジスタにより駆動されることを特徴とする、所謂ＴＦＴ型有機ＥＬ素子を包含する。さらに本発明は、上部電極側に少なくとも透明基板および色変換フィルタ層を含む色変換フィルタ基板を設けることを特徴とするカラー有機ＥＬ素子を包含する。特に本発明の有機ＥＬ素子の上部電極は、上部電極を形成する複数の透明電極層が、第ｉ番目の層の屈折率をｎ_ｉ、第ｉ−１番目の層の屈折率をｎ_ｉ−１、第ｉ＋１番目の層の屈折率をｎ_ｉ＋１とし、第ｉ番目の層の膜厚をｄ_ｉとした場合（ただし、ｉは２以上の偶数である。）、（Ａ）ｉ＝２のときｎ_ｉ−１＞ｎ_ｉ＞１の関係を有し、ｉ＞２のときｎ_ｉ＋１＞ｎ_ｉ＞１かつｎ_ｉ−１＞ｎ_ｉ＞１の関係を有し、（Ｂ）（ａ）ｎ_ｉ×ｄ_ｉ＝（２ｙ＋１）×λ_ｉ／４であり、（ｂ）ｎ_ｉ−１×ｄ_ｉ−１＝（２ｚ＋１）λ_ｉ／２である（ただし、ｙは１以上の整数であり、ｚは１以上の整数であり、λ_ｉは、第ｉ番目の透明電極層において反射率を低下させる光の波長である。）、という条件を満たすことを特徴とする。本発明では、上部電極を形成する複数の透明電極層の材料は、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物またはＩｎ−Ｓｎ酸化物であることが好ましい。さらに、本発明では、支持基板上に反射膜を設けるか、または前記下部電極を反射性の下部電極とすることが好ましい。
【００２８】
本発明はさらに、上記有機ＥＬ素子の製造方法も対象とする。該方法は、支持基板上に、少なくとも下部電極、有機ＥＬ層および上部電極を順次積層した有機ＥＬ素子の製造方法であって、（１）支持基板を提供する工程と、（２）該支持基板上に下部電極を形成する工程と、（３）下部電極上に有機ＥＬ層を形成する工程と、（４）有機ＥＬ層上に上部電極を形成する工程とを含み、前記工程（４）において、スパッタリング法、イオンプレーティング法、または蒸着法を用い、成膜時のパワーまたは酸素濃度を調節して、屈折率の異なる複数の透明電極層からなる前記上部電極を形成することを特徴とする。本発明は、工程（１）において、薄膜トランジスタを前記支持基板上に形成し、次いで平坦化層を形成する有機ＥＬ素子の製造方法を包含する。
【００２９】
本発明の製造方法は、上記カラー有機ＥＬ素子の製造方法を包含する。該方法は、工程（４）の後に、少なくとも色変換フィルタ層を含む色変換フィルタ基板を形成する工程をさらに含む。さらに、本発明の製造方法では、前記工程（４）において形成される上部電極の複数の透明電極層が、第ｉ番目の層の屈折率をｎ_ｉ、第ｉ−１番目の層の屈折率をｎ_ｉ−１、第ｉ＋１番目の層の屈折率をｎ_ｉ＋１とし、第ｉ番目の層の膜厚をｄ_ｉとした場合（ただし、ｉは２以上の偶数である。）、（Ａ）ｉ＝２のときｎ_ｉ−１＞ｎ_ｉ＞１の関係を有し、ｉ＞２のときｎ_ｉ＋１＞ｎ_ｉ＞１かつｎ_ｉ−１＞ｎ_ｉ＞１の関係を有し、（Ｂ）（ａ）ｎ_ｉ×ｄ_ｉ＝（２ｙ＋１）×λ_ｉ／４であり、（ｂ）ｎ_ｉ−１×ｄ_ｉ−１＝（２ｚ＋１）λ_ｉ／２である（ただし、ｙは１以上の整数であり、ｚは１以上の整数であり、λ_ｉは、第ｉ番目の透明電極層において反射率を低下させる光の波長である。）、という条件を満たすように形成される。
【００３０】
【発明の実施の形態】
上部電極を透明陰極とするトップエミッション方式の有機ＥＬ素子で、光の取り出し効率を低下させる原因の１つとして、光を取り出す側の透明陰極での光の反射が挙げられる。すなわち、ＩＺＯやＩＴＯのような材料を陰極として使用すると、有機ＥＬ層から発せられた光がＩＺＯやＩＴＯにより反射される。この反射率はＩＺＯでは１５％にものぼる。本発明は、この透明陰極での光の反射に基づく効率の低下を抑制することにより、コストをかけずに、広い波長域にわたって光の取り出し効率を改善したトップエミッション方式の有機ＥＬ素子を提供する。
【００３１】
本発明の第１は、上記特徴を有するトップエミッション方式の有機ＥＬ素子に関する。本発明の有機ＥＬ素子は、光を取り出す側を透明な陰極とするものであって、該陰極（上部電極）が複数層の屈折率の異なる透明電極層から形成されていることを特徴とする。
【００３２】
本発明を、上部電極である透明電極を４層積層する場合を例に取り説明する。
【００３３】
上部電極の４層のうち、第１透明電極はｎ_１の屈折率を有し、波長λ_１で最小の反射率を持つとする。
【００３４】
次に、第２透明電極について考える。第２透明電極の反射率を下げようとする場合、多層の透明陰極（上部電極）内での光の干渉現象を利用して発光層からの光の反射を低減する。このため、屈折率ｎ_１の第１透明電極上に屈折率ｎ_２の第２透明電極を積層した場合、屈折率、膜厚、および第２透明電極で反射率を下げたい光の波長の間には、下式（１）の関係が求められる。
ｎ_２ｄ_２＝（２ｙ＋１）λ_２／４ （１）
ただし、ｙは１以上の整数であり、ｄ_２は第２透明電極の膜厚を表す。
【００３５】
これらの関係に基づき、第２透明電極では、屈折率と膜厚から反射率を下げたい任意の波長λ_２を定めることができる。
【００３６】
また、第２透明電極内部より発した光の反射率Ｒ_１は、ｎ_１＞ｎ_２＞ｎ_０（ただし、ｎ_０は上部電極が存在する媒体中の屈折率を表わす。）であるとき、下式で最小値をとる。
【００３７】
【数１】

【００３８】
特に屈折率が下式の条件を満たす場合、Ｒ_１＝０となる。
【００３９】
【数２】

【００４０】
従って、屈折率ｎ_２を有する第２透明電極は、任意の波長λ_２において、上記反射率の関係から求められる極小の反射率を持つ。
【００４１】
次に、屈折率ｎ_３の第３透明電極層を第２透明電極上に膜厚ｄ_３で形成した場合を考える。この場合も、多層の透明陰極（上部電極）内での光の干渉現象を利用して発光層からの光の反射を低減するので、第３透明電極の反射率を下げようとすると、屈折率、膜厚、および第３透明電極で反射率を下げたい光の波長の間には、下式（２）の関係が求められる。
ｎ_３ｄ_３＝（２ｚ＋１）λ_３／２ （２）
ただし、ｚは１以上の整数である。
【００４２】
これらの関係に基づき、第３透明電極では、屈折率と膜厚から反射率を下げたい任意の波長λ_３を定めることができる。
【００４３】
また、第３透明電極の反射率Ｒ_２は、ｎ_３＞ｎ_２＞ｎ_０であるとき、下式に従って最小値をとる。
【００４４】
【数３】

【００４５】
従って、屈折率ｎ_３を有する第３透明電極は、任意の波長λ_３において、上記反射率の関係から求められる極小の反射率を持つ。
【００４６】
さらに、屈折率ｎ_４の第４透明電極層を第３透明電極上に膜厚ｄ_４で積層する場合を考える。この場合、上記第２透明電極の場合と同様に、第４透明電極の反射率を下げようとする場合、屈折率、膜厚、および第４透明電極で反射率を下げたい光の波長の間には、下式（３）の関係が求められる。
ｎ_４ｄ_４＝（２ｙ＋１）λ_４／４ （３）
これらの関係に基づき、第４透明電極では、屈折率と膜厚から反射率を下げたい任意の波長λ_４を定めることができる。
【００４７】
一方、第４透明電極の反射率Ｒ_４は、ｎ_３＞ｎ_４＞ｎ_０であるとき、下式に従って最小値をとる。
【００４８】
【数４】

【００４９】
ただし、ｙは１以上の整数であり、ｄ_４は第４透明電極の膜厚を表す。
【００５０】
従って、屈折率ｎ_４を有する第４透明電極は、任意の波長λ_４において、上記反射率の関係から求められる極小の反射率を持つ。
【００５１】
以上により、第２透明電極から第４透明電極を第１透明電極上に形成することで、波長範囲λ_１からλ_４で各層がそれぞれ反射率を極小値にできるので、下部電極の反射率を波長λ_１〜λ_４の範囲で下げることができる。
【００５２】
従って、上記のような条件を満たすように順次透明電極層を複数形成することで、任意の波長範囲で反射率を下げることができる。
【００５３】
上記観点から、本発明では、上部電極を形成する複数の透明電極層が、第ｉ番目の層の屈折率をｎ_ｉ、第ｉ−１番目の層の屈折率をｎ_ｉ−１、第ｉ＋１番目の層の屈折率をｎ_ｉ＋１とし、第ｉ番目の層の膜厚をｄ_ｉとした場合（ただし、ｉは２以上の偶数である。）下記の条件を満たすように屈折率、膜厚、波長を選定する。
【００５４】
（Ａ）ｉ＝２のときｎ_ｉ−１＞ｎ_ｉ＞１の関係を有し、ｉ＞２のときｎ_ｉ＋１＞ｎ_ｉ＞１かつｎ_ｉ−１＞ｎ_ｉ＞１の関係を有し、
（Ｂ）（ａ）ｎ_ｉ×ｄ_ｉ＝（２ｙ＋１）×λ_ｉ／４であり、
（ｂ）ｎ_ｉ−１×ｄ_ｉ−１＝（２ｚ＋１）λ_ｉ／２である（ただし、ｙは１以上の整数であり、ｚは１以上の整数であり、λ_ｉは、第ｉ番目の透明電極層を透過する光の波長である。）。
【００５５】
以下に、本発明の有機ＥＬ素子およびその製造方法を具体的に説明する。以下の説明では、適宜図面を参照するが、図面に示される有機ＥＬ素子およびその製造方法は、例示であり、本発明はこれに限定されない。
【００５６】
まず、本発明の有機ＥＬ素子について図３および図４を参照して説明する。図３は、本発明の有機ＥＬ素子の第１の実施形態（パッシブ型）を示す概略断面図である。図４は、本発明の有機ＥＬ素子の第２の実施形態（ＴＦＴ型）を示す概略断面図である。
【００５７】
本発明の有機ＥＬ素子の第１の実施形態は、図３（ａ）に示される、いわゆるトップエミッション方式のパッシブ型マトリックス有機ＥＬ素子３００である。トップエミッション方式は、上部電極３０２側から光を取り出す方式である。図３（ａ）に示されるように、本発明の有機ＥＬ素子は、支持基板１０２上に反射膜２０２を有し、さらに下部電極１０４と、その上に設けられた有機ＥＬ層１０６、上部電極３０２を有する。有機ＥＬ素子をディスプレイとして用いる場合、複数の画素を含むが、これをパッシブマトリクス方式で駆動する場合には、下部電極および上部電極はそれぞれラインパターン状に形成され、下部電極のラインパターンと上部電極のラインパターンは直交する方向に延びることができる。
【００５８】
本発明の有機ＥＬ素子では、図３（ｂ）に示されるように、上部電極３０２を複数の透明電極で形成する。複数の透明電極は、上記（Ａ）および（Ｂ）の条件を満たすように形成される。このように透明電極を形成することにより、上述のように所望の波長域にわたって上部電極の反射率を下げることができる。
【００５９】
なお、本発明では、下部電極上には任意に絶縁膜（図示せず）を設けることができる。また本発明では、有機ＥＬ素子の気密性を保つため、上部電極および有機ＥＬ層上にパッシベーション層（図示せず）を設けることが好ましい。また、本発明の有機ＥＬ素子は、封止用基板（透明基板）、外周封止層および充填剤層により封止することもできる。
【００６０】
なお、図３（ｂ）では、上部電極は４層である場合の例を示したが、本発明はこれに限定されず、所望の波長範囲にわたって反射率を下げることができるように、複数層の透明電極を形成することができる。
【００６１】
次に、本発明の第２の実施形態の有機ＥＬ素子を説明する。
【００６２】
本発明の第２の実施形態の有機ＥＬ素子は、図４（ａ）に示される、いわゆるトップエミッション方式のＴＦＴ型有機ＥＬ素子４００である。この有機ＥＬ素子も上部電極４１２側から光を取り出す方式である。
【００６３】
図４（ａ）に示されるように、本発明の有機ＥＬ素子は、基板４０２上にＴＦＴ４０４、平坦化層４０６、下部電極４０８、有機ＥＬ層４１０、上部電極４１２、パッシベーション層４１４を有する有機ＥＬ発光素子を有している。
【００６４】
本発明では、有機ＥＬ素子の気密性を保つため、上部電極および有機ＥＬ層上にパッシベーション層４１２を設けることが好ましい。また、本発明の有機ＥＬ素子は、封止用基板（透明基板）、外周封止層および充填剤層により封止することもできる。
【００６５】
有機ＥＬ素子をディスプレイとして用いる場合、図４（ａ）に示すように複数の画素に対応する複数の薄膜トランジスタとパターンニングした下部電極を設ければよい。
【００６６】
本発明の有機ＥＬ素子の上部電極は、図４（ｂ）に示されるように、上部電極３０２を複数の透明電極で形成する。複数の透明電極は、上記（Ａ）および（Ｂ）の条件を満たすように形成される。このように透明電極を形成することにより、上述のように所望の波長域にわたって上部電極の反射率を下げることができる。
【００６７】
以下に本発明の有機ＥＬ素子の各要素について説明する。なお、以下の説明では、図３または図４に示されていない任意要素についても説明する。
【００６８】
（ｉ）下部電極、有機ＥＬ層および上部電極
本発明の有機ＥＬ素子は、一対の電極の間に少なくとも有機発光層を挟持し、必要に応じ、正孔注入層や電子注入層などを導入した構造を有する。即ち、本発明の有機ＥＬ素子は、下部電極と、正孔注入層、有機発光層、電子輸送層などを含む有機ＥＬ層と上部電極とを少なくとも含む。具体的には、下記のような層構造を有する。
（１）陽極／有機発光層／陰極
（２）陽極／正孔注入層／有機発光層／陰極
（３）陽極／有機発光層／電子輸送層／陰極
（４）陽極／正孔注入層／有機発光層／電子輸送層／陰極
（５）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／陰極
（６）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
【００６９】
上記の層構造において、陽極および陰極の少なくとも一方は、有機ＥＬ層の発する光の波長域において透明であることが望ましい。この透明な電極を通してが放出される。
【００７０】
なお、本明細書において、下部電極および上部電極に挟持された有機層（有機発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層および／または電子注入層）の部分を有機ＥＬ層と称する。また、本明細書において、下部電極、有機ＥＬ層、および上部電極を併せて発光部と称する。
【００７１】
本発明では、以下に示す下部電極および上部電極を用いることができる。
【００７２】
イ）下部電極（１０４、４０４）
下部電極１０４は、支持基板１０２上に形成される。下部電極１０４は、有機発光層に対して効率よく電子または正孔を注入することができるものである。下部電極は、陽極または陰極として用いることができるが、本発明では陽極として用いることが好ましい。
【００７３】
下部電極を陽極として用いる場合、正孔の注入を効率よく行うために、仕事関数が大きい材料が用いられる。トップエミッション方式である本発明の有機ＥＬ素子では下部電極は透明であることは必要ではないが、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの導電性金属酸化物を用いて下部電極を形成することができる。さらに、ＩＴＯなどの導電性金属酸化物を用いる場合、その下に反射率の高いメタル電極（Ａｌ，Ａｇ，Ｍｏ，Ｗなど）を用いることが好ましい。このメタル電極は、導電性金属酸化物より抵抗率が低いので補助電極として機能すると同時に、有機ＥＬ層にて発光される光を色変換フィルタ側に反射して光の有効利用を図ることが可能となる。また、下部電極は反射機能を持った下部電極とすることができる。具体的には、ＩＺＯなどの代わりに反射率の高いＮｉやＣｒを紫外線処理して、仕事関数をＩＺＯなどと同等にする。このようにすることにより正孔の注入ができ、所定の反射性金属を陽極として用いることができる。
【００７４】
下部電極を陰極として用いる場合、トップエミッション方式では、仕事関数が小さい材料であるリチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、カリウム、カルシウム、マグネシウム、ストロンチウムなどのアルカリ土類金属、またはこれらのフッ化物等からなる電子注入性の金属、その他の金属との合金や化合物が用いられる。前述と同様に、その下に反射率の高いメタル電極（Ａｌ，Ａｇ，Ｍｏ，Ｗなど）を用いてもよく、その場合には低抵抗化および反射による有機発光層の発光の有効利用を図ることができる。
【００７５】
ロ）上部電極（１０８、４１２）
上部電極は、有機発光層に対して効率よく電子または正孔を注入することができるものである。
【００７６】
トップエミッション方式である本発明の場合、上部電極は有機発光層の発光波長域において透明であることが求められる。例えば、上部電極は、波長４００〜８００ｎｍの光に対して５０％以上、好ましくは９０％以上の透過率を有することが好ましい。
【００７７】
本発明の上部電極は、所定の波長範囲にわたって光の反射率を低減させ、効率よく光を取り出せるようにしたものである。
【００７８】
トップエミッション方式において上部電極を陰極として用いる場合、有機発光層の発する光の波長域において透明であることが必要とされる。したがって、この場合にはＩＴＯまたはＩＺＯのような透明導電性材料を用いることが好ましい。また、上部電極の材料には、電子を効率よく注入するために仕事関数が小さいことが求められる。上記の仕事関数の小さいことと透明であることの２つの特性を両立するために、本発明において上部電極は透明電極層と仕事関数の小さい材料からなる層（これは、有機ＥＬ層中の電子注入層に相当する。）との複数層からなっていてもよい。一般に、仕事関数の小さい材料は、透明性が低いので、このようにすることは有効である。例えば、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、カリウム、カルシウム、マグネシウム、ストロンチウムなどのアルカリ土類金属、またはこれらのフッ化物等からなる電子注入性の金属、その他の金属との合金や化合物などの材料の極薄膜（１０ｎｍ以下）を用いることができる。また、Ａｌ、Ｍｇ／Ａｇのような材料を用いることもできる。
【００７９】
これらの仕事関数の小さい材料を用いることにより効率のよい電子注入を可能とし、さらに極薄膜とすることによりこれら材料による透明性低下を最低限とすることが可能となる。この極薄膜の上には、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明導電膜を形成する。上記の極薄膜は補助電極として機能し、上部電極全体の抵抗値を減少させ有機発光層に対して充分な電流を供給することを可能にする。
【００８０】
上部電極を陽極として用いる場合、正孔注入効率を高めるために仕事関数の大きな材料を用いる必要がある。トップエミッション方式である場合、有機発光層からの発光が上部電極を通過するために透明性の高い材料を用いる必要がある。したがって、この場合にはＩＴＯまたはＩＺＯのような透明導電性材料を用いることが好ましい。
【００８１】
本発明では、上部電極を、陽極として用いる場合は透明な上部電極が複数層の透明電極から形成され、陰極として用いる場合は仕事関数の小さな極薄膜上の透明導電膜を複数の透明電極から形成する。この複数の透明電極層については、第ｉ番目の層の屈折率をｎ_ｉ、第ｉ−１番目の層の屈折率をｎ_ｉ−１、第ｉ＋１番目の層の屈折率をｎ_ｉ＋１とし、第ｉ番目の層の膜厚をｄ_ｉとした場合（ただし、ｉは２以上の偶数である。）下記の条件を満たすように屈折率、膜厚、波長を選定する。
【００８２】
（Ａ）ｉ＝２のときｎ_ｉ−１＞ｎ_ｉ＞１の関係を有し、ｉ＞２のときｎ_ｉ＋１＞ｎ_ｉ＞１かつｎ_ｉ−１＞ｎ_ｉ＞１の関係を有し、
（Ｂ）（ａ）ｎ_ｉ×ｄ_ｉ＝（２ｙ＋１）×λ_ｉ／４であり、
（ｂ）ｎ_ｉ−１×ｄ_ｉ−１＝（２ｚ＋１）λ_ｉ／２である（ただし、ｙは１以上の整数であり、ｚは１以上の整数であり、λ_ｉは、第ｉ番目の透明電極層を透過する光の波長である。）。
【００８３】
本発明ではＩＴＯまたはＩＺＯのような透明導電膜を用い、上記条件を満たすように透明電極を複数設けることが好ましい。上記のような条件を満たすように順次透明電極層を複数形成することで、任意の波長範囲で反射率を下げることができる。
【００８４】
ハ）有機ＥＬ層（１０６、４１０）
有機ＥＬ層の各層の材料は、公知のものが使用できる。青色から青緑色の発光を得るためには、有機発光層中に、例えばベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、べンゾオキサゾール系などの蛍光増白剤、金属キレート化オキソニウム化合物、スチリルベンゼン系化合物、芳香族ジメチリディン系化合物などが好ましく使用される。電子注入層としては、上記電極の欄で説明した仕事関数の小さな材料を使用することができる。また、電子輸送層としては、金属錯体系（Ａｌｑ３）とオキサジアゾール、トリアゾール系化合物等を用いることができる。また、正孔注入層としては、芳香族アミン化合物、スターバースト型アミンや、ベンジジン型アミンの多量体および銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）などを用いることができる。正孔輸送層としては、スターバースト型アミン、芳香族ジアミンなどを用いることができる。
【００８５】
上記下部電極および有機ＥＬ層の各層の厚さは、従来通りである。
【００８６】
（ｉｉ）反射膜（２０２）
本発明では、発光部から発せられた光のうち、下部電極側に向かう光を、反射膜を設けることにより上部電極側に効率良く反射させる。本発明で使用されうる反射膜は、特に限定されるものではなく、有機ＥＬ層からの光を上部電極側に効率良く反射させることが可能であればよい。例えば光を反射する金属または合金からなるものが挙げられる。透明基板上に設けられる反射膜は、有機ＥＬ層の下地層にもなるため平坦性に優れたアモルファス膜とすることが好ましい。アモルファス膜を形成するのに好適な金属および合金としては、ＣｒＢ、ＣｒＰ、またはＮｉＰなどが挙げられる。
【００８７】
反射膜は、ガラスまたはプラスチックなどの透明基板の上面または裏面（背面）に設けることができる。また、下部電極の形状に合わせてパターン化された反射膜を透明基板上に設けてもよい。さらに、透明基板の代りに絶縁層を介して、光を反射する金属または合金からなる基板を用いることにより、基板と反射膜とを兼ねてもよい。反射膜の膜厚などのパラメータは従来の通りであり、当業者により適切に選択されうる。なお、導電性金属を反射膜として用いる場合には、反射膜上に絶縁性の薄膜を形成する。絶縁性の薄膜の材料には、以下に説明するパッシベーション層やオーバーコート層で説明する無機酸化物膜、無機窒化物膜、有機材料などを用いることができる。
【００８８】
（ｉｉｉ）ＴＦＴ（４０４）
ＴＦＴは、アクティブマトリクス駆動を行う場合に設けられる。ＴＦＴは、基板４０２上にマトリックス状に配置され、各画素に対応した下部電極４０８にソース電極またはドレイン電極が接続される。好ましくは、ＴＦＴは、ゲート電極をゲート絶縁膜の下に設けたボトムゲートタイプで、能動層として多結晶シリコン膜を用いた構造である。
【００８９】
ＴＦＴのドレイン電極およびゲート電極に対する配線部、並びにＴＦＴ自身の構造は、所望される耐圧性、オフ電流特性、オン電流特性を達成するように、当該技術において知られている方法により作成することができる。また、トップエミッション方式を用いる本発明の有機ＥＬディスプレイにおいてはＴＦＴ部を光が通過しないので、開口率を増加させるためにＴＦＴを小さくする必要がなく、ＴＦＴ設計の自由度を高くすることができるので、上記の特性を達成するために有利である。
【００９０】
（ｉｖ）平坦化層（４０６）
アクティブマトリクス駆動を行う場合、平坦化層を、ＴＦＴ４０４の上部に形成することが好ましい。平坦化層は、ＴＦＴ４０４のソース電極またはドレイン電極と下部電極４０８との接続およびその他の回路の接続に必要な部分以外に設けられ、基板表面を平坦化して引き続く層の高精細なパターン形成を容易にする。平坦化層は、当該技術に知られている任意の材料により形成することができる。好ましくは、無機酸化物または窒化物、あるいはポリイミドまたはアクリル樹脂から形成される。
【００９１】
（ｖ）支持基板（１０２、４０２）
支持基板１０２として、ガラスやプラスチックなどからなる絶縁性基板、または、半導電性や導電性基板に絶縁性の薄膜を形成した基板を用いることができる。あるいはまた、ポリオレフィン、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂またはポリイミド樹脂などから形成される可撓性フィルムを、支持基板１０２として用いてもよい。
【００９２】
本発明では、トップエミッション方式の場合、支持基板１０２は、少なくとも基板と以下に説明する反射膜から構成されていてもよい。この基板として上記の材料をそのまま使用できる。また、支持基板の代りに絶縁層を介して、光を反射する金属または合金からなる基板を用いることもできる。絶縁層の材料には、先に説明したパッシベーション層や後述する平坦化層で説明する無機酸化物膜、無機窒化物膜、有機材料等を用いることができる。
【００９３】
支持基板の膜厚などのパラメータは従来の通りであり、当業者により適切に選択されうる。
【００９４】
（ｖｉ）パッシベーション層（４１４）
本発明の有機ＥＬ素子では、上部電極以下の各層を覆うパッシベーション層（図３では図示せず。図４では４１４）を設けることが好ましい。パッシベーション層は、外部環境からの酸素、低分子成分および水分の透過を防止し、それらによる有機ＥＬ層の機能低下を防止することに有効である。パッシベーション層は、任意選択の層であるが、上記目的のために設けることが好ましい。パッシベーション層は、有機ＥＬ層の発光を外部へと透過させるために、その発光波長域において透明であることが好ましい。
【００９５】
これらの要請を満たすために、パッシベーション層は、可視域における透明性が高く（４００〜８００ｎｍの範囲で透過率５０％以上）、電気絶縁性を有し、水分、酸素および低分子成分に対するバリア性を有し、好ましくは鉛筆硬度２Ｈ以上の膜硬度を有する材料で形成される。例えば、ＳｉＯ_ｘ、ＳｉＮ_ｘ、ＳｉＮ_ｘＯ_ｙ、ＡｌＯ_ｘ、ＴｉＯ_ｘ、ＴａＯ_ｘ、ＺｎＯ_ｘ等の無機酸化物、無機窒化物等の材料を使用できる。
【００９６】
また、パッシベーション層として種々のポリマー材料を用いることができる。イミド変性シリコーン樹脂（特許文献４〜６）等、無機金属化合物（ＴｉＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２等）をアクリル、ポリイミド、シリコーン樹脂等の中に分散した材料（特許文献７、８）等、アクリレートモノマー／オリゴマー／ポリマーの反応性ビニル基を有した樹脂、レジスト樹脂（特許文献９〜１２）等、フッ素系樹脂（特許文献１３、１４）等、または高い熱伝導率を有するメソゲン構造を有するエポキシ樹脂などの光硬化性樹脂および／または熱硬化性樹脂を挙げることができる。
【００９７】
上述のパッシベーション層は、単層であっても、複数の層が積層されたものであってもよい。パッシベーション層の厚さ（複数の層の積層物である場合は全厚）は、０．１〜１０μｍであることが好ましい。
【００９８】
（ｖｉｉ）絶縁膜
本発明の有機ＥＬ素子では、支持基板上の下部電極の設けられていない部分に絶縁膜（図示せず）を配設することができる。絶縁膜の材料としては、発光部の駆動電圧に対し、十分な絶縁耐性を有し、且つ、発光部へ悪影響を及ぼさないものであればよい。例えば、無機酸化物膜または無機窒化物膜を用いることが好ましい。このような無機酸化物膜または無機窒化物膜には、例えば、窒化ケイ素、酸化チタン、酸化タンタル、窒化アルミニウム等がある。
【００９９】
絶縁膜の膜厚などのパラメータは従来の通りであり、当業者により適切に選択されうる。例えば、膜厚は、２００〜４００ｎｍ、好ましくは２５０〜３５０ｎｍである。
【０１００】
次に、外周封止層（図示せず）、封止用基板（図示せず）および充填剤層（図示せず）について説明する。これらは、本発明の有機ＥＬ素子の気密性を保つために必要に応じて設けられるものである。
【０１０１】
（ｖｉｉｉ）外周封止層
外周封止層は、封止用基板と、下部電極、絶縁膜、有機ＥＬ層、上部電極を設けた支持基板を接着するとともに、内部の各構成要素を外部環境の酸素、水分などから保護する機能を有する。外周封止層は、例えば紫外線硬化型樹脂から形成ることができる。
【０１０２】
封止用基板と支持基板とのアライメントが完了したならば、紫外線を照射して、紫外線硬化型樹脂を硬化させればよい。
【０１０３】
また、外周封止層に用いる前記紫外線硬化型樹脂は、直径５〜５０μｍ、好ましくは直径５〜２０μｍのガラスビーズ、シリカビーズなどを含んでいることが好ましい。これらのビーズ類が、封止用基板１１４と色変換フィルタとの貼り合わせにおいて、基板間距離（基板と封止用基板１１４との間の距離）を規定するとともに、接着のために印加される圧力を負担するからである。
【０１０４】
なお、内部空間に充填剤を封入する場合には、外周封止層の一部に孔を設けて外周封止層を硬化させ、この孔から充填剤を注入した後、この孔を塞げばよい。
【０１０５】
（ｉｘ）封止用基板
封止用基板は、本発明の有機カラー素子を封止し、外部の水分や有害なガスなどを透過させないものであれば特に限定されない。また、膜厚等も従来の通りである。例えば、後述する色変換フィルタ基板の透明基板と同じ材料や、従来の封止用の基板をそのまま使用することができる。
【０１０６】
（ｘ）充填剤層
充填剤層は、外周封止層、封止用基板、発光部および色変換フィルタ基板１０２により形成される内部空間を充填して、有機カラー素子の密閉性を高めるためものである。
【０１０７】
充填剤層を形成するための充填剤は、発光部、色変換フィルタ層などの特性に悪影響を及ぼさない不活性液体または不活性なゲルであればよい。また、充填剤は、内部空間に注入した後にゲル化する液体であってもよい。本発明で使用しうるこのタイプの充填剤の例は、シリコーン樹脂、フッ素系不活性液体、またはフッ素系オイルなどを含む。充填剤の所要量は、当業者によって容易に決定されうるものである。
【０１０８】
本発明では、封止用基板、外周封止層及び充填剤層は、例えば紫外線硬化樹脂または熱光併用型硬化樹脂などの樹脂を、発光部を設けた色変換フィルタ基板上に均一に塗布し、これを硬化することで一体に形成してもよい。
【０１０９】
次に本発明のカラー有機ＥＬ素子について図面を参照して説明する。
【０１１０】
図５は、上記図３の有機ＥＬ素子に色変換フィルタ基板をさらに設けたカラー有機ＥＬ素子（第１の実施形態）を示す概略断面図である。さらに図６は、上記図４の有機ＥＬ素子に色変換フィルタ基板をさらに設けたカラー有機ＥＬ素子（第２の実施形態）を示す概略断面図である。
【０１１１】
本発明のカラー有機ＥＬ素子５００の第１の実施形態を図５に示した。図５（ａ）は、ＲＧＢを有する１画素に相当するカラー有機ＥＬ素子を表したものである。図５（ａ）に示す支持基板１０２、反射膜２０２、下部電極１０４、有機ＥＬ層１０６、上部電極３０２は、図３に関連して先に説明したものと同じである。例えば、下部電極および上部電極はそれぞれラインパターン状に形成され、下部電極のラインパターンと上部電極のラインパターンは直交する方向に延びることができる。また、上部電極は、図３に示したのと同じ構成を有する。即ち、本発明のカラー有機ＥＬ素子では、図５（ｂ）に示されるように、上部電極３０２を複数の透明電極で形成する。複数の透明電極は、上記（Ａ）および（Ｂ）の条件を満たすように形成される。このように透明電極を形成することにより、上述のように所望の波長域にわたって上部電極の反射率を下げることができる。
【０１１２】
本実施形態のカラー有機ＥＬ素子では、上部電極側に少なくとも透明基板および色変換フィルタ層を含む色変換フィルタ基板を設ける。なお、第１の実施形態では、上部電極側に反射膜２０２および発光部を覆うようにパッシベーション層５１０を設けることが好ましい。また、色変換フィルタ基板は、図５に示されるように、透明基板６１６に、色変換フィルタ層（例えば、青色フィルタ層６１８Ｂ、緑色フィルタ層６１８Ｇと緑色蛍光変換層６２０Ｇからなる緑色変換フィルタ層、赤色フィルタ層６１８Ｒと赤色蛍光変換層６２０Ｒからなる赤色変換フィルタ層）、ブラックマトリックス６２２およびオーバーコート層６３６などを含むことができる。なお、パッシベーション層には、先に（ｖｉ）パッシベーション層（４１４）の欄で説明した材料を用いることができる。また、色変換フィルタ基板は、その色変換フィルタ層側を図５（ａ）に示したように、有機ＥＬ素子の上部電極側に対向するように貼り合わせる。貼り合わせに際し、先に説明した外周封止層（図５（ａ）の６３０）を充填剤層（材料などは先に説明したとおりである。）などを共に用いることができる。
【０１１３】
また、図５に示されるパッシブ型のカラー有機ＥＬ素子は、上述のように色変換フィルタ基板を貼り合わせた構造を有する以外に、パッシベーション層５１０上に直接色変換フィルタ層、ブラックマトリックスなとを設けたものも包含される。
【０１１４】
次に、本発明カラー有機ＥＬ素子の第２の実施形態について、図６を参照して説明する。
【０１１５】
図６（ａ）は、ＲＧＢを有する１画素に相当するカラー有機ＥＬ素子を表したものである。図６（ａ）に示す支持基板４０２、ＴＦＴ４０４、平坦化層４０６、下部電極４０８、有機ＥＬ層４１０、上部電極４１２、およびパッシベーション層４１４は、図４に関連して先に説明したものと同じである。特に、上部電極は、図４に示したのと同じ構成を有する。即ち、本発明のカラー有機ＥＬ素子では、図６（ｂ）に示されるように、上部電極４１２を複数の透明電極で形成する。複数の透明電極は、上記（Ａ）および（Ｂ）の条件を満たすように形成される。このように透明電極を形成することにより、上述のように所望の波長域にわたって上部電極の反射率を下げることができる。
【０１１６】
本実施形態のカラー有機ＥＬ素子では、上部電極側に少なくとも透明基板および色変換フィルタ層を含む色変換フィルタ基板を設ける。色変換フィルタ基板は、図６に示されるように、透明基板６１６に、色変換フィルタ層（例えば、青色フィルタ層６１８Ｂ、緑色フィルタ層６１８Ｇと緑色蛍光変換層６２０Ｇからなる緑色変換フィルタ層、赤色フィルタ層６１８Ｒと赤色蛍光変換層６２０Ｒからなる赤色変換フィルタ層）、ブラックマトリックス６２２およびオーバーコート層６３６などを含むことができる。色変換フィルタ基板は、その色変換フィルタ層側を図６（ａ）に示したように、有機ＥＬ素子の上部電極側に対向するように貼り合わせる。貼り合わせに際し、先に説明した外周封止層（図６（ａ）の６３０）を充填剤層（材料などは先に説明したとおりである。）などを共に用いることができる。
【０１１７】
また、図６に示されるＴＦＴ型のカラー有機ＥＬ素子は、上述のように色変換フィルタ基板を貼り合わせた構造を有する以外に、パッシベーション層６１４上に直接色変換フィルタ層、ブラックマトリックスなとを設けたものも包含される。
【０１１８】
本発明のカラー有機ＥＬ素子の色変換フィルタ基板を説明する。色変換フィルタ基板の各色変換フィルタ層は、それぞれ、赤、緑および青の染料または顔料からなる赤色変換フィルタ層、緑色変換フィルタ層および青色変換フィルタ層である。
【０１１９】
各要素について以下に説明する。
【０１２０】
以下に本発明の色変換フィルタ基板の各要素について説明する。
１．色変換フィルタ層
本明細書において、色変換フィルタ層は、カラーフィルタ層、蛍光変換層、およびカラーフィルタ層と蛍光変換層との積層体の総称である。蛍光変換層は、有機ＥＬ層で発光される近紫外領域ないし可視領域の光、特に青色ないし青緑色領域の光を吸収して異なる波長の可視光を蛍光として発光するものである。フルカラー表示を可能にするためには、少なくとも青色（Ｂ）領域、緑色（Ｇ）領域および赤色（Ｒ）領域の光を放出する独立した色変換フィルタ層が設けられる。ＲＧＢそれぞれの蛍光変換層は、少なくとも有機蛍光色素とマトリクス樹脂とを含む。
【０１２１】
本発明では、有機蛍光色素として、少なくとも赤色領域の蛍光を発する蛍光色素の一種類以上が用いられ、緑色領域の蛍光を発する蛍光色素の一種以上と組み合わせることが好ましい。これは以下の理由による。有機ＥＬ層が発光源である場合、青色ないし青緑色領域の光を発光するものが得やすいが、これを単なる赤色フィルタに通して赤色領域の光に変更しようとすると、元々赤色領域の波長の光が少ないため、極めて暗い出力光になってしまう。したがって、十分な強度の出力を持った赤色領域の光を得るためには、発光体としての有機ＥＬ層からの光を蛍光色素によって一旦吸収させ、赤色領域の光に変換させることが必要となる。このように、赤色領域の光は、発光体からの光を蛍光色素によって赤色領域の光に変換させることにより、十分な強度の出力が可能となる。
【０１２２】
一方、緑色領域の光は、赤色領域の光と同様に、発光体からの光を別の蛍光色素によって緑色領域の光に変換させて出力させてもよいし、または、発光体の発光が緑色領域の光を十分に含むならば、この発光体からの光を単に緑色フィルタを通して出力してもよい。
【０１２３】
また、青色領域の光に関しては、発光源からの光（例えば有機ＥＬ層からの光）を単なる青色フィルタに通して出力させることが可能である。
【０１２４】
１）有機蛍光色素
本発明において、有機蛍光色素は、有機ＥＬ層のような発光体から発せられる近紫外領域ないし可視領域の光、特には青色ないし青緑色領域の光を吸収して、該発光体とは異なる波長の可視光を発するものであれば特に限定されない。
【０１２５】
有機ＥＬ層から発せられる青色から青緑色領域の光を吸収して、赤色領域の蛍光を発する蛍光色素には、例えば以下のような有機蛍光色素がある。すなわち、ローダミンＢ、ローダミン６Ｇ、ローダミン３Ｂ、ローダミン１０１、ローダミン１１０、スルホローダミン、べ一シックバイオレット１１、べーシックレッド２などのローダミン系色素、シアニン系色素、１−エチル−２−［４−（ｐ−ジメチルアミノフェニル）−１３−ブタジエニル］−ピリジウム−パークロレート（ピリジン１）などのピリジン系色素、あるいはオキサジン系色素などである。さらに、各種染料（直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料など）も所望の蛍光を発することができれば使用することができる。
【０１２６】
有機ＥＬ層から発せられる青色ないし青緑色領域の光を吸収して、緑色領域の蛍光を発する蛍光色素には、例えば以下のような有機蛍光色素がある。すなわち、３−（２−ベンゾチアゾリル）−７−ジエチルアミノクマリン（クマリン６）、３−（２’−ベンゾイミダゾリル）−７−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノクマリン（クマリン７）、３−（２’−Ｎ−メチルベンゾイミダゾリル）−７−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノクマリン（クマリン３０）、２，３，５，６−１Ｈ，４Ｈ−テトラヒドロ−８−トリフルオロメチルキノリジン（９，９ａ，１−ｇｈ）クマリン（クマリン１５３）などのクマリン系色素、または、クマリン色素系染料であるべーシックイエロー５１、さらにはソルベントイエロー１１、ソルベントイエロー１１６などのナフタルイミド系色素などである。さらに、各種染料（直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料など）も所望の蛍光を発することができれば使用することができる。
【０１２７】
なお、本発明に用いることができる有機蛍光色素を、ポリメタクリル酸エステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合樹脂、アルキッド樹脂、芳香族スルホンアミド樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂およびこれらの樹脂混合物などに予め練り込んで顔料化して、有機蛍光顔料としてもよい。また、これらの有機蛍光色素や有機蛍光顔料（本明細書中で、前記２つを合わせて有機蛍光色素と総称する）は単独で用いてもよく、蛍光の色相を調整するために二種以上を組み合わせて用いてもよい。本発明に用いる有機蛍光色素は、色変換フィルタ層に対して、この変換フィルタ層の重量を基準として０．０１〜５重量％、より好ましくは０．１〜２重量％の量で含有される。有機蛍光色素の含有量が０．０１重量％未満の場合には、十分な波長変換を行うことができず、その含有量が５％を越える場合には、濃度消光等の効果により色変換効率の低下が起こる。
【０１２８】
本発明では、色変換フィルタ層の線幅、ピッチなどは、特に制限されない。有機ＥＬ素子の目的に合わせて適宜選択すればよい。また、色変換層の膜厚も適宜選択することができるが、例えば１０μｍとすることができる。
【０１２９】
２）マトリックス樹脂
次に、本発明の色変換フィルタ層に用いられるマトリックス樹脂について説明する。マトリックス樹脂は、光硬化性樹脂または光熱併用型の硬化性樹脂からなる。これを、光および／または熱処理して、ラジカル種やイオン種を発生させて重合または架橋させ、樹脂を不溶不融化させて、色変換フィルタ層を形成する。
【０１３０】
光硬化性または光熱併用型の硬化性樹脂には、（１）アクロイル基やメタクロイル基を複数有するアクリル系多官能モノマーおよびオリゴマー、（２）ポリビニル桂皮酸エステル、（３）鎖状または環状オレフィン、（４）エポキシ基を有するモノマーなどが含まれる。また、光硬化性樹脂または光熱併用型の硬化性樹脂は、色変換フィルタ層として硬化されない状態では、有機溶媒またはアルカリ溶液に可溶であることが好ましい。
【０１３１】
これらの硬化性樹脂は、例えば以下のような組成物として使用され、基板上に塗布された後、パターンニングされる。例えば、（１）の硬化性樹脂は、光または熱重合開始剤と混合され、この組成物を塗布した後、光または熱処理して、光ラジカルや熱ラジカルを発生させて重合させる。また、（２）の硬化性樹脂は、増感剤と混合され、この組成物を塗布した後、光または熱処理により二量化させて架橋する。（３）の硬化性樹脂は、ビスアジドと混合され、この組成物を塗布した後、光または熱処理によりナイトレンを発生させ、オレフィンと架橋させる。（４）の硬化剤は、光酸発生剤と混合され、この組成物を塗布した後、光または熱処理により、酸（カチオン）を発生させて重合させる。本発明では、特に（１）の光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂からなる組成物が高精細でパターンニングが可能であり、耐溶剤性、耐熱性等の信頼性の面でも好ましい。
【０１３２】
３）ブラックマトリックス
ブラックマトリックスは、可視光をよく吸収し、発光部及び色変換フィルタ層へ悪影響を与えないものであれば特に限定されない。本発明では、黒色の無機層、黒色顔料または黒色染料を樹脂に分散した層等によりブラックマトリックスを形成することが好ましい。例えば、黒色の無機層としては、クロム膜（酸化クロム／クロム積層膜）などを挙げることができる。また、黒色顔料または黒色染料を樹脂に分散した層としては、例えば、カーボンブラック、フタロシアニン、キナクリドン等の顔料または染料をポリイミドなどの樹脂に分散したもの、カラーレジストなどが挙げられる。これらのブラックマトリックスは、スパッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着等のドライプロセス、スピンコート法のようなウエットプロセスにより形成することができ、フォトリソグラフィー法等によりパターンニングすることができる。
【０１３３】
本発明では、ブラックマトリックスの光反射率は、４０％以下、好ましくは３０％以下、より好ましくは１０％以下である。これ以上の反射率であると、外部からの入射光を反射し、コントラストを低下させる原因となる。本発明では、上記クロム膜（数十％）、及び顔料分散樹脂層（１０％以下）が好ましい光反射率を有するが、クロム膜よりも顔料分散樹脂層の方が低い反射率を有するため好ましい。但し、無機層は、材料により電気伝導性を持たせることが可能であり、透明電極の補助電極としての機能を持たせることができる場合があるので、ブラックマトリックスの材料は、色変換フィルタ基板の用途に応じて適宜選択すればよい。
【０１３４】
ブラックマトリックスは、好ましくは０．５〜２．０μｍの厚さを有する。
【０１３５】
４）オーバーコート層６３６
本発明に用いることができるオーバーコート層は、色変換フィルタ基板の各要素を密閉し、外部の有害なガスや水分などから、色変換フィルタ層、ブラックマトリックスなどを保護する機能を有する。本発明の色変換フィルタ基板では、オーバーコート層は任意要素であるが、上記機能を発揮するため、オーバーコート層を設けることが好ましい。オーバーコート層の材料は、色変換フィルタ層へ悪影響を与えないものであれば特に限定されない。また、本実施形態において、色変換フィルタ基板を発光素子のような素子に用いる場合、オーバーコート層は下部電極、有機ＥＬ層、上部電極、パッシベーション層などへ悪影響を与えないことも必要である。
【０１３６】
また、オーバーコート層は、平坦性を有することも好ましい。
【０１３７】
本発明のオーバーコート層は、例えば、可視域における透明性が高く（４００〜８００ｎｍの範囲で透過率５０％以上）、Ｔｇが１００℃以上であり、表面硬度が鉛筆硬度で２Ｈ以上である層である。本発明の平坦化層に使用できる材料は、基板上に表面が平坦となるように塗膜を形成でき、色変換フィルタ層の機能を低下させない材料であればよい。例えば、イミド変性シリコーン樹脂（特許文献４〜６）等、無機金属化合物（ＴｉＯ、ＡＬ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２等）をアクリル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂等の中に分散したもの（特許文献７、８）等、紫外線硬化型樹脂としてのエポキシ変性アクリレート樹脂（特許文献１５）、アクリレートモノマー／オリゴマー／ポリマーの反応性ビニル基を有する樹脂、レジスト樹脂（特許文献９〜１２）等、無機化合物のゾル−ゲル法を用いることができる材料（非特許文献２に記載のもの、特許文献１１）等、フッ素系樹脂（特許文献１３、１４）等の光硬化型樹脂および／または熱硬化型樹脂がある。
【０１３８】
また、本発明では、上述のように発光部が水分やアルカリ等に弱い場合、オーバーコート層には、これを保護する機能を付与することが必要である。従って、オーバーコート層には、電気絶縁性を有し、ガス、水分、アルカリ、有機溶剤等に対するバリア性を有し、可視域における透明性が高く（４００〜８００ｎｍの範囲で透過率５０％以上）、電極の成膜に耐えうる硬度として、好ましくは２Ｈ以上の膜硬度を有する材料を用いることができる。例えば、ＳｉＯ_ｘ、ＳｉＮ_ｘ、ＳｉＮ_ｘＯ_ｙ、ＡｌＯ_ｘ、ＴｉＯ_ｘ、ＴａＯ_ｘ、ＺｎＯ_ｘ等の無機酸化物、無機窒化物等が使用できる。なお、これらの材料は、本発明のオーバーコート層の表面の平坦性を損なうことなく、層を形成することができる。
【０１３９】
上述のオーバーコート層は単層であっても、または、複数の層が積層された積層体でもよい。また、複数層からなる場合、各層は同じ材料でも異なる材料でもよいが、バリアー性を向上させるためには、異なる材料を用いることが好ましい。
【０１４０】
オーバーコート層の膜厚などの諸条件は、表示性能、特に視野角特性に及ぼす影響を考慮して、当業者により適宜選択される。例えば、オーバーコート層の厚さと、有機ＥＬ素子の画素の最小幅との関係を開示する文献（非特許文献３）にに従って膜厚などを求めることができる。本発明では、オーバーコート層の厚さは、例えば３から２０μｍ、好ましくは５から１５μｍである。
【０１４１】
なお、オーバーコート層に色変換フィルタ基板の各要素を密閉し、外部の有害なガスや水分などから、色変換フィルタ層、ブラックマトリックスなどを保護する機能（保護機能）と平坦化の機能を合わせ持つようにしてもよいが、平坦化の機能と保護機能を別々の層として持たせてもよい。例えば、平坦化の機能を有する層を平坦化層とし、保護機能を有する層をパッシベーション層として別々に設けてもよい。
【０１４２】
５）基板
基板には、ガラスやプラスチックなどからなる絶縁性基板、または、半導電性や導電性基板に絶縁性の薄膜を形成した基板を用いることができる。あるいはまた、ポリオレフィン、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂またはポリイミド樹脂などから形成される可撓性フィルムを基板として用いてもよい。本発明では、トップエミッション方式の場合、支持基板１０２は、少なくとも基板と先に説明した反射膜から構成されていてもよい。この基板として上述の材料をそのまま使用できる。本発明では、基板の代りに絶縁層を介して、光を反射する金属または合金からなる基板を用いることにより、基板と反射膜とを兼ねることもできる。絶縁層の材料には、先にパッシベーション層や平坦化層で説明した無機酸化物膜、無機窒化物膜、有機材料等を用いることができる。上記各層の膜厚などのパラメータは従来の通りであり、当業者により適切に選択されうる。
【０１４３】
次に、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法について説明する。
【０１４４】
本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、（１）支持基板を提供する工程と、（２）該支持基板上に下部電極を形成する工程と、（３）下部電極上に有機ＥＬ層を形成する工程と、（４）有機ＥＬ層上に上部電極を形成する工程とを含む。以下に各工程を説明する。まず、パッシブ型の有機ＥＬ素子（例えば図３に示すもの）の製造方法を説明し、次いでＴＦＴ型の有機ＥＬ素子（例えば図４に示すもの）の製造方法を説明する。以下の説明では、適宜参照符号を用いながら、下部電極を陽極とする場合を例に取り説明するが、本発明はこれに限定されず、下部電極を陰極とする場合も包含される。この場合も、当業者は、下部電極、有機ＥＬ層、上部電極の材料の選択、成膜方法を適宜選択して適用することができる。
【０１４５】
工程（１）は、支持基板を提供する工程である。支持基板は、上記有機ＥＬ素子で説明したものを用いることができる。
【０１４６】
支持基板は、予め平滑化処理などの表面処理を施しておくことが好ましい。
【０１４７】
本発明の有機ＥＬ素子の場合には、上記支持基板を用いて以下の工程（２）〜（４）を行えばよい。
【０１４８】
なお、パッシブ型の有機ＥＬ素子では、支持基板上に、反射膜を設けることが好ましい。この場合、支持基板は先に説明した通りであり、透明でもよくまたは不透明な基板であってもよい。該支持基板上に、反射膜を、スパッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法、ディップ法、ゾル−ゲル法等の慣用の手法により形成することができる。また、必要に応じて反射膜上に絶縁層を形成する。絶縁層は、スパッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法、ディップ法、ゾル−ゲル法等の慣用の手段により形成することができる。なお、絶縁層の材料は、先に反射膜の欄で説明したとおり、パッシベーション層やオーバーコート層で説明した無機酸化物膜、無機窒化物膜、有機材料などを用いることができる。
【０１４９】
工程（２）は、下部電極を形成する工程である。反射膜を形成した支持基板上面にスパッタ法などにより下部電極を成膜する。有機ＥＬ素子をディスプレイのような表示素子とする場合、下部電極を全面成膜し、この上にレジスト剤を塗布した後、フォトリソグラフィー法などによりパターンニングを行い、それぞれの色の発光部に位置するストライプパターンからなる下部電極（陽極）１０４を形成する。例えば、ＩＺＯを下部電極として用いる場合、フォトレジスト材料（例えばＯＦＰＲ−８００（東京応化工業社製））をスピンコート法によりＩＺＯ上に塗布し、これをクリーンオーブンまたはホットプレートを用い、５０℃〜１５０℃で６０秒〜２４０秒の条件でプリベークおよび露光した後、現像して下部電極のパターンを形成すればよい。次いで、シュウ酸のような弱酸性溶液でＩＺＯをエッチングすることにより下部電極を形成できる。本発明では、必要に応じて、絶縁膜を形成することができる。絶縁膜の形成は、リフトオフレジスト方など、当業者に公知の適切な方法で形成することができる。
【０１５０】
工程（３）は、下部電極の形成された支持基板上有機ＥＬ層を形成する工程である。下部電極を形成した支持基板上に有機ＥＬ層１０６を形成する。有機ＥＬ層は、抵抗加熱蒸着装置などを用いて、例えば正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層、電子注入層を、真空を破らずに順次成膜すればよい。なお、有機ＥＬ層１０６はこの構成に限らず、先に説明したような種々の形態をとりうる。それぞれの形態においても、各層は抵抗加熱蒸着装置などを用いて成膜すればよい。
【０１５１】
工程（４）は、有機ＥＬ層上に上部電極を形成する工程である。
【０１５２】
有機ＥＬ素子をディスプレイのような表示素子とする場合、下部電極のラインと垂直なストライプパターンが得られるマスクを用いて上部電極（陰極）１０８を上記工程（３）に続いて、真空を破らずに形成することが好ましい。
【０１５３】
本発明の有機ＥＬ素子の上部電極は、先に説明したように、複数の透明電極を積層することにより形成される。各透明電極は、先に説明した（Ａ）および（Ｂ）の条件を満たすように形成される。特に、本発明では電気抵抗や透過率などの諸特性を損なうことなく屈折率を変化させて成膜する。下部電極の成膜にはスパッタリング法、イオンプレーティング法、蒸着法などを用いることができる。本発明では、ＤＣスパッタ法を用いることが好ましい。本工程において、各透明電極の屈折率の制御は、例えば、成膜パワーを変化させること、または成膜雰囲気の酸素濃度を変えることにより行われる。
また、高周波でプラズマを生成するＲＦイオンプレーティングの場合はＲＦの印加電圧を変えること、または導入酸素ガス濃度を変えることによっておこなわれ、印加電圧を高めるに従い屈折率は上昇し、酸素濃度を高めるに従い屈折率は上昇する。
【０１５４】
ＤＣスパッタリング法において、成膜パワーを変化させることにより屈折率を制御する場合について検討した結果を図７（ａ）に示す。成膜条件は、ターゲットとしてＩＺＯを、成膜ガスとしてＡｒガスを用い、ＤＣスパッタリングのＤＣパワーを変化させた。図７（ａ）に示されるように、ＤＣパワーを高めるに従い屈折率が上昇する。
【０１５５】
また、成膜時の成膜雰囲気中の酸素濃度を変化させることにより屈折率を制御する場合について検討した結果を図７（ｂ）に示す。成膜条件は、ＤＣスパッタリングのＤＣパワーを１５０Ｗに固定し、ターゲットとしてＩＺＯを、成膜ガスとしてＡｒ＋酸素を用い、酸素濃度を変化させた。図７（ｂ）に示されるように、酸素濃度を高めるに従い屈折率が上昇する。
【０１５６】
上記結果に基づいて、所望の屈折率を有する各透明電極を形成すればよい。
【０１５７】
次に、必要に応じて、上部電極側にパッシベーション層を形成する。該パッシベーション層の形成方法としては特に制約はなく、無機材料を用いる場合には、スパッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法、ディップ法、ゾル−ゲル法等の慣用の手法により形成できる。また、ポリマー材料を用いる場合にも、その形成法は特に制限はない。たとえば、乾式法（スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法など）、あるいは湿式法（スピンコート法、ロールコート法、キャスト法など）のような慣用の手法により形成することができる。
【０１５８】
こうして得られた有機ＥＬ素子をグローブボックス内で、乾燥窒素雰囲気下において、封止ガラスとＵＶ硬化接着剤などからなる外周封止層を用いて封止する。必要に応じて、充填剤を注入し、充填剤層を形成する。充填剤を封入する場合には、外周封止層の一部に孔を設けて外周封止層を硬化させ、この孔から充填剤を注入した後、この孔を塞げばよい。
【０１５９】
また、本発明では、封止用基板、外周封止層及び充填剤層は、例えば紫外線硬化樹脂または熱光併用型硬化樹脂などの樹脂を、発光部を設けた色変換フィルタ基板上に均一に塗布し、これを硬化することで一体に形成してもよい。
【０１６０】
以上のようにして、有機ＥＬ素子を製造することができる。
【０１６１】
本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、ＴＦＴ型の有機ＥＬ素子の製造方法（第２の実施形態）を包含する。
【０１６２】
この有機ＥＬ素子の製造方法では、工程（１）において、支持基板上に、ＴＦＴおよび平坦化層を形成する。ＴＦＴおよび平坦化層の形成は当該技術において知られている手段を用いて製造することができる。即ち、スパッタ法、蒸着法、スピンコート法などを含む被覆方法、フォトリソグラフ法などを適宜組み合わせて、支持基板１０２上に、複数のＴＦＴ４０４、平坦化層４０６形成すればよい。その後、工程（２）でスパッタ法、蒸着法、スピンコート法などを含む被覆方法、フォトリソグラフ法などを適宜組み合わせて、下部電極を形成する。その後、上記（３）〜（４）の工程に従い、有機ＥＬ層および上部電極を形成する。なお、本実施形態においても、上記パッシブ型で説明したように、工程（４）で、所定の条件を満たす複数の透明電極層からなる上部電極を形成する。
【０１６３】
以上のようにして、本発明のＴＦＴ型有機ＥＬ素子を製造することができる。
【０１６４】
次に、本発明のカラー有機ＥＬ素子の製造方法について説明する。
【０１６５】
本発明のカラー有機ＥＬディスプレイの製造方法は、所謂トップエミッション方式のパッシブ型およびＴＦＴ型カラー有機ＥＬ素子（例えば、図５および６にそれぞれ示すもの）の製造方法を包含する。本発明の製造方法は、上述の上部電極に特徴を有する有機ＥＬ素子を含むカラー有機ＥＬ素子の製造方法である。
【０１６６】
本発明のカラー有機ＥＬ素子の製造方法では、工程（４）の後に、少なくとも色変換フィルタ層を含む色変換フィルタ基板を形成する工程をさらに含む。即ち、上記工程（４）の後に、色変換フィルタ基板を上部電極側に設ける工程を含む。
【０１６７】
例えば、本発明では、後述する（Ｉ）〜（ＩＩＩ）で説明するように、色変換フィルタ基板を別途製造し、これを上記工程（１）〜（４）で製造した有機ＥＬ素子に貼り合わせる方法を取ることができる。
【０１６８】
具体的には、上記のように形成したパッシブ型またはＴＦＴ型有機ＥＬ素子と色変換フィルタ基板を乾燥窒素雰囲気（望ましくは、酸素および水分濃度ともに１ｐｐｍ以下）内に配置する。そして、ディスペンサーロボットを用いて外周部に紫外線硬化型接着剤を塗布する。その後に、有機ＥＬ素子と色変換フィルタ基板とを密着させる。続いて、有機ＥＬ素子の発光部と色変換フィルタ層とのアライメントを行う。アクティブマトリクス駆動の場合には、下部電極と色変換フィルタ層との位置合わせを行う。一方、パッシブマトリクス駆動の場合には、下部電極および上部電極のラインパターンの交差部分と色変換フィルタ層との位置合わせを行う。
【０１６９】
その後に、前述の紫外線硬化型接着剤に対して紫外線を照射して、該接着剤を硬化させて外周封止層を形成する。紫外線照射は、例えば１００ｍＷ／ｃｍ^２の照度で３０秒間にわたって行うことが好ましい。
【０１７０】
以上のようにして、カラー有機ＥＬ素子を形成することができる。
【０１７１】
以下に、色変換フィルタ基板の製造工程を説明する。この製造工程は、以下の工程（Ｉ）〜（ＩＩＩ）を含む。
【０１７２】
（Ｉ）基板上に赤、緑および青の色変換フィルタ層の領域に相当する開口部を備えるブラックマトリックスを形成する工程
本発明では、透明な基板上に先に説明したブラックマトリックスの材料を、スピンコート法、噴霧法、ディップ法のような塗布手段により支持基板全面に塗布し、加熱乾燥した後、フォトリソグラフ法によりパターン形成する。すなわち、基板上に全面塗布し、乾燥されたブラックマトリックス上に、レジストをスピンコート法、噴霧法、ディップ法のような塗布手段で塗布し、赤、緑および青の色変換フィルタ層の領域に相当する開口部が形成されるようなマスクを通して露光（ＵＶ照射など）し、パターンニングを行う。次いで、各色の開口部に相当する部分のブラックマトリックス及びレジストを現像により除去し、所望のパターンを有するブラックマトリックスを形成する。なお、ブラックマトリックスとしては、光透過率が１０％以下であるものを用いることが好ましい。
【０１７３】
（ＩＩ）ブラックマトリックスの開口部に赤、緑および青の色変換フィルタ層を順次形成する工程
本発明では、染料または顔料を含有したマトリックス樹脂を、例えばコーニング社製のガラス（ノンアルカリガラスである、コーニング１７３７ガラス）のような透明基板上に、スピンコート法などを用いて塗布し、フォトリソグラフィー法などによりパターンニングを行うことにより色変換フィルタ層を形成する。例えば青色の蛍光を発する蛍光色素を含有するマトリックス樹脂を、スピンコート法などによりブラックマトリックスを形成した基板上に全面塗布し、加熱乾燥した後、フォトリソグラフ法によりパターン形成する。これを他の色変換フィルタ層に対しても行うことにより色変換フィルタ層を形成する。
【０１７４】
以下に各色フィルタ層の形成方法を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されない。なお、以下の説明は、青緑色の光を発する有機ＥＬ層を用いた場合の各フィルタ層の形成方法を例に取る。
【０１７５】
［青色フィルタ層の作製］
青色フィルタ層の材料を透明な支持基板上に、スピンコート法などを用いて塗布し、フォトリソグラフィー法などによりパターンニングを実施すことにより、青色フィルタ層のラインパターンを得ることができる。すなわち、青色フィルタ層の材料を塗布、乾燥した後、この上に、レジストをスピンコート法、噴霧法、ディップ法のような塗布手段で塗布し、青色フィルタ層の領域が形成されるようなマスクを通して露光（ＵＶ照射など）し、パターンニングを行う。次いで、この開口部に相当する部分のマトリックス樹脂及びレジストを現像により除去し、所望のパターンを有する青色フィルタ層１５を形成する。
【０１７６】
［緑色変換フィルタ層の作製］
緑色変換用の蛍光色素を溶剤へ溶解させ、これに光重合性樹脂を加えて、硬化性樹脂組成物の溶液を得る。この溶液を、青色フィルタのラインパターンをすでに形成した、透明な支持基板上に、スピンコート法などを用いて塗布し、フォトリソグラフィー法などによりパターンニングを実施すことにより、緑色変換フィルタ層のラインパターンを得ることができる。すなわち、緑色変換フィルタ層の材料を塗布、乾燥した後、この上に、レジストをスピンコート法、噴霧法、ディップ法のような塗布手段で塗布し、緑色の色変換フィルタ層の領域が形成されるようなマスクを通して露光（ＵＶ照射など）し、パターンニングを行う。次いで、この開口部に相当する部分のマトリックス樹脂及びレジストを現像により除去し、所望のパターンを有する緑色変換フィルタ層を形成する。
【０１７７】
［赤色変換フィルタ層の作製］
赤色変換用の蛍光色素を溶剤へ溶解させ、これに光重合性樹脂を加えて、硬化性樹脂組成物の溶液を得る。この溶液を、青色フィルタ層および緑色変換フィルタ層のラインパターンを形成した透明な支持基板上に、スピンコート法などを用いて塗布し、フォトリソグラフィー法などによりパターンニングを実施すことにより、赤色変換フィルタ層を得る。すなわち、赤色変換フィルタ層の材料を塗布、乾燥した後、この上に、レジストをスピンコート法、噴霧法、ディップ法のような塗布手段で塗布し、赤色変換フィルタ層の領域が形成されるようなマスクを通して露光（ＵＶ照射など）し、パターンニングを行う。次いで、この開口部に相当する部分のマトリックス樹脂及びレジストを現像により除去し、所望のパターンを有する赤色変換フィルタ層を形成する。
【０１７８】
なお、上記各フィルタ層の形成において、乾燥は、６０℃から１００℃、好ましくは８０℃で行われる。そのほかの条件は、従来より知られた条件を用いることができ、あるいは、そのような条件から当業者により容易に導くことができる。例えば、青色フィルタでは、スピンコート後のプリベイク温度８０℃１５分、露光・現像後の乾燥温度は、例えば２００℃３０分である。また、緑色変換フィルタでは、例えばスピンコート後のプリベイク温度８０℃１５分、露光・現像後の乾燥温度１８０℃３０分である。緑色変換フィルタでは、例えばスピンコート後のプリベイク温度８０℃１０分、露光・現像後の乾燥温度は１８０℃３０分である。
【０１７９】
本発明では、各色変換フィルタ層は、ブラックマトリックスの開口部と同じ領域を有していることが好ましいが、ブラックマトリックスの開口部より大きい領域であってもよい。
【０１８０】
さらに本発明では、色変換層と基板の間に、カラーフィルタ層をさらに設けてもよい。すなわち、上記の緑色または赤色の変換フィルタ層のみでは十分な色純度が得られない場合は、カラーフィルタ層を設けることができる。カラーフィルタ層の厚さは１〜１．５μｍが好ましい。また、このカラーフィルタ層は、上記青色フィルタ層と同様の方法で形成することができる。
【０１８１】
以上のようにして、本発明の色変換フィルタ層が得られる。
【０１８２】
（ＩＩＩ）オーバーコート層の形成工程
本発明の平坦化層の形成工程は、上記の色変換フィルタ基板上に、オーバーコート層を形成するための材料を、スピンコート法等で塗布し、オーブンのような加熱手段でベーキング（例えば１００℃から１８０℃、好ましくは１３０℃）することにより形成することができる。本発明では、１８０℃で３０分の温度条件が好適である。
【０１８３】
なお、オーバーコート層の形成に使用される材料は、上述の通りである。
【０１８４】
以上のようにして色変換フィルタ基板を製造することができる。
【０１８５】
上述の手順では、色変換フィルタ基板を有機ＥＬ素子に貼り合わせたが、本発明では、上部電極上に設ける色変換フィルタ基板は、上部電極を設けた後に色変換フィルタ層を順次形成して設けてもよい。
【０１８６】
色変換フィルタ層を順次形成する場合、上部電極を形成した後にパッシベーション層をさらに形成し、次いで、このパッシベーション層上に、青色フィルタ層、緑色変換フィルタ層、赤色変換フィルタ層をスピンコート法およびフォトリソグラフ法を併用して色変換フィルタ層を形成すればよい。パッシベーション層および色変換フィルタ層の形成は、先に説明したとおりである。色変換フィルタ層を形成した後、気密性を持たせるためにパッシベーション層を、必要に応じて基板全面に形成する。次いで、外周封止層および封止用基板を形成して封止する。また、必要に応じて充填剤層を形成してもよい。これらの形成手順は先に説明したとおりである。また、外周封止層、封止用基板および充填剤層は、例えば紫外線硬化樹脂または熱光併用型硬化樹脂などの樹脂を、発光部を設けた色変換フィルタ基板上に均一に塗布し、これを硬化することで一体に形成してもよい。
【０１８７】
（実施例）
（実施例１）
ガラス基板上にＤＣスパッタリングにより１００ｎｍのＣｒＢ（反射膜）を形成した。スパッタガスとしてＡｒを用い３００Ｗのパワーを印加した。さらに下部電極であるＩＺＯを、ＤＣスパッタガスとしてＡｒを用いた２５０Ｗのパワーのスパッタリングにより１００ｎｍ積層した。この後、有機蒸着装置で正孔注入層として厚さ４０ｎｍのαＮＰＤを、有機発光層として厚さ６０ｎｍのアルミキレート（Ａｌｑ３）を、電子注入層として、厚さ１ｎｍのＬｉを積層した。次に、ＤＣスパッタリング法により上部の透明電極であるＩＺＯを表１に示す構成で形成した。ＩＺＯの成膜条件は、スパッタガスにはＡｒを用い、ターゲットにはＩＺＯを用いた。第１透明電極および第３透明電極は、ＤＣパワーを１５０Ｗととし、第２透明電極および第４透明電極は、ＤＣパワーを５０Ｗとして成膜した。以上の手順で有機ＥＬ素子を得た。
【０１８８】
【表１】

【０１８９】
（実施例２）
上記実施例と同様に、ガラス基板上に反射膜、有機ＥＬ層を積層した。ＤＣスパッタリング法により上部の透明電極であるＩＺＯを表２に示す構成で積層した。ＩＺＯの成膜条件は、スパッタガスにはＡｒを用い、ターゲットにはＩＺＯを用いた。第１透明電極、第３透明電極および第５透明電極は、ＤＣパワーを１５０Ｗとし、第２透明電極、第４透明電極および第６透明電極は、ＤＣパワーを５０Ｗとして成膜した。以上の手順で有機ＥＬ素子を得た。
【０１９０】
【表２】

【０１９１】
（実施例３）
上部の透明電極の成膜時に、５０ＷのＤＣパワーを用い、スパッタガスとしてＡｒ＋酸素（Ａｒ：酸素＝９７．８：２．２）で奇数層を形成し、Ａｒで偶数層を形成した以外実施例１と同様の手順で、有機ＥＬ素子を作製した。
【０１９２】
（実施例４）
上部の透明電極の成膜時に、５０ＷのＤＣパワーを用い、スパッタガスとしてＡｒ＋酸素（Ａｒ：酸素＝９７．８：２．２）で奇数層を形成し、Ａｒで偶数層を形成した以外実施例２と同様の手順で、有機ＥＬ素子を作製した。
【０１９３】
（比較例１）
上部の透明電極として膜厚７５ｎｍ、屈折率２．２のＩＺＯを、ＤＣパワーを１５０Ｗととし、スパッタガスとしてＡｒを使用し、スパッタターゲットとしてＩＺＯを使用した以外、実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を形成した。
【０１９４】
（評価）
有機ＥＬ素子の評価を以下の通り行った。
【０１９５】
上記各実施例および比較例の有機ＥＬ素子を１００ｃｄ／ｍ^２の輝度で点灯させ、その際の電流を測定して電流効率を求めることにより評価した。結果を表３に示す。いずれの実施例共に比較例に対して高い発光効率を示した。
【０１９６】
【表３】

【０１９７】
また、図８は、実施例１、実施例２および比較例の上部電極の反射率を取り出される波長に対してプロットしたものである。図８から明らかなように、本発明の上部電極とすることにより、任意波長域で反射率を低下できる。
【０１９８】
（実施例５および６）
従来から知られた手法により、ガラス基板上に、ＴＦＴ、陽極および有機ＥＬ層をパターン形成した。次いで、実施例１および２と同様の手順に従い、陰極である透明電極ＩＺＯを形成した。この後、形成した各層を覆うように、従来の手順に従いパッシベーション層を形成した。このようにして得られたＴＦＴ型有機ＥＬ素子に、以下の色変換フィルタ基板を貼り合わせ、カラー有機ＥＬ素子を作製した。長辺方向のピッチ１９５μｍ、短辺方向のピッチ６５μｍを有して、陽極を配置した。各陽極と陰極が対向するエリアの寸法は、長辺方向１８０μｍ、短辺方向５０μｍであった。
【０１９９】
［色変換フィルタ基板の作製］
上下記要領で、青色フィルタ、緑色変換フィルタ、赤色変換フィルタおよび平坦化層の作製で説明した手順に従い、透明な基板上に各層を形成し、色変換フィルタ基板を形成した。各カラーフィルタ層および蛍光変換層は、４８×１７８μｍの寸法を有した。
【０２００】
［青色フィルタの作製］
青色フィルタ材料（富士フィルムアーチ社製、カラーモザイクＣＢ−７００１）を、透明基板としてのコーニングガラス（５０×５０×１．１ｍｍ）上にスピンコート法により塗布し、フォトリソグラフ法によりパターンニングを実施して青色フィルタを得た。
【０２０１】
［緑色変換フィルタの作製］
蛍光色素としてクマリン（０．７重量部）を溶剤のプロピレングリコールモノエチルアセテート（ＰＧＭＥＡ）（１２０重量部）へ溶解させた。これに光重合性樹脂Ｖ２５９ＰＡ／Ｐ５（商品名、新日鐵化成工業株式会社）（１００重量部）を加えて溶解させ、塗布液を得た。この塗布液を、青色フィルタのラインパターンが形成された透明基板上にスピンコート法を用いて塗布し、フォトリソグラフ法によりパターンニングを実施して緑色変換フィルタを得た。
【０２０２】
［赤色変換フィルタの作製］
蛍光色素としてクマリン（０．６重量部）、ローダミン６Ｇ（０．３重量部）、ベーシックバイオレット１１（０．３重量部）を溶剤のプロピレングリコールモノエチルアセテート（ＰＧＭＥＡ）（１２０重量部）へ溶解させた。これに光重合性樹脂Ｖ２５９ＰＡ／Ｐ５（商品名、新日鐵化成工業株式会社）（１００重量部）を加えて溶解させ、塗布液を得た。この塗布液を、青色フィルタおよび緑色変換フィルタのラインパターンが形成された透明基板上にスピンコート法を用いて塗布し、フォトリソグラフ法によりパターンニングを実施して赤色変換フィルタを得た。
【０２０３】
「平坦化層の形成］
ｉ）高分子膜の作製
上記の工程で作製された蛍光変換フィルタ上に、ＵＶ硬化型樹脂（エポキシ変性アクリレート）をスピンコート法により塗布し、高圧水銀灯で照射して膜厚８μｍの高分子膜を形成した。高分子膜を形成した後の蛍光変換フィルタのパターンは変形していなかった。また、高分子膜の上面は平坦であった。
【０２０４】
ｉｉ）無機膜層の作製
無機膜層として、ＤＣスパッタ法により、室温において、膜厚３００ｎｍのＳｉＯｘ膜を形成した。スパッタターゲットにはＳｉを用い、スパッタガスとしてＡｒおよび酸素の混合ガス（Ａｒ：酸素＝５：１）を使用した。
【０２０５】
［貼り合わせ工程］
上部電極およびパッシベーション層を形成した支持基板と、色変換フィルタ層を、グローブボックス内で、乾燥窒素雰囲気下（酸素および水分濃度共に１０ｐｐｍ以下）においてＵＶ硬化接着剤を用いて貼り合わせ、封止した。
【０２０６】
実施例５および実施例６のカラー有機ＥＬ素子においても、上記実施例１〜４と同様に、高い発光効率を示した。
【０２０７】
（実施例７および８）
ガラス基板上にＤＣスパッタリングにより１００ｎｍのＣｒＢ（反射膜）を形成した。スパッタガスとしてＡｒを用い３００Ｗのパワーを印加した。さらに下部電極であるＩＺＯを、ＤＣスパッタガスとしてＡｒを用いた２５０Ｗのパワーのスパッタリングにより１００ｎｍ積層し、フォトリソグラフ法によりパターンニングを施した。この後、有機蒸着装置で正孔注入層として厚さ４０ｎｍのαＮＰＤを、有機発光層として厚さ６０ｎｍのアルミキレート（Ａｌｑ３）を、電子注入層として、厚さ１ｎｍのＬｉを積層した。次に、ＤＣスパッタリング法により上部の透明電極であるＩＺＯを表１に示す構成で形成し、下部電極と垂直の方向にパターンに具を施した。上部電極の成膜条件は、上記実施例１および２と同様である。これに実施例５および６と同様の手順で、これら実施例で説明した色変換フィルタ基板を貼り合わせ、カラー有機ＥＬ素子を作製した。
【０２０８】
実施例７および実施例８のカラー有機ＥＬ素子においても、上記実施例と同様に、高い発光効率を示した。
【０２０９】
【発明の効果】
本発明によれば、優れた発光効率を有するトップエミッション方式の有機ＥＬ素子を得ることができる。
【０２１０】
また、本発明の製造方法によれば、優れた発光効率を有するトップエミッション方式の有機ＥＬ素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のボトムエミッション形式の有機ＥＬ素子の構造を示す概略断面図である。
【図２】従来のトップエミッション方式の有機ＥＬ素子の構造を示す概略断面図である。
【図３】（ａ）は本発明のトップエミッション方式のパッシブ型有機ＥＬ素子の構造を示す概略図である。（ｂ）は、上部電極の構造を示す概略断面図である。
【図４】（ａ）は本発明のトップエミッション方式のＴＦＴ型有機ＥＬ素子の構造を示す概略図である。（ｂ）は、上部電極の構造を示す概略断面図である。
【図５】（ａ）は本発明のトップエミッション方式のパッシブ型カラー有機ＥＬ素子の構造を示す概略図である。（ｂ）は、上部電極の構造を示す概略断面図である。
【図６】（ａ）は本発明のトップエミッション方式のＴＦＴ型カラー有機ＥＬ素子の構造を示す概略図である。（ｂ）は、上部電極の構造を示す概略断面図である。
【図７】（ａ）は、ＩＺＯを成膜する場合の、ＤＣパワーと屈折率の関係を表した図である。（ｂ）は、ＩＺＯを成膜する場合の、酸素濃度と屈折率の関係を表した図である。
【図８】実施例１および２の上部透明電極の反射率を入射光の波長に対して示した図である。
【符号の説明】
１０２ 支持基板
１０４ 下部電極
１０６ 有機ＥＬ層
２０２ 反射膜
２０８ 上部電極
３０２、４１２ 上部電極
４１４、５１０ パッシベーション層
６１６ 封止用基板
６２２ ブラックマトリックス
６３０ 外周封止層
６３６ オーバーコート層

Claims (10)

1. 支持基板上に、少なくとも下部電極、有機ＥＬ層および上部電極を順次積層した有機ＥＬ素子であって、前記上部電極が屈折率の異なる複数の透明電極層から形成されていることを特徴とする有機ＥＬ素子。
2. 支持基板上に薄膜トランジスタがさらに設けられ、前記下部電極が該薄膜トランジスタに接続されており、該薄膜トランジスタにより駆動されることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
3. 前記上部電極側に少なくとも透明基板および色変換フィルタ層を含む色変換フィルタ基板を設けることを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬ素子。
4. 上部電極を形成する複数の透明電極層が、第ｉ番目の層の屈折率をｎ_ｉ、第ｉ−１番目の層の屈折率をｎ_ｉ−１、第ｉ＋１番目の層の屈折率をｎ_ｉ＋１とし、第ｉ番目の層の膜厚をｄ_ｉとした場合（ただし、ｉは２以上の偶数である。）、
   （Ａ）ｉ＝２のときｎ_ｉ−１＞ｎ_ｉ＞１の関係を有し、ｉ＞２のときｎ_ｉ＋１＞ｎ_ｉ＞１かつｎ_ｉ−１＞ｎ_ｉ＞１の関係を有し、
   （Ｂ）（ａ）ｎ_ｉ×ｄ_ｉ＝（２ｙ＋１）×λ_ｉ／４であり、（ｂ）ｎ_ｉ−１×ｄ_ｉ−１＝（２ｚ＋１）λ_ｉ／２である（ただし、ｙは１以上の整数であり、ｚは１以上の整数であり、λ_ｉは、第ｉ番目の透明電極層において反射率を低下させる光の波長である。）、
   という条件を満たすことを特徴とする請求項１から３に記載の有機ＥＬ素子。
5. 前記上部電極を形成する複数の透明電極層の材料が、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物またはＩｎ−Ｓｎ酸化物であることを特徴とする請求項１から４に記載の有機ＥＬ素子。
6. 支持基板上に反射膜を設けるか、または前記下部電極を反射性の下部電極とすることを特徴とする請求項１から５に記載の有機ＥＬ素子。
7. 支持基板上に、少なくとも下部電極、有機ＥＬ層および上部電極を順次積層した有機ＥＬ素子の製造方法であって、該製造方法が、
   （１）支持基板を提供する工程と、
   （２）該支持基板上に下部電極を形成する工程と、
   （３）下部電極上に有機ＥＬ層を形成する工程と、
   （４）有機ＥＬ層上に上部電極を形成する工程
   とを含み、前記工程（４）において、スパッタリング法、イオンプレーティング法、または蒸着法を用い、成膜時のパワーまたは酸素濃度を調節して、屈折率の異なる複数の透明電極層からなる前記上部電極を形成することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
8. 上記工程（１）において、薄膜トランジスタを前記支持基板上に形成し、次いで平坦化層を形成することを特徴とする請求項７に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
9. 上記工程（４）の後に、少なくとも色変換フィルタ層を含む色変換フィルタ基板を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項７または８に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
10. 前記工程（４）において形成される上部電極の複数の透明電極層が、第ｉ番目の層の屈折率をｎ_ｉ、第ｉ−１番目の層の屈折率をｎ_ｉ−１、第ｉ＋１番目の層の屈折率をｎ_ｉ＋１とし、第ｉ番目の層の膜厚をｄ_ｉとした場合（ただし、ｉは２以上の偶数である。）、
    （Ａ）ｉ＝２のときｎ_ｉ−１＞ｎ_ｉ＞１の関係を有し、ｉ＞２のときｎ_ｉ＋１＞ｎ_ｉ＞１かつｎ_ｉ−１＞ｎ_ｉ＞１の関係を有し、
    （Ｂ）（ａ）ｎ_ｉ×ｄ_ｉ＝（２ｙ＋１）×λ_ｉ／４であり、（ｂ）ｎ_ｉ−１×ｄ_ｉ−１＝（２ｚ＋１）λ_ｉ／２である（ただし、ｙは１以上の整数であり、ｚは１以上の整数であり、λ_ｉは、第ｉ番目の透明電極層において反射率を低下させる光の波長である。）、
    という条件を満たすように形成されることを特徴とする請求項７から９に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。

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