JP2000182779A - 有機ｅｌ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 設計可能な表示パタンの自由度を増し、配線
での消費電力を低減し、マルチカラー表示を可能にす
る。 【解決手段】 ガラス等の絶縁性及び透光性を有する基
板４の上には、ＩＴＯによる配線導体５が形成される。
基板４の上には、表示セグメント２から外れた位置で配
線導体５が露出するようにスルーホール７を有する第一
絶縁層６が形成される。第一絶縁層６は、波長を選択し
て透過させる材料からなる。第一絶縁層６の上には、Ｉ
ＴＯによる陽極８が形成される。第一絶縁層６の上に
は、表示セグメント２の形状に開口した開口部１０を有
する第二絶縁層９が形成される。第二絶縁層９の上には
有機層１１が形成され、有機層１１の上には陰極１３が
表示パタン毎に形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子と正孔の注入
・再結合により発光する有機化合物材料のエレクトロル
ミネッセンスを利用し、電極間に有機化合物材料の薄膜
が積層されて固定した複数の表示セグメントを備えた有
機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子
と略称する）に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機ＥＬ素子は、コダックのタンらが１
９８７年のＡｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．に報告して
おり、バックライト、固定パタン表示デバイスからドッ
トマトリクスデバイスまで対応可能な素子として期待さ
れている。

【０００３】有機ＥＬ素子は、蛍光性有機化合物を含む
薄膜を陰極と陽極との間に挟んだ積層構造を有し、前記
薄膜に電子及び正孔を注入して再結合させることにより
励起子（エキシトン）を生成させ、この励起子が失活す
る際の光の放出（蛍光・燐光）を利用して表示を行うも
のである。

【０００４】この種の有機ＥＬ素子として、図３は特開
平３−２７４６９４号公報に開示される有機薄膜ＥＬ素
子の断面図を示している。この有機薄膜ＥＬ素子は、ガ
ラス基板上にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）で配線と陽極
を形成し、陽極の上に有機層と陰極を形成し、陽極と陰
極間に電圧を印加することにより、有機層に電流を流し
て有機層の発光により所望の表示を行うものである。

【０００５】更に説明すると、この有機薄膜ＥＬ素子３
１は、図３に示すように、配線導体と陽極とがＩＴＯな
どからなる透明電極３２によりガラス基板３３上にパタ
ン形成されている。透明電極３２の上には、表示セグメ
ントの形状に開口された絶縁層３４が形成されている。
絶縁層３４の上には、少なくとも１以上の電気注入層と
少なくとも１以上の有機蛍光体よりなる発光層との積層
膜３５及び陰極をなす金属電極３６が積層形成されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た有機薄膜ＥＬ素子３１では、透明電極３２からなる配
線導体と陽極とをガラス基板３３の同一平面上に形成し
ているので、陽極が形成されていない部分、すなわち、
配線導体を表示セグメントから外れるように引き回して
ガラス基板３３上に形成しなければならない。このた
め、設計可能な表示パタンに制限を受けるという問題が
あった。

【０００７】また、ＩＴＯを用いた有機薄膜ＥＬ素子３
１では、ダイナミック駆動による微細な表示パタンを形
成したり、上記のような配線導体を引き回す必要がある
場合には、表示パタンの表示セグメント間の狭い部分で
のＩＴＯの線幅が狭くなる。そして、比抵抗が３×１０
^-4ΩｃｍのＩＴＯを配線として用いた場合、比抵抗が３
×１０^-6ΩｃｍのＡｌによる配線と比較すると、Ａｌで
配線を行った場合よりも配線抵抗が大きくなる。その結
果、電圧ドロップによって表示の不均一、駆動電圧の上
昇を招き、高精細なダイナミック駆動の固定パタン表示
デバイス（例えば配線幅０．１ｍｍ以下）を製作するこ
とができない。加えて、配線で消費する電力が大きくな
るという問題があった。

【０００８】更に、近年、有機ＥＬ素子としては、薄膜
の利点を活かしてマルチカラー化を図ったものが望まれ
ている。このためには、有機層の発光層から出射される
光を所望の色の光に変換して取り出す必要があった。

【０００９】そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてな
されたものであり、設計可能な表示パタンの自由度が増
し、配線での消費電力を低減でき、マルチカラー表示が
可能な有機ＥＬ素子を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、一対の電極間に少なくとも発光
層を含む有機層が積層され、前記一対の電極間に挟まれ
た前記発光層の部分で所定形状の表示セグメントが形成
される有機ＥＬ素子において、絶縁性及び透光性を有す
る基板と、該基板の上に形成された透明導電膜からなる
配線導体と、前記表示セグメントと近接又は当接する位
置に前記表示セグメントの共通配線の対象となる前記配
線導体が露出するようにスルーホールを有して少なくと
も前記表示セグメントに対面する部分の前記基板の上に
形成された透光性を有する第一絶縁層と、該第一絶縁層
の上に形成された第一電極と、前記表示セグメントの外
縁部分を区画するように前記表示セグメントの形状に開
口して前記第一絶縁層の上に形成された第二絶縁層と、
該第二絶縁層の上に形成された有機層と、該有機層の上
に形成された第二電極とを具備し、前記表示セグメント
の共通するセグメント間の前記第一電極と前記配線導体
とは、前記スルーホールを介して電気的に接続されてい
ることを特徴とする。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１の有機ＥＬ素
子において、前記第一電極に対面する前記第一絶縁層の
部分は波長を選択して透過する材料からなることを特徴
とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明による有機ＥＬ素子
の実施の形態を示す概略平面図、図２は図１の有機ＥＬ
素子の断面図である。なお、図１では、表示セグメント
の形状を表すため、有機層及び陽極の図示を省略してい
る。

【００１３】有機ＥＬ素子１は、図１に示すように、日
の字型の７つの表示セグメント２（２ａ，２ｂ，２ｃ，
２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ）により１桁の表示パタン３が
形成され、２桁の表示パタン３Ａ，３Ｂが並設されてい
る。なお、表示パタン３は、図示の日の字型の表示セグ
メント２に限定されるものではない。

【００１４】有機ＥＬ素子１は、表面にＳｉＯ₂ 膜がコ
ーティングされた絶縁性及び透光性を有するガラス等の
基板４を基部としている。基板４の上には、例えばＩＴ
Ｏ，Ｉｎ₂ Ｏ₃ 等の透明導電膜からなる直線状の配線導
体５が形成されている。この配線導体５は、表面にＳｉ
Ｏ₂ 膜がコーティングされた基板４上にＩＴＯ，Ｉｎ ₂
Ｏ₃ 等の透明導電膜を蒸着し、フォトリソグラフィー法
により直線状に形成される。図１の例では、７本の配線
導体５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆ，５ｇが各桁
の表示パタン３Ａ，３Ｂの共通する表示セグメント２の
直下を通るように並列に形成されており、その一端は基
板４の端部に引き出されて不図示の駆動回路（ドライバ
ーＩＣ）に接続されている。

【００１５】配線導体５が形成された基板４の上には第
一絶縁層６が積層形成されている。第一絶縁層６は、蒸
着法やスピンコート法等により例えば無機材料のＳｉＯ
₂ ，Ａｌ₂ Ｏ₃ ，ＴｉＯ₂ や有機材料のアクリル，ポリ
イミド等の透光性を有する膜として形成される。

【００１６】上記第一絶縁層６としては、所定の波長
（可視光）を選択して透過する材料を用いることができ
る。この場合、有機感光性材料に顔料や染料を混合して
カラーフィルターを構成し、後述する有機層１１（発光
層）と組み合わせて、所望の発光色となるように第一絶
縁層６の形成がなされる。

【００１７】なお、有機感光性材料に混合される顔料と
しては、Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の三色の
顔料の他、透過率のコントロールのためにＲとＧには少
量のＹ（黄色）顔料が、Ｂには少量のＶ（紫色）顔料が
使用される。この顔料は色相、耐候性、分散性、毒性等
を考慮して使用される。例えばＲとしてはＲ−１６８，
Ｒ−１７７、ＧとしてはＧ−７，Ｇ−３６、Ｂとしては
Ｂ−１５．６、ＹとしてはＹ−８３，Ｙ−１３９，Ｙ−
１５４等を使用すると、高い透過率が得られる。

【００１８】このように、第一絶縁層６に波長を選択し
て透過する材料を用いることにより、第一絶縁層６はフ
ィルタとして機能し、後述する有機層１１からの光の波
長を選択して透過させることができる。

【００１９】第一絶縁層６には、図１の破線及び図２に
示すように、各桁の表示パタン３Ａ，３Ｂの表示セグメ
ント２から外れて位置する部分で配線導体５が露出する
ようにスルーホール７が形成されている。このスルーホ
ール７は、例えばフォトリソグラフィー法等により形成
される。

【００２０】なお、スクリーン印刷法によりスルーホー
ル７付きの第一絶縁層６を直接配線導体５上に形成して
もよい。また、図示はしないが、スルーホール７に導電
材料をマスク蒸着法等により第一絶縁層６の厚さ分積層
して平坦化してもよい。

【００２１】第一絶縁層６の上には、例えばＩＴＯ（In
dium Tin Oxide），Ｉｎ₂ Ｏ₃ 等の透明導電膜からなる
第一電極としての陽極８がマスク蒸着法等により形成さ
れている。陽極８は、スルーホール７の内面及びスルー
ホール７に露出する配線導体５に被着し、隣接する他の
陽極８と接触しない形状（例えば表示セグメント２より
も一回り大きい形状）で第一絶縁層６の上に形成され
る。

【００２２】これにより、各桁の表示パタン３Ａ，３Ｂ
の共通する表示セグメント２の陽極８間は、表示セグメ
ント２の領域から外れた位置でスルーホール７を介して
個々に配線導体５に接続される。

【００２３】陽極２が形成された第一絶縁層６の上には
透光性又は非透光性の膜からなる第二絶縁層９が形成さ
れている。第二絶縁層９を透光性の膜として形成する場
合には、例えば無機材料のＳｉＯ₂ ，Ａｌ₂ Ｏ₃ ，Ｔｉ
Ｏ₂ や有機材料のアクリル，ポリイミド等が用いられ
る。これに対し、第二絶縁層９を非透光性の膜として形
成する場合には、例えば顔料や染料を含む樹脂等が用い
られる。第二絶縁層９は、第一絶縁層６と同一の手法に
より形成される。第二絶縁層９には、各スルーホール７
から外れた位置に、陽極８の平坦面が表示セグメント２
（２ａ〜２ｇ）の形状に露出して開口した開口部１０が
形成されている。

【００２４】なお、基板４は、配線導体５（５ａ〜５
ｇ）、スルーホール７を有する第一絶縁層６、陽極８が
順次形成された状態でＵＶオゾン洗浄が行われるように
なっている。

【００２５】開口部１０内を含む第二絶縁層９の上に
は、ＰＶＤ法（例えば抵抗加熱の蒸着法）により有機層
１１が積層形成されている。図２における有機層１１
は、第二絶縁層９の上に成膜された正孔注入層としての
ＣｕＰｃ有機膜１１ａと、ＣｕＰｃ有機膜１１ａの上に
成膜された正孔輸送層としてのα−ＮＰＤ有機膜１１ｂ
と、α−ＮＰＤ有機膜１１ｂの上に成膜された発光層兼
電子輸送層としてのＡｌｑ ₃ 有機膜１１ｃの３層構造か
らなる。

【００２６】なお、有機層１１は、上記の他、発光層と
電荷輸送層（正孔輸送層、正孔注入・輸送層、電子注入
層、電子注入・輸送層等）との組合せで構成することが
できる。具体的には、発光層一層のみ、発光層と正孔輸
送層の二層、発光層と電子注入層の二層、正孔輸送層と
発光層と電子注入層の三層等である。

【００２７】発光層の発光材料としては、発光層そのも
のを発光させる場合には、例えばアルミキノリン（Ａｌ
ｑ₃ ）やジスチルアリーレン系化合物等が使用される。
また、発光層に別の発光材料（ドーパント）を微量ドー
ピングすることで発光させる場合には、ドーパントとし
てキナクリドン（Ｑｄ）やレーザ用の色素等が使用され
る。

【００２８】図２に示すように、有機層１１（Ａｌｑ₃
有機膜１１ｃ）の上には、ＬｉＦからなる電子注入層１
２が蒸着法により例えば厚さ１ｎｍ程度の薄膜で形成さ
れている。

【００２９】電子注入層１２の上には第二電極としての
陰極１３が形成されている。陰極１３はＡｌ：Ｌｉから
なる薄膜の金属電極であり、表示パタン３の各桁毎に形
成される。表示パタン３の各桁の陰極１３は、その一部
が基板４の端部まで引き出されて不図示の駆動回路（ド
ライバーＩＣ）に接続されている。

【００３０】そして、陽極８と陰極１３との間に挟まれ
た有機層１１の部分が発光領域となり、日の字型の形状
による表示セグメント２（２ａ〜２ｇ）を形成してい
る。

【００３１】基板４の外周縁部分には、不図示の絶縁性
を有するガラス等の封止基板が接着剤により固着されて
いる。これにより、基板４上に形成された素子を保護す
るパッケージを形成している。パッケージ内には、内部
をドライ雰囲気に保つための封入ガスとして、例えば露
点−７０℃程度の窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン等
の不活性ガスやドライエア等の活性の低いガスが封じ込
まれている。

【００３２】このように、上記実施の形態の有機ＥＬ素
子１によれば、配線導体５と陽極８とが基板４に対して
異なる平面上、すなわち基板４の厚さ方向にずれて形成
されており、各桁の表示パタン３の共通する表示セグメ
ント２の陽極８と配線導体５の電気的な接続が表示セグ
メント２（２ａ〜２ｇ）から外れた位置のスルーホール
７内で行われるので、設計可能な表示パタンの自由度が
増す。これにより、ダイナミック駆動による微細な表示
パタンを形成することができる。

【００３３】しかも、ＩＴＯからなる配線導体の線幅を
隣接する配線導体と接触しない程度まで広くできるの
で、従来の透明導電膜を用いた構成に比べて配線抵抗が
小さくなり、配線での消費電力を低減することができ
る。

【００３４】また、第一絶縁層６には、波長を選択して
透過する材料が用いられるので、第一絶縁層６をフィル
タとして機能させることができ、有機層１１からの光の
波長を選択して基板４側に透過させることができる。こ
れにより、マルチカラー表示が可能な有機ＥＬ素子を実
現することができる。

【００３５】更に、ＩＴＯの蒸着をガラス等の耐熱性基
板４上にできると、基板温度をあげて、透明膜の結晶を
成長できるため、低抵抗の透光性導電膜が作製でき、そ
れを使用して、低抵抗の配線が作製できる。

【００３６】ところで、上記実施の形態では、第一絶縁
層６のスルーホール７の内面及びスルーホール７に露出
する配線導体５を被着するように透明導電膜からなる陽
極８を第一絶縁層６の上に形成する構成としたが、第一
絶縁層６のスルーホール７を例えばＡｌやＡｇ等の導電
材で穴埋めし、その上に透明導電膜による陽極８を形成
するようにしてもよい。これにより、陽極８と配線導体
５とをスルーホール７内の導電材を介して電気的に接続
することができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の有機ＥＬ
素子によれば、配線導体と第一電極とが基板に対して異
なる平面上に形成され、表示パタンの共通する表示セグ
メントの第一電極と配線導体の電気的な接続が表示セグ
メントから外れた位置のスルーホール内で行われるの
で、設計可能な表示パタンの自由度が増し、ダイナミッ
ク駆動による微細な表示パタンを形成することができ
る。

【００３８】しかも、透明導電膜からなる配線導体の線
幅を隣接する配線導体と接触しない程度まで広くできる
ので、従来の透明導電膜を用いた構成に比べて配線抵抗
が小さくなり、配線での消費電力を低減することができ
る。

【００３９】また、第一絶縁層には、波長を選択して透
過する材料が用いられるので、第一絶縁層をフィルタと
して機能させることができ、有機層からの光の波長を選
択して基板側に透過させることができる。これにより、
マルチカラー表示が可能な有機ＥＬ素子を実現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による有機ＥＬ素子の実施の形態を示す
概略平面図

【図２】図１の有機ＥＬ素子の断面図

【図３】従来の有機ＥＬ素子の一例を示す図であって、
特開平３−２７４６９４号公報に開示される有機薄膜Ｅ
Ｌ素子の断面図

【符号の説明】

１…有機ＥＬ素子、２（２ａ〜２ｇ）…表示セグメン
ト、３…表示パタン、４…基板、５…配線導体、６…第
一絶縁層、７…スルーホール、８…陽極（第一電極）、
９…第二絶縁層、１１…有機層、１３…陰極（第二電
極）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｂ 33/14 Ｈ０５Ｂ 33/14 Ａ Ｆターム(参考） 3K007 AB04 AB06 AB18 CA01 CB01 CB04 CC00 DA01 DB03 EA00 EB00 EC03 FA01 FA02 5C094 AA04 AA05 AA08 AA22 AA48 BA12 BA27 CA14 CA24 DA13 DA15 DB01 EA05 EB02 ED20 FB02 FB12 FB15 GB10

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の電極間に少なくとも発光層を含む
   有機層が積層され、前記一対の電極間に挟まれた前記発
   光層の部分で所定形状の表示セグメントが形成される有
   機ＥＬ素子において、 絶縁性及び透光性を有する基板と、 該基板の上に形成された透明導電膜からなる配線導体
   と、 前記表示セグメントと近接又は当接する位置に前記表示
   セグメントの共通配線の対象となる前記配線導体が露出
   するようにスルーホールを有して少なくとも前記表示セ
   グメントに対面する部分の前記基板の上に形成された透
   光性を有する第一絶縁層と、 該第一絶縁層の上に形成された第一電極と、 前記表示セグメントの外縁部分を区画するように前記表
   示セグメントの形状に開口して前記第一絶縁層の上に形
   成された第二絶縁層と、 該第二絶縁層の上に形成された有機層と、 該有機層の上に形成された第二電極とを具備し、 前記表示セグメントの共通するセグメント間の前記第一
   電極と前記配線導体とは、前記スルーホールを介して電
   気的に接続されていることを特徴とする有機ＥＬ素子。
2. 【請求項２】 前記第一電極に対面する前記第一絶縁層
   の部分は波長を選択して透過する材料からなる請求項１
   記載の有機ＥＬ素子。