JP2000231985A

JP2000231985A - 有機ｅｌ素子

Info

Publication number: JP2000231985A
Application number: JP11034667A
Authority: JP
Inventors: Harumi Suzuki; 晴視鈴木; Junji Kido; 淳二城戸
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-02-12
Filing date: 1999-02-12
Publication date: 2000-08-22

Abstract

(57)【要約】【課題】輝度を低下させることなく外部光の反射を低
減するとともに、素子全面で均一表示可能な有機ＥＬ素
子を提供する。【解決手段】有機ＥＬ素子１００は、ガラス基板等の
透明な基板１１と、この基板１１の一面１１ａ上に導電
性材料からなる透明な陽極２０、有機化合物からなる発
光層２２、金属からなる陰極２３を順次積層してなる素
子部２４とを有し、更に素子部２４には、陽極２０に電
気的に導通し陽極２０の配線抵抗を低減するための金属
製の補助電極２１が設けられ、基板１１の他面１１ｂか
ら発光層２２の光を取り出すようになっている。基板１
１の他面１１ｂには、多数の微細な凹凸形状を有し素子
部２４に出入りする光を散乱する光散乱部２５が設けら
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透明な基板の一面
上に陽極、有機化合物からなる発光層、陰極を順次形成
してなり、該基板の他面から発光層の光を取り出すよう
にした有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子に関
する。

【０００２】

【従来の技術】有機ＥＬ素子は、ガラス基板等の透明な
基板と、該基板の一面（素子形成面）上にＩＴＯ（イン
ジウム−錫の酸化物）等の導電性材料からなる透明な陽
極、有機化合物（有機蛍光体）からなる発光層、Ａｌや
Ｍｇなどの金属からなる陰極を順次積層してなる素子部
とを有する。

【０００３】そして、陽極と陰極の間に直流電界を印加
すると、陽極から注入された正孔（ホール）と陰極から
注入された電子とが発光層内にて再結合し、そのエネル
ギーを受けて発光層中の蛍光体が発光し、この発光層か
らの光を基板の他面（出光面）から取り出すようになっ
ている。このような有機ＥＬ素子は、自己発光のため、
視認性に優れ、かつ数Ｖ〜数十Ｖの低電圧駆動が可能な
ため駆動回路を含めた軽量化が可能である。そこで、薄
膜型ディスプレイ、照明、バックライトとしての活用が
期待できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この有
機ＥＬ素子の出光側と反対に位置する陰極には、Ａｌや
Ｍｇなどの金属が用いられ、非発光部において、これら
金属面からの外部光の反射がある。この外部光の反射に
より、周辺環境の映り込み（例えば観察者の顔が映る
等）によって非発光時のディスプレイとしての品質が低
下したり、または発光部と非発光部とのコントラストが
低下するといった問題がある。

【０００５】そこで、公知技術として、出光側となる基
板の他面に樹脂材料からなるシート（カラーフィルタや
円偏向フィルタ等）を貼り付け、該シートの光吸収によ
って周辺光の入射を少なくして、外部からの入射光が金
属陰極や基板の出光面にて反射するのを防止する技術が
製品化されている。しかし、本発明者等の検討によれ
ば、この方法では、シートの光吸収作用によって外部光
の反射は低減できるものの、素子の輝度が低下するとい
う問題がある。

【０００６】一方、有機ＥＬ素子を照明やバックライト
等に適用する場合、素子全面に均一に発光させる必要が
あるが、陽極として用いられるＩＴＯ等の透明材料は配
線抵抗が大きく、回路との接続部から離れるにしたがっ
て十分な電界が印加されなくなり、素子面内で輝度が不
均一となる。この陽極の配線抵抗に起因する輝度の不均
一という問題に対して、従来より、陽極に電気的に導通
する金属（ＮｉやＣｒ、Ａｌ等）製の金属補助電極を設
け、陽極の配線抵抗を低減することで、素子面内で輝度
を均一化しようとすることが行われている。

【０００７】しかし、この金属補助電極は、陽極の配線
抵抗を低減することはできるが、発光層に用いられる有
機蛍光体とのエネルギー準位の差が大きい（電気的な障
壁が大きい）ため、金属補助電極の部分では発光層に対
して正孔が注入されない。つまり、金属補助電極は正孔
注入の役目はしないため、金属補助電極の部分では発光
層は発光せず、非発光部となる。また、発光部より出光
側に位置し、可視光を透過しないため非発光部となる。

【０００８】よって、このような金属補助電極を有する
ものにおいては、素子全面に均一に発光させようとして
も、金属補助電極のパターンが非発光状態として残って
しまうため、素子全面に均一に表示できないという問題
がある。本発明は上記問題に鑑みてなされたものであ
り、輝度を低下させることなく外部光の反射を低減する
とともに、素子全面で均一表示可能な有機ＥＬ素子を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、輝度低下防止
のために陽極に金属補助電極を設けた構成において、光
散乱（光拡散）を利用して外部光の反射を抑制するとい
う考えに基づき、なされたものである。即ち、請求項１
記載の発明では、透明な基板（１１）と、この基板の一
面（１１ａ）上に透明材料からなる陽極（２０）、有機
化合物からなる発光層（２２）、金属からなる陰極（２
３）を順次積層してなる素子部（２４）とを有し、該素
子部に該陽極の配線抵抗を低減するための金属製の補助
電極（２１）を設け、該基板の他面から該発光層の光を
取り出すようにした有機ＥＬ素子であって、該基板に、
多数の微細な凹凸形状を有し該素子部に出入りする光を
散乱する光散乱部（２５）を設けたことを特徴としてい
る。

【００１０】本発明によれば、陽極（２０）の配線抵抗
を低減する補助電極（２１）があるから、上述のよう
に、発光層（２２）に印加する電界は位置によらず十分
なものとでき、素子面内で輝度を均一とできる。また、
素子部（２４）に出入りする光の通過部分である基板
（１１）に設けられた光散乱部（２５）によって、外部
光及びその反射光を散乱できるため、外部光の反射を低
減でき、周囲環境の映り込み等が無くなる。

【００１１】また、光散乱部（２５）は発光層（２２）
からの光も散乱するため、従来は光の通らない部分であ
った補助電極（２１）方向にも該発光層からの光が回り
込み、見かけ上、補助電極部分も発光部となり、結果と
して、素子全面に均一に発光した状態を実現できる。ま
た、該光散乱部は光を散乱させているだけなので、輝度
の低下もない。

【００１２】従って、本発明によれば、輝度を低下させ
ることなく外部光の反射を低減するとともに、素子全面
で均一表示可能な有機ＥＬ素子を提供することができ
る。また、通常、素子部（２４）の各層（２０〜２３）
はスパッタ法や蒸着法等を用いて基板に成膜されるもの
であるため、凹凸形状を有する光散乱部（２５）を該基
板の素子形成面に形成すると、その凹凸が該素子部の成
膜に何らかの影響を与える可能性がある。これに対し
て、請求項２記載の発明のように、光散乱部（２５）を
素子形成面とは反対側の基板（１１）の他面（１１ｂ）
に設ければ、そのような恐れは無い。

【００１３】ここで、光散乱部（２５）を基板（１１）
の他面（１１ｂ）に設ける場合、該基板の他面自体に形
成（請求項３の発明）しても良いし、別体の基板（３
０）に形成し該別体の基板を該基板の他面に貼り合わせ
たもの（請求項４の発明）としてもよい。なお、上記各
手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体
的手段との対応関係を示す一例である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。（第１実施形態）図１は、本実施形態に係る有機ＥＬ素
子１００の一部切欠き平面図であり、図２は、図１中の
Ａ−Ａ断面図である。なお、図１のハッチングは断面を
示すものではない。１１は例えばガラス基板などの可視
光に対して透明性（半透明を含む）を有した基板であ
る。

【００１５】基板１１の一面１１ａの表示領域には、透
明性（半透明を含む）を有した導電膜である陽極２０が
形成されている。陽極２０は、例えばインジウム−錫の
酸化物（ＩＴＯ）やインジウム−亜鉛の酸化物等の導電
性材料からなり、その膜厚は例えば１００ｎｍから１μ
ｍ程度であり、好ましくは１５０ｎｍ程度である。陽極
２０は、図示例では平面形状がストライプ状に形成され
ているが、基板１１の一面１１ａにおいて陽極２０の存
在しない陽極非形成部分には、陽極２０の配線抵抗を低
減するための金属製の補助電極２１が設けられている。

【００１６】補助電極２１は、ＮｉやＣｒ等の金属から
なる膜であって、上記陽極非形成部分（即ち陽極２０の
間）を埋めるように陽極２０に電気的に導通して形成さ
れている。補助電極２１の膜厚は、陽極２０の膜厚と同
等とし、補助電極２１と陽極２０との成す面が平坦とな
るようにしている。そして、これら補助電極２１及び陽
極２０の成す面の上における略全域に、各種の有機化合
物からなる発光層２２が形成されている。

【００１７】発光層２２は単一層でも複数層でもよく、
例えばＴＰＤ、ａｌｑ等正孔輸送性や電子輸送性を有す
る有機蛍光体等から構成されており、膜厚は例えば１０
ｎｍから１０００ｎｍ程度で好ましくは５０ｎｍ程度で
ある。なお、補助電極２１の方が陽極２０よりも厚かっ
たり、薄かったりした場合には、両極２０、２１の境界
部分に段差ができるが、その段差の高さを発光層２２の
膜厚よりも低くするか、該段差部分をテーパ形状とする
ことが必要である。これは、陽極２０と後述の陰極２３
との短絡を防止すべく、該段差部分における発光層２２
の膜厚を薄くならないようにするためである。また、そ
れにより、発光層２２を均一に全面形成可能とし、発光
が安定して得られる。

【００１８】そして、発光層２２の上には上記陰極２３
が形成されている。陰極２３は、図示例では、陽極２０
の長手方向と直交するようにストライプ状に形成されて
いる。陰極２３は、金属からなる膜であり、例えばＭｇ
とＡｇ、ＡｌとＬｉなどの金属原子の混合層を用いるこ
とができるが、金属材料のみならず、ＬｉＦ／ＡｌやＬ
ｉＯ／Ａｌなどの２層構造のように金属フッ化物や金属
酸化物を含んだものでもよい。

【００１９】本実施形態では、これら各層２０〜２３に
より素子部２４が構成されている。即ち、有機ＥＬ素子
１００は基板１１の一面１１ａに素子部２４が形成され
た構成となっている。有機ＥＬ素子１００においては、
陽極２０と陰極２３との間に所定の直流電界を印加し、
陽極２０から正孔（ホール）を、陰極２３から電子を、
それぞれ発光層２２へ注入する。注入された正孔と電子
とは、発光層２２内にて再結合し、そのエネルギーを受
けて発光層２２中の有機蛍光体が発光し、この発光層２
２からの光を基板１１の他面（出光面）１１ｂから取り
出すようになっている。そして、取り出された光を観察
者が視るのである。

【００２０】そして、本実施形態においては、出光面と
なる基板１１の他面１１ｂには、素子部２４に出入りす
る光を散乱する光散乱部２５が形成してある。光散乱部
２５は、図３に示す様に、多数の微細な凹凸形状をなす
基板１１の他面１１ｂ自体より構成されている。この凹
凸形状は、外部光及び内部光を散乱することで均一な光
の取り出しに寄与する形状であればよく、凹凸形状に周
期性があっても無くてもよい。また、該凹凸形状を限定
するものではないが、例えば、凹凸の凹部に対する凸部
の高さは０．１μｍから１０００μｍ、また、凸部の間
隔は０．１μｍから１０００μｍとできる。

【００２１】かかる有機ＥＬ素子１００は、例えば次の
ようにして製造できる。即ち、ガラス基板等の透明な基
板１１を用意し、基板１１の他面１１ｂに、サンドブラ
スト法による物理的方法やフッ酸による化学的エッチン
グ法などを用いて光散乱部２５を形成する。次に、基板
１１の一面１１ａに、上記ＩＴＯ等の導電膜をスパッタ
や蒸着等により形成した後、フォトリソグラフィ技術を
用いて、パターニングすることで陽極２０を形成する。

【００２２】次に、Ｎｉ等の金属膜を、マスクを用いた
スパッタや蒸着等により陽極非形成部分に選択的に成膜
するか、もしくは全面に成膜した後パターニングし陽極
２０上の金属膜を除去することで、補助電極２１を形成
する。続いて、各種の有機材料を、蒸着法、スパッタリ
ング法、スピンコート、スクリーン印刷や微粒子吹き付
け法を用いて成膜することにより、発光層２２を形成す
る。そして、スパッタや蒸着、およびフォトリソグラフ
ィ技術等により、陰極２３を形成する。こうして有機Ｅ
Ｌ素子１００が出来上がる。

【００２３】ところで、本実施形態によれば、陽極２０
の配線抵抗を低減する補助電極２１があるから、発光層
２２に印加する電界は素子内の位置によらず十分なもの
とでき、素子面内で輝度を均一とできる。また、素子部
２４に出入りする光の通過部分である基板１１に設けら
れた光散乱部２５によって、外部光が基板１１から素子
部２４に入射する際、及び、入射した外部光が金属製の
陰極２３で反射した反射光が基板１１から外部に出る際
に、散乱されるため、外部光の反射を低減でき、反射光
による周囲環境の映り込み等が無くなる。

【００２４】また、本実施形態においては、陽極２０と
陰極２３の対向する部分の発光層２２が実際の発光部
（図１中の領域Ｓ１）であり、補助電極２１の部分は実
際には発光しない部分（図１中の領域Ｓ２）。しかし、
光散乱部２５は発光層２２からの光も散乱するため、図
１中の矢印Ｒに示す様に、実際には非発光部である補助
電極２１方向にも発光層２２からの光が回り込む。よっ
て、観察者にとっては見かけ上、補助電極部分も発光部
となり、結果として、素子全面に均一に発光した状態を
実現できる。

【００２５】なお、この散乱による発光層２２からの光
の回り込みを確実にするためには、補助電極２１の幅、
即ち、隣り合う陽極２０の距離は、３００μｍ以下であ
ることが好ましい。それによって、光散乱の効果によ
り、面内の輝度比（表示時と非表示時の比、つまりコン
トラスト）が数十％以上の均一発光が得られる。また、
光散乱部２５は、上記した従来の樹脂シートのように光
を吸収せず、光を散乱させているだけなので、輝度の低
下もない。

【００２６】従って、本有機ＥＬ素子１００によれば、
輝度を低下させることなく外部光の反射を低減するとと
もに、素子全面で均一表示可能とできる。また、本実施
形態によれば、光散乱部２５を基板１１の素子部２４側
と反対の他面１１ｂに設けているため、素子部２４の各
層２０〜２３の成膜面である一面１１ａを平坦な面とで
き、素子部２４の各層の成膜を良好に行うことができ
る。

【００２７】ところで、本実施形態においては図４及び
図５に示す様な構成も可能である。図４は、基板１１の
一面１１ａの表示領域全面に陽極２０を配置し、この陽
極２０の上に上記図２と同様の平面形状の補助電極２１
を形成した例（第１の変形例）である。この例において
も、補助電極２１の膜厚を発光層２２の膜厚よりも低く
するか、または、補助電極２１の端部の断面形状をテー
パ状とすることで、発光層２２を均一に全面形成可能と
し、陽極２０と陰極２３との短絡を防止し、安定な発光
が得られる。

【００２８】なお、図４の構成では、他面１１ｂに光散
乱部２５が形成された基板１１の一面１１ａに、上記Ｉ
ＴＯ等の導電膜を表示領域全面に形成し陽極２０とした
後、上記と同様に、Ｎｉ等の金属膜を選択的に成膜する
か、もしくは全面成膜後パターニングすることで、補助
電極２１を形成する。図５は、補助電極２１を平面円形
とし略千鳥状に配列させたものである（第２の変形
例）。ここで、補助電極２１は、図１の様に陽極２０の
間を埋めるように形成されていても、図４の様に表示領
域全面に形成された陽極２０の上に形成されていても良
い。

【００２９】これら、図４及び図５に示す両変形例にお
いても、光散乱部２５は上記と同様の作用効果を奏す
る。また、図示例では陰極２３は陽極２０及び補助電極
２１と同様、複数本のものがストライプ状に配置されて
いるが、ストライプ状にパターニングされず一つの連続
した平面形状であってもよい。ただし、パターニングし
た図示例の構成によれば、各々の陰極２３に選択的に電
界印加することが可能であり、素子内で選択的な発光を
させることが可能である。

【００３０】（第２実施形態）本第２実施形態は上記第
１実施形態と異なる光散乱部の構造に関して記述する。
本実施形態に係る基板部分のみを図６に示す。上記第１
実施形態では、光散乱部２５は、基板１１の他面１１ｂ
自体を凹凸形状としたものであるのに対し、本実施形態
は、光散乱部２５を、基板１１とは別体の基板である樹
脂シート３０の一面側に形成し、この樹脂シート３０の
他面を基板１１の他面１１ｂに貼り合わせてなる。

【００３１】貼り付けに用いる接着剤の屈折率は、樹脂
シート３０及び基板１１に近いものほど、これら材料界
面での全反射が防止可能である。限定するわけではない
が、好ましくは１．４〜１．７程度のものを用いる。（他の実施形態）なお、光散乱部２５は基板１１の内部
に形成してもよい。例えば基板１１を２層のガラス基板
を貼り合わせたものとし、これら２層のガラス基板の一
方の貼り合わせ面に上記の光散乱部を形成したものとし
てもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ素子の一
部切欠き平面図である。

【図２】図１中のＡ−Ａ断面図である。

【図３】本発明の光散乱部の具体的形状を示す斜視図で
ある。

【図４】上記第１実施形態の第１の変形例を示す断面図
である。

【図５】上記第１実施形態の第２の変形例を示す一部切
欠き平面図である。

【図６】本発明の第２実施形態に係る光散乱部を示す断
面図である。

【符号の説明】

１１…基板、１１ａ…基板の一面、１１ｂ…基板の他
面、２０…陽極、２１…補助電極、２２…発光層、２３
…陰極、２４…素子部、２５…光散乱部、３０…樹脂シ
ート。

フロントページの続き (72)発明者城戸淳二奈良県北葛城郡広陵町馬見北９丁目４番地３Ｆターム(参考） 3K007 AB02 AB17 CA00 CA01 CB01 CB04 DA00 DB03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明な基板（１１）と、この基板の一面
（１１ａ）上に導電性材料からなる透明な陽極（２
０）、有機化合物からなる発光層（２２）、金属からな
る陰極（２３）を順次積層してなる素子部（２４）とを
有し、前記素子部には、前記陽極に電気的に導通し前記陽極の
配線抵抗を低減するための金属製の補助電極（２１）が
設けられており、前記基板の他面（１１ｂ）から前記発光層の光を取り出
すようにした有機ＥＬ素子であって、前記基板には、多数の微細な凹凸形状を有し前記素子部
に出入りする光を散乱する光散乱部（２５）が設けられ
ていることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】前記光散乱部（２５）は、前記基板（１
１）の他面（１１ｂ）に設けられていることを特徴とす
る請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】前記光散乱部（２５）は、前記基板（１
１）の他面（１１ｂ）自体を前記凹凸形状としたもので
あることを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】前記光散乱部（２５）は、前記基板（１
１）とは別体の基板（３０）に形成され、この別体の基
板を前記基板の他面（１１ｂ）に貼り合わせてなること
を特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬ素子。