JP2000029404A - 有機エレクトロルミネッセンス表示素子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】駆動電流を小さく抑えて配線抵抗の弊害を小さ
くし、かつ素子短絡による表示品質悪化を最小限に留め
た有機エレクトロルミネッセンス表示素子を提供する。 【解決手段】少なくとも複数の第一電極ライン２と該第
一電極ラインと交差する方向に伸びる複数の第二電極ラ
イン５を有し、該第一電極ラインと該第二電極ラインの
交点に画素を有する有機エレクトロルミネッセンス表示
素子において、各交点の画素が複数の有機エレクトロル
ミネッセンス単素子からなり、それらが直列接続されて
いることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表
示素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高輝度、大面積の
有機エレクトロルミネッセンス表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】フラットパネルディスプレイの一つであ
る有機エレクトロルミネッセンス表示素子は、有機発光
媒体を陽極と陰極で挟持した構造になっており、電流を
流すことで発光が起こる。発光媒体には、通常、複数の
有機層を積層したものが用いられる。自己発光型である
ため高輝度・高視野角であり、かつ低駆動電圧という特
徴を有している。

【０００３】有機エレクトロルミネッセンス表示素子と
しては、複数の陽極ラインと複数の陰極ラインを交差さ
せたマトリクス構造が用いられる。基板上に第一電極ラ
インを形成し、発光媒体をはさんで第一電極ラインと交
差するように少なくとも第二電極ラインを形成する。第
一電極が陽極の場合、第二電極は陰極であり、第一電極
が陰極の場合、第二電極は陽極である。各電極ラインの
交点に画素として１個の有機エレクトロルミネッセンス
単素子が形成されており（図５参照）、対応する電極ラ
インに通電することによって画素の輝度を制御する。

【０００４】ところで、小型の有機エレクトロルミネッ
センス表示素子では前述の低駆動電圧が利点となるが、
大型の有機エレクトロルミネッセンス表示素子において
は必ずしも利点にならない。むしろ、面積が大きい分、
大電流を要するという欠点になってしまう。大電流駆動
では、駆動回路が大型になるだけでなく、配線抵抗によ
る電圧降下や電力消費が大きくなり、問題になってい
る。

【０００５】さらには、有機エレクトロルミネッセンス
表示素子には、欠陥による素子短絡の問題がある。有機
エレクトロルミネッセンス表示素子は薄膜構造であるた
め、小さなゴミ等の欠陥が原因で短絡に至るケースが多
い。すると、その画素が発光することはなく、黒点にな
ってしまう。画素が荒い構造では特に目立つことにな
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来構
造の表示素子においては、大面積にすると大電流駆動が
必要になり、配線抵抗による弊害が大きくなった。ま
た、欠陥による素子短絡によって画素が非発光になり、
表示品質を著しく悪化させることがあった。

【０００７】本発明はこれらの問題点を解決するために
なされたものであり、駆動電流を小さく抑えて配線抵抗
の弊害を小さくし、かつ素子短絡による表示品質悪化を
最小限に留めた有機エレクトロルミネッセンス表示素子
を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明において上記課題
を解決するために、請求項１としては、少なくとも複数
の第一電極ラインと該第一電極ラインと交差する方向に
伸びる複数の第二電極ラインを有し、交点の画素を対応
する第一電極ラインと第二電極ラインとで駆動する有機
エレクトロルミネッセンス表示素子において、各交点の
画素が複数の有機エレクトロルミネッセンス単素子から
なり、それらが直列接続されていることを特徴とする有
機エレクトロルミネッセンス表示素子である。

【０００９】請求項２としては、前記第二電極ラインを
マスク蒸着法で形成し、かつ、該第二電極主要部のマス
クパターンが該第二電極配線のマスクパターンの長手方
向に沿って長いことを特徴とする有機エレクトロルミネ
ッセンス表示素子の製造方法である。

【００１０】請求項３としては、前記第二電極ラインを
マスク蒸着で形成し、かつ、該第二電極主要部のマスク
パターンの曲率半径が幅の１／１０以上であることを特
徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示素子の製造
方法である。

【００１１】請求項１によれば、画素が複数の単素子に
分割され直列接続されていることにより、一部の単素子
に短絡があっても他の単素子が生きているため、損傷を
最小限に留めることができる。また、駆動電流を小さく
抑えて配線抵抗の弊害を減らすことができる。

【００１２】マトリクス型有機エレクトロルミネッセン
ス表示素子の画素をｎ個の単素子に分割、直列接続した
場合を考える（間隙は無視して考える）。同じ輝度を得
るための駆動電圧はｎ倍になるが、駆動電流は１／ｎに
なる。有機エレクトロルミネッセンス表示素子の場合、
もともとの駆動電圧が数Ｖと低いので、ｎ倍になっても
大きな負担にはならない。それよりも、電流を低減でき
ることによる利点が大きい。また、１箇所で短絡が起こ
った場合でも、発光面積の（ｎ−１）／ｎが保持され
る。

【００１３】また請求項２、３によれば、第二電極ライ
ンを形成するための蒸着マスクパターンにおいて第二電
極主要部のマスクパターンが第二電極配線のマスクパタ
ーンの長手方向に沿って長く、かつ、曲率半径が大きい
ことにより、第二電極配線の長手方向の張力に対する強
度を高めることができ、再現性良くパターニングするこ
とが可能となる。

【００１４】なお、第二電極主要部のマスクパターンが
第二電極配線のマスクパターンの長手方向に沿って長い
とは、第二電極主要部の蒸着マスク穴の形状に関し、配
線に平行な方向の寸法が配線に垂直な方向の寸法より長
いことを意味する。また、第二電極主要部のマスクパタ
ーンの曲率半径が幅の１／１０以上であるとは、第二電
極主要部の蒸着マスク穴の形状に関し、最も尖った部分
の曲率半径が最短径の１／１０以上である（即ち角が丸
まっている）ことを意味する。これらは、角の丸い長方
形に限定するものではなく、例えば楕円形等も可能であ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図１と図２を用
い、製造工程に従って詳細に説明する。まず、絶縁性の
基板１を用意し、その上に第一電極ライン２を形成す
る。第一電極ライン２は、役割上、画素を形成する主要
部２ａと、電流を供給する配線２ｂに分けることができ
る。本発明では、第一電極主要部２ａを複数の孤立パタ
ーンとして形成する（図２（ａ）参照）。基板１として
は、ガラス基板、プラスチック基板等を用いることがで
きる。第一電極が陽極である場合で説明すると、陽極と
してはＩＴＯ（インジウム錫複合酸化物）、インジウム
亜鉛複合酸化物、亜鉛アルミニウム複合酸化物等の透明
電極を用いることができる。

【００１６】次に、絶縁層３を形成する。この絶縁層３
は、第一電極の孤立パターン群部分に開口を有する（図
２（ｂ）参照）。開口部は、発光部３Ａおよび接続部３
Ｂに相当する。絶縁層３としては、酸化ケイ素、窒化ケ
イ素、酸化アルミニウム等の無機絶縁物や、フォトレジ
スト等の有機絶縁物を使用できる。絶縁層３の１つめの
目的は、第一電極の配線２ｂと第二電極の配線５ｂを絶
縁することである。２つめの目的は、発光部を確定し、
電極端縁部に起因する劣化を抑えて寿命を伸ばすことで
ある。後述するように配線を別に行う場合には、絶縁層
３は無くてもよい。

【００１７】続いて、各孤立パターンの発光部を含む所
定の部分に、発光媒体４を形成する。（図２（ｃ）参
照）。発光媒体４としては、例えば正孔注入層／正孔輸
送層／発光層や正孔注入層／発光層／電子輸送層のよう
な積層構造が用いられる。

【００１８】正孔注入・輸送層としては、銅フタロシア
ニン、テトラ（ｔ−ブチル）銅フタロシアニン等の金属
フタロシアニン類および無金属フタロシアニン類、キナ
クリドン化合物、１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルア
ミノフェニル）シクロヘキサン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル
−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−
ビフェニル−４，４’−ジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−
ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビフェ
ニル−４，４’−ジアミン等の芳香族アミン系低分子正
孔注入輸送材料やポリ（パラ−フェニレンビニレン）、
ポリアニリン等の高分子正孔輸送材料、ポリチオフェン
オリゴマー材料、その他既存の正孔輸送材料の中から選
ぶことができる。

【００１９】発光層としては、９，１０−ジアリールア
ントラセン誘導体、ピレン、コロネン、ペリレン、ルブ
レン、１，１，４，４−テトラフェニルブタジエン、ト
リス（８−キノリノラート）アルミニウム錯体、トリス
（４−メチル−８−キノリノラート）アルミニウム錯
体、ビス（８−キノリノラート）亜鉛錯体、トリス（４
−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラー
ト）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−５−シア
ノ−８−キノリノラート）アルミニウム錯体、ビス（２
−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラー
ト）［４−（４−シアノフェニル）フェノラート］アル
ミニウム錯体、ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キ
ノリノラート）［４−（４−シアノフェニル）フェノラ
ート］アルミニウム錯体、トリス（８−キノリノラー
ト）スカンジウム錯体、ビス［８−（パラ−トシル）ア
ミノキノリン］亜鉛錯体およびカドミウム錯体、１，
２，３，４−テトラフェニルシクロペンタジエン、ペン
タフェニルシクロペンタジエン、ポリ−２，５−ジヘプ
チルオキシ−パラ−フェニレンビニレン、クマリン系蛍
光体、ペリレン系蛍光体、ピラン系蛍光体、アンスロン
系蛍光体、ポルフィレン系蛍光体、キナクリドン系蛍光
体、Ｎ，Ｎ’−ジアルキル置換キナクリドン系蛍光体、
ナフタルイミド系蛍光体、Ｎ，Ｎ’−ジアリール置換ピ
ロロピロール系蛍光体等が挙げられ、これらを単独、ま
たは他の低分子材料や高分子材料と混合して用いること
ができる。

【００２０】電子輸送層としては、２−（４−ビフェニ
ルイル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，
４−オキサジアゾール、２，５−ビス（１−ナフチル）
−１，３，４−オキサジアゾール、およびオキサジアゾ
ール誘導体やビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノ
リノラート）ベリリウム錯体、トリアゾール化合物等が
挙げられる。

【００２１】これらは、真空蒸着法またはディップコー
ト等のコーティング法により形成することができるが、
パターニングを要することから、マスク蒸着法即ちマス
クを通して真空蒸着を行う方法が好適である。発光媒体
の総膜厚は１μｍ以下であり、好ましくは５０〜１５０
ｎｍである。

【００２２】その後さらに、第二電極ライン５を形成す
る。その際、第二電極主要部５ａは、発光媒体上から、
隣の孤立パターンと接続するように形成される（図２
（ｄ）参照）。また、その形状は第二電極配線５ｂの長
手方向に沿って長く、さらにその角は丸めてある。これ
らは、いずれも第二電極配線５ｂの長手方向の張力に対
する強度を増す効果を有し、再現性の良いパターニング
を可能とする。なお、第一電極が陽極の場合、第二電極
は陰極である。陰極としては、Ｍｇ，Ａｌ，Ｙｂ等の金
属単体を用いることができる。あるいは、発光媒体界面
にＬｉ，酸化Ｌｉ，ＬｉＦ等の化合物を１ｎｍ程度挟ん
で、安定性・導電性の高いＡｌやＣｕを積層して用い
る。または、電子注入効率と安定性を両立させるため、
仕事関数の低いＬｉ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｌａ，Ｃｅ，
Ｅｒ，Ｅｕ，Ｓｃ，Ｙ，Ｙｂ等の金属１種以上と、安定
なＡｇ，Ａｌ，Ｃｕ等の金属元素との合金系を用いる。
例えば、ＭｇＡｇ，ＡｌＬｉ，ＣｕＬｉ等である。陰極
の厚さは、１０ｎｍ〜１μｍ程度が望ましい。

【００２３】これらの結果、画素部は複数の有機エレク
トロルミネッセンス単素子から構成され、それらは直列
接続されている（図１参照）。接続は直列、並列、およ
びそれらの混成が可能であるが、以下の理由から直列が
効果的である。１つには、直列ならば電流を小さく抑え
ることができ、配線抵抗による電圧降下、発熱、ドライ
バの電流負荷を低減できる。２つめには、有機エレクト
ロルミネッセンス単素子の短絡が起こった場合にも他の
単素子への影響が小さく、損傷を最小限に抑えることが
できる。これは、有機エレクトロルミネッセンス単素子
の故障の大部分は、短絡であるという事実に基づく。

【００２４】なお、定電流駆動であれば、他の単素子の
輝度は不変であり、短絡した単素子の面積割合だけ輝度
が減少する。即ち、短絡が他に与える影響が小さい。

【００２５】定電圧駆動であれば、短絡した単素子分の
電圧が他の単素子に割り振られて輝度が大きくなり、面
積減に対して相殺する方向に働く。即ち、短絡した単素
子数が小さいうちは、画素輝度変化をより小さくするこ
とが可能となる。ただし、短絡が多くなると１単素子当
たりの電圧が高くなって、より破壊しやすくなるという
欠点もある。

【００２６】素子の劣化防止のため、封止層や封止容器
を設けることも可能である。これらは、水分や酸素によ
る素子劣化防止に役立つ。

【００２７】また、第一電極配線２ｂや第二電極配線５
ｂの電気抵抗低減のため、Ｃｕ，Ａｌ，Ｔｉ等の金属を
補助電極として併設させることができる（図３参照）。
あるいは、第一電極や第二電極を画素付近のみに形成
し、画素間の配線をすべて金属配線で行うこともできる
（図４参照）。

【００２８】ＲＧＢのカラーフィルタ層を透明電極下部
に形成しておき、白色発光の発光媒体を用いるとフルカ
ラーディスプレイとなる。あるいは、ＲＧ蛍光変換フィ
ルタと青色発光の発光媒体を用いてもフルカラーディス
プレイを形成できる。

【００２９】第一電極を陰極、第二電極を陽極にした場
合も同様に作製できることは言うまでもない。

【００３０】

【実施例】まず、ガラス基板１上にスパッタリングで透
明導電膜としてＩＴＯ層を形成した。さらに、透明性と
導電性を向上させるために、空気中で加熱処理を行いＩ
ＴＯを結晶化した。次に、フォトリソグラフィおよびウ
ェットエッチングによってＩＴＯをパターニングし、第
一電極ライン２を形成した（図２（ａ）参照）。

【００３１】その上に感光性樹脂を塗布・プリベーク
し、露光・現像・ポストベークによって絶縁層３を形成
した。絶縁層３は、発光部３Ａおよび接続部３Ｂに相当
する開口部を有する（図２（ｂ）参照）。

【００３２】さらに、開口（発光部）３Ａ上に発光媒体
４として正孔注入層／正孔輸送層／発光層を形成した。
正孔注入層は銅フタロシアニン、正孔輸送層はＮ，Ｎ’
−ジ（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、発光層はトリ
ス（８−キノリノラート）アルミニウム錯体であり、そ
れぞれ２０ｎｍ、６０ｎｍ、７０ｎｍだけマスク蒸着し
た（図２（ｃ）参照）。

【００３３】そして、第二電極ライン５としてＡｌをマ
スク蒸着した（図２（ｄ）参照）。その際、第二電極主
要部５ａのマスクパターンは、第二電極配線５ｂのマス
クパターンの長手方向に沿って長く、かつ角を丸めたパ
ターンとした。具体的には、長さ８ｍｍ、幅２ｍｍ、角
の曲率半径０．２ｍｍとした。第二電極ライン５によっ
て複数の有機エレクトロルミネッセンス単素子が完成す
ると同時に、直列接続された。マスクとして第二電極パ
ターンの長手方向に垂直な方向に長いパターンを用いた
場合や曲率半径が小さいパターンでは、張力による変形
が著しく、使用に適さなかった。

【００３４】最後に、封止層として酸化ゲルマニウムを
成膜した（図示せず）。

【００３５】パルス電流駆動テストを行い、同等輝度時
の電圧が約ｎ倍、電流が約１／ｎ倍になることを確認し
た（今回はｎ＝３）。また、長時間駆動テストにより、
短絡による黒点が単画素に限られ、損傷を最小限に抑え
られることを確認した。

【００３６】

【発明の効果】本発明の有機エレクトロルミネッセンス
表示素子によれば、画素が複数の単素子に分割され直列
接続されていることにより、一部の単素子に短絡があっ
ても他の単素子が生きているため、損傷を最小限に留め
ることができる。また、駆動電流を小さく抑えて配線抵
抗の弊害を減らすことができる。

【００３７】また本発明の製造方法によれば、第二電極
ラインを形成するための蒸着マスクパターンにおいて第
二電極主要部のマスクパターンが第二電極配線のマスク
パターンの長手方向に沿って長く、かつ、曲率半径が大
きいことにより、第二電極配線の長手方向の張力に対す
る強度を高めることができ、再現性良くパターニングす
ることが可能となる。

【００３８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機エレクトロルミネッセンス表示素
子の主要部を示す説明図である。

【図２】本発明の有機エレクトロルミネッセンス表示素
子の製造工程を示す説明図である。

【図３】本発明の有機エレクトロルミネッセンス表示素
子の別の例を示す説明図である。

【図４】本発明の有機エレクトロルミネッセンス表示素
子のさらに別の例を示す説明図である。

【図５】従来の有機エレクトロルミネッセンス表示素子
を示す説明図である。

【符号の説明】

１ …基板 ２ …第一電極ライン ２ａ …第一電極主要部 ２ｂ …第一電極配線 ３ …絶縁層 −３Ａ …開口（発光部） −３Ｂ …開口（接続部） ４ …発光媒体 ５ …第二電極ライン ５ａ …第二電極主要部 ５ｂ …第二電極配線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも複数の第一電極ラインと該第一
   電極ラインと交差する方向に伸びる複数の第二電極ライ
   ンを有し、該第一電極ラインと該第二電極ラインの交点
   に画素を有する有機エレクトロルミネッセンス表示素子
   において、各交点の画素が複数の有機エレクトロルミネ
   ッセンス単素子からなり、それらが直列接続されている
   ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示素
   子。
2. 【請求項２】請求項１に記載の有機エレクトロルミネッ
   センス表示素子の製造方法であって、前記第二電極ライ
   ンをマスク蒸着法で形成し、かつ、該第二電極主要部の
   マスクパターンが該第二電極配線のマスクパターンの長
   手方向に沿って長いことを特徴とする有機エレクトロル
   ミネッセンス表示素子の製造方法。
3. 【請求項３】請求項２に記載の有機エレクトロルミネッ
   センス表示素子の製造方法であって、前記第二電極ライ
   ンをマスク蒸着で形成し、かつ、該第二電極主要部のマ
   スクパターンの曲率半径が幅の１／１０以上であること
   を特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示素子の
   製造方法。