JP5115491B2 - 有機電界発光素子および表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、カラーディスプレイなどに用いられる有機電界発光素子およびそれを備えた表示装置に関する。

近年、液晶表示素子に代わる表示装置として、消費電力が低く、高精細度の高速ビデオ信号に対しても十分な応答性が期待されることから、自発光型である有機電界発光素子（有機ＥＬ素子）を用いた有機ＥＬ表示装置が注目されている。

この表示装置に用いられる有機電界発光素子としては、下面発光型と上面発光型とが知られている。下面発光型の有機電界発光素子は、例えば、透明基板上に設けられた透明電極材料からなる陽極と、陽極上に設けられた発光層を含む有機層と、有機層上に設けられた陰極とを積層した構成を有している。これにより、陰極から注入された電子と、陽極から注入された正孔とが発光層において再結合する際に生じる光が基板側（下面側）から取り出される。

一方、上面発光型の有機電界発光素子には、例えば、下面発光型の有機電界発光素子に用いた材料と同様の材料を用いて、基板側から陰極、有機層、陽極を順次積層した構成を有するものがある。また、その他に、上方に位置する電極（上部電極）を透明電極材料や光半透過性電極材料としたものもある。これにより、発光層から発せられる光は、基板と反対側（上面側）から取り出される。上面発光型の有機電界発光素子では、基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などの駆動回路を設けたアクティブマトリックス型の表示装置に用いた場合に、駆動回路を有する基板とは反対側から光が取り出せるため、発光部の開口率を向上させるうえで有利である。

このような有機電界発光素子では、取り出される光（以下、射出光という）の色純度や、発光効率を向上させるために、共振器構造を用いる技術が知られている。具体的には、一対の電極のうちの一方を光反射電極、他方を光半反射透過電極とし、電極間に設けられた有機層の厚さを最適化する。これにより、発光層からの光の一部が光反射電極と光半反射透過電極との間を往復することになるため、共振波長の光成分が増幅されて光半反射透過電極側から射出される。増幅された射出光のスペクトルでは、ピーク波長の強度が高く、かつピーク波長の幅が狭くなる。このため、射出光の色純度および発光効率が向上する。ところが、共振器構造を用いた場合に射出光のピーク波長の幅が狭くなりすぎると、発光面に対して斜め方向の射出光において、垂直方向の射出光と比較して、色相の変化や、発光強度の低下などが生じ、射出光の角度依存性を有することになる。すなわち、このような共振器構造を有する有機電界発光素子を用いた表示装置では、色度および輝度の視野角依存性が生じることになる。

そこで、共振器構造を有する有機電界発光素子において、射出光の角度依存性を改善するために、有機層の厚さを薄くして共振の強さを最適化する技術が知られている（特許文献１参照）。

その一方で、有機電界発光素子では、有機層の形成時において、パーティクルや突起物などの異物が混入し、その異物が電極上に存在すると、電極間で短絡が生じやすくなるという問題がある。具体的には、有機電界発光素子は、一般的に、真空蒸着法などの気相法を用いて、基板上に第１電極（陽極あるいは陰極）、有機層、第２電極（陰極あるいは陽極）を順に積層して形成される。図１１に示したように、形成された第１電極１１１上に異物２００が存在すると、その異物２００の上に有機層１１２が形成されることになる。ところが、有機層１１２の厚さが十分ではないと、第１電極１１１と異物２００との間に、有機層１１２に覆われていない部分（非被覆部分）が生じることになる。この非被覆部分が存在する状態で第２電極１１３が形成されると第１電極１１１と第２電極１１３とが接触するように形成されるため、電極間に短絡が生じることとなる。このような電極間の短絡が生じると、アクティブマトリクス方式の有機ＥＬ表示装置では画素欠陥となり、パッシブマトリクス方式の有機ＥＬ表示装置では欠線となるため、いずれにしても表示品質が劣化する。

このため、有機電界発光素子形成時における電極間の短絡を低減させることを目的として、種々の検討がなされている。具体的には、下面発光型の有機電界発光素子において、陽極と有機層との間に高抵抗の酸化インジウムなどの金属酸化物半導体材料よりなる緩衝層を設ける技術（特許文献２参照）や、有機層側に半導体材料などよりなる抵抗の高い層を有する陽極を用いる技術（特許文献３参照）が知られている。また、上面発光型の有機電界発光素子において、有機層側に高抵抗層を有する陰極を用いる技術が知られている（特許文献４参照）。いずれの技術においても高い抵抗の材料よりなる層（高抵抗材料層）を電極と有機層との間に設けることにより、異物が混入しても、高抵抗材料層が非被覆部分を覆うように形成されることによって、電極間の短絡が抑制される。

国際公開第０１／３９５５４号パンフレット 特開２００１−０３５６６７号公報 特開２００６−３３８９１６号公報 特開２００５−２０９６４７号公報

しかしながら、上記した特許文献２〜４の技術では、異物混入による短絡を抑制するには、十分な厚さの高抵抗材料層を形成する必要がある。このため、電極間の光学的距離が長くなり、特許文献１のような視野角依存性が少ない共振器構造を有するように形成しにくいという問題がある。

また、最近の表示装置では、大型化が望まれており、これに伴い単位面積当たりの許容欠陥素子数をより少なくすると共に、視野角をより広くすることが求められている。その上、消費電力をより低く抑えることも望まれているため、電極間の短絡が生じにくく、射出光の角度依存性を抑えると共に駆動電圧の上昇を抑えることができる有機電界発光素子が望まれている。

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、例えば、視野角依存性の低い素子構造を有するようにしても、短絡の発生を抑制すると共に駆動電圧を低電圧化することが可能な有機電界発光素子および表示装置を提供することにある。

本発明の有機電界発光素子は、光反射性の第１電極と光透過性の第２電極との間に、第１電極側から順に、発光層を含む第１有機層と、厚さ３ｎｍ以上６ｎｍ以下の半透過反射膜と、式（１）で表される化合物を含む第２有機層と、第１電極および第２電極よりも高い電気抵抗を有する抵抗層とを含むものである。本発明の表示装置は、本発明の有機電界素子を備えたものである。

（Ｒ１〜Ｒ６は各々独立に水素基、ハロゲン基、ヒドロキシル基、シアノ基あるいはニトロ基、またはカルボニル基を有する炭素数２０以下の１価の基、カルボニルエステル基を有する炭素数２０以下の１価の基、炭素数２０以下のアルキル基、炭素数２０以下のアルケニル基、炭素数２０以下のアルコキシル基、炭素数３０以下のシリル基、炭素数３０以下のアリール基、炭素数３０以下の複素環基、炭素数３０以下のアミノ基あるいはそれらの誘導体である。）

本発明の有機電界発光素子および表示装置では、第１有機層と第２電極との間の第１有機層側に半透過反射膜、第２電極側に抵抗層が設けられている。これにより、第１電極から上記した順に各層を積層して形成する場合、あるいは第２電極側から上記の順になるように各層を積層して形成する場合において、第１電極上あるいは第２電極上に異物が存在しても、抵抗層により両電極が接触しないように形成される。具体的には、第１電極側から順に積層して形成する場合に第１電極上に異物が存在すると、その上に形成される第１有機層によって第１電極が覆われていない非被覆部分が生じやすくなる。この場合、非被覆部分は、第１有機層の上に形成される半透過反射膜の厚さが６ｎｍ以下であるため、半透過反射膜により覆われずに、続いて形成される第２有機層あるいは抵抗層により覆われることとなる。これにより、第１電極上に第１有機層等により被覆されない非被覆部分が形成されても両電極の接触が抑制される。ここで非被覆部分が第２有機層により覆われていても、第２有機層が式（１）に示した化合物を含むため、両電極間に電界を印加すると、正孔および電子が発光層に移動し、再結合することにより光を発することになる。また、非被覆部分が第２有機層によって覆われずに、抵抗層により覆われるように形成されても、発光層は同様に光を発することになる。一方、第２電極側から順に積層して形成する場合に第２電極上に異物が存在しても、抵抗層が、第２電極上に非被覆部分が形成されないように、異物および第２電極を覆うように形成されるため、両電極の接触は抑制される。また、半透過反射膜の厚さが３ｎｍ以上であるため、半透過反射膜が導電性の高い、例えば金属材料を含む場合に、３ｎｍよりも薄く形成したものと比較して、駆動電圧が低く抑えられる。その上、半透過反射膜と抵抗層との間に、式（１）に示した化合物を含む第２有機層が設けられている。これにより、半透過反射膜を形成したのちに、抵抗層を、酸素を含む雰囲気下で形成するようにしても、半透過反射膜が酸化されやすい材料を含む場合の酸化が抑制される。すなわち、半透過反射膜の酸化による駆動電圧の上昇が抑制される。さらに、第１電極が光反射性、第２電極が光透過性であるため、第１電極と半透過反射膜との間で発光層から発せられた光を共振させ、第２電極側からその光を射出される共振器構造を有するようにできる。共振器構造を有する場合に、所定の厚さの半透過反射膜および第２有機層が第１有機層と抵抗層との間に設けられていることにより、共振器を構成するための第１電極と半透過反射膜との光学的距離が短くなるように設定できる。よって、駆動電圧を低く抑えた状態で射出光の輝度が確保されると共に射出光の角度依存性が抑制された構成にすることができる。

本発明の有機電界発光素子または表示装置によれば、第１有機層と第２電極との間の第１有機層側に半透過反射膜、第２電極側に抵抗層が設けられているので、視野角依存性が抑制された素子構造を有するようにしても、短絡の発生を抑制すると共に駆動電圧を低く抑えることができる。

本発明の一実施の形態に係る有機電界発光素子の断面構成を表す図である。 図１に示した有機電界発光素子を製造する際に異物が存在した場合を説明するための図である。 本発明の一実施の形態に係る有機電界発光素子を備えた表示装置の断面構成を表す図である。 図３に示した表示装置の平面構成を表す図である。 図３に示した表示装置の製造方法を工程ごとに表す断面図である。 図５に続く工程を表す断面図である。 図６に続く工程を表す断面図である。 実験例１−１〜１−１０における半透過反射膜の厚さと、駆動電圧および短絡率との関係を表す特性図である。 実験例１−５，２−１，２−２における色度の視野角依存性を表す特性図である。 実験例２−１７〜２−１９における色度の視野角依存性を表す特性図である。 従来の有機電界発光素子の断面構成を説明するための図である。

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．有機電界発光素子（上面発光型の例）
２．表示装置（有機電界発光素子を備えたアクティブマトリクス型の例）

［１．有機電界発光素子（上面発光型の例）］
図１は、本発明の一実施の形態に係る有機電界発光素子の断面構成を表している。この有機電界発光素子（有機ＥＬ素子）は、例えばカラーディスプレイなどの表示装置に用いられるものである。この有機電界発光素子は、例えば、第１基板１０上に、第１電極２１、第１有機層２２、半透過反射膜２３、第２有機層２４、抵抗層２５および第２電極２６をこの順で備えている。また、第１有機層２２は、第１電極２１側から順に、正孔注入層２２Ａ、正孔輸送層２２Ｂ、発光層２２Ｃおよび電子輸送層２２Ｄを積層した構造を有している。ここでは、第１電極２１を陽極、第２電極２６を陰極とし、発光層２２Ｃから発せられる光（以下、発光光という）が第２電極２６側から取り出される上面発光型の有機電界発光素子の場合について説明する。

基板１０は、その一面側に、有機電界発光素子がマトリクス状に配列するように形成されるための支持体であり、例えば、以下の基板を含んで構成されている。すなわち、高歪点ガラス基板、ソーダガラス（Ｎａ₂ Ｏ・ＣａＯ・ＳｉＯ₂ ）基板、硼珪酸ガラス（Ｎａ₂ Ｏ・Ｂ₂ Ｏ₃ ・ＳｉＯ₂ ）基板、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ₂ ）基板、鉛ガラス（Ｎａ₂ Ｏ・ＰｂＯ・ＳｉＯ₂ ）基板あるいはそれらの表面に絶縁膜が形成された基板などのガラス基板や、石英基板あるいはその表面に絶縁膜が形成された基板や、シリコン基板あるいはその表面に絶縁膜が形成された基板や、樹脂製のフィルム状のフレキシブル基板や、金属箔などである。基板１０が樹脂製のフレキシブル基板を含む場合には、そのフレキシブル基板の材質としては、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのメタクリル樹脂類や、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）あるいはポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）などのポリエステル類や、ポリカーボネート樹脂などが挙げられる。ただし、この場合には、フレキシブル基板は、透水性やガス透過性を抑制するように、積層構造を有する、あるいは表面処理が施されていることが好ましい。中でも、基板１０は、ガラス基板あるいは石英基板を含んで構成されていることが好ましい。また、基板１０は、有機電界発光素子を用いた表示装置の駆動方式がアクティブマトリックス方式である場合には、画素ごとに薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などの駆動回路が設けられたものなどでもよい。この場合の基板１０には、画素ごとに、第１電極２１がマトリックス状に設けられており、これによりアクティブマトリックス方式の表示装置では、各画素が独立して駆動する。

第１電極２１は、陽極として作用し、可視光の実質的全波長成分を反射できるように形成されている。第１電極２１を構成する材料（陽極材料）としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、セレン（Ｓｅ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、レニウム（Ｒｅ）、タンタル（Ｔａ）あるいはニオブ（Ｎｂ）、またはこれらのうちの１種あるいは２種以上を含む合金や、それらの酸化物などが挙げられ、その他に、酸化スズ、ＩＴＯ、酸化亜鉛あるいは酸化チタンなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、複数種を併せて用いてもよい。中でも、光反射性に優れ、かつ効率よく正孔を注入することが可能であることから、真空準位からの仕事関数が大きいものが好ましい。具体的には、アルミニウム、クロム、モリブデン、タングステン、銅、銀、金、白金またはそれらのうちの１種あるいは２種以上を含む合金などである。この合金としては、銀を主成分として含み、０．３重量％〜１重量％のパラジウムと、０．３重量％〜１重量％の銅とを含むＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕ合金や、アルミニウムを主成分として含む合金などが挙げられる。特に、陽極材料としては、アルミニウムを主成分として含み、かつ副成分としてアルミニウムよりも相対的に仕事関数が低い元素を含む合金（以下、アルミニウム合金という）が好ましい。反射率が高く、比較的安価であるからである。アルミニウム合金の副成分としては、ランタノイド系列元素が好ましい。ランタノイド系列元素の仕事関数は、大きくはないが、この元素を含むことにより、陽極の安定性が向上すると共に十分な正孔注入性が得られるからである。また、アルミニウム合金は、副成分として、このランタノイド系列元素の他に、ケイ素や銅などを含んでいてもよい。アルミニウム合金中における副成分の含有量は、１０重量％以下であることが好ましい。良好な反射率が安定的に維持でき、導電性も高く、第１電極２１と基板１０との密着性も高いからである。また、有機電界発光素子を製造する際に、高い加工精度および化学的安定性が得られるからである。

また、第１電極２１は、例えば、複数の層構造を有していてもよい。具体的には、光反射性の優れた材料により構成された層を第１層とし、第１有機層２２側に優れた光透過性と共に大きい仕事関数を有する第２層を設けた２層構造が挙げられる。この場合の第１層を構成する材料としては、例えばアルミニウム、あるいは上記のアルミニウム合金などが挙げられ、第２層を構成する材料としては、例えば、以下のものが挙げられる。アルミニウムの酸化物、上記のアルミニウム合金の酸化物、タングステンの酸化物、モリブデンの酸化物、ジルコニウムの酸化物、クロムの酸化物、タンタルの酸化物、バナジウムの酸化物、スズの酸化物、亜鉛の酸化物、ＩＴＯあるいはＩＺＯなどである。中でも、アルミニウムあるいはアルミニウム合金の酸化物は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金を含む第１層を形成したのちに、超高真空中に保持していなければ、その第１層の表面が酸化されて自然に形成される。このため、真空蒸着法やスパッタ法などの成膜工程を行わなくてもよいことから好ましい。また、アルミニウム合金を含む層を第１層とし、この第１層と基板１０との間に、第１電極２１と基板１０との密着性を向上させるために、導電性を有する第２層を形成してもよい。この導電性を有する第２層を構成する材料としては、例えば、ＩＴＯやＩＺＯなどの透明導電性材料などが挙げられる。なお、第１電極２１では、上記で説明した２層構造の双方を併せて有していてもよい。すなわち、基板１０上に、基板１０との密着性を向上させるための導電性を有する層と、その上に設けられた光反射性の優れた材料により構成された層と、その上に設けられた優れた光透過性と共に大きい仕事関数を有する層とを備えた３層構造としてもよい。

第１電極２１の形成方法としては、例えば、気相法あるいは液相法などが挙げられる。気相法としては、例えば、電子ビーム蒸着法、熱フィラメント蒸着法、真空蒸着法あるいはレーザアブレーション法などの蒸着法や、スパッタリング法や、化学的気相成長法（ＣＶＤ法）や、イオンプレーティング法などが挙げられる。液相法としては、例えば、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法あるいはメタルマスク印刷法などの印刷法や、電気めっき法あるいは無電解めっき法などのめっき法や、ゾル・ゲル法などが挙げられる。これらの気相法および液相法のうちの１種あるいは２種以上の方法とエッチング法やリフトオフ法などとを組み合わせて所定の形状を有するように形成してもよい。中でも、印刷法は、直接、所望の形状（パターン）を有する第１電極２１を形成可能になるため好ましい。また、第１有機層２２上に気相法により第１電極２１を形成する場合には、下地に対して影響を及ぼすことのない程度に、成膜粒子のエネルギーが小さい成膜方法が好ましい。この場合の成膜粒子のエネルギーが小さい成膜方法としては、真空蒸着法あるいはＣＶＤ法などが挙げられる。

第１有機層２２が備えた正孔注入層２２Ａは、第１電極２１において生じた正孔を正孔輸送層２２Ｂに効率よく注入するためのものである。正孔注入層２２Ａを構成する材料としては、任意の正孔注入材料を用いることができる。正孔注入材料としては、例えば、ヘキサニトリルヘキサアザトリフェニレン、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、４，４’，４”−トリス（ナフチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ＴＮＡＴＡ）、あるいは式（２）で表される４，４’，４”−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）などが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、複数種を混合して用いてもよい。

正孔輸送層２２Ｂは、正孔注入層２２Ａから注入された正孔を発光層２２Ｃへ効率よく輸送するためのものである。正孔輸送層２２Ｂを構成する材料としては、任意の正孔輸送材料を用いることができる。正孔輸送材料としては、例えば、式（３）で表されるＮ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（α−ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ジフェニル−４，４’-ジアミン（ＴＰＤ）、あるいはＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス［Ｎ−フェニル−Ｎ−（２−ナフチル）−４’−アミノビフェニル−４−イル］−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＮＰＴＥ）などが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、複数種を混合して用いてもよい。また、正孔輸送材料として正孔注入材料を用いることもできる。

発光層２２Ｃは、第１電極２１と第２電極２６との間で電界が印加された際に、陽極（第１電極２１）側から注入された正孔と、陰極（第２電極２６）側から注入された電子とが再結合し、光を発生する領域である。発光層２２Ｃを構成する材料としては、発光機能（正孔と電子との再結合の場を提供し、この再結合を発光につなげる機能）と共に、例えば、電荷の注入機能および電荷の輸送機能を有するものが好ましい。これにより、発光効率が向上する一方で、正孔注入層２２Ａ、正孔輸送層２２Ｂ、および電子輸送層２２Ｄを設けなくとも、発光することが可能となる。ここでいう電荷の注入機能とは、電界印加時において、陽極からの正孔を注入することができると共に、陰極からの電子を注入することができる機能のことである。また、電荷の輸送機能とは、注入された正孔および電子を電界の力で移動させる機能のことである。

発光層２２Ｃを構成する材料は、発光光の色相に応じて任意に選択することができる。例えば、ホストとなる化合物（ホスト材料）に対して、各色（青色、緑色、赤色）の発光色素（発光性ゲスト材料）をドーピングしたものが挙げられる。この発光色素の色調に従って、電界が印加されると各色を発光する。

ホスト材料としては、例えば、ナフタレン誘導体、インデン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、ナフタセン誘導体、トリフェニレン誘導体、アントラセン誘導体、ペリレン誘導体、ピセン誘導体、フルオランテン誘導体、アセフェナントリレン誘導体、ペンタフェン誘導体、ペンタセン誘導体、コロネン誘導体、ブタジエン誘導体、スチルベン誘導体、オキサジアゾール誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ピラゾノキノリン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体あるいはビス（ベンゾキノリノラト）ベリリウム錯体などが挙げられる。具体的には、例えば、式（４−１）で表されるルブレンや、式（４−２）で表される９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（ＡＤＮ）などが挙げられる。

また、発光性ゲスト材料としては、発光効率が高い材料、例えば、低分子蛍光色素、蛍光性の高分子、さらには金属錯体等の有機発光材料が用いられる。以下で各色の発光ゲスト材料について説明する。

赤色発光性ゲスト材料は、約５８０ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲に発光ピークを有する化合物であり、例えば、ニールレッドや、ＤＣＭ１（４−Ｄｉｃｙａｎｍｅｔｈｙｌｅｎｅ−２−ｍｅｔｈｙｌ−６（ｐ−ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｓｔｙｒｙｌ）−４Ｈ−ｐｙｒａｎ）あるいはＤＣＪＴ（４−（ジシアノメチレン）−２−ｔ− ブチル−６−（ジュロリジルスチリル）−ピラン）などのピラン誘導体や、ペリレン誘導体や、スクアリリウム誘導体や、ポルフィリン誘導体や、クロリン誘導体や、ユーロジリン誘導体などが挙げられる。赤色発光性ゲスト材料としては、これらのうちの１種あるいは２種以上が好ましく用いられる。ペリレン誘導体としては、例えば、式（５−１）で表される化合物（ジベンゾ［ｆ，ｆ’］ジインデノ［１，２，３−ｃｄ：１’，２’，３’−ｌｍ］ペリレン誘導体）などが挙げられる。

緑色発光性ゲスト材料は、約４９０ｎｍ〜５８０ｎｍの波長範囲に発光ピークを有する化合物ことであり、例えば、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、アミノアントラセン誘導体、ピレン誘導体、ナフタセン誘導体、フルオランテン誘導体、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、キナクリドン誘導体、インデノ［１，２，３−ｃｄ］ペリレン誘導体あるいはビス（アジニル）メテンホウ素錯体ピラン系色素などが挙げられる。緑色発光性ゲスト材料としては、これらのうちの１種あるいは２種以上が好ましく用いられる。アミノアントラセン誘導体としては、例えば、式（５−２）で表されるジアミノアントラセンなどが挙げられ、クマリン誘導体としては、例えば、クマリン６などが挙げられる。

青色発光性ゲスト材料は、約４００ｎｍ〜４９０ｎｍの波長範囲に発光ピークを有する化合物であり、例えば、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ナフタセン誘導体、スチリルアミン誘導体あるいはビス（アジニル）メテンホウ素錯体などである。具体的には、アミノナフタレン誘導体、アミノアントラセン誘導体、アミノクリセン誘導体、アミノピレン誘導体、スチリルアミン誘導体あるいはビス（アジニル）メテンホウ素錯体が挙げられ、これらのうちの１種あるいは２種以上が好ましく用いられる。アミノクリセン誘導体としては、例えば、式（５−３）で表される化合物などが挙げられる。

また、発光層２２Ｃを構成する材料は、以下のものを用いてもよい。具体的には、青色発光層を形成する場合には、オキサジアゾール誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ピラゾノキノリン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体あるいはオリゴチオフェン誘導体などの青色発光材料が挙げられる。緑色発光層を形成する場合には、青色発光材料に対して、上記の緑色発光性ゲスト材料のうちの１種あるいは２種以上をドーピングした緑色発光材料が挙げられる。赤色発光層を形成する場合には、青色発光材料あるいは緑色発光材料に対して、上記の赤色発光性ゲスト材料のうちの１種あるいは２種以上をドーピングした赤色発光材料が挙げられる。

なお、発光層２２Ｃでは、発光光の色相が単色となるようにしてもよいし、各色のうちの１色を発光する層を積層して発光光を白色としてもよい。すなわち、発光層２２Ｃは、例えば、青色発光層、緑色発光層あるいは赤色発光層のうちのいずれかでもよいし、それらを積層して白色発光層としてもよい。さらに、上記では、発光層２２Ｃが赤色、緑色あるいは青色の光を発光する場合の構成の一例を説明しており、その他の色を発光するようにしてもよい。

電子輸送層２２Ｄは、第２電極２６から注入された電子を発光層２２Ｃに効率よく輸送するためのものである。電子輸送層２２Ｄを構成する材料としては、任意の電子輸送材料を用いることができる。電子輸送材料としては、例えば、式（６）で表されるＡｌｑ３（トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム）などのアルミキノリノール錯体や、ＯＸＤあるいはＰＢＤなどのオキサジアゾール誘導体や、ＴＡＺなどのトリアゾール誘導体や、バソクプロリンあるいはバソフェナントロリンなどのフェナンスロリン誘導体などが挙げられる。その他に、キノリン、ペリレン、フェナントロリン、ビススチリル、ピラジン、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、フルオレノン、アントラセン、ナフタレン、フェナントレン、ピレン、ブタジエン、クマリン、アクリジン、スチルベンあるいは１，１０−フェナントロリンなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、複数種を混合して用いてもよい。

第１有機層２２の各層の形成方法としては、例えば、真空蒸着法あるいはレーザー転写法などのドライプロセスや、塗布法あるいは印刷法などのウェットプロセスが挙げられる。塗布法としては、例えば、スピンコート法、ディッピング法、ドクターブレード法、吐出コート法あるいはスプレーコート法などが挙げられる。印刷法としては、例えば、インクジェット法、オフセット印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法あるいはマイクログラビアコート法などが挙げられる。第１有機層２２は、これらのドライプロセスおよびウェットプロセスのうちの１種の方法により形成されていてもよいし、第１有機層２２の各層を構成する材料の性質に応じて異なる方法により形成されていてもよい。

電子輸送層２２Ｄと半透過反射膜２３との間には、第２電極２６側から移動した電子を電子輸送層２２Ｄに効率よく注入するための電子注入層（図示せず）が設けられていてもよい。電子注入層は、光透過性が良好で、かつ仕事関数が小さい材料により構成され、その厚さは１ｎｍ未満となっている。電子注入層を構成する材料としては、例えば、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属酸化物、あるいはアルカリ土類金属フッ化物などが挙げられる。具体的には、酸化リチウム（Ｌｉ₂ Ｏ）、酸化セシウム（Ｃｓ₂ Ｏ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）あるいはフッ化カルシウム（ＣａＦ₂ ）等である。これらは単独で用いられてもよいし、複数種を混合して用いてもよい。

半透過反射膜２３は、発光層２２Ｃからの発光光およびその発光光が第１電極２１によって反射した光の一部を透過し、他の一部を第１電極２１側に反射するためのものである。半透過反射膜２３は、電荷の輸送機能あるいは電荷の注入機能を有する材料により構成され、その厚さは、３ｎｍ以上６ｎｍ以下となっている。半透過反射膜２３の厚さを、この範囲内にすることにより、半透過反射膜２３が導電性の高い、例えば金属材料を含む場合に、駆動電圧をより低く抑えられると共に、素子製造時に異物が第１電極２１上に存在していても、有機電界発光素子において短絡による電流のリークを生じにくくなる。詳細には、高い導電性を有する材料を含む半透過反射膜２３の厚さが３ｎｍ未満の場合には、その厚さが３ｎｍ以上の場合よりも駆動電圧が高くなりやすくなる。一方、その厚さが６ｎｍ超の場合には、製造時に異物が第１電極２１上に存在すると、半透過反射膜２３が第１電極２１と接して形成されやすくなる。これにより、有機電界発光素子において第１電極２１と半透過反射膜２３との間の短絡による電流リークが生じやすくなり、発光層２２Ｃが発光しなかったり、点滅したりといった欠陥が生じやすくなる。

半透過反射膜２３を構成する材料としては、例えば、マグネシウム、アルミニウム、カルシウム、ナトリウムあるいはリチウムなどの単体、またはそれらの合金などが挙げられる。もちろん、半透過反射膜を形成可能であるならば、金属以外の材料を用いてもよい。中でも、マグネシウムと銀との合金（Ｍｇ−Ａｇ合金）、アルミニウムとリチウムとの合金（Ａｌ−Ｌｉ合金）、アルミニウムあるいは銀が好ましい。

半透過反射膜２３の形成方法としては、上記した第１電極２１の形成方法と同様の方法が挙げられる。中でも、半透過反射膜２３を第１有機層２２上に気相法により形成する場合には、下地に対して影響を及ぼすことのない程度に、成膜粒子のエネルギーが小さい成膜方法が好ましい。この場合の成膜粒子のエネルギーが小さい成膜方法としては、真空蒸着法あるいはＣＶＤ法などが挙げられる。この場合、特に、カバレッジが低いことから、真空蒸着法が好ましい。

第２有機層２４は、半透過反射膜２３の酸化を防止して駆動電圧の上昇を抑えるためのものであり、電荷の輸送機能あるいは電荷の注入機能を備えている。これにより、以下の場合においても、駆動電圧の低電圧化を図ることができる。すなわち、第２有機層２４を設けないようにすると、後述する抵抗層２５を半透過反射膜２３上に設けることになる。この際、半透過反射膜２３が酸化されやすい金属材料を含み、その上、抵抗層２５を、酸素を含む雰囲気下で半透過反射膜２３上に形成する場合には、半透過反射膜２３の表面が酸化されやすくなる。この半透過反射膜２３の酸化により、駆動電圧が上昇するおそれがある。ところが、このような場合でも、酸化されやすい半透過反射膜２３上に、酸素を含まない雰囲気下で形成可能であると共に酸化されにくい第２有機層２４を設けることにより、半透過反射膜２３の酸化による駆動電圧の上昇が抑制される。

第２有機層２４を構成する材料は、例えば、平滑で欠陥のない連続膜を形成可能なものであることが好ましい。連続膜を形成しにくい材料であると、上記したように抵抗層２５を、酸素を含む雰囲気下で形成した際に、半透過反射膜２３が酸化され、駆動電圧が上昇するおそれがあるからである。加えて、第２有機層２４を構成する材料は、駆動電圧の上昇を抑えるために、第２有機層２４の電気抵抗がなるべく低くなりやすい材料、すなわち電気抵抗の低い材料が好ましい。ただし、電気抵抗の高い材料であっても、形成される第２有機層２４の厚さを、例えば５ｎｍ〜１０ｎｍ程度に薄くした場合に、連続膜が形成され、かつ第２有機層２４としての電気抵抗を低くすることができれば用いることができる。このような第２有機層２４を構成する材料としては、例えば、上記した正孔注入材料、正孔輸送材料、発光層２２Ｃを構成する材料、あるいは電子輸送材料などが挙げられ、その他、一般的な有機電界発光素子の有機層を構成する材料なども挙げられる。中でも、第２有機層２４を構成する材料としては、式（１）で表される化合物が好ましい。駆動電圧の上昇を抑制し、平滑な連続膜が形成されやすいからである。

（Ｒ１〜Ｒ６は各々独立に水素基、ハロゲン基、ヒドロキシル基、シアノ基あるいはニトロ基、またはカルボニル基を有する炭素数２０以下の１価の基、カルボニルエステル基を有する炭素数２０以下の１価の基、炭素数２０以下のアルキル基、炭素数２０以下のアルケニル基、炭素数２０以下のアルコキシル基、炭素数３０以下のシリル基、炭素数３０以下のアリール基、炭素数３０以下の複素環基、炭素数３０以下のアミノ基あるいはそれらの誘導体である。）

式（１）中で説明した「誘導体」とは、置換基中に含まれる水素原子の一部あるいは全部が、他の原子あるいは原子団と置き換わった基のことをいう。他の原子としては、例えば、ハロゲンなどが挙げられる。また、原子団としては、例えば、ヒドロキシル基、シアノ基あるいはニトロ基、またはカルボニル基を有する基、カルボニルエステル基を有する基、アルキル基、アルケニル基、アルコキシル基、シリル基、アリール基、複素環基、あるいはアミノ基などが挙げられる。また、式（１）中で説明したＲ１〜Ｒ６のうちの２つあるいは２つ以上は互いに結合して、環構造を形成してもよい。

式（１）中で説明したアリール基としては、例えば、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、フルオレニル基、１−アントリル基、２−アントリル基、９−アントリル基、１−フェナントリル基、２−フェナントリル基、３−フェナントリル基、４−フェナントリル基、９−フェナントリル基、１−ナフタセニル基、２−ナフタセニル基、９−ナフタセニル基、１−ピレニル基、２−ピレニル基、４−ピレニル基、１−クリセニル基、６−クリセニル基、２−フルオランテニル基、３−フルオランテニル基、２−ビフェニルイル基、３−ビフェニルイル基、４−ビフェニルイル基、ｏ−トリル基、ｍ−トリル基、ｐ−トリル基、あるいはｐ−ｔ−ブチルフェニル基などが挙げられる。

式（１）中で説明した複素環基は、へトロ原子として酸素原子、窒素原子あるいは硫黄原子を含むと共に環の員数が５あるいは６の芳香族複素環基、または炭素数２〜２０の縮合多環芳香複素環基が挙げられ、例えば、チエニル基、フリル基、ピロリル基、ピリジル基、キノリル基、キノキサリル基、イミダゾピリジル基、あるいはベンゾチアゾール基などである。具体的には、１−ピロリル基、２−ピロリル基、３−ピロリル基、ピラジニル基、２−ピリジニル基、３−ピリジニル基、４−ピリジニル基、１−インドリル基、２−インドリル基、３−インドリル基、４−インドリル基、５−インドリル基、６−インドリル基、７−インドリル基、１−イソインドリル基、２−イソインドリル基、３−イソインドリル基、４−イソインドリル基、５−イソインドリル基、６−イソインドリル基、７−イソインドリル基、２−フリル基、３−フリル基、２−ベンゾフラニル基、３−ベンゾフラニル基、４−ベンゾフラニル基、５−ベンゾフラニル基、６−ベンゾフラニル基、７−ベンゾフラニル基、１−イソベンゾフラニル基、３−イソベンゾフラニル基、４−イソベンゾフラニル基、５−イソベンゾフラニル基、６−イソベンゾフラニル基、７−イソベンゾフラニル基、キノリル基、３−キノリル基、４−キノリル基、５−キノリル基、６−キノリル基、７−キノリル基、８−キノリル基、１−イソキノリル基、３−イソキノリル基、４−イソキノリル基、５−イソキノリル基、６−イソキノリル基、７−イソキノリル基、８−イソキノリル基、２−キノキサリニル基、５−キノキサリニル基、６−キノキサリニル基、１−カルバゾリル基、２−カルバゾリル基、３−カルバゾリル基、４−カルバゾリル基、９−カルバゾリル基、１−フェナンスリジニル基、２−フェナンスリジニル基、３−フェナンスリジニル基、４−フェナンスリジニル基、６−フェナンスリジニル基、７−フェナンスリジニル基、８−フェナンスリジニル基、９−フェナンスリジニル基、１０−フェナンスリジニル基、１−アクリジニル基、２−アクリジニル基、３−アクリジニル基、４−アクリジニル基、あるいは９−アクリジニル基などが挙げられる。

式（１）中で説明したアミノ基としては、例えば、アルキルアミノ基、アリールアミノ基あるいはアラルキルアミノ基などが挙げられる。また、このアミノ基は、総炭素数１〜６の脂肪族炭化水素基および１〜４つの芳香族環のうちの少なくとも一方を有することが好ましい。具体的には、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、ビスビフェニリルアミノ基あるいはジナフチルアミノ基などである。

式（１）に示した化合物としては、例えば、式（１−１）〜式（１−５０）で表される化合物あるいは式（１−１）〜式（１−５０）に示した骨格を有する誘導体などが挙げられる。なお、式（１）に示した構造を有していれば、式（１−１）〜式（１−５０）に示した化合物あるいはその誘導体に限定されるものではない。

式（１）に示した化合物を構成材料として用いた場合の第２有機層２４の厚さは、３０ｎｍ程度以下であることが好ましい。これにより第２有機層２４の抵抗による電圧上昇が十分に抑えられるからである。この場合、特に、５ｎｍ以上１０ｎｍ以下程度であることが好ましい。第２有機層２４としての機能が十分に得られ、かつ余計な電圧上昇が抑えられるうえに、材料の使用量が抑えられるからである。

第２有機層２４の形成方法としては、例えば、第１有機層２２を構成する各層の形成方法と同様の方法が挙げられる。

抵抗層２５は、素子製造時において、第１電極２１上あるいは第２電極２６上に異物が存在しても、第１電極２１と第２電極２６とが接して形成されないようするためのものである。抵抗層２５は、第１電極２１および第２電極２６よりも高い電気抵抗を有すると共に、電荷の輸送機能あるいは電荷の注入機能を備えている。これにより、第１電極２１と第２電極２６との間の短絡の発生が抑制され、欠陥が生じにくくなる。

抵抗層２５を構成する材料は、その電気抵抗率が１×１０⁶ Ω・ｍ以上１×１０¹⁰Ω・ｍ以下（１×１０⁴ Ω・ｃｍ以上１×１０⁸ Ω・ｃｍ以下）のものが好ましい。上記の範囲内の材料を用いれば、十分に短絡の発生が抑制され、駆動電圧が低く抑えられるからである。特に抵抗層２５を構成する材料は、その電気抵抗率が１×１０⁸ Ω・ｍ以上１×１０⁹ Ω・ｍ以下（１×１０⁶ Ω・ｃｍ以上１×１０⁷ Ω・ｃｍ以下）のものが好ましい。より十分に短絡の発生が抑制され、駆動電圧が低く抑えられるからである。このような抵抗層２５を構成する材料としては、例えば、酸化物半導体材料が挙げられる。酸化物半導体材料としては、例えば、酸化ニオブ（Ｎｂ₂ Ｏ₅ ）、酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）、酸化モリブデン（ＭｏＯ₂ ）、酸化タンタル（Ｔａ₂ Ｏ₅ ）、酸化ニオブと酸化チタンとの混合物、酸化チタンと酸化亜鉛（ＺｎＯ）との混合物、あるいは酸化ケイ素（ＳｉＯ₂ ）と酸化錫（ＳｎＯ₂ ）との混合物などが挙げられる。なお、抵抗層２５を構成する材料は、その電気抵抗率と、その材料を用いて形成された抵抗層２５によって生じる駆動時の電圧降下の値と、を考慮して選択される。抵抗層２５によって生じる駆動時の電圧降下の値の目安は、例えば、０．０５Ｖ〜１．０Ｖの範囲である。

また、抵抗層２５は、例えば、複数の層構造を有していてもよい。この層構造としては、例えば、以下の２つの積層構造が挙げられる。第１の積層構造は、第２有機層２４側から、第１抵抗層と、第１抵抗層よりも高い電気抵抗率を有する第２抵抗層とを含んでいる。第１抵抗層の構成材料としては、例えば、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化モリブデン、酸化タンタル、酸化ニオブと酸化チタンとの混合物、酸化チタンと酸化亜鉛との混合物、あるいは酸化ケイ素と酸化錫との混合物などが挙げられる。第１抵抗層は、例えば、これらの材料を用いて成膜時の酸素分圧を下げて形成される。第２抵抗層の構成材料としては、例えば、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化モリブデン、酸化タンタル、酸化ニオブと酸化チタンとの混合物、酸化チタンと酸化亜鉛との混合物、あるいは酸化ケイ素と酸化錫の混合物を挙げられる。第２抵抗層は、例えば、これらの材料を用いて、第１抵抗層よりも電気抵抗率が高くなるように形成される。また、第２の積層構造は、第２有機層２４側から、第１抵抗層、第２抵抗層および第３抵抗層を有し、かつ第２抵抗層の電気抵抗率が第１抵抗層および第３抵抗層よりも高くなっている。第１抵抗層および第３抵抗層の構成材料としては、例えば、上記第１の積層構造の第１抵抗層の構成材料と同じ材料が挙げられ、第１抵抗層および第３抵抗層は、第１の積層構造の第１抵抗層と同様に形成される。また、第２抵抗層の構成材料は、上記第１の積層構造の第２抵抗層の構成材料と同じ材料が挙げられ、第２抵抗層は、第１の積層構造の第２抵抗層と同様に形成される。この場合の第１抵抗層、第２抵抗層および第３抵抗層の電気抵抗率をそれぞれＲ₁ （Ω・ｍ）、Ｒ₂ （Ω・ｍ）およびＲ₃ （Ω・ｍ）とすると、Ｒ₁ 、Ｒ₂ およびＲ₃ は、例えば、１×１０^-3Ω・ｍ≦Ｒ₁ ／Ｒ₂ ≦１×１０^-1Ω・ｍ、かつ１×１０^-3Ω・ｍ≦Ｒ₃ ／Ｒ₂ ≦１×１０^-1Ω・ｍを満たすことが好ましい。抵抗層２５と第２有機層２４との間および抵抗層２５と第２電極２６との間の密着性が向上し、抵抗層２５における電圧降下が少なくなる。よって、駆動電圧を低く抑えられる。

抵抗層２５の厚さは、０．１μｍ以上２μｍ以下であることが好ましく、０．３μｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。上記の範囲内であれば、十分に短絡の発生が抑制され、駆動電圧が低く抑えられるからである。

抵抗層２５の形成方法としては、カバレッジが良好な方法が好ましい。短絡の発生をより抑制しやすくなるからである。カバレッジが良好な形成方法としては、例えばスパッタリング法や、ＣＶＤ法や、イオンプレーティング法などが挙げられる。また、抵抗層２５の成膜時において、第１電極２２上あるいは第２電極２６上に異物が存在した場合のカバレッジを良好にするために、成膜時の圧力は、高い方が好ましく、０．１Ｐａ以上１０Ｐａ以下とすることがより好ましい。また、酸化物半導体を含む抵抗層２５を形成する場合、成膜時の酸素濃度（酸素分圧）によって抵抗層２５の電気抵抗率が変化することも生じるが、抵抗層２５によって生じる駆動時の電圧降下の値が上記した０．０５Ｖ〜１．０Ｖの範囲であればよい。なお、例えば、抵抗層５０をＮｂ₂ Ｏ₅ により形成する場合、成膜時の酸素分圧が１×１０^-4Ｐａから１×１０^-2Ｐａまで変化しても、その電気抵抗率は１×１０⁶ Ω・ｍ〜１×１０⁸ Ω・ｍまでしか変化しない。

第２電極２６は、発光層２２Ｃに対して電界を印加するための一方の電極であり、光透過性を有している。これにより、発光層２２Ｃからの発光光およびその発光光が第１電極２１において反射した光のうち、半透過反射膜２３を透過した光が第２電極２６から外側へ取り出されることとなる。第２電極２６を構成する材料としては、例えば透明電極材料が挙げられる。透明電極材料としては、例えば、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛、スズあるいはこれらのうちの２種以上を含む無機酸化物などが挙げられる。具体的には、ＩＴＯ（Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ）、ＩＺＯ（Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ）、ＺｎＯ、あるいはＡＺＯ（Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ）などである。

第２電極２６の形成方法としては、上記した第１電極２１の形成方法と同様の方法が挙げられる。

また、第２電極２６には、全体としての低抵抗化を図るために、第２電極２１を構成する材料よりも低い抵抗の材料により構成された補助電極（バス電極；図示せず）が設けられていてもよい。

この有機電界発光素子では、第１電極２１と半透過反射膜２３との間で発光光を共振させて、光を取り出す共振器構造を備えるように構成されることが好ましい。共振器構造を備えることにより、第２電極２６を透過して射出される射出光（取り出し光）が共振の中心波長付近になるため、（取り出し光）の色純度が向上すると共に、その光強度も向上する。すなわち、発光効率が高く、低電圧駆動が可能になるため、消費電力が抑えられ、長寿命になる。そのうえ、抵抗層２５が半透過反射膜２３と第２電極２６との間に設けられているため、取り出し光のうち第２電極２６の表面から垂直方向の光と斜め方向の光との間での輝度および色度の差が少なくするようにできる。よって、取り出し光の角度依存性が低く抑えられた素子構造を有するようにできる。

共振器構造では、第１有機層２２が共振器となり、第１電極２１の発光層２２Ｃ側における発光光の反射表面（第１端部Ｐ１）と、半透過反射膜２３の発光層２２Ｃ側における発光光の反射表面（第２端部Ｐ２）との間で、発光層２２Ｃからの発光光を共振させる。この場合には、第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との間の光学的距離Ｌは、例えば、数式（１）を満たすように設定されている。なお、光学的距離Ｌは、第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との間の物理的距離Ｌ₀ と、第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との間の層（ここでは、第１有機層２２）の屈折率ｎとから算出され、Ｌ＝Ｌ₀ ×ｎである。

（数１）
（２Ｌ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ・・・・・・（１）
（Ｌは第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との光学的距離であり、Φは第１端部Ｐ１で生じる反射光の位相シフトΦ₁ と第２端部Ｐ２で生じる反射光の位相シフトΦ₂ との和（Φ＝Φ₁ ＋Φ₂ ）（ｒａｄ）であり、λは取り出し光のスペクトルのピーク波長である。ｍは整数を表す。なお、Ｌおよびλの単位は互いに共通しており、例えばｎｍである。）

数式（１）中で説明した位相シフト量Φ₁ ，Φ₂ は、第１電極２１および半透過反射膜２３を構成する材料の複素屈折率の実数部分と虚数部分との値を、例えばエリプソメータを用いて測定し、これらの値に基づいて算出することができる（例えば、「Principles of Optic」, Max Born and Emil Wolf, １９７４（PERGAMON PRESS）参照）。なお、第１有機層２２、第２有機層２４、抵抗層２５あるいは第２電極２６、またはその他の層の屈折率もエリプソメータを用いて測定することで求めることができる。

光学的距離Ｌが数式（１）を満たすようにする場合には、λは任意に設定可能であり、これにより所望の波長の光を取り出し光とすることができる。すなわち、λは、有機電界発光素子より取り出したい光のピーク波長となる。この光学的距離Ｌは、数式（１）において０または正の最小値となるように設定されことが好ましい。取り出し光の角度依存性が低く抑えられるからである。特に、光学的距離Ｌは、取り出し光の角度依存性をより低く抑えるためには、数式（１）中においてｍ＝０となるように設定されることがより好ましいが、光学的距離Ｌは、数式（２）満たしていればよい。十分な発光効率が確保されると共に、取り出し光の角度依存性が十分に低く抑えられるからである。

（数２）
−０．３≦（２Ｌ）／λ₁ ＋Φ／（２π）≦０．３・・・・・・（２）
（Ｌは第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との光学的距離であり、Φは第１端部Ｐ１で生じる反射光の位相シフトΦ₁ と第２端部Ｐ２で生じる反射光の位相シフトΦ₂ との和（Φ＝Φ₁ ＋Φ₂ ）（ｒａｄ）であり、λ₁ は発光層における発光光のスペクトルのピーク波長である。なお、Ｌおよびλ₁ の単位は互いに共通しており、例えばｎｍである。）

また、光学的距離Ｌは、発光層２２Ｃの最大発光位置と第１端部Ｐ１との光学的距離Ｌ₁ が数式（３−１）を満たし、かつ最大発光位置と第２端部Ｐ２との間の光学的距離Ｌ₂ が数式（３−２）を満たすように設定されていてもよい。ここでの最大発光位置とは、発光領域のうちで最も発光強度が大きい位置を言う。例えば、発光層２２Ｃの第１電極２１側と第２電極２６側との両方の界面で発光する場合には、そのうちの大きい発光強度の界面が最大発光位置となる。

（数３）
０．７｛−Φ₁／（２π）＋ｍ₁｝≦２Ｌ₁／λ₁≦１．２｛−Φ₁／（２π）＋ｍ₁｝・・・・・・（３−１）
０．７｛−Φ₂／（２π）＋ｍ₂｝≦２Ｌ₂／λ₁≦１．２｛−Φ₂／（２π）＋ｍ₂｝・・・・・・（３−２）
（Ｌ₁ は第１端部Ｐ１と最大発光位置との間の光学的距離であり、Ｌ₂ は第２端部Ｐ２と最大発光位置との間の光学的距離である。Φ₁ は第１端部Ｐ１で生じる反射光の位相シフト（ｒａｄ）であり、−２π＜Φ₁ ≦０を満たす。Φ₂ は第２端部Ｐ２で生じる反射光の位相シフト（ｒａｄ）であり、−２π＜Φ₂ ≦０を満たす。λ₁ は発光層における発光光のスペクトルのピーク波長である。ｍ₁ およびｍ₂ の値（ｍ₁ ，ｍ₂ ）は（０，０）、（１，０）あるいは（０，１）である。）

また、この有機電界発光素子では、第２電極２６の表面から垂直方向に射出される光と、斜め４５°の方向に射出される光との間のＬ^* ｕ^* ｖ^* 表色系における色度差Δｕ^* ｖ^* は、０．０３以下であることが好ましい。これにより、垂直方向から斜め４５°の間で、射出光の色度の角度依存性として視認されにくくなる。その上、この範囲内であれば、表示装置などに用いた場合に、視野角依存性を小さく抑えることができ、十分な視野角が確保されやすくなる。

このような有機電界発光素子は、例えば、以下のように製造することができる。

まず、基板１０上に、第１電極２１を、例えば、真空蒸着法、イオンプレーティング法あるいはスパッタリング法などのドライプロセスにより形成する。こののち、必要に応じてドライエッチング法により所定の形状にする。

次に、第１電極２１上に、ドライプロセスおよびウェットプロセスにより、正孔注入層２２Ａ、正孔輸送層２２Ｂ、発光層２２Ｃおよび電子輸送層２２Ｄをこの順で積層し、第１有機層２２を形成する。こののち、必要に応じて第１有機層２２上に、ドライプロセスによって電子注入層を形成する。

次に、第１有機層２２の電子輸送層２２Ｄの上に、半透過反射膜２３を、第１有機層２２上における厚さが３ｎｍ以上６ｎｍ以下となるように、例えば、蒸着法などのドライプロセスにより形成する。この場合、下地となる第１有機層２２が水分を吸収すると劣化するおそれがあるため、半透過反射膜２３を形成する際には、第１有機層２２を大気中の水分に曝さないようにすることが好ましい。

続いて、半透過反射膜２３の上に、例えば、ドライプロセスあるいはウェットプロセスにより第２有機層２４を形成する。この場合、下地となる半透過反射膜２３は、その膜厚が薄いものであり、材料によっては酸化されやすいものである。その上、第２有機層２４も水分吸収による劣化が生じるおそれがある。このため、第２有機層２４は、酸素および水分が少ないあるいはそれらを含まない雰囲気下で形成されることが好ましい。続いて、第２有機層２４の上に、例えば成膜時の圧力を０．１Ｐａ以上１０Ｐａ以下となるように抵抗層２５をドライプロセスにより形成する。最後に、第２電極２６を、例えばドライプロセスにより形成する。これにより、図１に示した有機電界発光素子が完成する。

この有機電界発光素子では、第１電極２１と第２電極２６との間に電界が印加されると、第１電極２１から正孔が正孔注入層２２Ａおよび正孔輸送層２２Ｂを介して発光層２２Ｃに注入される。その一方で、第２電極２６から電子が抵抗層２５、第２有機層２４、半透過反射膜２３、電子輸送層２２Ｄを介して発光層２２Ｃに注入される。このように移動してきた正孔と電子とが発光層２２Ｃにおいて再結合し、光を発することとなる。発光層２２Ｃからの発光光のうちの一部は、半透過反射膜２３を透過し、その他の一部は、第１電極２１と半透過反射膜２３との間で反射を繰り返したのち半透過反射膜２３を透過する。ここで、共振器構造を有していれば、発光層２２Ｃからの発光光は、第１電極２１の第１端部Ｐ１と半透過反射膜２３の第２端部Ｐ２との間で共振し、その光の純度および強度が高められたのちに、半透過反射膜２３を透過する。半透過反射膜２３を透過した光は、第２有機層２４および抵抗層２５を介して第２電極２６に入射したのち、射出される。この射出された光（射出光）が取り出し光となる。

ここで、従来の有機電界発光素子では、第１電極と、第１電極上に設けられた発光層を含む有機層と、有機層上に設けられた第２電極とを積層した構成を有している。これにより、図１１に示したように、例えば、第１電極１１１上に異物２００が存在すると、その異物２００の上に有機層１１２が形成されることになる。ところが、有機層１１２の厚さが十分ではないと、第１電極１１１と異物２００との間に、有機層１１２に覆われていない部分（非被覆部分）が生じることになる。この非被覆部分が存在する状態で第２電極１１３が形成されると第１電極１１１と第２電極１１３とが接触するように形成されるため、電極間に短絡が生じることとなる。このような電極間の短絡が生じると、表示装置に用いた場合に、その素子を含んで構成される画素の欠陥となる。

これに対して、本実施の形態の有機電界発光素子では、第１有機層２１と第２電極２６との間の第１有機層２２側に半透過反射膜２３、第２電極２６側に抵抗層２５が設けられている。これにより、第１電極２１から上記した順に各層を積層して形成する場合、あるいは第２電極２６側から上記の順になるように各層を積層して形成する場合において、第１電極２１上あるいは第２電極２６上に異物が存在しても、抵抗層２５により両電極が接触しないように形成される。

具体的には、本実施の形態では、図２に示したように第１電極２１側から順に積層して形成する場合に第１電極２１上に異物１００が存在すると、その上に形成される第１有機層２２によって第１電極２１が覆われていない非被覆部分が生じやすくなる。この場合、非被覆部分は、半透過反射膜２３の厚さが６ｎｍ以下であるため、第１有機層２２の上に形成される半透過反射膜２３により覆われずに、例えば、続いて形成される第２有機層２４あるいは抵抗層２５により覆われることとなる。これにより、第１電極２１上に第１有機層２２等により被覆されない非被覆部分が形成されても両電極の接触が抑制される。ここで非被覆部分が第２有機層２４により覆われていても、第２有機層２４が式（１）に示した化合物を含んでいれば、両電極間に電界が印加されても、正孔および電子が発光層２２Ｃに移動し、再結合することにより光が発せられることになる。また、非被覆部分が第２有機層２４によって覆われずに、抵抗層２５により覆われるように形成されても、発光層２２Ｃは同様に光を発することになる。

その一方で、本実施の形態の有機電界発光素子おいて、第２電極２６側から順に積層して形成する場合に第２電極２６上に異物が存在しても、抵抗層２５が、第２電極２６上に非被覆部分が形成されないように、異物および第２電極２６を覆うように形成される。このため、両電極の接触は抑制される。

また、本実施の形態では、半透過反射膜２３の厚さが３ｎｍ以上であるため、半透過反射膜２３が導電性の高い、例えば金属材料を含む場合に、３ｎｍよりも薄く形成したものと比較して、駆動電圧が低く抑えられる。その上、半透過反射膜２３と抵抗層２５との間に、第２有機層２４が設けられている。これにより、半透過反射膜２３を形成したのちに、抵抗層２５を、酸素を含む雰囲気下で形成するようにしても、半透過反射膜２３が酸化されやすい材料を含む場合の酸化が抑制される。すなわち、半透過反射膜２３の酸化による駆動電圧の上昇が抑制される。さらに、第１電極２１が光反射性、第２電極２６が光透過性であるため、第１電極２１と半透過反射膜２３との間で発光層２２Ｃから発せられた光を共振させるように共振器構造を設けることができる。共振器構造を有する場合に、所定の厚さの半透過反射膜２３および第２有機層２４が第１有機層２２と抵抗層２５との間に設けられているため、駆動電圧を低く抑えた状態で射出光の輝度が確保されると共に射出光の角度依存性が抑制された構成にすることができる。

すなわち、本実施の形態の有機電界発光素子によれば、第１電極２１と第２電極２６との間に、第１電極２１側から順に、第１有機層２２と、厚さ３ｎｍ以上６ｎｍ以下の半透過反射膜２３と、第２有機層２４と、抵抗層２５とを含むようにした。これにより、視野角依存性が抑制された素子構造を有するようにしても、短絡の発生を抑制することができると共に駆動電圧を低電圧化することができる。よって、この有機電界発光素子を表示装置に用いた場合に、低消費電力および広視野角を実現することができる。

なお、本実施の形態では、第１有機層２２を正孔注入層２２Ａ、正孔輸送層２２Ｂ、発光層２２Ｃおよび電子輸送層２２Ｄにより構成したが、発光層２２Ｃを備えていればよく、その他の層は、必要に応じて設けるようにしてもよい。また、本実施の形態では、第１有機層２２を構成する各層および第２有機層２４をそれぞれ単層で形成するようにしたが、各層を複数層で形成するようにしてもよい。この場合においても、同様の作用効果を得ることができる。

さらに、上記した実施の形態では、上面発光型の例について説明したが、第２電極２６側が下面になるようにして、下面発光型としてもよい。さらにまた、本実施の形態では、第１電極２１を正極、第２電極２６を負極としたが、第１電極２１を負極、第２電極２６を正極としてもよい。その場合、第１有機層２２は、例えば、半透過反射膜２３から順に、正孔注入層２２Ａ、正孔輸送層２２Ｂ、発光層２２Ｃおよび電子輸送層２２Ｄを積層した構造を有することとなる。いずれの場合においても同様の作用効果を得ることができる。

次に、上記した有機電界発光素子の使用例について説明する。ここで、表示装置を例に挙げると、上記した有機電界発光素子は以下のように用いられる。

［２．表示装置（有機電界発光素子を備えたアクティブマトリクス型の例）］
図３は表示装置の断面構成、図４は表示装置の平面構成をそれぞれ模式的に表している。この表示装置は、駆動回路であるトランジスタＴｒ（薄膜トランジスタ；ＴＦＴ）、絶縁層１６および配線１７を備えた基板１０の上に絶縁層２０および有機電界発光素子１（１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ）を有する構成となっている。また、この表示装置では、有機電界発光素子１の上に、それらを覆うように保護層３１が形成され、保護層３１上に設けられた接着層３２により接着された封止用基板４０により全面にわたって封止されている。ここで説明する表示装置の駆動方式は、アクティブマトリックス方式である。

基板１０は、基体１１と、基体１１上に有機電界発光素子１ごとに設けられたトランジスタＴｒと、トランジスタＴｒの上に設けられた絶縁膜１６と、トランジスタＴｒあるいは有機電界発光素子１と接続した配線１７とを有している。基体１１は、ガラス基板や、石英基板や、シリコン基板や、フィルム状のフレキシブル基板などにより構成されている。

トランジスタＴｒは、有機電界発光素子１を駆動する駆動回路であり、有機電界発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂごとに設けられている。トランジスタＴｒは、基体１０に設けられたゲート電極１２と、ゲート電極１２を覆うゲート絶縁膜１３と、ゲート絶縁膜１３上に設けられたソースドレイン領域１４およびチャネル領域１５を有する半導体層とを有している。すなわち、このトランジスタＴｒは、ボトムゲート型である。ゲート電極１２は、ゲート線（図示せず）を介してゲートドライバ（走査回路；図示せず）と接続されている。ソースドレイン領域１４は、ゲート絶縁膜１３の上に、チャネル領域１５の両側に並んで設けられており、配線１７を介して有機電界発光素子１あるいはソースドライバ（信号発信回路；図示せず）と接続されている。チャネル領域１５は、ゲート電極１２の上にゲート絶縁膜１３を介して設けられている。なお、ここではトランジスタＴｒとしてボトムゲート型のＴＦＴを備えているが、トップゲート型のＴＦＴを備えていてもよい。

絶縁層１６は、トランジスタＴｒの一部を覆うように設けられた下層絶縁層１６Ａと、下層絶縁膜１６Ａ上に設けられると共に配線１７の一部を覆うように設けられた上層絶縁層１６Ｂとにより構成されている。絶縁層１６は、いわゆる平坦化絶縁膜であり、この上に各有機電界発光素子１が設けられている。下層絶縁層１６Ａは、トランジスタＴｒ上に、ソースドレイン領域１４と配線１７との接続部分（コンタクトプラグ）を除いて形成されている。上層絶縁層１６Ｂは、下層絶縁層１６Ａおよび配線１７の上に、配線１７と有機電界発光素子１の第１電極２１との接続部分（コンタクトプラグ）を除いて形成されている。絶縁層１６（１６Ａ，１６Ｂ）を構成する材料としては、例えば、ＳｉＯ₂ 、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、ＳｉＯＮ、ＳＯＧ（スピンオングラス）、低融点ガラスあるいはガラスペーストなどの酸化シリコン系材料や、窒化シリコン系材料や、ポリイミド樹脂などの絶縁性樹脂などが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、複数種を混合して用いてもよい。絶縁層１６（１６Ａ，１６Ｂ）の形成方法としては、例えば、ＣＶＤ法、スパッタリング法、塗布法あるいは印刷法などが挙げられる。

配線１７は、トランジスタＴｒと、有機電界発光素子１あるいはソースドライバとを電気的に接続するものであり、例えばアルミニウムなどにより構成されている。

絶縁層２０は、有機電界発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの第１電極２１と第２電極２６との絶縁性を確保すると共に発光領域を正確に所望の形状にするためのものである。絶縁層２０は、基板１０の上において、有機電界発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの各第１電極２１との間に、各第１電極２１の一部を取り囲み、開口部２０Ａを形成するように設けられている。絶縁層２０は、第１有機層２２の水分による劣化を防止し、発光輝度を良好に維持するために、吸水率の低い絶縁材料により構成されることが好ましい。吸水率の低い材料としては、例えば、ポリイミドなどの感光性樹脂が挙げられる。

有機電界発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂは、上記した有機電界発光素子と同様の構成を有している。ここでは有機電界発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂは、それぞれ赤色発光層、緑色発光層および青色発光層を備え、ここでの有機電界発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂから取り出される光は、表示装置において、それぞれ赤色、緑色および青色を呈することとする。ここでは半透過反射膜２３は、その厚さが６ｎｍ以下であるため、絶縁層２０の側面において不連続部分２３Ａが生じやすくなっているが、絶縁層２０の上には連続的に設けられていてもよい。また、半透膜反射膜２３、第２有機層２４、抵抗層２５および第２電極２６は、絶縁層２０の上にも設けられているが、発光光が生じる開口部２０Ａの上だけに設けられていてもよい。

保護層３１は、有機層２０に水分などが侵入することを防止するためのものであり、透過水性および吸水性の低い材料により構成されると共に十分な厚みを有している。また、保護層３１は、発光層２２Ｃで発生した光に対する透過性が高く、例えば８０％以上の透過率を有する材料により構成されている。このような保護層３１は、例えば、厚さが２μｍ〜３μｍ程度であり、アモルファスな絶縁性材料により構成されている。具体的には、アモルファスシリコン（α−Ｓｉ）、アモルファス炭化シリコン（α−ＳｉＣ）、アモルファス窒化シリコン（α−Ｓｉ_1-x Ｎ_x ）、アモルファス酸化シリコン（α−Ｓｉ₁−_y Ｏ_y ）、アモルファス酸窒化シリコン（α−ＳｉＯＮ）あるいはアモルファスカーボン（α−Ｃ）が好ましい。これらのアモルファスな絶縁性材料は、グレインを構成しないので透水性が低く、良好な保護層３１となる。また、保護層３１は、ＩＴＯのような透明導電性材料により構成されていてもよい。

接着層３２は、例えば、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤あるいはシアノアクリレート系接着剤などの熱硬化型樹脂や、紫外線硬化型樹脂などにより構成されている。

封止用基板４０は、有機電界発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの第２電極２６側に位置しており、接着層３２と共に有機電界発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを封止するものである。この封止用基板４０は、有機電界発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂで発生した光を透過可能な材料により構成されている。封止用基板４０の材料としては、例えば、上記基体１１の材料と同様のガラスなどの材料が挙げられる。なお、上記の発光層２２Ｃからの発光光が白色光の場合には、封止用基板４０は、有機電界発光素子１ごとに、例えば、赤、緑あるいは青のカラーフィルタが設けられていてもよい。また、このカラーフィルタにより、有機電界発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂからの射出光を取り出すと共に、有機電界発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂならびにその間の配線等（図示せず）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てもよい。

次に、図５〜図７を参照して、表示装置の製造方法について説明する。図５〜図７は、各工程における断面構成を表している。なお、図５〜図７では、隣り合った２画素分につい示す。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。

最初に、基板１０を作製する。具体的には、まず、ゲート電極１２およびゲート絶縁膜１３と共にソースドレイン領域１４およびチャネル領域１５を有する半導体層を備えたトランジスタＴｒが設けられた基体１１を用意する。続いて、図５（Ａ）に示したように、基体１１のトランジスタＴｒの上に、例えばＣＶＤ法により酸化シリコンからなる絶縁膜を形成する。そののち、ドライエッチング法により所定の形状に成形し、トランジスタＴｒと配線１７とのコンタクトプラグとなる開口部１６Ｚを有する下層絶縁層１６Ａを形成する。

続いて、図５（Ｂ）に示したように、下層絶縁層１６Ａおよびその開口部１６Ｚを覆うように、例えば真空蒸着法により金属膜を形成したのち、ドライエッチング法により所定の形状に成形し配線１７を形成する。続いて、配線１７を覆うように、例えばＣＶＤ法により酸化シリコンからなる絶縁膜を形成したのち、ドライエッチング法を用いてトランジスタＴｒと有機電界発光素子１とのコンタクトプラグとなる開口部１６Ｙを形成することにより上層絶縁層１６Ｂを形成する。これにより、基板１０が作製される。

次に、基板１０上に、絶縁層２０および有機電界発光素子１を形成する。具体的には、まず、図５（Ｃ）に示したように、基板１０の上に、例えばスパッタリング法により金属膜を形成したのち、例えばドライエッチング法により所定の形状に成形して、第１電極２１を形成する。ここで開口部１６Ｙにおいて第１電極２１と配線１７とのコンタクトプラグが設けられるようにする。

続いて、図６（Ａ）に示したように、基板１０の全面にわたり、第１電極２１を覆うように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２０Ａを設け、焼成することにより、絶縁層２０を形成する。ここで形成される絶縁層２０の側面は、傾斜を有する斜面となりやすくなる。

そののち、図６（Ｂ）に示したように、例えば、上記した有機電界発光素子を製造する際の第１有機層２２の形成工程と同様の工程を用いて、絶縁層２０の開口部２０Ａの底面に露出した第１電極２１の上に第１有機層２２を形成する。この際、ドライプロセスを用いて第１有機層２２を形成する場合には、例えばメタルマスクなどを用いて開口部２０Ａにのみ、第１有機層２２が形成されるようにする。また、ウェットプロセスにより第１有機層２２を形成する場合には、例えば絶縁層２０および開口部２０Ａの全面に塗布法を用いて、第１有機層２２の前駆体層を形成したのち、ドライエッチング法により所定の形状に成形する。この場合、印刷法を用いて、開口部２０Ａにのみ、第１有機層２２が形成されるようにしてもよい。

続いて、図７（Ａ）に示したように、絶縁層２０および第１有機層２２の上に、例えば真空蒸着法などのドライプロセスを用いて第１有機層２２上の厚さが所定の厚さとなるように半透過反射膜２３を形成する。ここでカバレッジの低い成膜方法を用いると半透過反射膜２３の厚さが３ｎｍ以上６ｎｍ以下であるため、絶縁層２０の側面において不連続部分２３Ａが形成されやすくなる。次いで、半透過反射膜２３および不連続部分２３Ａを覆うように、第２有機層２４を形成する。この際、第２有機層２４は、半透過反射膜２３の酸化を防ぐために、不活性ガス雰囲気下や、真空雰囲気下でカバレッジの良好な方法により形成されることが好ましい。

続いて、図７（Ｂ）に示したように、第２有機層２４の上の全面を覆うように抵抗層２５を形成する。この際、カバレッジの良好な方法を用いて形成することが好ましい。また、抵抗層２５は、第２有機層２４が設けられているため、酸素を雰囲気下で成膜されてもよい。こののち、抵抗層２５の上に、第２電極２６を形成する。これにより、有機電界発光素子１が完成する。

続いて、有機電界発光素子１の上に保護層３１を形成する。保護膜３１の形成方法は、下地に対して影響を及ぼすことのない程度に、成膜粒子のエネルギーが小さい成膜方法、例えば蒸着法またはＣＶＤ法が好ましい。また、保護層３１は、第２電極２６を大気に暴露することなく、第２電極２６の形成と連続して行うことが望ましい。大気中の水分や酸素により第１有機層２２が劣化してしまうのを抑制することができるからである。さらに、第１有機層２２の劣化による輝度の低下を防止するため、保護層３１の成膜温度は常温に設定すると共に、保護層３１の剥がれを防止するために膜のストレスが最小になる条件で成膜することが望ましい。

最後に、保護層３１の上に、接着層３２を形成し、この接着層３２を介して封止用基板４０を貼り合わせる。以上により、図３に示した表示装置が完成する。

このような表示装置では、画像データに基づいて選択された各有機電界発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂにおいて、第１電極２１および第２電極２６の間に駆動電圧が印加されると、第１有機層２２に電界がかかる。この電界がかかった第１有機層２２では、発光層２２Ｃにおいて正孔と電子とが再結合して発光光が生じる。この発光光は、第２電極２６から射出し、保護層３１、接着層３２および封止用基板４０を透過して取り出される。

この表示装置によれば、各有機電界発光素子１Ｒ，１Ｂ，１Ｇが上記した有機電界発光素子と同様の構成を有しているので、射出光の視野角依存性が低い素子構造を備えるようにしても、短絡の発生を抑制することができ、駆動電圧を低く抑えることができる。これにより、色度および輝度の視野角依存性の少ない表示装置を実現することができ、そのうえ、短絡による画素の欠陥も少なくすることができるため、歩留まりも向上する。しかも、駆動電圧の低電圧化が図れるため、消費電力を低く抑え、寿命特性も向上させることができる。この他の作用効果については、上記した有機電界発光素子と同様である。

この表示装置は、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。具体的には、例えば、壁掛けテレビなどのフラットパネルディスプレイや、平面発光体などが挙げられる。これらの適用例においても上記と同様の作用効果を得ることができる。

本発明の実施例について詳細に説明する。

（実験例１−１〜１−１０）
以下の手順により、図１に示した有機電界発光素子を備えたテスト用発光素子を作製した。この際、第１電極２１と半透過反射膜２３との間で発光光を共振させて取り出す共振器構造を有するものとした。

まず、ソーダガラスからなる基板１０の上に、真空蒸着法により厚さ０．２μｍのＡｌ−Ｎｄ合金からなる金属膜を形成したのち、ドライエッチング法により所定の形状の第１電極２１を形成した。次いで、スパッタリング法およびドライエッチング法により、第１電極２１を取り囲む１ｍｍ×１ｍｍ（１ｍｍ² ）開口部を有するように酸化シリコンからなる厚さ１μｍの絶縁層を形成した。

続いて、真空蒸着法により、第１有機層２２の各層を形成した。この場合、まず、第１電極２１の上に、式（２）に示したｍ−ＭＴＤＡＴＡからなる正孔注入層２２Ａ（厚さ１０ｎｍ）を形成したのち、その上に、式（３）に示したα−ＮＰＤからなる正孔輸送層２２Ｂ（厚さ２０ｎｍ）を形成した。続いて、正孔輸送層２２Ｂの上に、式（４−１）に示したルブレンと式（５−１）に示したペリレン誘導体とからなる赤色の発光層２２Ｃ（厚さ５０ｎｍ；ピーク波長６２０ｎｍ）を形成した。この場合、発光層２２Ｃ中におけるペリレン誘導体の含有量が１質量％となるように形成した。そののち、式（６）に示したＡｌｑ３からなる電子輸送層２２Ｄ（厚さ６０ｎｍ）を形成した。

続いて、電子輸送層２２Ｄの上に、真空蒸着法によりＬｉＦからなる電子注入層（厚さ０．３ｎｍ）を形成した。こののち、真空蒸着法によりＭｇ−Ａｇ合金（Ｍｇ：Ａｇ（体積比）＝１０：１）からなる半透過反射膜２３を形成した。この場合、半透過反射膜２３の厚さを、１ｎｍ（実験例１−１）、２ｎｍ（実験例１−２）、３ｎｍ（実験例１−３）、４ｎｍ（実験例１−４）、５ｎｍ（実験例１−５）、６ｎｍ（実験例１−６）、７ｎｍ（実験例１−７）、８ｎｍ（実験例１−８）、９ｎｍ（実験例１−９）あるいは１０ｎｍ（実験例１−１０）となるようにした。

続いて、真空蒸着法により式（１−２０）に示した化合物（式（４−２）に示したＡＤＮ）からなる第２有機層２４（厚さ１０ｎｍ）を形成した。

続いて、酸素を含む雰囲気下においてスパッタリング法により、酸化ニオブ（Ｎｂ₂ Ｏ₅ ；電気抵抗率１．０×１０⁴ Ω・ｃｍ〜１．０×１０⁶ Ω・ｃｍ）からなる抵抗層２５（厚さ０．５μｍ）を形成した。こののち、マグネトロンスパッタリング法により、ＩＴＯ（電気抵抗率３×１０^-4Ω・ｃｍ）からなる第２電極２６（厚さ０．１μｍ）を形成した。これにより、図１に示した有機電界発光素子が完成した。

最後に、第２電極２６の上に、プラズマＣＶＤ法によりアモルファス窒化シリコン（α−Ｓｉ_1-x Ｎ_x ）からなる保護層（厚さ５μｍ）を形成したのち、保護層の上にアクリル系接着剤を用いて接着層を形成し、ソーダガラスからなる封止用基板を貼り合わせた。接着層の厚さは、発光部（絶縁層の開口部）上において約２０μｍであった。これによりテスト用発光素子が完成した。

ここでテスト用発光素子について、第１電極２１、抵抗層２５、第２電極２６、保護層および接着層それぞれの屈折率と、電子注入層と半透過反射膜２３とを併せた層の屈折率とを、波長５３０ｎｍにおいて測定した。また、第１電極２１および第２電極２６それぞれの光反射率、電子注入層と半透過反射膜２３とを併せた層の光透過率も測定した。これらの屈折率等の測定結果を、実験例１−１〜１−１０を代表して実験例１−５について表１に示す。また、実験例１−１〜１−１０について、抵抗層２５および第２電極２６について、それぞれを流れる電流を１０ｍＡ／ｃｍ² とした場合の電圧降下を算出したところ、表２に示した結果となった。さらに、実験例１−１〜１−１０を代表して実験例１−５の共振器構造の構成を表３に示した。

表２に示したように、抵抗層２５における電圧降下は、最大でも０．５Ｖ程度であると見積もられた。よって、本実験例の有機電界発光素子の駆動において、抵抗層２５が特に問題とならないことがわかった。また、表３に示したように、第１有機層２２は、数式（２）を満たしていた。よって、実験例１−５では、共振器構造を備え、発光光を第２電極側から良好に取り出せることがわかった。なお、本実施例では示していないが、実験例１−１〜１−４，１−６〜１−１０についても数式（２）を満たす共振器構造を有していた。

このような構成を有する実験例１−１〜１−１０のテスト用発光素子について、短絡率と駆動電圧とを調べたところ、図８に示した結果が得られた。

短絡率を調べる際には、１００個のテスト用発光素子について、第１電極２１と第２電極２６との間に、１０ｍＡ／ｃｍ² の電流を印加したときの電流リークした素子数を数え、これを短絡率（％）＝（電流リークした素子数）とした。なお、図８では、各実験例の短絡率を「◆」（黒塗りひし形）として表し、それらを系列Ｃ１１として示した。

また、駆動電圧を調べる際には、短絡率を調べたテスト用素子のうち電流リークしていない素子について、第１電極２１と第２電極２６との間に、１０ｍＡ／ｃｍ² の電流を印加したときの電圧を測定し、それらの平均値を駆動電圧とした。なお、図８では、各実験例の駆動電圧を「■」（黒塗り四角）として表し、それらを系列Ｃ１０として示した。

図８に示したように、厚さ６ｎｍ以下の半透過反射膜２３を有する実験例１−１〜１−６では、短絡率は０％であったが、その厚さが７ｎｍ以上の実験例１−７〜１−１０では、短絡が生じ、半透過反射膜の厚さが厚くなるに従いその短絡率は上昇した（系列Ｃ１１参照）。また、厚さ３ｎｍ以上の半透過反射膜２３を有する実験例１−３〜１−１０では、その厚さが２ｎｍ以下の実験例１−１，１−２よりも、駆動電圧が著しく低くなった（系列Ｃ１０参照）。

この結果は、以下のことを表している。すなわち、金属材料を含む半透過反射膜２３は、その厚さが３ｎｍ以上であると、電極間の導電性（電荷の移動性）を高め、駆動電圧を低く抑えるように作用する。ところが、半透過反射膜２３の厚さが６ｎｍよりも厚くなると、素子作製時に第１電極２１上に異物が存在し、第１有機層２２に覆われていない非被覆部分が形成された場合、第１有機層２２の非被覆部分を覆うように半透過反射膜２３が形成されやすくなる。これにより、第１電極１１と半透過反射膜２３とが短絡して電流がリークし、発光層２２Ｃがほとんど発光しない、あるいは点滅するといった欠陥が生じる。

これらのことから、第１電極２１上に、第１有機層２２、半透過反射膜２３、第２有機層２４、抵抗層２５および第２電極２６をこの順で形成した有機電界発光素子では、半透過反射膜２３の厚さを３ｎｍ以上６ｎｍ以下になるように形成する。これにより、以下のことが確認された。すなわち、素子製造時に、第１電極２１上に異物が存在し、第１有機層２１により被覆されない非被覆部分が形成されても、その非被覆部分は、半透過反射膜２３に覆われずに、第２有機層２４あるいは抵抗層２５に覆われることになる。よって、第１電極２１と、半透過反射膜２３あるいは第２電極２６との接触が生じにくくなるため、短絡の発生を抑えることができる。その上、所定の半透過反射膜２３を設けることにより、駆動電圧を低く抑えることができる。しかも、第２有機層２４が式（１）に示した化合物を含むことにより、上記の素子製造時における異物混入により形成された第１有機層２２の非被覆部分が第２有機層２４によって覆われても、短絡の発生を抑制することができることが示唆された。

（実験例２−１）
真空蒸着法により、赤色の発光層２２Ｃを有する第１有機層２２の代わりに、緑色の発光層２２Ｃを有する第１有機層２２を設けたことを除き、実験例１−５と同様の手順を経た。緑色の発光層２２Ｃを有する第１有機層２２を形成する場合には、まず、第１電極２１の上に、式（２）に示したｍ−ＭＴＤＡＴＡからなる正孔注入層２２Ａ（厚さ１０ｎｍ）を形成したのち、その上に、式（３）に示したα−ＮＰＤからなる正孔輸送層２２Ｂ（厚さ４８ｎｍ）を形成した。続いて、正孔輸送層２２Ｂの上に、式（４−２）に示したＡＤＮと式（５−２）に示したジアミノアントラセンとからなる緑色の発光層２２Ｃ（厚さ３０ｎｍ；ピーク波長５３０ｎｍ）を形成した。この場合、発光層２２Ｃ中における式（５−２）に示したジアミノアントラセンの含有量が５質量％となるように形成した。そののち、式（６）に示したＡｌｑ３からなる電子輸送層２２Ｄ（厚さ３０ｎｍ）を形成した。

ここで実験例２−１の共振器構造の構成を表４に示す。表４に示したように、第１有機層２２は、数式（２）を満たしていた。よって、実験例２−１では、共振器構造を備え、緑色の発光光を第２電極２６側から良好に取り出せることがわかった。

（実験例２−２）
真空蒸着法により、赤色の発光層２２Ｃを有する第１有機層２２の代わりに、青色の発光層２２Ｃを有する第１有機層２２を設けたことを除き、実験例１−５と同様の手順を経た。青色の発光層２２Ｃを有する第１有機層２２を形成する場合には、まず、第１電極２１の上に、式（２）に示したｍ−ＭＴＤＡＴＡからなる正孔注入層２２Ａ（厚さ１０ｎｍ）を形成したのち、その上に、式（３）に示したα−ＮＰＤからなる正孔輸送層２２Ｂ（厚さ２８ｎｍ）を形成した。続いて、正孔輸送層２２Ｂの上に、式（４−２）に示したＡＤＮと式（５−３）に示したアミノクリセン誘導体とからなる青色の発光層２２Ｃ（厚さ３０ｎｍ；ピーク波長４６０ｎｍ）を形成した。この場合、発光層２２Ｃ中における式（５−３）に示したアミノクリセン誘導体の含有量が５質量％となるように形成した。そののち、式（６）に示したＡｌｑ３からなる電子輸送層２２Ｄ（厚さ２０ｎｍ）を形成した。

ここで実験例２−２の共振器構造の構成を上記の表４に示す。表４に示したように、第１有機層２２は、数式（２）を満たしていた。よって、実験例２−２では、共振器構造を備え、青色の発光光を第２電極２６側から良好に取り出せることがわかった。

（実験例２−３〜２−５）
第２有機層２４を形成する際に、式（１−２０）に示したＡＤＮの代わりに、式（１−３７）に示した化合物を用いたことを除き、実験例１−５、実験例２−１あるいは実験例２−２と同様の手順を経た。

（実験例２−６〜２−８）
第２有機層２４を形成する際に、式（１−２０）に示したＡＤＮの代わりに、式（１−４３）に示した化合物を用いたことを除き、実験例１−５、実験例２−１あるいは実験例２−２と同様の手順を経た。

（実験例２−９）
真空蒸着法により、赤色の発光層２２Ｃを有する第１有機層２２の代わりに、緑色の発光層２２Ｃを有する第１有機層２２を設けたことを除き、実験例１−１０と同様の手順を経た。緑色の発光層２２Ｃを有する第１有機層２２は、実験例２−１の第１有機層２２と同様にして形成した。

（実験例２−１０）
真空蒸着法により、赤色の発光層２２Ｃを有する第１有機層２２の代わりに、青色の発光層２２Ｃを有する第１有機層２２を設けたことを除き、実験例１−１０と同様の手順を経た。青色の発光層２２Ｃを有する第１有機層２２は、実験例２−１の第１有機層２２と同様にして形成した。

（実験例２−１１〜２−１３）
第２有機層２４、抵抗層２５および第２電極２６を設けずに、半透過反射膜２３を電極として用いたことを除き、実験例１−１０、実験例２−９あるいは実験例２−１０と同様の手順を経た。

（実験例２−１４〜２−１６）
第２有機層２４を設けなかったことを除き、実験例１−５、実験例２−１あるいは実験例２−２と同様の手順を経た。

（実験例２−１７〜２−１９）
真空蒸着法によりＭｇ−Ａｇ合金（Ｍｇ：Ａｇ（体積比）＝１０：１）からなる厚さ１０ｎｍの第２電極２６を形成すると共に、半透過反射膜２３を設けなかったことを除き、実験例１−５、実験例２−１あるいは実験例２−２と同様の手順を経た。

これらの実験例２−１〜２−１９のテスト用発光素子について、実験例１−１〜１−１０と同様にして短絡率および駆動電圧を調べると共に、視野角依存性を調べたところ、表１に示した結果が得られた。なお、表１には、実験例１−５，１−１０の結果についても併せて示した。

視野角依存性を調べる際には、封止用基板に対して垂直方向（０°）に射出される光と、斜め４５°の方向に射出される光とのＬ^* ｕ^* ｖ^* 表色系における色度ｕ^* ｖ^* を測定し、垂直方向の射出光と、斜め４５°の方向に射出光との色度差Δｕ^* ｖ^* を算出した。本実験例を代表して、実験例１−５，２−１，２−２についてＬ^* ｕ^* ｖ^* 表色系色度図を図９として示す。また、実験例２−１７〜２−１９についてのＬ^* ｕ^* ｖ^* 表色系色度図も図１０として示す。なお、図９および図１０では、「◇」が垂直方向の色度ｕ^* ｖ^* を表し、「◆」が斜め４５°の方向の色度ｕ^* ｖ^* を表している。

表５に示したように、厚さ５ｎｍの半透過反射膜２３、第２有機層２４および抵抗層２５を備えた実験例１−５，２−１〜２−８では、短絡率が０％となり、駆動電圧が低く抑えられ、色度差が０．０３以下となり良好であった。

ところが、厚さ１０ｎｍの半透過反射膜２３を備えた実験例１−１０，２−９，２−１０では、厚さ５ｎｍの半透過反射膜２３を備えた実験例１−５等と比較して、駆動電圧は同等であったが、短絡率が著しく高くなり、色度差も著しく大きくなった。特に、発光層２２Ｃが青色の光を発する実験例２−１０では、色度差が０．０３以上になった。この実験例１−１０，２−９，２−１０の傾向は、厚さ１０ｎｍの半透過反射膜２３を第２電極２６として用いた実験例２−１１〜２−１３においても同様であった。また、第２有機層を設けなかった実験例２−１４〜２−１６では、第２有機層２４を備えた実験例１−５等と比較して、短絡率および色度差は同等であったが、駆動電圧が高くなった。さらに、半透過反射膜２３を設けなかった実験例２−１７〜２−１９では、実験例１−５等と比較して、短絡率および駆動電圧は同等であったが、図９，図１０に示したように色度差が著しく大きくなり、０．０３以上になった。

これらの結果は、以下のことを表している。すなわち、第１有機層２２上に、厚さ６ｎｍ超の半透過反射膜２３あるいは半透過反射性を有する第２電極を形成すると、第１電極２１上に異物が存在した場合に、第１電極２１と半透過反射膜２３等とが接触して形成され、電流のリークが生じやすくなる。その上、厚さ６ｎｍ超の半透過反射膜２３あるいは半透過反射性を有する第２電極が形成されていると、それらの厚さが６ｎｍ以下の場合よりも射出光の色度の角度依存性が大きくなる。また、第２有機層２４が形成されていないと、半透過反射膜２３が抵抗層２５の形成時に酸化されて駆動電圧が上昇する。さらに、半透過反射膜２３を設けずに、第１有機層２２と第２電極との間に抵抗層２５を設けると、共振器構造の第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との間の光学的距離Ｌが長くなり、発光光が強く共振し、射出光の色度の角度依存性が大きくなる。

ここで第２有機層２４を構成する材料の種類を比較すると、実験例１−５，２−１，２−２と、実験例２−３〜２−５と，実験例２−６〜２−８との間で、短絡率、駆動電圧および色度差は同程度となった。すなわち、式（１−２０）に示したＡＤＮ、式（１−３７）に示した化合物および式（１−４３）に示した化合物は、いずれも良好な電荷移動性を有すると共に半透過反射膜２３の酸化抑制作用を発揮していた。

これらのことから、第１電極２１上に、第１有機層２２、半透過反射膜２３、第２有機層２４、抵抗層２５および第２電極２６をこの順で形成し、共振器構造を有する有機電界発光素子では、以下のことが確認された。すなわち、厚さが３ｎｍ以上６ｎｍ以下の半透過反射膜２３と抵抗層２５とを有することにより、短絡の発生を抑えると共に、駆動電圧を低く抑えることができ、さらに射出光の色度の角度依存性を小さく抑えることができる。加えて、半透過反射膜２３の上に、式（１）に示した化合物を含む第２有機層２４が形成されているため、より駆動電圧を低く抑えることができる。よって、射出光の角度依存性が少ない共振器構造を有するようにしても、短絡の発生を低く抑えられると共に駆動電圧の低電圧化を図ることができるため、視野角依存性の小さい、かつ消費電力の少ない表示装置を実現することができる。

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、本発明は上記した実施の形態および実施例において説明した態様に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記した実施の形態および実施例では、発光光が赤色、緑色および青色の有機電界発光素子を備えた表示装置について説明したが、発光光が白色のものを用いてもよい。また、例えば、上記した実施の形態では、駆動方式がアクティブマトリクス方式の表示装置について説明したが、パッシブマトリクス方式の表示装置としてもよい。

また、上記した実施の形態では、有機電界発光素子の使用例としてカラーディスプレイなどの表示装置を挙げて説明したが、それに限られるものではない。例えば、複写機、プリンタ、液晶ディスプレイあるいは計器類などの光源や、表示板あるいは標識灯などに用いることもできる。

さらに、上記した実施の形態および実施例では、半透過反射膜の厚さについて、実施例の結果から導き出された数値範囲を適正範囲として説明しているが、その説明は、半透過反射膜の厚さが上記した範囲外となる可能性を完全に否定するものではない。すなわち、上記した適正範囲は、あくまで本発明の効果を得る上で特に好ましい範囲であり、本発明の効果が得られるのであれば、半透過反射膜の厚さが上記した範囲から多少外れてもよい。このことは、上記実施の形態および実施例において説明した、有機電界発光素子の第２電極の表面から垂直方向に射出される光と、斜め４５°の方向に射出される光との間のＬ^* ｕ^* ｖ^* 表色系における色度差Δｕ^* ｖ^* についても同様である。

１（１Ｒ，１Ｂ，１Ｇ）…有機電界発光素子、１０…基板、１１…基体、１２…ゲート電極、１３…ゲート絶縁膜、１４…ソースドレイン領域、１５…チャネル領域、１６，２０…絶縁層、１６Ａ…下層絶縁層、１６Ｂ…上層絶縁層、１６Ｙ，１６Ｚ，２０Ａ…開口部、１７…配線、２１…第１電極、２２…第１有機層、２２Ａ…正孔注入層、２２Ｂ…正孔輸送層、２２Ｃ…発光層、２２Ｄ…正孔輸送層、２３…半透過反射膜、２３Ａ…不連続部分、２４…第２有機層、２５…抵抗層、２６…第２電極、３１…保護層、３２…接着層、４０…封止用基板。

Claims (9)

1. 光反射性の第１電極と光透過性の第２電極との間に、前記第１電極側から順に、
   発光層を含む第１有機層と、
   厚さ３ｎｍ以上６ｎｍ以下の半透過反射膜と、
   式（１）で表される化合物を含む第２有機層と、
   前記第１電極および第２電極よりも高い電気抵抗を有する抵抗層と
   を含む有機電界発光素子。
   

   

   （Ｒ１〜Ｒ６は各々独立に水素基、ハロゲン基、ヒドロキシル基、シアノ基あるいはニトロ基、またはカルボニル基を有する炭素数２０以下の１価の基、カルボニルエステル基を有する炭素数２０以下の１価の基、炭素数２０以下のアルキル基、炭素数２０以下のアルケニル基、炭素数２０以下のアルコキシル基、炭素数３０以下のシリル基、炭素数３０以下のアリール基、炭素数３０以下の複素環基、炭素数３０以下のアミノ基あるいはそれらの誘導体である。）
2. 前記半透過反射膜は、金属材料を含む
   請求項１記載の有機電界発光素子。
3. 前記金属材料は、銀、アルミニウム、およびマグネシウム−銀合金のうちの少なくとも１種である
   請求項２記載の有機電界発光素子。
4. 前記抵抗層は、酸化物半導体材料を含む
   請求項１記載の有機電界発光素子。
5. 前記酸化物半導体材料は、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化モリブデン、酸化タンタル、酸化タングステン、酸化バナジウム、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化錫および酸化ケイ素のうちの少なくとも１種である
   請求項４記載の有機電界発光素子。
6. 前記第１電極と、前記半透過反射膜との間で、前記発光層から発せられた光を共振させる
   請求項１記載の有機電界発光素子。
7. 前記第２電極は、一対の面を有し、
   前記第２電極から前記一対の面に対して、垂直方向に射出される光と、斜め４５°の方向に射出される光との間のＬ^* ｕ^* ｖ^* 表色系における色度差Δｕ^* ｖ^* は、０．０３以下である
   請求項６記載の有機電界発光素子。
8. 前記発光層は、赤色、緑色および青色のうちのいずれか１色の光を発する
   請求項７記載の有機電界発光素子。
9. 光反射性の第１電極および光透過性の第２電極の間に、前記第１電極側から順に、発光層を含む第１有機層と、厚さ３ｎｍ以上６ｎｍ以下の半透過反射膜と、式（１）で表される化合物を含む第２有機層と、前記第１電極および第２電極よりも電気抵抗が高い抵抗層とを含む有機電界発光素子
   を備えた表示装置。
   

   

   （Ｒ１〜Ｒ６は各々独立に水素基、ハロゲン基、ヒドロキシル基、シアノ基あるいはニトロ基、またはカルボニル基を有する炭素数２０以下の１価の基、カルボニルエステル基を有する炭素数２０以下の１価の基、炭素数２０以下のアルキル基、炭素数２０以下のアルケニル基、炭素数２０以下のアルコキシル基、炭素数３０以下のシリル基、炭素数３０以下のアリール基、炭素数３０以下の複素環基、炭素数３０以下のアミノ基あるいはその誘導体である。）

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