JP2000164357A - 有機及びポリマ―発光デバイスの信頼性を向上させるための構造及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 デバイスの発光しない領域を最小限にするこ
とによって、デバイス全体の信頼性が向上する有機発光
デバイスを提供する。 【解決手段】 本発明の有機発光デバイスは、電極（10
2、108）と、電流自己制限構造（105）と、電極（108）
と電流自己制限構造（105）の間に配置された有機スタ
ック（109）と、からなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に発光デバイ
スに関し、より詳細には有機及びポリマー発光デバイス
の信頼性を向上させるための構造及びその生産方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】発光デバイスは、電子機器、通信システ
ム、コンピュータシステム及びディスプレイシステムを
含む多くの用途に利用される。発光デバイスは、種々の
プロセスを利用して、種々の材料から、多様な形態で生
産される。ポリマー及び有機発光デバイス（OLED）は、
一般に低い供給電圧（ほぼ2.5〜15ボルト（V））で、１
ルーメン／ワット（Lm/W）を超える高い出力効率を得る
ことが望まれる、ディスプレイシステム用途で利用され
る。

【０００３】一般にデバイスの信頼性は、OLEDを製造
し、利用する場合に、最も克服しがたい問題である。

【０００４】図１は、一般的な先行技術によるOLED 11
の層構造を示す断面図である。一般にインジウムスズ酸
化物（ITO）から製造される透明導電陽極22が、透明基
板21の上に付着される。ITO陽極22は、デバイス11の正
の端子を形成する。透明基板21は、例えばガラス又はプ
ラスチックである。ITO陽極22の上には、当該技術者に
は有機スタック29として既知の１つ以上の有機層が付着
される。有機スタック29には、例えば正孔輸送層24、エ
レクトロルミネセンス層26及び電子輸送層27が含まれ
る。一般に有機スタック29は、厚みが300〜500ナノメー
トル（nm）以下である。陰極層28が、有機スタック29の
上に付着されて、OLEDデバイス11の負の端子を形成す
る。一般に陰極層28は、有機スタック29に電子を注入す
ることが可能な金属である。一般に陰極材料は、マグネ
シウム（Mg）、カドミウム（Ca）、イッテルビウム（Y
b）、リチウムアルミニウム（LiAl）合金等のような比
較的仕事関数の低い金属である。

【０００５】ITO陽極22から注入される正孔及び陰極か
ら注入される電子の再結合によって、有機スタック29で
光が発生する。発生した光は、透明ITO陽極22及び透明
基板21を通って、矢印で示す方向に出射する。陰極28
は、反射性であり、光を基板に向けて反射するミラーの
働きをする。慣例により、基板21は、デバイス11の底部
であり、陰極28は上部であると仮定する。

【０００６】上述のようなOLEDが低電圧（すなわち2.5
〜15V）及び高出力効率（すなわち１Lm/Wを超える）で
動作するように、有機スタックは、通常350nm未満の厚
みであり、典型的には150〜200nmの厚みである。この望
ましい厚みによって、多くのデバイス製造上の問題が生
じることになる。特にデバイス構造の欠陥によって、陰
極が陽極に直接接触する（又は極めて近接する）ことが
ある。この状態は、結果としてスタックの残りの部分よ
りはるかに抵抗の小さい領域を生じることになり、一般
に「短絡」と呼ばれる。

【０００７】単一ピクセルデバイスが短絡すると、動作
不能のデバイスが生じることがあり、一方受動アドレス
指定ｘ−ｙピクセル化デバイスが短絡すると、そのデバ
イスの駆動方法にしたがっていくつかのタイプのクロス
トークが生じることがある。現在のところ短絡は、OLED
テクノロジにおける製造歩留まりが低い主な原因であ
る。短絡は、OLEDデバイスを形成する層のいずれにも生
じる可能性があり、また基板の欠陥、ITO層の凹凸、有
機薄膜の不均一性、取扱い等によって生じる可能性があ
る。

【０００８】「電気化学セルOLED」及び対称構造のａｃ
発光（SCALE）OLEDのような、有機層をより厚くした
（約１μm以上）OLEDが製造されている。しかしこれら
のデバイスには、電気化学セルOLEDの場合にはターンオ
ン時間が遅くなるとか、SCALEOLEDの場合にはより高いA
C電圧が必要とされるといった別の欠点がある。

【０００９】従来、ポリアニリン（PANI、高分子形態の
アニリン）及びPDOT（導電性高分子であるポリチオフェ
ンの一種）が、効率及び信頼性を高めるために、ITO層
と有機スタックの間のバッファ層として用いられてい
る。これらの材料はどちらも、強酸もしくはポリ酸（ス
ルホン酸ポリスチレン）のような「ドーパント」と結合
すると、導電性ポリマーとなる。この酸は、PANI又はPD
OTのバックボーンを有効に正に「帯電」するので、それ
らの電子構造が電荷の伝導に適したものとなる。PANI及
びPDOTはどちらも利用されると、ITO層の上に付着させ
られた場合に生じる短絡をある程度うまく減少させるこ
とができるが、色が極めて暗い。これは、本質的に吸収
性が強く、したがってPANI及びPDOTがITO層（透明電
極）上に配置されることになる場合、その厚みを約100n
m〜150nm未満に保つ必要があるということを意味する。
こうした薄層は、大規模に製造することが困難であり、
広い欠陥領域にわたる短絡を抑制するには効果がない。
さらに現在入手可能なPANI及びPDOTは、OLEDのパターン
形成を行う現在のマイクロリソグラフィフォトレジスト
法に利用される溶剤及び溶液と完全に適合するというわ
けではない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、厚みが数百nm（ナノメートル）を超える現在の自
己制限層（self-limiting layer）を利用して製造可能
であり、低い電圧で動作して高い出力効率が得られる、
プロセス適合性有機発光デバイスを提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、低い電
圧で動作し、出力効率が高く、利用可能な技法を利用し
て容易に製造される有機発光デバイスが提供される。こ
れらの特定の用途に制限されるわけではないが、有機及
びポリマー発光デバイスの信頼性を向上させる構造及び
これを製造する方法は、特に有機発光デバイスに適して
いる。有機発光デバイスは、デバイスを構成する材料が
アモルファス薄膜をなすように蒸着させるか又は溶液か
ら鋳造（cast）するプロセスを利用して製造することが
できる。

【００１２】構造に関して、本発明は、電極、電流自己
制限構造及びそれらの間に配置された有機スタックを含
む、有機発光デバイスとして概念化することが可能であ
る。電流自己制限構造は、電極と接している。

【００１３】第１の代替実施態様では、電流自己制限構
造は電極と追加導電層の間に位置する。

【００１４】本発明の第２の実施態様では、電流自己制
限構造は電極の上にパターン化された格子構造として付
着される。

【００１５】もう１つの代替実施態様では、電流自己制
限構造は、その中に発光デバイスの電極を取り付けるこ
とができる、ウィンドウを画定するグリッドとして付着
される。

【００１６】また本発明は、下記のステップを含む有機
発光デバイスの信頼性を高めるための方法を提供するも
のとして概念化することができる。

【００１７】信頼性の向上した有機発光デバイスは、有
機発光デバイス内に配置された電流自己制限構造によっ
て形成される。電流自己制限構造は、有機発光デバイス
の電極と連続接触した状態に形成するか、あるいは有機
発光デバイスの電極と接触したグリッド又はパターン化
された格子として形成することが可能である。

【００１８】本発明には多くの利点があるが、そのいく
つかについて、単なる例示として、以下に述べる。

【００１９】本発明の利点は、低い電圧の電源を使用し
て、光出力が得られることである。

【００２０】本発明のもう１つの利点は、発光デバイス
が高い出力効率で動作することである。

【００２１】本発明のもう１つの利点は、一般に利用可
能な単純な製造技法に向いているということである。

【００２２】本発明のもう１つの利点は、設計が単純で
あり、市販品の製造にふさわしい大規模な実施が容易で
あるということである。

【００２３】本発明の他の特徴及び利点については、以
下の図面及び詳細な説明を検討すれば、当該技術者には
明らかになるであろう。追加の特徴及び利点は、本発明
の範囲内に含まれるものとする。

【００２４】

【発明の実施の形態】特許請求の範囲の記載で画定され
る本発明は、添付の図面を参照することによって、一層
理解することができる。図面内の構成要素は、互いに共
通の縮尺である必要はなく、本発明の原理をはっきりと
図解するように強調されて示される。

【００２５】一般に本発明は、デバイスを構成する材料
が、アモルファス薄膜として蒸着させられるか、又は溶
液から鋳造されるプロセスを利用して実施される。さら
に有機発光デバイスに関連して解説されるが、本発明
は、例えば制限するわけではないが、他の発光デバイス
及びエレクトロルミネセンスデバイスといった、他の発
光構造にも適用可能である。

【００２６】次に図２を参照すると、本発明にしたがっ
て構成された有機発光デバイスアセンブリ100の断面図
が示されている。この望ましい実施態様の場合、慣例に
より、有機発光デバイスは、上方への光出力を生じる
が、デバイス100は、下方へ光を放出することも可能で
ある。

【００２７】本質的に本発明は、有機発光デバイス内に
１つの（又は複数の）電流自己制限構造を導入するもの
である。電流自己制限構造は、可変抵抗の導電性材料か
ら形成される。この材料は、適度な電流が流れる状態で
は、比較的良好な導体であるが、大きな電流が流れる場
合では、抵抗が大きくなるか又は非伝導状態になる。こ
のような層がなければ、発光デバイスを構成する層の１
つでの短絡のような、抵抗の小さい領域に電流が集中す
る。デバイス内に電流自己制限構造を配置することによ
って、短絡付近でのこの電流の「暴走」が阻止される。

【００２８】電流自己制限材料は、抵抗率が正の温度係
数を備えるものであり、その一例としてチタン酸バリウ
ム（BaTiO₃）を挙げることができる（J.NowotnyとM.Rek
asによるCeramics International Vol.17,pp227-241,19
91を参照されたい）。このセラミック材料は、ポリマー
又はフォトレジストマトリックスによる複合構造をなす
ように処方され、所望の自己制限作用を達成することが
できる。

【００２９】電流制限材料の他の種類は、ポリマー化合
物から構成されており、そのポリマーには、導電経路が
その材料を介して形成されるように、種々の濃度の無機
（一般に金属）導電粒子が含まれている。一般にポリマ
ーは熱を加えられると、膨張するので、金属粒子間の間
隔が増し、最終的にはもはや電流の導通が維持されない
点にまで達することになる。このような材料の例につい
ては、例えばAppliedPhysics Letters,Vol.48,p607(198
6)にS.Etemadらによる解説があり、それには、導通と絶
縁の間における遷移が極めて急なものである（ごくわず
かな体積変化とともに生じる）ことが示されている。他
の例には、集積回路アセンブリの分野において「ｚ軸接
着剤（z−axis adhesives）」（主に薄膜の平面に対し
て垂直な方向に電流を導通する接着剤）、又は異方性導
電接着剤として知られる材料が含まれる。電流制限器と
して機能するため、金属粒子の体積部分は、導電経路を
形成するのに十分な高くなければならないが、加熱によ
ってこの経路を破壊することができなくなるほど高くて
はならない。

【００３０】この主題に関するいくつかの変更は、本発
明の範囲内である。例えば金属粒子は、ランダムに分散
させる代わりに、ポリマーに共有結合させることがで
き、これによって粒子間のより正確な分離が得られる。
このアプローチの利点は、ポリマー媒体及び処理の適正
な選択によって、電流が流れる方向に金属粒子連鎖の優
先的配向を生じさせることが可能になるという点であ
る。したがってより少量の金属の添加しか必要とされ
ず、材料が極めて透明になり得る。

【００３１】本発明に適した第３の種類の材料は、無機
材料が存在しなくとも、導電性が維持される導電性ポリ
マー材料である。その一例に、ｎタイプ又はｐタイプの
特性を付与するため、適合する有機酸を「ドープした」
ポリアニリンがある。これらの材料は、ポリマーのバッ
クボーンにπ（パイ）共役（conjugation）を含む特定
の化学的構造特徴の結果として導電性を示す。パイ共役
は、有機化学の技術者には明らかなように、ポリマーバ
ックボーンの共有結合（長い連鎖をなすように結合した
一連の炭素原子）における電子が非局在化され、したが
って比較的自由に連鎖に沿って移動する状態を表してい
る。この共役を妨げるか、又はデドーピング（de-dopin
g）を生じさせる反応を引き起こすのに十分な加熱をポ
リマーに施すと、この導電性は失われる。このような材
料は、電荷注入を改善し、寿命を延ばすため、有機LED
において利用されてきたが、その電流制限を施す能力に
ついては、これまで考慮されていなかった。

【００３２】図２に戻ると、一般にインジウムスズ酸化
物（ITO）から製造される透明導電陽極102は、透明基板
101上に付着される。ITO陽極102は、デバイス100の正の
端子を形成する。透明基板101は、例えばガラス又はプ
ラスチックである。ITO陽極102と有機スタック109の間
には、電流自己制限（CSL）構造105が付着されている。
この実施態様では、CSL構造105は、ITO陽極層102の上に
付着された層の形態をとる。この適用例では、CSL105
は、有効に「陽極」となるが、同時にITO層102は、「電
流バス層」の働きをする。CSL層105は、短絡の付近にお
ける過剰な電流を阻止するのに十分な厚みになるように
付着される得る。CSL構造105の上には、１つ以上の有機
スタック層109が付着される。

【００３３】有機スタック109には、例えば正孔輸送層1
04、エレクトロルミネセンス層106及び電子輸送層107が
含まれる。有機スタック109は、一般に300〜500nm以下
の厚みである。陰極層108は、光を通過させるため、半
透明が望ましく、有機スタック109の上に付着されて、
デバイス100の負の端子を形成する。一般に従来陰極材
料は、マグネシウム（Mg）、カドミウム（Ca）、イッテ
ルビウム（Yb）、リチウムアルミニウム（LiAl）合金等
のような、比較的仕事関数の低い金属に制限されてき
た。しかしながら本発明の概念を利用することによっ
て、透明ITO層と適合する電子輸送層と組み合わせて、
陰極として利用することも可能になる。

【００３４】さらにこの望ましい実施態様及び以下の全
ての実施態様において、CSL構造105は、異方性導電自己
制限材料から製造することができる。これらは、薄膜形
状に処理することが可能であり、短絡の付近での電流の
自己制限以外に、主に薄膜の平面に対して垂直な方向に
電流を通すことが可能な材料である。異方性導電自己制
限材料を利用して、さらに短絡の分離を改善することが
可能である。

【００３５】有機発光デバイスアセンブリ100の上の矢
印は、この望ましい実施態様の光出力を示している。留
意すべきは、図３に関連して後述するように、CSL層105
をデバイスの上部に配置することによって、光出力が、
デバイスの底部から出射可能になるという点である。

【００３６】さらにCSL層105が透明材料から構成される
場合、デバイス100の底部から光出力を取り出すことが
可能になり、同時にCSL層105をITO陽極102に接触させて
配置することもできる。

【００３７】CSL層の配置は、記述された材料層の任意
の層における短絡による大きな（又は暴走）電流の発生
を減少させるか又は排除するように機能する。これは、
ITO陽極102と陰極108の間の上述された層のうち任意の
層における短絡の付近に多量の電流が流れることによっ
て、CSL材料は極めて抵抗が大きくなるか、又は非導電
状態となる。CSL層の機能性については、図６、７及び
８に関連して詳述する。

【００３８】図３は、図２の有機発光デバイスの第１の
代替実施態様の断面図である。図３に示す有機発光デバ
イス110は、図２に関して説明されたものと同様である
が、CSL構造115は、陰極118と有機スタック119の間に位
置している。この実施態様の場合、CSL構造115は有効な
陰極となり、一方陰極118は有効なバス層になる。図２
に関して解説のものと同様に、ITO陽極112は、透明基板
111の上に堆積される。有機スタック119には、正孔輸送
層114、エレクトロルミネセンス層116及び電子輸送層11
7が含まれる。

【００３９】有機スタック119の上に、CSL構造115が堆
積される。陰極（すなわちバス層）118が、CSL構造115
の上に堆積されて、下方に向いた矢印で示されるよう
に、デバイス110の底部からの光出力を可能にする反射
層を形成する。この実施態様の場合、CSL構造は、デバ
イス110の光出力経路内に配置されないので、透明であ
る必要はない。この実施態様では、陰極118は、任意の
導電材料から構成することが可能である（すなわち、も
はや低い仕事関数の材料から構成されない）。さらにCS
L構造115は、陰極として有効に機能しているので、CSL
構造115は有機スタック119に電子を注入することができ
るように選択されるのが望ましい。代替案では、注入層
155によって、有機スタック119に電子が注入される。注
入層155は、非金属導体とすることもできるし、例えば
銅フタロシアニンのような有機化合物又はフッ化リチウ
ムのような無機化合物とすることが可能である。代替案
では、注入層155は、側方導電率を無視できるように、
極めて薄い（ほぼ0.3〜7nm）の金属層とすることができ
る。

【００４０】CSL構造115が異方性導電材料から構成され
るこの代替実施態様では、注入層155によってデバイス1
10に電荷が注入される。

【００４１】図４は、図２の有機発光デバイスの第２の
実施態様に関する断面図である。図４に示す発光デバイ
ス120の場合、CSL構造が、１つ又は両方の電極と追加導
電層すなわち「バス層」131の間に挿入される。バス層
は、デバイスの全表面にわたって電流を供給する。図４
に示す実施態様の場合、CSL構造は、陰極128と追加バス
層131の間に配置されるが、しかしながらCSL構造は、陽
極と追加バス層の間に配置することも可能である。

【００４２】ITO陽極122が、図２及び３に関連して説明
したものと同様に、透明基板121の上に堆積される。正
孔輸送層124、エレクトロルミネセンス層126及び電子輸
送層127を含む有機スタック129が、ITO陽極122の上に堆
積させられる。図２及び３に解説のものから離脱して、
陰極128は、その一例がセグメント123として例示されて
いる、複数の陰極セグメントとして有機スタック129の
上に堆積される。各陰極セグメント123の上及びその間
には、この実施態様のCSL構造125が堆積される。図４及
から明らかなように、CSL構造125は、陰極セグメント12
3を被覆し、かつ包囲する。バス層131が、CSL構造125の
上に付着され、デバイス120の全表面にわたって電流を
供給する追加の電極の働きをする。

【００４３】図４に関連して上述の概念をさらに例証す
るため、次に図４のデバイス120を例示した透視図であ
る図５を参照する。デバイスの表面は、バス層131によ
って完全に被覆されている。バス層131の下には、連続
層として示されるCSL構造125がある。陰極128は、セグ
メント123として示され、CSL構造125が陰極セグメント1
23を被覆し、かつ分離する方法を例示する。この構成の
場合、デバイスの効率が、陰極（又は陽極）の注入特性
によって決まるので、CSL構造125は、極めて導電性に優
れた材料から製造する必要はない。陰極128とバス層131
の間には接触が生じないことが望ましいので、CSL構造1
25は、ピンホールがないことを保証するのに十分な厚み
を備えるべきである。さらにCSL構造は陰極の近くに配
置されるので、透明性は必要ない。代替的にCSL構造125
は、上述のものと同様にITO陽極122と接触させて配置す
ることもできる。

【００４４】CSL構造125は、異方性導電自己制限材料か
ら製造することもできる。これらは、薄膜形状に処理す
ることができ、短絡の付近における電流の自己制限以外
に、主に薄膜の平面に対して垂直な方向に電流を通すこ
とができる材料である。

【００４５】図６及び７には、図２、３、４及び５のCS
L構造の機能性がまとめて図示される。図６及び７に
は、特に図４及び５の有機発光デバイスの構造が示され
ているが、しかしながらCSL構造は、用いられる構造に
関係なく、本明細書に説明されるように機能する。

【００４６】次に図６を参照すると、ITO陽極122は、上
述のものと同様に、透明基板層121に堆積される。正孔
輸送層124、エレクトロルミネセンス層126及び電子輸送
層127を含む有機スタック129が、ITO陽極122の上に堆積
される。有機スタック129の上には、図４及び５に関し
て説明されたセグメント123として、陰極128が堆積され
る。各陰極セグメント123の上及びその間には、図４及
び５に関連して解説のものと同様に、CSL構造125が連続
して堆積される。バス層131は、CSL構造125の上に付着
され、デバイス120の全表面にわたって電流を供給す
る。

【００４７】CSL構造125の機能性を説明するため、短絡
134が有機スタック129内のどこかで生じるものと仮定す
る。短絡234は、デバイス120のどの層にでも生じる可能
性があり、ただ単に説明を目的として、有機スタック12
9に生じるように示されている。CSL構造がなければ、IT
O陽極122と陰極128の間の短絡134に向かって電流が集中
することになる。電極の１つ、この場合陰極128と、対
応するバス層131の間にCSL構造125を含むことによっ
て、短絡134の付近に多量の電流が流れることによっ
て、短絡の付近のCSL構造125が抵抗を示すようになる
か、又は導通しなくなる。この状態は、バス層131と陰
極セグメント123の間のCSL構造125内に配置された大き
な抵抗を備える領域133によって示めされる。さらに側
方に対して電気的に分離された複数の領域又はセグメン
ト123として、この実施態様における陰極128である電極
をパターン化することによって、導電電極を通る近傍領
域からの電流のもれが大幅に減少する。このもれは、電
極がモノリシック薄膜として付着される場合に、生じる
可能性がある。各セグメントの表面積が十分に小さけれ
ば、CSL構造125は近傍領域から電流が供給されるのを阻
止されなければならない。

【００４８】短絡のあるセグメントに対応する領域は、
短絡134の下方のデバイスの底部から出射する光がない
ことによって示されているように、明るくならない。デ
バイスを小さなセグメントによって構成することによっ
て、デバイスの非発光領域が最小限に抑えられ、結果と
してディスプレイ装置の信頼性が向上する。さらに異方
性導電自己制限材料を利用してCSL構造125を製造するこ
とによって、ディスプレイ装置の信頼性がさらに向上す
る。上述のような異方性導電電流自己制限材料は、主に
薄膜の平面に対して垂直な方向に電流を導通する。異方
性導電CSL材料が、主にその下方の電極に対応する領域
からだけしか電流を引き出さないので、短絡の場合、電
流が一層分離される。

【００４９】図７は、個別パッチとしてのCSL構造、す
なわちCSL構造がセグメント化された、陰極セグメント1
23に対応するパターン化された格子構造の応用例を示す
図４の有機発光デバイスの断面図である。図６を思い返
すと、CSL構造125は連続薄膜又は層として付着された。
CSL構造125を個別パッチとして用いることによって、CS
L構造125のパッチ間における絶縁ギャップ137の形成に
よって、短絡の分離を強化することができる。代替案で
は、CSL構造125が異方性導電材料から構成される場合、
CSL構造125のセグメント化は不要になる。

【００５０】図８は、図６のデバイスの陰極に関する代
替実施態様を示す断面図である。陰極のセグメント化を
行わずに、セグメント化された陰極（図６の123）の機
能性を達成することができる方法の１つは、複合薄膜17
0の利用によるものである。複合薄膜170には、非導電マ
トリックス175に分散された、コーティングを施したポ
リマー球、粒等のような、導電粒子から造られた導電領
域165が含まれている。非導電マトリックス175及び導電
領域165は、共に複合マトリックス170を形成している。
導電領域165を構成し、有機スタック129の電子輸送層12
7と接触する導電粒子は、電気的に陰極128のセグメント
123に相当する。代替的には有機スタック129とCSL構造1
25の間に、その機能については図３に関連して上述し
た、注入層155が配置される。

【００５１】複合マトリックス170は、導電領域165の間
の非導電マトリックス175の領域において高い抵抗を示
す異方性導電層である。この構造の利点は、陰極128の
セグメント123（図６及び７）へのパターン化を省略す
ることができるという点である。

【００５２】図９は、陰極とともに用いられる電流自己
制限構造を備えた図６及び７の有機発光デバイスに対す
る変更例の平面図である。この実施態様の場合、CSL構
造125は、ウィンドウ145を画定するグリッド構造として
形成される。ウインドウ領域145にはCSLの材料が存在し
ない。CSL構造125内に形成されるウィンドウ145は、そ
こに設けられる電極（例えば陰極128）を備え、それに
よって陰極セグメント123を形成する。陰極セグメント1
23を備えるウィンドウ領域145は、陰極セグメント123の
配置を示すため、太線を使用して示されている。CSL構
造125は、陰極セグメント123の間の空間を埋める。この
実施態様の場合、（図４、５、６及び７の）バス層131
は、バスライン141に置き換えられていて、このバスラ
イン141が、陰極セグメント123とバスライン141の間のC
SL材料の細いブリッジ132を介して、陰極セグメント123
に電流を供給する。

【００５３】図10は、図９のデバイスを示す断面図であ
る。ITO陽極122の上に、正孔輸送層124、エレクトロル
ミネセンス層126及び電子輸送層127を含む有機スタック
129が位置している。有機スタック129の上には、グリッ
ドの形態をなすCSL構造125が配置されている。CSLグリ
ッド125は、ウィンドウ145を画定するように、上述のよ
うにパターン化される。ウィンドウ領域145にはCSL材料
が存在しない。陰極セグメント123が、CSL構造125によ
って画定されるウィンドウ145を満たしている。CSL構造
125の上には、陰極セグメント123への電流の輸送を容易
にするような方法で、バスライン141が配置されてい
る。電流は、陰極セグメント123を分離するCSL材料の細
いブリッジ132を横切って、バスライン141から陰極セグ
メント123に送られる。

【００５４】一例を挙げると、有機スタック129内にお
いて短絡134が生じ、電流が陰極セグメント123とITO陽
極122の間のその場所に集中する。短絡が生じると、CSL
構造125は、バスライン141と陰極セグメント123の間の
領域133において、抵抗を示すようになるか又は導通し
なくなる。領域133で示される抵抗の大きい領域は、電
流が短絡134を通って流れるのを阻止し、非発光領域を
十分小さい領域に局所化してディスプレイに対する望ま
しくない影響を最小限に抑える。光出力を示す矢印によ
って明らかなように、短絡134が生じた領域に隣接する
領域が、光出力を生じる能力を維持するので、短絡の望
ましくない影響が最小限に抑えられる。

【００５５】図11は、図10のCSL構造の詳細図である。
明らかに、図10に関して議論されたCSL材料のグリッド
構造のために、陰極セグメント123は、CSL構造125の領
域によって分離されている。バスライン141は、CSL構造
125の上に取り付けられるので、電流は、バスライン141
と陰極セグメント123を分離するCSL材料の細い領域を横
切って陰極セグメント123に供給される。ITO陽極122と
陰極セグメント123の間に、短絡134が生じると、CSL構
造125は、バスライン141と陰極セグメント123の間にお
いて高い抵抗を示すようになるので、その下方に短絡13
4がある陰極セグメント123を通る電流の流れが制限され
る。

【００５６】以下は、CSL構造125のいくつかの代替構成
である。下記の例は、単なるCSL材料の可能性のあるい
くつかの構成でしかない。本発明の範囲を逸脱すること
なく、多様な変更を行うことができる。下記の構成の全
てにおいて、CSL構造125の動作は、上述のものと同様で
ある。

【００５７】図12は、図11の電流自己制限構造の代替構
成に関する概略図である。バスライン141は、完全にCSL
構造125全体にわたって堆積される。この構成によれ
ば、CSL構造125の堆積が、陰極128より前及び後のいず
れでも可能であるため、構築の単純化が可能になる。

【００５８】図13は、図11の電流自己制限構造のもう１
つの代替構成に関する概略図である。この実施態様の場
合、バスライン141は、CSL構造125を通って有機スタッ
ク129まで延びている。この構成によれば、CSL構造は比
較的薄くすることができ、構造を平面にすることが可能
になる。さらにこの構成によれば、陰極128の堆積前又
は後に、CSL構造を堆積させることが可能になる。

【００５９】図14は、図11の電流自己制限構造のさらに
もう１つの代替構成に関する概略図である。CSL構造125
は、陰極128間の空間を完全に満たしており、CSL構造12
5内にはバスライン141が配置されている。この構成は、
図12及び13に関して説明した例の変更例であり、構造を
平面にすることが可能である。

【００６０】図15は、図11の電流自己制限構造のさらに
もう１つの代替構成に関する概略図である。フォトレジ
スト材料139が、陰極セグメント123間の空間を満たして
いる。CSL構造125が、陰極128と接触するように、フォ
トレジスト材料139の上に配置されている。バスライン1
41がCSL構造125の上に配置されている。この構成によれ
ば、陰極128とCSL構造125の間で小さな領域での接触が
可能になる。

【００６１】図16は、陽極とともに取り付けられた電流
自己制限構造を備える、図９の有機発光デバイスに対す
る変更例の平面図である。下記の構成において、CSL構
造125は、図９に関連して説明したものと同様に、ウィ
ンドウ145を画定するグリッド構造として形成されてい
る。しかしながらCSL材料は、ITO陽極122とともに用い
られているので、CSL構造125のグリッド構造によって、
透明なCSL材料の利用が可能になり、したがって短絡の
付近に過大な電流が流れることが阻止され、同時に適正
に動作する（すなわち短絡を生じない）領域に光を通す
ことが可能になる。ウィンドウ領域145にはCSL材料が存
在しない。図９に関連して先に説明したのと同様に、CS
L構造125によって画定されるウィンドウ145は、その内
部に電極セグメントを取り付けることによって、ITO陽
極セグメント138を形成する。陽極セグメント138を備え
るウィンドウ領域145は、陽極セグメント138の配置を示
すため、太線を用いて示されている。CSL材料が、ITO陽
極セグメント138間の空間を埋めている。この実施態様
の場合、（図４、５、６及び７の）バス層131は、バス
ライン141に置き換えられていて、このバスライン141
が、陽極セグメント138とバスライン141の間のCSL材料
の細いブリッジ132を介して、陽極セグメント138に電流
を供給する。

【００６２】図17は、図16のデバイスを示す断面図であ
る。

【００６３】正孔輸送層124、エレクトロルミネセンス
層126及び電子輸送層127を含む有機スタック129の底部
に、グリッド形状をなすCSL構造125が付着される。CSL
グリッド125は、ウィンドウ145を画定するように、上述
のようにパターン化される。ウィンドウ領域145にはCSL
材料が存在しない。ITO陽極セグメント138が、CSL構造1
25によって画定されたウィンドウ145内に配置される。C
SL構造125の上には、ITO陽極セグメント138への電流の
輸送を容易にするような方法で、バスライン141が配置
される。電流は、ITO陽極セグメント138を分離するCSL
材料の細いブリッジ132を横切って、バスライン141から
陽極セグメント138に送られる。

【００６４】一例を挙げると、有機スタック129内にお
いて短絡134が生じ、電流が陰極128とITO陽極138の間の
その場所に集中する。短絡が生じると、CSL構造125は、
バスライン141とITO陽極セグメント138の間の領域133に
おいて、抵抗を示すようになるか又は導通しなくなる。
領域133で示される抵抗の大きい領域は、電流が短絡134
を通って流れるのを阻止し、ディスプレイに対する望ま
しくない影響を最小限に抑えるのに十分小さい領域に非
発光領域を局所化する。光出力を示す矢印によって明ら
かなように、短絡134が生じた領域に隣接する領域によ
って、光出力を生じる能力が維持されるので、短絡の望
ましくない影響が最小限に抑えられる。この構成の利点
は、単一ピクセル用途（バックライトのような）におい
て陰極のパターン化が不要であることと、CSL構造が、
「基板」の一部をなす（すなわちそれが有機スタックの
鋳造前に製造される）ということである。

【００６５】当該技術者には明らかなように、本発明の
原理を実質上逸脱することなく、上述のような本発明の
望ましい実施態様に対して多くの修正及び変更を加える
ことが可能である。こうした修正及び変更は、全て添付
される請求項に定義された本発明の範囲内に含まれるも
のとする。

【００６６】以下においては、本発明の種々の構成要件
の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。 １． 有機発光デバイス（100、110、120）であって、
電極（102、112、122、108、118、128）と、電流自己制
限構造（105、115、125）と、前記電極（102、112、12
2、108、118、128）と前記電流自己制限構造（105、11
5、125）の間に配置された有機スタック（109、119、12
9）とからなることを特徴とするデバイス。 ２． 前記電流自己制限構造（105、115、125）が、前
記電極（102、118、128）に接触して備わる、１項に記
載のデバイス。 ３． 前記電流自己制限構造（125）が、前記電極（12
8）の上に重なるパターン化された格子構造として付着
されている、１項に記載のデバイス。 ４． 前記電流自己制限構造（125）がウィンドウ（14
5）を画定するグリッドとして付着され、該ウィンドウ
に前記電極（122、128）が取り付けられている、１項に
記載のデバイス。 ５． 前記電流自己制限構造（105、115、125）が異方
性導電材料からなる、１項に記載のデバイス。 ６． 前記電流自己制限構造（125）が、前記電極（12
8）と導電層（131）の間に備わる、１項に記載のデバイ
ス。 ７． 有機発光デバイス（100、110、120）の信頼性を
高めるための方法であって、有機発光デバイス（100、1
10、120）を形成するステップと、前記有機発光デバイ
ス（100、110、120）内に電流自己制限構造（105、11
5、125）を組み込むステップと、からなることを特徴と
する方法。 ８． 前記電流制限構造（105、115、125）が、前記有
機発光デバイス（100、110、120）の電極（102、118、1
28）に接触した状態で形成されている、７項に記載の方
法。 ９． 前記電流自己制限構造（125）が、前記有機発光
デバイス（120）の電極に接触したパターン化された格
子として形成されている、７項に記載の方法。 １０． 前記電流自己制限構造（125）がウィンドウ（1
45）を画定するグリッドとして付着され、該ウィンドウ
に前記有機発光デバイス（120）の電極（122、128）が
取り付けられている、７項に記載の方法。

【００６７】

【発明の効果】本発明によれば、デバイスの電極（10
2、112、122、108、118、128）付近に設けられるプロセ
ス適合性電流自己制限（CSL）構造を備える有機発光デ
バイス（100、110、120）が、デバイス内の短絡（134）
付近に大きな電流が流れるのを防ぐ。短絡（134）が発
生すると、CSL構造（105、115、125）は抵抗となるか、
もしくは短絡（134）付近で非導体となり、それによっ
て短絡（134）付近で電流の「暴走」が発生するのを防
ぐ。デバイス内の導体間に流れる電流を制限することに
よって、デバイスの発光しない領域を最小限にすること
ができ、それによってデバイス全体の信頼性を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術による有機発光デバイスの断面図であ
る。

【図２】本発明による有機発光デバイスの断面図であ
る。

【図３】図２の有機発光デバイスの第１の代替実施態様
に関する断面図である。

【図４】図２の有機発光デバイスの第２の代替実施態様
に関する断面図である。

【図５】図４の有機発光デバイスの第２の代替実施態様
に関する透視図である。

【図６】図２、３、４及び５の電流自己制限構造の機能
性を表した図である。

【図７】図２、３、４及び５の電流自己制限構造の機能
性を表した図である。

【図８】図６のデバイスの陰極に関する代替実施態様を
示す断面図である。

【図９】陰極とともに用いられる電流自己制限構造を備
える図６及び７の有機発光デバイスに対する変更例の平
面図である。

【図１０】図９のデバイスを示す断面図である。

【図１１】図10の電流自己制限構造の詳細図である。

【図１２】図11の電流自己制限構造の代替構造の概略図
である。

【図１３】図11の電流自己制限構造のもう１つの代替構
造の概略図である。

【図１４】図11の電流自己制限構造のさらにもう１つの
代替構造の概略図である。

【図１５】図11の電流自己制限構造のさらにもう１つの
代替構造の概略図である。

【図１６】陽極とともに用いられる電流自己制限構造を
備える図９の有機発光デバイスに対する変更例の平面図
である。

【図１７】図16のデバイスを示す断面図である。

【符号の説明】

100 有機発光デバイス 102 電極 105 電流自己制限構造 108 電極 109 有機スタック 110 有機発光デバイス 112 電極 115 電流自己制限構造 118 電極 119 有機スタック 120 有機発光デバイス 122 電極 125 電流自己制限構造 128 電極 129 有機スタック 131 導電層 145 ウィンドウ

フロントページの続き (71)出願人 399117121 395 Ｐａｇｅ Ｍｉｌｌ Ｒｏａｄ Ｐ ａｌｏ Ａｌｔｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ロナルド・エル・ムーン アメリカ合衆国カリフォルニア州94027, アサートン (72)発明者 ホーマー・アントニアディス アメリカ合衆国カリフォルニア州94040, マウンテン・ビュー (72)発明者 ジェイムス・アール・シーツ アメリカ合衆国カリフォルニア州94301, パロアルト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】有機発光デバイス（100、110、120）であ
   って、 電極（102、112、122、108、118、128）と、 電流自己制限構造（105、115、125）と、 前記電極（102、112、122、108、118、128）と前記電流
   自己制限構造（105、115、125）の間に配置された有機
   スタック（109、119、129）とからなることを特徴とす
   るデバイス。