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JP6983391B2 - 有機ｅｌ素子、有機ｅｌ表示パネル、および、有機ｅｌ表示パネルの製造方法 - Google Patents

有機ｅｌ素子、有機ｅｌ表示パネル、および、有機ｅｌ表示パネルの製造方法 Download PDF

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Description

本開示は、有機ＥＬ素子、有機ＥＬ表示パネル、および、有機ＥＬ表示パネルの製造方法に関し、特に、透光性電極およびその製造方法に関する。
液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置をはじめとする平面ディスプレイが広く利用されている。このような発光パネルは、一般に、陽極と陰極との間に発光層が配された構成を有している。このような発光パネルでは、発光層から光を取り出すため、陽極と陰極のうち少なくとも一方が、可視光を透過する透光性電極となっている。例えば、いわゆるトップエミッション型の発光パネルにおいては、基板側の電極を、可視光を反射する光反射性電極とし、対向側の電極を、透光性電極とすることで、光取り出し効率を高めている。光反射性電極としては、例えば、銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）が用いられる一方、透光性電極としては、例えば、金属酸化物である、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ、酸化インジウムスズ）やＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ、酸化インジウム亜鉛）などが用いられている（例えば、特許文献１）。
透光性の材料を用いて形成された電極（以下、「透光性電極」という）では、低抵抗と高透過率の両立が求められる。そのため、金属酸化物のほか、金属薄膜が検討されている。透光性電極では、さらに、より効率よく光を透過させ、また、抵抗率等の特性を一定化させるために、膜質の均一性が求められる。そのため、蒸着やスパッタ法等での形成が行われる。
特開２０１４−１４００４８号公報
本開示は、透光性電極として銀を主成分とする金属薄膜を形成する際の、膜質の均一化を向上させる有機ＥＬ素子、有機ＥＬ表示パネル、およびそれらの製造方法を提供することを目的とする。
本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子は、基板の上方に、第１電極、発光層、第２電極の順に積層されてなる有機ＥＬ素子であって、前記第１電極、前記第２電極のうち、少なくとも一方は透光性電極であり、前記透光性電極は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を材料とする金属層である下地金属層と、前記下地金属層上に接して配される、銀を主成分とする銀薄膜層とを含む。
上記態様の有機ＥＬ素子によれば、透光性電極における銀薄膜層の均質化が向上する。したがって、透光性電極の光取り出し効率を向上するとともに、有機ＥＬ表示パネルにおいて、透光性電極の電気抵抗により有機ＥＬ素子の駆動電圧が低下する領域が発生することを抑止することができる。
実施の形態に係る有機ＥＬ表示パネル１００の構成を模式的に示す断面図である。 実施の形態に係る有機ＥＬ表示パネル１００の光共振器構造を模式的に示す断面図である。 実施の形態に係る有機ＥＬ表示パネル１００の製造過程の一部を模式的に示す部分断面図である。（ａ）は、基材上にＴＦＴ層が形成された状態を示す部分断面図である。（ｂ）は、ＴＦＴ層上に層間絶縁層が形成された状態を示す部分断面図である。（ｃ）は、層間絶縁層上に画素電極材料層が形成された状態を示す部分断面図である。（ｄ）は、画素電極材料層上に正孔注入材料層が形成された状態を示す部分断面図である。（ｅ）は、画素電極材料層、および、正孔注入材料層がパターニングされて画素電極および正孔注入層が形成された状態を示す部分断面図である。 実施の形態に係る有機ＥＬ表示パネル１００の製造過程の一部を模式的に示す部分断面図である。（ａ）は、正孔注入層および層間絶縁層上に隔壁材料層が形成された状態を示す部分断面図である。（ｂ）は、隔壁材料層がパターニングされて隔壁層が形成された状態を示す部分断面図である。（ｃ）は、隔壁層の開口部内に正孔輸送層が形成された状態を示す部分断面図である。（ｄ）は、隔壁層の開口部内において正孔輸送層上に発光層が形成された状態を示す部分断面図である。 実施の形態に係る有機ＥＬ表示パネル１００の製造過程の一部を模式的に示す部分断面図である。（ａ）は、隔壁層上および発光層上に電子輸送層が形成された状態を示す部分断面図である。（ｂ）は、電子輸送層上に電子注入層が形成された状態を示す部分断面図である。（ｃ）は、電子注入層上に透光性導電層が形成された状態を示す部分断面図である。（ｄ）は、透光性導電層上に第１対向電極が形成された状態を示す部分断面図である。 実施の形態に係る有機ＥＬ表示パネル１００の製造過程の一部を模式的に示す部分断面図である。（ａ）は、第１対向電極上に第２対向電極が形成された状態を示す部分断面図である。（ｂ）は、第２対向電極上に封止層が形成された状態を示す部分断面図である。 実施の形態に係る有機ＥＬ表示パネル１００の製造過程を示すフローチャートである。 （ａ）は、実施例と比較例とのそれぞれに係る対向電極とのシート抵抗値を示す図である。（ｂ）は、実施例と比較例のそれぞれに係る対向電極の光透過率を示す図である。（ｃ）は、実施例と比較例のそれぞれに係る対向電極の光反射率を示す図である。 実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置の概略構成を示す模式ブロック図である。
＜本開示の一態様に至った経緯＞
発光パネルの透光性電極には、可視光の高い透過率と低い電気抵抗が必要とされる。光取り出し効率の向上には、透光性電極の可視光透過率が高いことが好ましい。その一方で、発光パネルが大型化すると、パネルに沿った向きの電極の電気抵抗（以下、「シート抵抗」と呼ぶ）に起因する電圧降下によって素子ごとの駆動電圧にバラつきが生じうるため、電極のシート抵抗は低いことが好ましい。そこで、透光性電極のシート抵抗を低減するための方法として、電導性の高い銀（Ａｇ）の薄膜を透光性電極として用いることが検討されている。しかしながら、銀の薄膜を透光性電極として用いるためには、その膜厚を７〜１７ｎｍ程度とする必要がある。従来、このような銀の薄膜を透光性電極として形成しようとする場合において、アイランド化現象による以下のような問題が発生している。
アイランド化現象とは、銀薄膜の形成においてナノサイズの結晶（以下、「アイランド」と呼ぶ）が生成することにより、不均質な銀薄膜が形成されることを指す。銀原子は銀を含む相の上に堆積しやすい特性を有しており、特に、膜厚が５０ｎｍ以下の銀薄膜を作成しようとすると、多数のアイランドが不均質に成長することで膜が形成される。したがって、薄膜の表面はアイランドによる凸部と、アイランド間部分の凹部を多数有することとなり、膜厚の局所的なバラつきが生じる。したがって、可視光の透過率、反射率ともに低下が発生し、シート抵抗の不均質化が生じる。
加えて、銀薄膜の膜厚に対してアイランドの大きさが粗大であるため、アイランド内部（結晶の内部）とアイランド外部（結晶粒界）で電気抵抗率が異なることにより、銀薄膜内で電気伝導率が均一とならない。したがって、アイランドでは電気抵抗率が低く膜厚も大きいためシート抵抗が小さい一方で、アイランド間部分では電気抵抗率が高く膜厚も小さいためシート抵抗がさらに高くなる。よって、銀薄膜のシート抵抗の局所的なバラつきが大きく、電極として使用すると、複数の発光素子の間で、駆動電圧のバラつきが生じる。また、アイランドの表面にプラズモンが局在する現象が発生するため、プラズモンによる可視光の光吸収（プラズモン吸収）が発生し、可視光の特定の波長について、光透過率が顕著に低下することがある。
これらの問題に対処するため、発明者は銀の薄膜の直下に金属薄膜を形成し、金属薄膜上に銀の薄膜を形成するという着想を得た。銀薄膜のアイランド化現象は、銀原子が凝集しやすいという銀の特性に起因するものである。そこで、発明者は、銀原子を付着させやすい金属薄膜を下地とすることで、銀原子を金属薄膜表面に吸着させ、銀原子の凝集を緩和し、アイランド化を抑制することができることを見出し、本開示の発光パネルの製造方法を実現するに至った。
＜開示の態様＞
本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子は、基板の上方に、第１電極、発光層、第２電極の順に積層されてなる有機ＥＬ素子であって、前記第１電極、前記第２電極のうち、少なくとも一方は透光性電極であり、前記透光性電極は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を材料とする金属層である下地金属層と、前記下地金属層上に接して配される、銀を主成分とする銀薄膜層とを含む。
また、本開示の一態様に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、基板の上方に、光反射性の画素電極、発光層、光透過性の対向電極をこの順に積層する有機ＥＬ素子の製造方法であって、前記対向電極の形成は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を材料とする金属層である下地金属層の形成と、前記下地金属層の形成に続く、銀を主原料とする銀薄膜層の形成と、を含む。
また、本開示の他の一態様に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、基板の上方に、光透過性の画素電極、発光層、光反射性の対向電極をこの順に積層する有機ＥＬ素子の製造方法であって、前記画素電極の形成は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を材料とする下地金属層の形成と、前記下地金属層の形成に続く、銀を主原料とする銀薄膜層の形成と、を含む。
上記態様の有機ＥＬ素子、または、上記態様の製造方法によれば、透光性電極における銀薄膜層の均質化が向上する。したがって、透光性電極の光取り出し効率を向上するとともに、有機ＥＬ表示パネルにおいて、透光性電極の電気抵抗により有機ＥＬ素子の駆動電圧が低下する領域が発生することを抑止することができる。
また、上記態様に係る有機ＥＬ素子および製造方法において、以下のようにしてもよい。
前記銀薄膜層の膜厚は、２０ｎｍ以下である、としてもよい。
これにより、透光性電極の光透過率を向上させ、高い光取り出し効率を実現することができる。
前記下地金属層の材料は、バリウム、カルシウム、マグネシウムのうち１以上の材料から選択される、としてもよい。
これにより、銀薄膜層の膜質がさらに安定する。
前記下地金属層の材料は、バリウムである、としてもよい。
これにより、銀薄膜層の膜質がさらに安定する。
前記下地金属層の膜厚は、０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下である、としてもよい。
これにより、銀薄膜層の膜質が安定するとともに、下地金属層の光透過性を十分に確保することができる。
前記下地金属層の膜厚は、１ｎｍ以上２ｎｍ以下である、としてもよい。
これにより、銀薄膜層の膜質がさらに安定するとともに、下地金属層の光透過性を十分に高く確保することができる。
前記第２電極は前記透光性電極であり、前記発光層と前記第２電極との間に、前記第２電極に接する状態で配された透光性導電層をさらに備え、前記第１電極の前記発光層側の面と、前記透光性導電層と前記第２電極との界面とに囲まれる領域が、前記両面を反射面とする光共振器を構成している、としてもよい。
これにより、光共振器によってさらに光取り出し効率を向上させることができる。
前記透光性導電層の材料は、ＩＴＯまたはＩＺＯのいずれかから選択される、としてもよい。
これにより、透光性導電膜と第２電極との界面の光反射率を確保し、光共振器の効率を向上させることができる。
また、本開示の一態様に係る有機ＥＬ表示パネルは、本開示のいずれかの態様に係る有機ＥＬ素子を備える、としてもよい。
＜実施の形態＞
１．発光パネルの概略構成
本発明の一態様である発光パネルの一例として、本発明が有機ＥＬ表示パネルに適用された場合について説明する。
図１は、実施の形態に係る有機ＥＬ表示パネル１００の部分断面図である。有機ＥＬ表示パネル１００は、３つの色（赤色、緑色、青色）を発光する有機ＥＬ素子１（Ｒ）、１（Ｇ）、１（Ｂ）で構成される画素を複数備えている。図１では、その１つの画素の断面を示している。
有機ＥＬ表示パネル１００において、各有機ＥＬ素子１は、前方（図１における紙面上方）に光を出射するいわゆるトップエミッション型である。
有機ＥＬ素子１（Ｒ）と、有機ＥＬ素子１（Ｇ）と、有機ＥＬ素子１（Ｂ）は、ほぼ同様の構成を有するので、区別しないときは、有機ＥＬ素子１として説明する。
図１に示すように、有機ＥＬ素子１は、基板１１、層間絶縁層１２、画素電極１３、正孔注入層１４、隔壁層１５、正孔輸送層１６、発光層１７、電子輸送層１８、電子注入層１９、透光性導電層２０、対向電極２１、および、封止層２２を備える。対向電極２１は本発明の透光性電極に相当し、基板１１側から第１対向電極２１１、第２対向電極２１２が積層されてなる。第１対向電極２１１は、本発明の下地金属層に相当する。また、第２対向電極２１２は、本願の銀薄膜層に相当する。なお、基板１１、層間絶縁層１２、電子輸送層１８、電子注入層１９、透光性導電層２０、対向電極２１、および、封止層２２は、画素ごとに形成されているのではなく、有機ＥＬ表示パネル１００が備える複数の有機ＥＬ素子１に共通して形成されている。
＜基板＞
基板１１は、絶縁材料である基材１１１と、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）層１１２とを含む。ＴＦＴ層１１２には、画素ごとに駆動回路が形成されている。基材１１１は、例えば、ガラス基板、石英基板、シリコン基板、硫化モリブデン、銅、亜鉛、アルミニウム、ステンレス、マグネシウム、鉄、ニッケル、金、銀などの金属基板、ガリウム砒素などの半導体基板、プラスチック基板等を採用することができる。プラスチック材料としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂いずれの樹脂を用いてもよい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミド（ＰＩ）、ポリカーボネート、アクリル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート、ポリアセタール、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうち１種、または２種以上を積層した積層体を用いることができる。
＜層間絶縁層＞
層間絶縁層１２は、基板１１上に形成されている。層間絶縁層１２は、樹脂材料からなり、ＴＦＴ層１１２の上面の段差を平坦化するためのものである。樹脂材料としては、例えば、ポジ型の感光性材料が挙げられる。また、このような感光性材料として、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、シロキサン系樹脂、フェノール系樹脂等が挙げられる。また、図１の断面図には示されていないが、層間絶縁層１２には、画素ごとにコンタクトホールが形成されている。
＜画素電極＞
画素電極１３は、光反射性の金属材料からなる金属層を含み、層間絶縁層１２上に形成されている。画素電極１３は、画素ごとに設けられ、層間絶縁層１２に設けられたコンタクトホールを通じてＴＦＴ層１１２と電気的に接続されている。
本実施形態においては、画素電極１３は、陽極として機能する。
光反射性を具備する金属材料の具体例としては、Ａｇ（銀）、Ａｌ（アルミニウム）、アルミニウム合金、Ｍｏ（モリブデン）、ＡＰＣ（銀、パラジウム、銅の合金）、ＡＲＡ（銀、ルビジウム、金の合金）、ＭｏＣｒ（モリブデンとクロムの合金）、ＭｏＷ（モリブデンとタングステンの合金）、ＮｉＣｒ（ニッケルとクロムの合金）などが挙げられる。
画素電極１３は、金属層単独で構成してもよいが、金属層の上に、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）やＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）のような金属酸化物からなる層を積層した積層構造としてもよい。
＜正孔注入層＞
正孔注入層１４は、画素電極１３から発光層１７への正孔（ホール）の注入を促進させる目的で、画素電極１３上に設けられている。正孔注入層１４は、例えば、Ａｇ（銀）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｃｒ（クロム）、Ｖ（バナジウム）、Ｗ（タングステン）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｉｒ（イリジウム）などの酸化物、あるいは、ＰＥＤＯＴ（ポリチオフェンとポリスチレンスルホン酸との混合物）などの導電性ポリマー材料からなる層である。上記のうち、酸化金属からなる正孔注入層１４は、正孔を安定的に、または、正孔の生成を補助して、発光層１７に対し正孔を注入する機能を有し、大きな仕事関数を有する。本実施の形態では、正孔注入層１４は、酸化タングステンからなる。正孔注入層１４を遷移金属の酸化物で形成すると、複数の酸化数を取るため、複数の準位を取ることができ、その結果、正孔注入が容易になり、駆動電圧の低減に寄与する。
＜隔壁層＞
隔壁層１５は、正孔注入層１４の上面の一部の領域を露出させ、その周辺の領域を被覆した状態で正孔注入層１４上に形成されている。正孔注入層１４上面において隔壁層１５で被覆されていない領域（以下、「開口部」という）は、サブピクセルに対応している。すなわち、隔壁層１５は、サブピクセルごとに設けられた開口部１５ａを有する。
本実施の形態において、隔壁層１５は、画素電極１３および正孔注入層１４が形成されていない部分では、層間絶縁層１２上に形成されている。すなわち、画素電極１３および正孔注入層１４が形成されていない部分では、隔壁層１５の底面は層間絶縁層１２の上面と接している。
隔壁層１５は、例えば、絶縁性の有機材料（例えば、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック樹脂、フェノール樹脂等）からなる。隔壁層１５は、発光層１７を塗布法で形成する場合には、塗布されたインクがあふれ出ないようにするための構造物として機能し、発光層１７を蒸着法で形成する場合には、蒸着マスクを載置するための構造物として機能する。本実施の形態では、隔壁層１５は、樹脂材料からなり、例えば、ポジ型の感光性材料を用いることができる。このような感光性材料として、具体的には、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、シロキサン系樹脂、フェノール系樹脂等が挙げられる。
＜正孔輸送層＞
正孔輸送層１６は、正孔注入層１４から注入された正孔を発光層１７へ輸送する機能を有し、正孔を正孔注入層１４から発光層１７へと効率よく輸送するため、正孔移動度の高い有機材料で形成されている。正孔輸送層１６の形成は、有機材料溶液の塗布および乾燥により行われる。正孔輸送層１６を形成する有機材料としては、ポリフルオレンやその誘導体、あるいはポリアリールアミンやその誘導体等の高分子化合物を用いることができる。
また、正孔輸送層１６はトリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、ブタジエン化合物、ポリスチレン誘導体、ヒドラゾン誘導体、トリフェニルメタン誘導体、テトラフェニルベンゼン誘導体を用いて形成されてもよい。特に好ましくは、ポリフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物等を用いてもよい。この場合、正孔輸送層１６は、真空蒸着法により形成される。
＜発光層＞
発光層１７は、開口部１５ａ内に形成されている。発光層１７は、正孔と電子の再結合によりＲ、Ｇ、Ｂの各色の光を出射する機能を有する。発光層１７の材料としては、公知の材料を利用することができる。
発光層１７に含まれる有機発光材料としては、例えば、オキシノイド化合物、ペリレン化合物、クマリン化合物、アザクマリン化合物、オキサゾール化合物、オキサジアゾール化合物、ペリノン化合物、ピロロピロール化合物、ナフタレン化合物、アントラセン化合物、フルオレン化合物、フルオランテン化合物、テトラセン化合物、ピレン化合物、コロネン化合物、キノロン化合物およびアザキノロン化合物、ピラゾリン誘導体およびピラゾロン誘導体、ローダミン化合物、クリセン化合物、フェナントレン化合物、シクロペンタジエン化合物、スチルベン化合物、ジフェニルキノン化合物、スチリル化合物、ブタジエン化合物、ジシアノメチレンピラン化合物、ジシアノメチレンチオピラン化合物、フルオレセイン化合物、ピリリウム化合物、チアピリリウム化合物、セレナピリリウム化合物、テルロピリリウム化合物、芳香族アルダジエン化合物、オリゴフェニレン化合物、チオキサンテン化合物、シアニン化合物、アクリジン化合物、８−ヒドロキシキノリン化合物の金属錯体、２−ビピリジン化合物の金属錯体、シッフ塩とＩＩＩ族金属との錯体、オキシン金属錯体、希土類錯体等の蛍光物質を用いることができる。また、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウムなどの燐光を発光する金属錯体等の公知の燐光物質を用いることができる。また、発光層１７は、ポリフルオレンやその誘導体、ポリフェニレンやその誘導体、あるいはポリアリールアミンやその誘導体等の高分子化合物等、もしくは前記低分子化合物と前記高分子化合物の混合物を用いて形成されてもよい。
＜電子輸送層＞
電子輸送層１８は、複数の画素に共通して発光層１７および隔壁層１５上に形成されており、対向電極２１から注入された電子を発光層１７へと輸送する機能を有する。電子輸送層１８は、例えば、オキサジアゾール誘導体（ＯＸＤ）、トリアゾール誘導体（ＴＡＺ）、フェナンスロリン誘導体（ＢＣＰ、Ｂｐｈｅｎ）などを用い形成されている。
＜電子注入層＞
電子注入層１９は、電子輸送層１８上に複数の画素に共通して設けられており、対向電極２１から発光層１７への電子の注入を促進させる機能を有する。
電子注入層１９は、例えば、電子輸送性を有する有機材料に、電子注入性を向上させる金属材料がドープされてなる。ここで、ドープとは、金属材料の金属原子または金属イオンを有機材料中に略均等に分散させることを指し、具体的には、有機材料と微量の金属材料を含む単一の相を形成することを指す。なお、それ以外の相、特に、金属片や金属膜など、金属材料のみからなる相、または、金属材料を主成分とする相は、存在していないことが好ましい。また、有機材料と微量の金属材料を含む単一の相において、金属原子または金属イオンの濃度は均一であることが好ましく、金属原子または金属イオンは凝集していないことが好ましい。金属材料としては、アルカリ金属、または、アルカリ土類金属から選択されることが好ましく、ＢａまたはＬｉがより好ましい。本実施の形態では、Ｂａが選択される。また、電子注入層１９における金属材料のドープ量は５〜４０ｗｔ％が好ましい。本実施の形態では、２０ｗｔ％である。電子輸送性を有する有機材料としては、例えば、オキサジアゾール誘導体（ＯＸＤ）、トリアゾール誘導体（ＴＡＺ）、フェナンスロリン誘導体（ＢＣＰ、Ｂｐｈｅｎ）などのπ電子系低分子有機材料が挙げられる。
なお、電子注入層１９は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属から選択される金属のフッ化物層を発光層１７側に有していてもよい。
＜透光性導電層＞
透光性導電層２０は、複数の画素に共通して電子注入層１９上に形成されており、可視光を透過する導電膜である。
透光性導電層２０は、画素電極１３の上面と、第２対向電極２１２の下面とをそれぞれ反射面とする、光共振器構造を形成するために設けられる。したがって、透光性導電層２０は、可視光の透過率が高く、かつ、屈折率が銀薄膜である第２対向電極２１２の屈折率とは異なっていることが好ましい。透光性導電層２０の材料としては、透光性と導電性を有した金属酸化物が好ましく、例えば、ＩＴＯやＩＺＯを用いることができる。
透光性導電層２０は、対向電極２１・透光性導電層２０界面と、画素電極１３・正孔注入層１４界面とをそれぞれ反射面として、その内側に光共振器構造を設けるために、その膜厚が調整される。図２は、光共振器構造における光の干渉を説明する図である。図２には、発光層１７から出射される光の主な経路を示している。経路Ｃ１は、発光層１７から対向電極２１側に出射された光が、反射されることなく対向電極２１を透過する経路である。経路Ｃ２は、発光層１７から画素電極１３側に出射された光が、画素電極１３で反射され、発光層１７と対向電極２１を透過する経路である。経路Ｃ３は、発光層１７から対向電極２１側に出射された光が、対向電極２１で反射され、さらに画素電極１３で反射され、発光層１７と対向電極２１を透過する経路である。そして、これら経路Ｃ１〜Ｃ３のそれぞれの経路により出射された光の間で干渉が生じる。経路Ｃ２と経路Ｃ３との光学距離の差は、図２に示す光学膜厚Ｌ２に対応する。また、経路Ｃ１と経路Ｃ３の光学距離の差は、図２に示す光学膜厚Ｌ３に対応する。透光性導電層２０は、光学膜厚Ｌ２および光学膜厚Ｌ３を、所望の値に設定するための膜厚を有する。
具体的には、光学膜厚Ｌ２、Ｌ３は、以下のように算出される。正孔注入層１４の膜厚をｔ1、屈折率をｎ1、正孔輸送層１６の膜厚をｔ2、屈折率をｎ2、発光層１７の膜厚をｔ3、屈折率をｎ3、電子輸送層１８の膜厚をｔ4、屈折率をｎ4、電子注入層１９の膜厚をｔ5、屈折率をｎ5、透光性導電層２０の膜厚をｔ6、屈折率をｎ6としたとき、光学膜厚Ｌ２は、ｎ4ｔ4＋ｎ5ｔ5＋ｎ6ｔ6で、光学膜厚Ｌ３は、ｎ1ｔ1＋ｎ2ｔ2＋ｎ3ｔ3＋ｎ4ｔ4＋ｎ5ｔ5＋ｎ6ｔ6で、それぞれ算出される。したがって、透光性導電層２０の膜厚ｔ6は、光学膜厚Ｌ２、Ｌ３が所望の値となるように設定される。
＜対向電極＞
対向電極２１は、複数の画素に共通して透光性導電層２０上に形成されており、陰極として機能する。
対向電極２１は、銀を主成分とする第２対向電極２１２が、第２対向電極２１２を形成する際のアイランド化を抑制する第１対向電極２１１の上面に積層された、積層構造を有している。なお、対向電極２１は上述した構成に限られず、第１対向電極２１１の下側、または、第２対向電極２１２の上側に、例えば、ＩＴＯやＩＺＯからなる層をさらに含んでもよい。
第１対向電極２１１の材料は、アルカリ金属、アルカリ土類金属のうち１以上から選択され、具体的には、例えば、バリウムが選択される。第１対向電極２１１は金属単体、または、選択された２以上の金属元素からなる合金として形成され、金属酸化物や金属塩などのイオン性の化合物は含まない。第１対向電極２１１がアニオンを含まないことで、アニオンによる銀の酸化、特に、酸化物イオンや炭酸イオン等により第１対向電極２１１と第２対向電極２１２との界面に酸化銀が発生することを抑止することができる。第１対向電極２１１の膜厚は０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下である。第１対向電極２１１の膜厚をこのような範囲に設定することで、銀のアイランド化の抑止効果を担保しつつ、第１対向電極の可視光の透過率を高くすることができる。
第２対向電極２１２は、銀、または、銀を主成分とする銀合金で形成されている。ここで、銀を主成分とする銀合金とは、純銀と同様の構造、電気的特性、光学的特性を有する合金を指し、具体的には、銀に対して１種類以上の元素が固溶している構造を有する合金を指す。すなわち、銀と異種元素の金属間化合物や、銀が添加元素となっているような、構造、電気的特性、光学的特性のいずれかが純銀とは大きく異なる合金を意図したものではない。有機ＥＬ素子１はいわゆるトップエミッション型であるため、第２対向電極２１２は、光透過性を有する。第２対向電極２１２の膜厚は、２０ｎｍ以下であり、好ましくは、７ｎｍ以上１７ｎｍ以下である。第２対向電極２１２の膜厚をこのような範囲に設定することで、第２対向電極２１２の高い導電性を担保しつつ、第１対向電極の可視光の透過率を高くすることができる。
＜封止層＞
対向電極２１の上には、封止層２２が設けられている。封止層２２は、基板１１の反対側から不純物（水、酸素）が対向電極２１、透光性導電層２０、電子注入層１９、電子輸送層１８、発光層１７等へと侵入するのを防ぎ、不純物によるこれらの層の劣化を抑制する機能を有する。封止層２２は、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）などの透光性材料を用い形成される。また、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）などの材料を用い形成された層の上に、アクリル樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂材料からなる封止樹脂層を設けてもよい。
本実施の形態においては、有機ＥＬ表示パネル１００がトップエミッション型であるため、封止層２２は光透過性の材料で形成されることが必要となる。
＜その他＞
なお図１には示されないが、封止層２２の上に、封止樹脂を介してカラーフィルタや上部基板を貼り合せてもよい。上部基板を貼り合せることによって、正孔輸送層１６、発光層１７、電子輸送層１８、電子注入層１９、対向電極２１を水分および空気などから保護できる。
２．有機ＥＬ素子１の製造方法
次に、有機ＥＬ素子１の製造方法について、図面を用い説明する。図３〜図６は、有機ＥＬ素子１の製造における各工程での状態を示す模式断面図である。
（１）基板１１の作成
まず、図３（ａ）に示すように、基材１１１上にＴＦＴ層１１２を成膜して基板１１を形成し、（図７のステップＳ１）。ＴＦＴ層１１２は、公知のＴＦＴの製造方法により成膜することができる。
次に、図３（ｂ）に示すように、基板１１上に層間絶縁層１２を形成する（図７のステップＳ２）。層間絶縁層１２は、例えば、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法などを用いて積層形成することができる。
次に、層間絶縁層１２における、ＴＦＴ層のソース電極上の箇所にドライエッチングを行い、コンタクトホールを生成する。コンタクトホールは、その底部にソース電極の底面が露出されるように形成される。
次に、コンタクトホールの内壁に沿って接続電極層を形成する。接続電極層の上部は、その一部が層間絶縁層１２上に配される。接続電極層の形成は、例えば、スパッタリング法を用いることができ、金属膜を成膜した後、フォトリソグラフィ法およびウェットエッチング法を用いパターニングすることがなされる。
（２）画素電極１３、正孔注入層１４の作成
次に、図３（ｃ）に示すように、層間絶縁層１２上に画素電極材料層１３０を形成する（図７のステップＳ３）。画素電極材料層１３０は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法などを用いて形成することができる。
次に、図３（ｄ）に示すように、画素電極材料層１３０上に正孔注入材料層１４０を形成する（図７のステップＳ４）。正孔注入材料層１４０は、例えば、反応性スパッタ法などを用いて形成することができる。
そして、図３（ｅ）に示すように、画素電極材料層１３０と正孔注入材料層１４０とをエッチングによりパターニングして、サブピクセルごとに区画された複数の画素電極１３と正孔注入層１４とを形成する（図７のステップＳ５）。
なお、画素電極１３、正孔注入層１４の形成方法は上述の方法に限られず、例えば、画素電極材料層１３０をパターニングして画素電極１３を形成してから、正孔注入層１４を形成してもよい。
続いて、図４（ａ）に示すように、正孔注入層１４および層間絶縁層１２上に、隔壁層１５の材料である隔壁層用樹脂を塗布し、隔壁材料層１５０を形成する。隔壁層用樹脂には、例えば、ポジ型の感光性材料であるフェノール樹脂が用いられる。隔壁材料層１５０は、隔壁層用樹脂であるフェノール樹脂を溶媒（例えば、乳酸エチルとＧＢＬの混合溶媒）に溶解させた溶液を正孔注入層１４上および層間絶縁層１２上にスピンコート法などを用いて一様に塗布することにより形成される。そして、隔壁材料層１５０にパターン露光と現像を行うことで隔壁層１５を形成し（図５（ｂ），図７のステップＳ６）、隔壁層１５を焼成する（図７のステップＳ７）。これにより、発光層１７の形成領域となる開口部１５ａが規定される。隔壁層１５の焼成は、例えば、１５０℃以上２１０℃以下の温度で６０分間行う。
また、隔壁層１５の形成工程においては、さらに、隔壁層１５の表面を所定のアルカリ性溶液や水、有機溶媒等によって表面処理するか、プラズマ処理を施すこととしてもよい。これは、開口部１５ａに塗布するインク（溶液）に対する隔壁層１５の接触角を調節する目的で、もしくは、表面に撥水性を付与する目的で行われる。
次に、図４（ｃ）に示すように、隔壁層１５が規定する開口部１５ａに対し、正孔輸送層１６の構成材料を含むインクを、インクジェットヘッド４０１のノズル４０３０から吐出して開口部１５ａ内の正孔注入層１４上に塗布し、焼成（乾燥）を行って、正孔輸送層１６を形成する（図７のステップＳ８）。
そして、図４（ｄ）に示すように、発光層１７の構成材料を含むインクを、インクジェットヘッド４０１のノズル４０３０から吐出して開口部１５ａ内の正孔輸送層１６上に塗布し、焼成（乾燥）を行って発光層１７を形成する（図７のステップＳ９）。
続いて、図５（ａ）に示すように、発光層１７上および隔壁層１５上に、電子輸送層１８を構成する材料を真空蒸着法またはスパッタリング法により各サブピクセルに共通して成膜し、電子輸送層１８を形成する（図７のステップＳ１０）。
次に、図５（ｂ）に示すように、電子注入層１９を構成する材料を、蒸着法、スピンコート法、キャスト法などの方法により電子輸送層１８上に成膜し、各サブ画素に共通して電子注入層１９を形成する（図７のステップＳ１１）。
続いて、図５（ｃ）に示すように、透光性導電層２０を構成する材料を、スパッタリング法、真空蒸着法などにより各サブピクセルに共通して成膜し、透光性導電層２０を形成する（図７のステップＳ１２）。
そして、図５（ｄ）に示すように、透光性導電層２０上に、第１対向電極２１１を形成する。具体的には、まず、金属バリウムをターゲットとして、スパッタリング法により成膜して、第１対向電極２１１を形成する（図７のステップＳ１３）。
次に、図６（ａ）に示すように、第１対向電極２１１上に、第２対向電極２１２を形成する。具体的には、第１対向電極２１１の形成後、銀をターゲットとして、スパッタリング法により成膜して、第２対向電極２１２を形成する（図７のステップＳ１４）。
なお、第１対向電極２１１、第２対向電極２１２の製造方法は上述の方法に限られず、いずれか一方、または両方を真空蒸着法により形成してもよい。
続いて、図６（ｂ）に示すように、第２対向電極２１２上に、封止層２２を形成する（図７のステップＳ１５）。具体的には、窒化シリコン、酸窒化シリコンなどを、スパッタリング法、ＣＶＤ法などにより成膜し、封止層２２を形成する。
以上の工程を経ることにより有機ＥＬ表示パネル１００が完成する。このように、本実施形態に係る有機ＥＬ表示パネル１００においては、対向電極２１を形成する際に、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の単体、または、アルカリ金属またはアルカリ土類金属のうち２以上からなる合金から形成された第１対向電極２１１を下地金属層として、その上に銀を主成分とする第２対向電極２１２が形成されることを特徴とする。
なお、封止層２２の上にカラーフィルタや上部基板を載置し、接合してもよい。
３．上部電極の特性について
発明者らは、対向電極のシート抵抗、光透過率、光反射率について評価試験を行った。評価試験に供したサンプルは、実施例に対応するサンプルＡと、比較例に対応するサンプルＢである。サンプルＡは、ＩＺＯ基板上に、Ｂａからなる下地金属層を膜厚１ｎｍで形成し、さらに下地金属層上に、銀薄膜層を膜厚１５ｎｍで形成した。これに対し、サンプルＢは、ＩＺＯ基板上に直接、銀薄膜層を膜厚１５ｎｍで形成した。
（１）シート抵抗
図８（ａ）に、各サンプルの局所的なシート抵抗値を示す。ここで、局所的なシート抵抗値とは、各サンプルを基板に沿った向きに分割した各領域のシート抵抗値である。また、シート抵抗値の値は、サンプルＢにおけるシート抵抗値の相加平均を１として相対値で示している。図８（ａ）に示しているように、サンプルＡにおいては、サンプルＢに対してシート抵抗値が低い。また、場所ごとのシート抵抗値のばらつきは、サンプルＢに対してサンプルＡが小さい。すなわち、サンプルＢに対しサンプルＡは、シート抵抗値が小さく、かつ、シート抵抗値のばらつきも小さい。
（２）光透過率
図８（ｂ）に、各サンプルにおける波長ごとの光の透過率を示す。なお、光の透過率は、サンプルＢにおける光透過率の最大値を１として相対値で示している。図８（ｂ）に示すように、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの光に対する透過率は、サンプルＢよりサンプルＡの透過率が高い。すなわち、発光素子が発するほとんどの波長に対し、サンプルＢよりサンプルＡの透過率が高い。
（３）光反射率
図８（ｃ）に、各サンプルにおける波長ごとの光の反射率を示す。なお、光の反射率についても、サンプルＢにおける光反射率の最大値を１として相対値で示している。図８（ｃ）に示すように、波長４００ｎｍ〜５００ｎｍの光に対する反射率はサンプルＢの方がわずかに高いものの、波長５００ｎｍ〜７００ｎｍの光に対する透過率は、サンプルＢよりサンプルＡの透過率が高い。すなわち、発光素子が発する多くの波長に対し、サンプルＢよりサンプルＡの透過率が高い。
（４）まとめ
以上説明したように、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の単体、または、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の合金からなる下地金属層上に形成された銀薄膜の膜質は均一である。シート抵抗の特性が示しているように、実施の形態に係る対向電極では、同じ厚さの銀薄膜と比べて、シート抵抗値のバラつきが小さく、かつ、平均値も小さい。これは、アイランド化現象の発生を抑制したことにより、膜厚のバラつきが小さく、かつ、銀の結晶サイズが小さくなっていることが考えられる。上述したように、シート抵抗値のバラつきは、アイランド化による、膜厚のバラつきと、結晶サイズが膜厚に対して大きすぎることによる不均質性に起因しているからである。また、光反射率、光透過率の各特性が示しているように、実施の形態に係る対向電極では、膜厚の均一性が向上していることが考えられる。
このような対向電極の特性の向上の理由としては、下地金属層が銀原子を吸着することによるアイランド化の抑制が考えられる。下地金属層が銀原子を吸着すれば、銀原子同士の凝集を弱め、粗大結晶の形成を抑制できるからである。したがって、銀原子と混じりやすい材料を下地層とすることで、実施の形態と同様の効果が得られると考えられる。実施の形態では、下地層を金属層とすることで、さらに、アニオンによる銀の酸化が起きないような構成としている。これは、下地層としてイオン性の物質、特に、酸化性を有する物質を用いると、アイランド化自体を抑制できても、下地層と銀薄膜との界面に酸化銀が生成しうるからである。実施の形態では、下地層を金属層とすることで、酸化銀の発生によるシート抵抗の増大や光透過性の低下、を抑制する効果を得ることもできる。
４．有機ＥＬ表示装置の全体構成
図９は、有機ＥＬ表示パネル１００を備えた有機ＥＬ表示装置１０００の構成を示す模式ブロック図である。図９に示すように、有機ＥＬ表示装置１０００は、有機ＥＬ表示パネル１００と、これに接続された駆動制御部２００とを含む構成である。駆動制御部２００は、４つの駆動回路２１０〜２４０と、制御回路２５０とから構成されている。
なお、実際の有機ＥＬ表示装置１０００では、有機ＥＬ表示パネル１００に対する駆動制御部２００の配置については、これに限られない。
５．変形例
（１）上記実施の形態においては、光共振器構造の光学膜厚Ｌ２、Ｌ３を所望の範囲とするために透光性導電層２０を設ける場合について説明した。しかしながら、本開示に係る有機ＥＬ表示パネルは、透光性導電層２０を有しない構造であってもよい。
また、正孔注入層１４、正孔輸送層１６、電子輸送層１８、電子注入層１９は必ずしも上記実施の形態の構成である必要はない。例えば、正孔注入層１４と正孔輸送層１６に替えて、単一の正孔注入輸送層を備えてもよい。または例えば、電子注入層１９を備えないとしてもよい。
（２）上記実施の形態においては、有機ＥＬ表示パネルはトップエミッション型であるとして、画素電極が光反射性を有し、対向電極が光透過性を有する場合について説明した。しかしながら、本開示に係る有機ＥＬ表示パネルは、いわゆるボトムエミッション型であるとしてもよい。この場合、対向電極は光反射性を有するため、公知の反射型電極で実現することができる。その一方、画素電極は光透過性を必要とするため、実施の形態に係る対向電極２１と同様の構成を有する。具体的には、層間絶縁層１２上に第１対向電極２１１と同様の下地金属層を設け、下地金属層上に第２対向電極２１２と同様の銀薄膜を形成することで、下地金属層と銀薄膜とからなる光透過性の画素電極を形成することができる。
また、例えば、本開示に係る有機ＥＬ表示パネルは、対向電極、画素電極ともに、実施の形態に係る対向電極２１と同様の構成を有する、としてもよい。
（３）上記実施の形態においては、本開示に係る発光パネルは、有機ＥＬ表示パネルであると説明したが、これに限られない。本開示に係る発光パネルは、無機の発光材料を用いた発光パネルでもよい。
また、表示装置に限られず、有機ＥＬ照明装置のようなパネル型の照明装置であってもよい。
（４）以上、本開示に係る有機ＥＬ表示パネルおよび有機ＥＬ表示装置について、実施の形態および変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態および変形例に限定されるものではない。上記実施の形態および変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態および変形例における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
本発明は、発光層から発せられた光を発光層の一方の側に配された電極層が光透過性を有することにより、外部へ光を取り出す構成を備えた発光パネルにおいて、発光強度の面内ばらつきが抑制された発光パネルを製造するのに有用である。
１１ 基板
１３ 画素電極
１７ 発光層
２１ 対向電極
２１１ 第１対向電極（下地金属層）
２１２ 第２対向電極（銀薄膜層）
１００ 有機ＥＬ表示パネル

Claims (10)

  1. 基板の上方に、第１電極、発光層、透光性導電層、第２電極の順に積層されてなる有機ＥＬ素子であって、
    前記第２電極は透光性電極であり、
    前記透光性電極は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を材料とする金属層である下地金属層と、前記下地金属層上に接して配される、銀を主成分とする銀薄膜層とを含み、
    前記透光性導電層は前記第２電極に接しており、
    前記第１電極の前記発光層側の面と、前記透光性導電層と前記第２電極との界面とに囲まれる領域が、前記第１電極の前記発光層側の面と、前記透光性導電層と前記第２電極との界面の両面を反射面とする光共振器を構成しており、
    前記下地金属層の材料は、バリウムである
    有機ＥＬ素子。
  2. 前記銀薄膜層の膜厚は、２０ｎｍ以下である
    請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
  3. 前記下地金属層の膜厚は、０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下である
    請求項１又は２に記載の有機ＥＬ素子。
  4. 前記下地金属層の膜厚は、１ｎｍ以上２ｎｍ以下である
    請求項３に記載の有機ＥＬ素子。
  5. 前記透光性導電層の材料は、ＩＴＯまたはＩＺＯのいずれかから選択される
    請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
  6. 請求項１から５のいずれか１項の有機ＥＬ素子を備える有機ＥＬ表示パネル。
  7. 基板の上方に、光反射性の画素電極、発光層、透光性導電層、光透過性の対向電極をこの順に積層する有機ＥＬ素子の製造方法であって、
    前記対向電極の形成は、
    アルカリ金属またはアルカリ土類金属を材料とする金属層である下地金属層の形成と、
    前記下地金属層の形成に続く、銀を主原料とする銀薄膜層の形成と、を含み、
    前記銀薄膜層は前記下地金属層の上に接して配され、
    前記透光性導電層は前記対向電極に接しており、
    前記画素電極の前記発光層側の面と、前記透光性導電層と前記対向電極との界面とに囲まれる領域が、前記画素電極の前記発光層側の面と、前記透光性導電層と前記対向電極との界面の両面を反射面とする光共振器を構成しており、
    前記下地金属層の材料は、バリウムである
    有機ＥＬ素子の製造方法。
  8. 基板の上方に、透光性導電層、光透過性の画素電極、発光層、光反射性の対向電極をこの順に積層する有機ＥＬ素子の製造方法であって、
    前記画素電極の形成は、
    アルカリ金属またはアルカリ土類金属を材料とする下地金属層の形成と、
    前記下地金属層の形成に続く、銀を主原料とする銀薄膜層の形成と、を含み、
    前記銀薄膜層は前記下地金属層の上に接して配され、
    前記透光性導電層は前記画素電極に接しており、
    前記対向電極の前記発光層側の面と、前記透光性導電層と前記画素電極との界面とに囲まれる領域が、前記対向電極の前記発光層側の面と、前記透光性導電層と前記画素電極との界面の両面を反射面とする光共振器を構成しており、
    前記下地金属層の材料は、バリウムである
    有機ＥＬ素子の製造方法。
  9. 前記下地金属層を形成する際、下地金属層の膜厚を０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下とする
    請求項７または８に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
  10. 前記下地金属層を形成する際、下地金属層の膜厚を１ｎｍ以上２ｎｍ以下とする
    請求項７または８に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
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