JP2000123978A

JP2000123978A - 有機ｅｌ素子およびその製造方法

Info

Publication number: JP2000123978A
Application number: JP10297893A
Authority: JP
Inventors: Kenji Furukawa; 顕治古川; Yusho Izumisawa; 勇昇泉澤; Toshihiro Koike; 俊弘小池
Original assignee: Chisso Corp
Current assignee: JNC Corp
Priority date: 1998-10-20
Filing date: 1998-10-20
Publication date: 2000-04-28

Abstract

(57)【要約】【課題】陽極の段差に起因する発光のにじみ、クロスト
−ク、陰極の断線を改善した有機ＥＬ素子及びその製造
方法を提供する。【解決手段】透明基板の上にＩＴＯ膜を形成し、ホトレ
ジストマスクを用いてエッチングにより帯状の陽極を間
隔をおいて平行に複数個形成する。次いでホトレジスト
マスクを残したまま、絶縁膜を前記陽極と陽極の間の間
隙に陽極の厚さと同じ厚さに被着し、ホトレジストマス
クをその上の絶縁膜と共に除去する。これにより陽極と
絶縁膜とが交互に並んだ平坦面が得られ、陽極による段
差がなくなる。陽極と絶縁膜の上に正孔注入輸送層、発
光層、電子注入輸送層を順次堆積する。電子注入輸送層
の表面の陰極形成予定領域に開口をを有するマスクを用
いて、導体を蒸着して陰極を形成する。全表面を絶縁膜
で被覆して有機ＥＬ素子にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機ＥＬ素子とそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】

【０００３】従来、有機ＥＬ素子は、ガラスのような透
明基板の上に陽極、有機発光層、陰極をこの順序に積層
した構造を有しており、文字や図形の表示を行う有機Ｅ
Ｌ素子は、陽極と陰極とを交差させてドット・マトリク
スが形成される構造になっている。有機発光層には、有
機化合物の単層、正孔注入輸送層と電子注入輸送層とか
らなる二層、正孔注入輸送層と発光層と電子注入輸送層
とからなる三層、正孔注入輸送層及び電子注入輸送層を
それぞれ複数層で構成した多層等の種類があり、さらに
正孔注入輸送層と電子注入輸送層との間に赤緑青の三色
の有機発光層を備えたフルカラー表示を可能にしたもの
もある。この構造において、陽極と陰極との間に通電す
ると、陽極と陰極とが交差した点以外の陽極と陰極との
間に漏れ電流が流れ、非所望点が発光してしまう、いわ
ゆるクロストークと呼ばれる現象が起こることがある。
また、発光の「にじみ」という現象も起こることがあ
る。

【０００４】従来、知られている有機ＥＬ素子の第１の
例について図８を用いて説明する。

【０００５】ガラス等の透明基板１の上にＩＴＯ（イン
ジウム錫酸化物）の透明導体を用いて複数の帯状の陽極
２を各々が平行となるように形成する。該陽極２の上に
正孔注入輸送層４を形成する。正孔注入輸送層４の上に
発光層５を形成する。発光層５の上に電子注入輸送層６
を形成する。電子注入輸送層６の上に、陽極２とは直交
する方向に陰極７を形成する。正孔注入輸送層４、発光
層５、電子注入輸送層６は絶縁体である。

【０００６】このように構成された有機ＥＬ素子は、陽
極２の端に段差を生じ、段差部分に形成された正孔注入
輸送層４、発光層５、電子注入輸送層６からなる有機層
および陰極７の厚さが薄くなる。有機層が薄くなると、
陽極２と陰極７との間の間隔が狭くなり、電界強度が増
大し、陽極２と陰極７との間に漏れ電流が流れ易くな
る。この漏れ電流がクロストークや発光のにじみの発生
の原因となる。また、有機層が薄くなると有機層の絶縁
破壊が起こり易くなり、陽極―陰極間の短絡が起こり、
有機ＥＬ素子が破壊してしまうという問題が起こる。

【０００７】さらに、陰極７が薄くなると抵抗値が増大
し、発熱が増大するという問題が起こるのみならず、場
合によっては陰極７が断線し、有機ＥＬ素子が破壊され
てしまうという問題が起こる。かかる問題を解決するた
め、段差を小さくしようとすると、陽極２を薄くしなけ
ればならず、陽極２を薄くすると陽極の抵抗値が増大す
るという問題が起こる。陽極の抵抗値を小さくしようと
すると陽極を厚くしなければならず、陽極を厚くすると
段差が大きくなり、上記の問題が起こる。これらの問題
のうち、クロストークと発光のにじみを低減するための
提案がいくつかなされている。

【０００８】従来からある有機ＥＬ素子の第２の例につ
いて図９を用いて説明する。この製造方法は、特開平３
−２３３８９１号公報に開示された方法である。

【０００９】まず、図９（ａ）に示すように、ガラス基
板３１の上にＩＴＯ（インジウム錫酸化物）の透明導体
をスパッタリング法や蒸着法によって形成し、リソグラ
フィ法によって複数の帯状の陽極３２を各々が平行とな
るように形成する。

【００１０】次に、図９（ｂ）に示すように、正孔輸送
層３３を蒸着法等によって形成する。

【００１１】次に、図９（ｃ）に示すように、正孔輸送
層３３の上に蒸着法等によって複数の島状のＥＬ層３４
を陽極３２に沿って形成する。このようにして、マトリ
クス状に配置された独立した複数の発光領域のＥＬ層３
４が形成される。

【００１２】次に、図９（ｄ）に示すように、ＥＬ層３
４を形成した正孔輸送層３３の上に、陽極３２とは直交
する方向に、かつＥＬ層３４のそれぞれが交点となるよ
うに対応させて陰極３５を蒸着法により形成する。

【００１３】次に、図９（ｅ）に示すように、陰極３５
を含む表面に絶縁体層３６を形成する。

【００１４】このように島状のＥＬ層３４を形成するこ
とにより発光領域の周囲のクロストークや発光のにじみ
が減少する効果があると言われている。しかしながら、
正孔輸送層３３は段差部分で薄いまま残されており、そ
の上に陰極３５が直接被着されるから、ＥＬ層３４が
無い分だけ陽極―陰極間の間隔が狭くなり、図８に示す
従来素子よりも電界強度が増大し、陽極３２と陰極３５
との間に漏れ電流が流れ易くなり、漏れ電流によるクロ
ストークや発光のにじみが増大するという問題が起こ
る。また、陽極―陰極間の間隔が狭くなっているから、
陽極―陰極間の短絡が起こり易くなり、有機ＥＬ素子が
破壊し易くなる。

【００１５】さらに、陰極３５については、陽極３２と
ＥＬ層３４によって二つの段差が形成されるため、図８
の従来素子よりも段差が大きくなり、段差部分での陰極
３５の厚さが従来品より薄くなり、抵抗値がより増大
し、発熱が増大するのみならず、陰極３５が断線し易く
なり、有機ＥＬ素子が破壊し易くなるという問題が起こ
る。

【００１６】さらに、マトリクス状に配置された独立し
た複数の島状のＥＬ層３４を形成させるために余分のマ
スクを必要とし、マスクの開口部を陽極３２と陰極３５
との交差点に位置合わせするのに手間がかかるという問
題がある。また、このような微細な開口部を有するマス
クを製造するのに工数がかかり、マスクが高価になると
いう問題がある。

【００１７】図１１は従来からある有機ＥＬ素子の第３
の例を説明するために製造工程順に示した断面図であ
る。この有機ＥＬ素子の製造方法は、特開平３−２５０
５８３号公報に開示された方法である。

【００１８】まず、図１１（ａ）に示すように、ガラス
基板４１の上にＩＴＯの透明導体で複数の陽極４２を形
成する。その表面に感光性ポリイミドを塗布し、発光パ
ターンのマスクを通して露光し、現像して感光した部分
のポリイミドを除去した後、１８０℃のオ−ブン中で３
０分、３００℃のオ−ブン中で３０分加熱してポリイミ
ドの層間絶縁膜４３を形成する。層間絶縁膜４３の開口
部４４は、陽極４２の上の一部にのみ形成され、陽極４
２の端部は層間絶縁膜４３で覆われている。

【００１９】次に、図１１（ｂ）に示すように、蒸着マ
スク５１の開口部５２が層間絶縁膜４３の開口部４４を
内側に含むように位置合わせした後、密着させて所望の
色を発光する有機発光層、例えば赤色発光有機物の発光
層４５ａを蒸着により形成し、続いて同じ蒸着マスク５
１を設置したまま対向電極となる陰極４６ａを蒸着法な
どによって形成する。多色ＥＬ素子を製造する場合は、
緑色及び青色発光層が形成される隣の陽極４２の上はマ
スク５１で覆われている。

【００２０】次に、図１１（ｃ）に示すように、発光層
４５ａと陰極４６ａが形成された部分を覆い、隣の陽極
４２の上に開口部５４を有するマスク５３を、前と同様
に位置合わせした後、密着させて所望の色を発光する有
機発光層、例えば緑色発光有機物の発光層４５ｂを蒸着
により形成し、続いて同じ蒸着マスク５３を設置したま
ま対向電極となる陰極４６ｂを蒸着法などによって形成
する。青色発光層とその上の陰極の形成も同様にして行
う。

【００２１】この製造方法によれば、蒸着のだれが生じ
ないので発光面の均一性が高いという。また、発光層の
蒸着マスクと対向電極の蒸着マスクの交換を必要としな
いので、形成面の汚染がなく良品質の素子が製造できる
という。

【００２２】上記第３の例の有機ＥＬ素子の製造方法に
おける問題点を図１２に示す断面図を用いて説明する。

【００２３】図１２（ａ）に示すように、層間絶縁膜４
３ｂは、実際には陽極４２の厚さの分だけ段差を生じ、
窪みを生じている。図１１では、陽極４２ａと陽極４２
ｂとの間の層間絶縁膜４３は平坦に描いているが、実際
には図１２（ａ）に示すように窪みを生じている。真空
蒸着やスパッタリング法で有機ＥＬ層や陰極を形成する
場合、蒸着源からの蒸着粒子は半球面に広がって行くか
ら、蒸着源の真上以外の場所では被蒸着物に対して蒸着
粒子は斜めに入射する。蒸着粒子の入射角は蒸着源の真
上から離れれば離れる程大きくなる。図１２（ａ）に示
すように、蒸着粒子線４７が傾斜入射した場合、マスク
５１の影になる部分に空隙５５が発生する。第３の例に
おいては、有機発光層４５ａと陰極４６ａとは同じ蒸着
マスク５１を使用するから、蒸着マスク５１の厚さは、
有機発光層４５ａの厚さと陰極４６ａの厚さとの和より
も厚くなければならない。実際には蒸着マスク５１の厚
さは１０μｍ以上あり、有機発光層４５ａと陰極４６ａ
の厚さは０．２〜０．３μｍ程度であるから、空隙５５
は大きいものとなる。それ故、図１１（ａ）に示したよ
うな直線で仕切ったような空隙とはならず、蒸着粒子の
廻り込みにより、境界がぼやけた空隙となる。

【００２４】図１２（ｂ）に示すように、隣の陽極４２
ｂの上に別の色の有機発光層４５ｂと陰極４６ｂを形成
する場合、マスク５３は陰極４６ａに密着して設置され
るから、絶縁膜４３ａ〜４３ｃとマスク５３との間に空
隙５６ができ、空隙５５は広がる。この状態で蒸着を行
うと有機発光層４５ｂと陰極４６ｂの側面は傾斜面とな
り、さらに空隙５７を生じる。これらの空隙５６，５７
のために蒸着粒子が廻り込み易くなり、蒸着だれが起こ
るのみならず、廻り込み粒子が陽極４２ｂの露出面４２
ｓに付着して、ここから発光して発光のにじみやクロス
トークを生じるという問題が起こる。

【００２５】また、上記第３の例では、同じマスクを用
いて発光層の蒸着と対向電極の蒸着を行うので、陽極と
陰極とが同一方向になり、直角方向に交差しない。従っ
て、筋状（縞状）の発光パターンを得ることはできる
が、ドット・マトリクスの発光パターンを得ることはで
きず、文字や図形等の情報表示には使用できないという
欠点がある。

【００２６】従来から知られている有機ＥＬ素子の第４
の例を図１３に示す斜視図を用いて説明する。この有機
ＥＬ素子の製造方法は、特開平４−５１４９４号公報に
開示された方法である。

【００２７】ガラス基板６１の上にＩＴＯの透明導体を
スパッタリング法や蒸着法によって形成し、リソグラフ
ィ法によって複数の帯状の陽極６２を各々が平行となる
ように形成する。次に、後で作られる陰極と交差する位
置の陽極６２の上に開口Ｗを有する絶縁膜６３を形成す
る。開口Ｗは、その一辺が陽極６２及び陰極の幅より小
さい四角形にする。

【００２８】次に、正孔輸送層６４を蒸着法などによっ
て形成し、その上に有機ＥＬ層６５を形成する。正孔輸
送層６４及び有機ＥＬ層６５は、開口Ｗの所で落ち込
む。

【００２９】次に、ＥＬ層６５の上に、陽極６２とは直
交する方向に、かつ開口Ｗが陽極６２との交点となるよ
うに陰極６６を形成する。陰極６６は、開口Ｗの一辺よ
り大きい幅に作られているから開口Ｗを覆っており、開
口Ｗの所で落ち込んでいる。

【００３０】この構造にすると、陽極６２と陰極６６と
が交差する位置にのみ開口Ｗが設けられているから、陽
極６２からの電流は、開口Ｗのみを通って流れ、開口Ｗ
内の有機ＥＬ層６５のみが発光するので、発光のにじ
み、やクロストークは起こらないという。また、陽極６
２の段差部分で絶縁膜６３、陽極６２、陰極６５は薄く
なるが、絶縁膜６３が加わったため、陽極―陰極間間隔
は従来より広くなっており、漏れ電流や陽極―陰極間短
絡は低減される。

【００３１】しかしながら、絶縁膜６３に開口Ｗを形成
する時、ホトレジストの塗布、露光現像、絶縁膜６３の
エッチングというホトリソグラフィ工程を行うため余分
の工数がかかる上に露光用マスクが開口Ｗからずれない
ように位置合わせする必要があるから、位置合わせする
手間がかかるという問題がある。

【００３２】また、陰極形成時にも陰極６６が開口Ｗか
らずれないように陰極形成用マスクの位置合わせをする
必要があるから、位置合わせをするために２度手間がか
かるという問題がある。さらに、露光用マスクを新たに
必要とし、その上微細な孔部を有する露光用マスクを製
造しなければならないので、高価な露光用マスク代が余
分にかかるという問題がある。また、ＩＴＯの陽極６２
の上で絶縁膜６３に開口Ｗを形成するのは難しい作業と
思われるが、開口Ｗを形成方法については、特開平４−
５１４９４号公報に開示されていない。

【００３３】従来の有機ＥＬ素子の第５の例を図１４に
示す一部切欠き斜視図および断面図を用いて説明する。
この有機ＥＬ素子の製造方法は、特開平７−２２１７７
号公報に開示された方法である。

【００３４】ガラス、プラスティック等の透明基板７１
の上にＩＴＯの透明導体をスパッタリング法や蒸着法に
よって形成し、リソグラフィ法によって複数の帯状の陽
極７２を各々が平行となるように形成する。次に、絶縁
性感光レジストを塗布し、露光現像するホトリソグラフ
ィ法によって陽極７２上に孔部７４を有する絶縁性の非
発光層７３を形成する。電解重合法により発光層７６を
形成する。発光層７６は、図１４（ａ）に示すように、
一層にすることもできるし、図１４（ｂ）に示すよう
に、発光層を正孔輸送層７５，発光層７６，電子輸送層
７７からなるダブルヘテロ構造にすることもできる。絶
縁性の非発光層７３は、陽極７２と発光層７６の合計厚
さ、または陽極７２、正孔輸送層７５，発光層７６，電
子輸送層７７の合計厚さと同じ厚さに形成する。次に、
非発光層７３と電子輸送層７７の上に、陽極７２とは直
交する方向に陰極７８を形成する。

【００３５】この構造にすると、非発光層７３が存在す
るから、電力線は陽極７２から陰極７８へ直線状に伸
び、一様電界が形成され、また、発光層が陽極７２の上
にのみ存在するから、発光のにじみやクロストークが無
い優れた有機ＥＬ素子が得られるという。

【００３６】しかしながら、絶縁性感光レジストに孔部
７４を形成する時、絶縁性感光レジストの塗布、露光現
像、非発光層７３のエッチングというホトリソグラフィ
工程を行うため余分の工数がかかる上に露光用マスクが
孔部７４からずれないように位置合わせする必要がある
から、位置合わせする手間がかかるという問題がある。
また、陰極形成時にも陰極７８が孔部７４からずれない
ように陰極形成用マスクの位置合わせをする必要がある
から、位置合わせするために２度手間がかかるという問
題がある。さらに、露光用マスクを新たに必要とし、そ
の上微細な孔部を有する露光用マスクを製造しなければ
ならないので、高価な露光用マスク代が余分にかかると
いう問題がある。

【００３７】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
陽極の段差に起因するクロストーク、発光のにじみを解
決すべく種々の提案がなされているが、段差部分で有機
層が薄くなることによる漏れ電流、陽極―陰極間短絡の
発生、段差部分で陰極が薄くなることによる陰極抵抗値
の増大、陰極の断線という問題が未解決のまま残されて
いたり、上記問題は解決されたが、そのために製造工程
が増えて工数が増大し、高価なマスクを必要とし、コス
ト高になるという問題があった。

【００３８】本発明の目的は、陽極の段差部分で有機層
が薄くなることによる漏れ電流、陽極―陰極間短絡の発
生、段差部分で陰極が薄くなることによる陰極抵抗値の
増大、陰極の断線という問題を簡単な手段で解決し、漏
れ電流によるクロストーク、発光のにじみ、陰極抵抗値
の増大、陰極の断線が無く、少ない工数で低コストで製
造できる有機ＥＬ素子及びその製造方法を提供すること
にある。

【００３９】

【課題を解決するための手段】（１）本発明の第１の発
明は、透明基板の表面に間隔をおいて平行に複数個設け
られた帯状の透明導体の陽極と、該陽極と陽極との間を
埋める絶縁膜と、該陽極及び絶縁膜の表面に設けられた
発光層を含む有機多層膜と、該有機多層膜の表面に前記
陽極とは直角方向に間隔をおいて平行に複数個設けられ
た帯状の陰極とを備えたことを特徴とする有機ＥＬ素子
である。

【００４０】（２）本発明の第２の発明は、前記絶縁膜
の屈折率が、前記陽極の屈折率と同等もしくはそれより
小さく、かつ前記透明基板の屈折率より大きいことを特
徴とする前記第１項記載の有機ＥＬ素子である。

【００４１】（３）本発明の第３の発明は、透明基板の
表面に透明導体で帯状の陽極を間隔をおいて平行に複数
個形成する工程と、該陽極と陽極との間を埋めるように
絶縁膜を形成する工程と、該陽極及び絶縁膜の表面に発
光層を含む有機多層膜を形成する工程と、該有機多層膜
の表面に前記陽極とは直角方向に間隔をおいて平行に複
数個帯状の陰極を形成する工程とを備えたことを特徴と
する有機ＥＬ素子の製造方法である。

【００４２】（４）本発明の第４の発明は、前記透明基
板の表面に透明導体で帯状の陽極を間隔をおいて平行に
複数個形成する工程と、該陽極と陽極との間を埋めるよ
うに絶縁膜を形成する工程とが、前記透明基板に前記透
明導体の膜を形成する工程と、該透明導体の膜の上にホ
トレジスト膜を形成する工程と、前記陽極を形成する領
域のみ前記ホトレジスト膜を残し他を除去する工程と、
前記ホトレジスト膜に覆われていない前記透明導体の膜
を除去する工程と、表面に前記陽極とほぼ同じ厚さに絶
縁膜を被着する工程と、前記陽極上のホトレジスト膜を
その上の絶縁膜と共に除去する工程とからなることを特
徴とする前記第３項記載の有機ＥＬ素子の製造方法であ
る。

【００４３】（５）本発明の第５の発明は、前記陽極と
陽極との間を埋めるように絶縁膜を形成する工程が、前
記陽極が形成されている透明基板の表面に前記陽極とほ
ぼ同じ厚さに絶縁膜を形成する工程と、化学的機械的研
磨法を用いて前記陽極表面が露出するまで前記絶縁膜を
研磨除去する工程とからなることを特徴とする前記第３
項記載の有機ＥＬ素子の製造方法である。

【００４４】

【発明の実施の形態】本発明の第１の発明についてその
実施の形態及び実施例を図１に示す斜視図を用いて説明
する。

【００４５】ガラスのような透明基板１の上にＩＴＯ
（インジウム錫酸化物）の透明導体で帯状の陽極２を間
隔をおいて平行に複数個形成する。陽極の幅および陽極
間の間隔は特に限定されないが、通常陽極の幅は５０μ
ｍ〜５ｍｍ、陽極間の間隔は１μｍ〜１ｍｍであり、本
実施例においては５００μｍとした。陽極２の厚さは、
例えば５００ｎｍの厚さに形成する。陽極２の厚さは、
従来１００〜２５０ｎｍ程度であるが、本実施例では陽
極の抵抗値を従来の半分にするため厚さを５００ｎｍに
している。

【００４６】抵抗値を従来の１／５にしたいときは、陽
極２の厚さを従来の５倍の厚さにすればよい。本発明で
は、後述のように陽極による段差の悪影響を消去できる
から、陽極の厚さを任意の厚さにすることができる。陽
極と陽極との間の露出している透明基板１の表面に陽極
２とほぼ同じ厚さに絶縁膜３を形成して陽極と陽極との
間を絶縁膜で埋める。絶縁膜で埋めるのは陽極２による
段差を小さくして段差による悪影響を消去するためのも
のであるから、陽極２と絶縁膜３の表面が同一平面とな
るのが望ましいが、同一平面にするのは難しいので、可
能な限り同一平面に近くなるように絶縁膜３の厚さを調
整する。

【００４７】しかしながら、陽極２と絶縁膜３の表面が
同一平面に近くなければならないというものではない。
例えば、絶縁膜３の厚さを陽極２の厚さの半分あるいは
１．５倍にすると段差は半分になるので、段差が小さく
なった分だけの効果を生ずる。

【００４８】陽極２と絶縁膜３の表面に、有機多層膜を
構成する正孔注入輸送層４を、本実施例では５０ｎｍの
厚さに形成する。該正孔注入輸送層４の厚みは、特に限
定されないが、通常１０〜１００ｎｍ程度である。陽極
２と絶縁膜３の表面はほぼ同一平面に形成されており、
段差がないから、正孔注入輸送層４はほぼ平坦となり、
従来のような波を打つことはない。正孔注入輸送層４の
材料として、例えば、Ｎ，Ｎ‘―ジフェニルーＮ，Ｎ’
―ビス（３−メチルフェニル）１，１‘−ビフェニルー
４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）を使用することができ
る。

【００４９】正孔注入輸送層４の上に発光層５を、本実
施例では１５ｎｍの厚さに形成する。該発光層５の厚み
は特に限定されないが、通常２〜１００ｎｍ程度で、該
発光層の材料としては例えば、トリス（８−キノリノラ
ト）アルミニウム（III）（Ａｌｑ₃）を使用することが
できる。

【００５０】発光層５の上に、有機多層膜を構成する電
子注入輸送層６を、例えば３５ｎｍの厚さに形成する。
該電子注入輸送層６の厚みも特に限定されないが、通常
１０〜１００ｎｍであり、該電子注入輸送層の材料とし
ては、例えば、１，１−ジメチルー３，４−ジフェニル
ー２，５−ビス｛６−（２−ピリジル）ピリジンー２−
イル｝シラシクロペンタジエン（ＰｙＰｙＳＬＰｙＰ
ｙ）を使用することができる。

【００５１】電子注入輸送層６の表面に陽極２とは直角
方向に帯状の陰極７を間隔をおいて平行に複数個設け
る。該陰極の幅および陰極間の間隔は特に限定されず、
通常陰極の幅は５０μｍ〜５ｍｍ、陰極間の間隔は１μ
ｍ〜１ｍｍであり、本実施例では５００μｍとした。該
陰極７は、例えばＭｇとＡｇとを共蒸着してＭｇ―Ａｇ
合金を２００ｎｍの厚さに堆積することにより形成され
る。該陰極の厚みも特に限定されないが、通常１０ｎｍ
〜１μｍであり、該陰極７の材料として、Ｍｇ―Ａｇ以
外にＡｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｉｎ、Ａｌ−Ｌｉ、Ｍｇ−Ｉ
ｎ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ₂Ｏ₃／Ａｌ等を使用することが
できる。ここで、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ₂Ｏ₃／Ａｌは、Ｌ
ｉＦまたはＡｌ₂Ｏ₃を０．５〜５ｎｍの厚さに堆積し、
その上にＡｌを１０〜２００ｎｍの厚さに堆積した構造
を意味する。

【００５２】陰極７及び露出している電子注入輸送層６
の表面に絶縁膜８を、例えば３００ｎｍの厚さに形成す
る。絶縁膜８の厚みも特に限定はないが、通常１ｎｍ〜
１μｍである。該絶縁膜の材料としては、例えばＳｉ
Ｏ、ＳｉＯ₂，ＳｉＮ，Ｓｉ₃Ｎ ₄，ＡｌＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，
Ｙ₂Ｏ₃等の無機絶縁体やホトレジストとして使用される
感光性のポリカーボネート、ポリエステル、ポリイミド
等の有機絶縁体等を使用することができる。

【００５３】上記の説明から明らかなように、陽極２と
陽極２との間に陽極２とほぼ同じ厚さの絶縁膜３を設け
て陽極による段差を極めて小さくしたので、正孔注入輸
送層４、発光層５、電子注入輸送層６等の有機層はいず
れもほぼ平坦な一様の厚さの層となり、薄い部分ができ
ないので、陽極と陰極との間に形成される電界は一様電
界となり、このため漏れ電流、絶縁破壊が起こり難くな
り、クロストークや発光のにじみを防ぐことができる。

【００５４】また、陰極は平坦な有機多層膜の上に形成
されるから、薄い部分ができず、抵抗値の増大や陰極の
断線を生じない。絶縁膜３が無い従来の構造では、陽極
２の角で正孔注入輸送層４、発光層５、電子注入輸送層
６等の有機物層の厚さが極めて薄くなり、陽極２と陰極
７との間が狭くなり、電界強度が大きくなり、電流のリ
ークや絶縁破壊が起こり易かった。このため、クロスト
ークや発光のにじみが起こり易かった。また、段差部で
陰極の厚さが薄くなり、抵抗値の増大や断線を生じてい
た。

【００５５】本発明では、陽極２と絶縁膜３の表面がほ
ぼ同一平面となるように形成したことにより有機物層の
厚さが均一になっており、薄い部分ができないから、陽
極２と陰極７との間に形成される電界は一様電界とな
り、電流のリーク、絶縁破壊、発光のにじみが生じな
い。また、陰極は平坦面に形成されるから、厚さが一定
になり、従来のような段差部での抵抗値の増大や断線を
生じない。

【００５６】絶縁膜３を設けることは上述のような効果
があるのであるが、絶縁膜３の屈折率を選択すればさら
に発光のにじみを改良することができる。

【００５７】次に、絶縁膜３の屈折率を特定の範囲内に
限定する第２の発明の実施の形態及び実施例を、光路を
示した図２の部分断面図（図１の有機ＥＬ素子の断面
図）を用いて説明する。

【００５８】発光層５の一点Ｐから発光があったとす
る。陽極２、透明基板１に垂直に入射した光Ｌ₁ は屈折
することなく透明基板正面から出て行く。陽極２に斜め
に入射した光Ｌ₂ は屈折しながら透明基板正面から出て
行く。陽極２に入射しなかった光Ｌ₃ は屈折しながら透
明基板正面から出て行くのであるが、光Ｌ₃ は本来の発
光領域（陽極２と陰極７とが交差する領域）以外の非発
光領域に出る光であるから、発光のにじみとなるので、
このような光は少なくしたい。なるべく光Ｌ₄ のように
透明基板１内で全反射を繰り返しながら側面に出て行く
ようにするか、光Ｌ₅ のように絶縁膜３内で、あるいは
絶縁膜３と陽極２との内で全反射を繰り返しながら側面
に出て行くようにするか、あるいは光Ｌ₆ 〜Ｌ₇ のよう
に発光領域に出て行くようにする。

【００５９】一般に、屈折率ｎ₁ の媒体１と屈折率ｎ₂
の媒体２とが接しており、光が入射角θ₁ で媒体１に入
射し、媒体２で角度θ₂ で屈折したとするとき、屈折は
次式（１）で表される。

【００６０】

【数１】ｓｉｎθ₁／ｓｉｎθ₂＝ｎ₂／ｎ₁ (1)

【００６１】そして、ｎ₁ ＞ｎ₂ のとき、全反射角をθ
ｃとすると、全反射角θｃは次式（２）で表される。

【００６２】

【数２】ｓｉｎθｃ＝ｎ₂／ｎ₁ (2)

【００６３】上記第１の発明の実施例で用いた各物質の
屈折率は後述の表１の通りである。

【００６４】

【表１】

【００６５】まず、非発光領域に出る光Ｌ₃ のような光
を少なくし、光Ｌ₄ のような光を多くして発光のにじみ
を減らしたい。そのためには絶縁膜３の屈折率が透明基
板１の屈折率より大きいことが必要である。絶縁膜３の
屈折率が透明基板１の屈折率よりも大きければ大きい程
屈折角θ₂ が大きくなるから、透明基板１内での全反射
が起こり易くなる。換言すれば、光Ｌ₄ のような光が増
え、光Ｌ₃ のような光が減ることになる。

【００６６】表１に示したように、透明基板１の屈折率
は１．４６，空気の屈折率はほぼ１であるから、絶縁膜
３の屈折率を透明基板１の屈折率より大きくすることに
よって光Ｌ₄ のような光を増やし、図２に示す光Ｌ₃ の
ような光を少なくし、発光のにじみを減らすことができ
る。

【００６７】絶縁膜３の屈折率が透明基板１の屈折率よ
り大きいとき、光Ｌ₅ のように絶縁膜３内で全反射を繰
り返しながら側面に（紙面に垂直な方向に）出て行く
か、あるいは図示するように陽極２に入ろうとする光が
生ずる。発光のにじみを減らすためには、光が非発光領
域に行かず、発光領域に行くようにするのが好ましい。
そのためには、絶縁膜３の屈折率が陽極２の屈折率と同
等かそれより小さければ光Ｌ₅ のように陽極２に入り易
くなる。従って、絶縁膜３の屈折率は、透明基板１の屈
折率より大きく、かつ陽極２の屈折率と同等かそれより
小さいことが好ましい。

【００６８】表１に示すように、正孔注入輸送層４の屈
折率は、材料の種類にもよるが１．７〜１．８程度のも
のが多く、、例えば、ＴＰＤの場合１．７６で、透明基
板１の屈折率より大きく、ＩＴＯ陽極の屈折率より小さ
い。もし絶縁膜３の屈折率が正孔注入輸送層４の屈折率
より大きければ、光Ｌ₆ のように、全反射することなく
絶縁膜３に入り、続いて透明基板１に入る。

【００６９】透明基板１に入った光は、透明基板と空気
との界面に対する入射角により透明基板内で全反射を繰
り返しながら側面に（紙面に垂直な方向に）出て行く
か、あるいは透明基板正面から出て行く。逆に、絶縁膜
３の屈折率が正孔注入輸送層４の屈折率より小さけれ
ば、光Ｌ₇ のように、絶縁膜３との界面で全反射し易く
なる。通常、、陽極２の屈折率の方が正孔注入輸送層４
の屈折率より大きいから、正孔注入輸送層４から陽極２
に入り、続いて透明基板１に入り、透明基板正面から出
て行く光が増加する。

【００７０】以上の説明から、絶縁膜３の屈折率を陽極
２の屈折率と同等もしくはそれより小さく、かつ透明基
板１の屈折率より大きくすると、非発光領域への光の射
出が低減し、発光のにじみが減少することが分かる。

【００７１】第２の発明にあっては、絶縁膜３の屈折率
ｎは、１．４６＜ｎ≦２．１の範囲にある物質を選択す
れば良いことが分かる。表２に上記範囲を満足する物質
名と屈折率を示す。

【００７２】

【表２】

【００７３】図３は図１に示す本発明の第１の発明の実
施例と従来品の電圧ー電流曲線の特性図である。

【００７４】曲線２１は第１の発明の実施例で得られた
有機ＥＬ素子の特性を示し、曲線２２は従来品の特性を
示す。従来品は、陽極と陽極との間、及び陰極と陰極と
の間に絶縁膜３がない以外は第１の発明の実施例と同じ
構成である。図３から明らかなように、従来品は、漏れ
電流が低電圧領域で発生しているのに対して、本発明品
は漏れ電流がなく、良好な特性を示している。漏れ電流
がないということは、クロストークがないことを示して
いる。

【００７５】次に、本発明の第３の発明の実施の形態及
び実施例について図４の斜視図を用いて説明する。

【００７６】該第３の発明の実施の形態及びその実施例
は、正孔注入輸送層４と電子注入輸送層６の２層で発光
層を形成する例である。正孔注入輸送層４として、例え
ばＮ，Ｎ‘―ジフェニルーＮ，Ｎ’―ビス（３−メチル
フェニル）１，１‘−ビフェニルー４，４’−ジアミン
（ＴＰＤ）を５０ｎｍの厚さに、電子注入輸送層６とし
て、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム
（III）（Ａｌｑ₃）を５０ｎｍの厚さに形成する。正孔
注入輸送層４および電子注入輸送層６の厚みは特に限定
されないが、上記本発明の第１の発明の実施の形態で示
した厚みを例示できる。それ以外は、第１の発明の実施
の形態の例と同じである。そして効果も同じである。

【００７７】第３の発明の実施の形態の内、発光層５を
１層で形成した例を図５の斜視図を用いて説明する。

【００７８】図５に示した例は、発光層５を１層で形成
した例である。発光層５は、例えばトリス（８−キノリ
ノラト）アルミニウム（III）（Ａｌｑ３）を１００ｎ
ｍの厚さに形成するが該厚みは前記第１の発明の実施の
形態で説明したように特に限定されないが、通常３０〜
３００ｎｍである。それ以外は、第１の発明の例と同じ
である。そして効果も同じである。

【００７９】本発明の第４の発明の実施の形態及びその
実施例を図６の工程順に示した断面図を用いて説明す
る。

【００８０】まず、図６（ａ）に示すように、ガラスの
ような透明基板１の上にＩＴＯの透明導体膜を蒸着法
で、例えば５００ｎｍの厚さに形成する。この上にホト
レジスト膜を塗布し、選択露光し現像してホトレジスト
のマスク１１を形成する。マスク１１を保護材にしてＩ
ＴＯの透明導体膜をエッチングして陽極２を形成する。
陽極２は帯状で、間隔をおいて平行に複数個形成され
る。陽極の幅および陽極間の間隔は、それぞれ上記第１
の発明のそれと同じにすればよい。

【００８１】次に、図６（ｂ）に示すように、ホトレジ
ストのマスク１１を残したまま、絶縁膜３として、例え
ばＳｉＯを蒸着する。ＳｉＯ膜は陽極２とほぼ同じ厚さ
に形成する。先に説明したように、絶縁膜３は、表２に
示した物質から選択すれば良い。

【００８２】次に、図６（ｃ）に示すように、ホトレジ
ストのマスク１１を除去する。マスク１１の上の絶縁膜
３はマスク１１と共に除去され、陽極２と絶縁膜３とが
交互に並んだほぼ平坦な面が得られる。

【００８３】次に、図６（ｄ）に示すように、陽極２と
絶縁膜３の表面に正孔注入輸送層４、発光層５、電子注
入輸送層６を蒸着法により順次堆積する。正孔注入輸送
層４、発光層５、電子注入輸送層６の材質及び厚さは上
記図１で説明したものと同じである。

【００８４】次に、図６（ｅ）に示すように、陰極形成
予定領域に開口部１３を有する金属マスク１２を電子注
入輸送層６の表面に設ける。開口部１３を通して、例え
ばＭｇとＡｇを共蒸着して厚さ２００ｎｍのＭｇ―Ａｇ
陰極７を形成する。理解し易いように、図６（ｅ）で
は、金属マスク１２を電子注入輸送層６の表面から離し
て描いているが、実際は金属マスク１２を電子注入輸送
層６の表面に密着させている。

【００８５】また、図６（ｅ）〜（ｆ）は、図６（ａ）
〜（ｄ）とは直角方向の断面を示し、マスク１２の開口
部１３、複数の陰極７の断面が表示されるようにしてあ
る。電子注入輸送層６の表面はほぼ平面になっているか
ら、金属マスク１２と電子注入輸送層６との間には隙間
が殆どなく、従って陰極形成時の蒸着粒子の廻り込みが
殆どなく、陰極が滲んだように広がることはない。その
ため、発光のにじみがなくなる。

【００８６】次に、図６（ｆ）に示すように、陰極７の
表面および電子注入輸送層６の露出面に絶縁膜８を３０
０ｎｍの厚さに被着する。絶縁膜８として、ＳｉＯ、Ｓ
ｉＯ ₂，ＳｉＮ，Ｓｉ₃Ｎ₄，ＡｌＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，Ｙ₂Ｏ₃
等の無機絶縁体あるいはホトレジストとして使用される
感光性のポリカーボネート、ポリエステル、ポリイミド
等の有機絶縁体等を使用することができる。

【００８７】本発明の第５の発明の実施の形態及び実施
例を、工程順に示した図７の断面図を用いて説明する。

【００８８】まず、図７（ａ）に示すように、ガラスの
ような透明基板１の上にＩＴＯの透明導体膜を蒸着法
で、例えば５００ｎｍの厚さに形成する。この上にホト
レジストのマスク１１を形成し、これを用いて透明導体
膜をエッチングして陽極２を形成する。陽極２は帯状
で、間隔をおいて平行に複数個形成される。そして、ホ
トレジストのマスク１１を除去する。

【００８９】次に、図７（ｂ）に示すように、絶縁膜３
を陽極２と同じ厚さに被着する。絶縁膜３は、、表２に
示した物質から選択すれば良い。

【００９０】次に、図７（ｃ）に示すように、化学的機
械的研磨法（ＣＭＰ法）により陽極２の上の絶縁膜３を
除去する。これにより陽極２と絶縁膜３とがほぼ同一平
面を形成して並んだ平坦な面が得られる。

【００９１】次に、図７（ｄ）に示すように、陽極２と
絶縁膜３の表面に正孔注入輸送層４、電子注入輸送層６
を堆積する。正孔注入輸送層４、電子注入輸送層６の材
質及び厚さは、図４で説明したものと同じである。

【００９２】次に、図７（ｅ）に示すように、電子注入
輸送層６の表面の陰極形成予定領域に開口部１３を有す
る金属マスク１２を設ける。開口部１３を通して、例え
ばＭｇとＡｇを共蒸着してＭｇ―Ａｇ陰極７を形成す
る。、理解し易いように、図７（ｅ）では金属マスク１
２を電子注入輸送層６の表面から離して描いているが、
実際は金属マスク１２を電子注入輸送層６の表面に密着
させている。

【００９３】また、図７（ｅ）〜（ｆ）は、図７（ａ）
〜（ｄ）とは直角方向の断面を示し、マスク１２の開口
部１３、複数の陰極７の断面が表示されるようにしてあ
る。陰極形成時の蒸着粒子の廻り込みが殆どなく、陰極
が滲んだように広がることがなく、発光のにじみがなく
なることは、図６（ｅ）で説明した第４の発明の場合と
同じである。

【００９４】次に、図７（ｆ）に示すように、陰極７の
表面および電子注入輸送層６の露出面に絶縁膜８を被着
する。絶縁膜８は、図６（ｅ）で説明した第４の発明の
場合と同じである。

【００９５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の有機ＥＬ
素子は、陽極と陽極との間に陽極とほぼ同じ厚さの絶縁
膜を設けて陽極による段差を極めて小さくしたので、正
孔注入輸送層、発光層、電子注入輸送層等の有機層はい
ずれもほぼ平坦な一様厚さの層となり、薄い部分ができ
ないから、陽極と陰極との間に形成される電界は一様電
界となり、このため漏れ電流、絶縁破壊が起こり難くな
り、クロストークや発光のにじみを防ぐことができる。
また、陰極は平坦な有機層の上に形成されるから、薄い
部分ができず、抵抗値の増大や陰極の断線を生じない。

【００９６】また、本発明の有機ＥＬ素子は、絶縁膜の
屈折率を選択することにより、非発光領域への光の射出
を低減できるので、発光のにじみを低減することができ
る。

【００９７】本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、陽極
と陽極との間に陽極と同じ厚さの絶縁膜を容易に形成す
ることができるので、陽極による段差をなくすことがで
き、クロストーク、発光のにじみ、陰極抵抗値の増大、
断線を防止した有機ＥＬ素子を製造することができる。

【００９８】また、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法
は、ホトレジストのリフトオフ法を利用することができ
るので、陽極と陽極との間に陽極とほぼ同じ厚さの絶縁
膜を容易に形成することができる。

【００９９】さらに、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法
は、化学的機械的研磨法を利用することができるので、
陽極と陽極との間に陽極とほぼ同じ厚さの絶縁膜を容易
に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の有機ＥＬ素子の実施の形態の例の
斜視図である。

【図２】図１の第１の発明の実施の形態の例のうち、絶
縁膜の屈折率を選択した第２の発明の実施の形態におけ
る光路を説明するための部分断面図である。

【図３】図１の第１の発明の実施の形態の例と従来品の
電圧ー電流特性図である。

【図４】第３の発明の実施の形態の例の斜視図である。

【図５】第３の発明の実施の形態の内、発光層を１層に
した例の斜視図である。

【図６】第４の発明の形態の例を説明するための工程順
に示した断面図である。

【図７】第５発明の実施の形態の例を説明するための工
程順に示した断面図である。

【図８】従来の有機ＥＬ素子の第１の例の斜視図および
部分断面図である。

【図９】従来の有機ＥＬ素子の第２の例を説明するため
の製造工程順に示した断面図である。

【図１０】図９で説明した方法によって製造した有機Ｅ
Ｌ素子の部分切欠き斜視図である。

【図１１】従来の有機ＥＬ素子の第３の例を説明するた
めの製造工程順に示した断面図である。

【図１２】従来の第３の例の有機ＥＬ素子の製造方法に
おける問題点を説明するための断面図である。

【図１３】従来の有機ＥＬ素子の第４の例を説明するた
めの斜視図である。

【図１４】従来の有機ＥＬ素子の第５の例を説明するた
めの一部切欠き斜視図および断面図である。

【符号の説明】

１透明基板２陽極３絶縁膜４正孔注入輸送層５発光層６電子注入輸送層７陰極８絶縁膜化学式等を記載した書面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板の片側表面に間隔をおいて平行に
複数個設けられた帯状の透明導体の陽極と、該陽極と陽
極との間の間隔を埋める絶縁膜と、該陽極及び絶縁膜の
表面に設けられた発光層を含む有機多層膜と、該有機多
層膜の表面に前記陽極とは直角方向に間隔をおいて平行
に複数個設けられた帯状の陰極とを備えたことを特徴と
する有機ＥＬ素子。
【請求項２】絶縁膜の屈折率が、陽極の屈折率と同等も
しくはそれより小さく、かつ、透明基板の屈折率より大
きいことを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】透明基板の片側表面に帯状の透明導体の陽
極を間隔をおいて平行に複数個形成する工程と、該陽極
と陽極との間の間隔を埋めるように絶縁膜を形成する工
程と、該陽極及び絶縁膜の表面に発光層を含む有機多層
膜を形成する工程と、該有機多層膜の表面に前記陽極と
は直角方向に間隔をおいて平行に複数個の帯状の陰極を
形成する工程とからなることを特徴とする有機ＥＬ素子
の製造方法。
【請求項４】透明基板の片側表面に帯状の透明導体の陽
極を間隔をおいて平行に複数個形成する工程と、該陽極
と陽極との間の間隔を埋めるように絶縁膜を形成する工
程とが、透明基板の片側表面に透明導体の膜を形成する
工程と、該透明導体の上にホトレジスト膜を形成する工
程と、陽極を形成する領域のみホトレジスト膜を残し他
を除去する工程と、該ホトレジスト膜が除去されてホト
レジスト膜に覆われていない前記透明導体の膜を除去す
る工程と、前記陽極とほぼ同じ厚さに絶縁膜を被着する
工程と、前記陽極上のホトレジスト膜をその上の絶縁膜
と共に除去する工程とからなることを特徴とする請求項
３記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項５】陽極と陽極との間隔を埋めるように絶縁膜
を形成する工程が、陽極が形成されている透明基板の表
面に前記陽極とほぼ同じ厚さに絶縁膜を形成する工程
と、化学的機械的研磨法を用いて前記陽極表面が露出す
るまで前記絶縁膜を研磨除去する工程とからなることを
特徴とする請求項３記載の有機ＥＬ素子の製造方法。