JP2000235891A - 有機電界発光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】カラーディスプレイの形成において、発光層材
料の特性を考慮して、各色の耐久性を同等にし、色バラ
ンスに優れた発光層構成を有する有機電界発光装置を提
供する。 【解決手段】基板上に形成された第一電極と、前記第一
電極上に形成された少なくとも有機化合物からなる発光
層を含む薄膜層と、前記薄膜層上に形成された第二電極
とを含み、前記基板上に複数の発光領域が形成された有
機電界発光装置であって、異なる面積もしくは異なる形
状を有する発光領域が存在する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表示装置、フラッ
トパネルディスプレイ、バックライト、照明、インテリ
ア、標識、看板、電子写真機などの分野に利用可能な、
電気エネルギーを光に変換できる有機電界発光装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】陰極から注入された電子と陽極から注入
された正孔とが、両極に挟まれた有機蛍光体内で再結合
して発光するという有機電界発光装置の研究が近年活発
に行われるようになってきた。この装置は、薄型、低駆
動電圧下での高輝度発光、蛍光材料を選ぶことによる多
色発光が特徴であり注目を集めている。

【０００３】有機電界発光装置が低電圧で高輝度に発光
することは、イーストマン・コダック社のC.W.Tangらに
よって初めて示された(Appl.Phys.Lett.,51(12)913(198
7).)。ここに示された有機電界発光装置の代表的な構成
は、ＩＴＯ透明電極膜が形成されたガラス基板上に、蒸
着法によって正孔輸送性のジアミン化合物、発光層であ
る８−ヒドロキシキノリンアルミニウム、そして陰極と
してＭｇ：Ａｇを順次設けたものであり、１０Ｖ程度の
駆動電圧で１０００ｃｄ／ｍ²の緑色発光が可能であっ
た。現在の有機電界発光装置は、上記の素子構成要素の
他に電子輸送層を設けるなど構成を変えているものもあ
るが、基本的にはC.W.Tangらの構成を踏襲している。

【０００４】高輝度および多色発光が可能であるこれら
の有機電界発光装置を表示素子などに利用する検討も盛
んである。フルカラーディスプレイの場合では、所定の
位置に赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の発光領域を３つ並べて
１つの画素を構成する方法が一般的に採用される。これ
を実現する手段として、色変換方式、カラーフィルター
方式、ＲＧＢ独立画素方式などが提案されている。

【０００５】色変換方式では青色で発光するモノクロデ
ィスプレイの前方に青色光を吸収して別の色で発光する
色変換層を設置することで、また、カラーフィルター方
式では白色で発光するモノクロディスプレイの前方にカ
ラーフィルターを設置することで、間接的にＲＧＢ発光
を実現する。いずれの方式でも、見かけの発光色に関わ
らず、実際に発光を司る部分はモノクロの有機電界発光
装置であり、そこでは１つの発光材料のみが用いられ
る。したがって、輝度低下速度が見かけの発光色に関わ
らず一定になるなどの長所があるが、最終的な発光効率
が低下し、また、色変換層やカラーフィルターの形成が
製造コストの増大を招くという問題があった。

【０００６】一方、ＲＧＢ独立画素方式では発光層をパ
ターニングすることで直接的にＲＧＢ発光を実現する。
有機電界発光装置がＲＧＢにそれぞれ独立した素子から
なる発光領域を有するので、最終的な発光効率が最も高
く、また、構造も簡単なので製造コストも安いという長
所がある。

【０００７】しかしながら、用いられる発光層材料が
Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれに同等の能力を有する成分が開発さ
れているわけではない。現状ではＧの発光効率が高く、
Ｒは低いことから、発光領域の面積を同じにした場合、
Ｇでは電流密度が小さく、Ｒでは電流密度が大きくな
る。従来の有機電界発光装置においては、Ｒ、Ｇ、Ｂの
発光領域の面積は同一に設定されていたので、それぞれ
の発光領域において必要輝度に対する効率が異なると、
効率の劣る発光領域に対してより高い電流密度で電流を
流すことになり、電流密度に反比例する耐久性がより低
下するという問題があった。

【０００８】さらに、Ｒ、Ｇ、Ｂ各発光領域の面積が同
一であると、配線抵抗が同じなので必要輝度に対する効
率の高い、例えばＧでは配線抵抗による電圧降下が小さ
く、効率の低い、例えばＲでは電圧降下が大きくなる。
したがって、定電圧駆動回路では発光色によって電圧降
下の値が異なり、輝度にばらつきが生じるという問題が
ある。また、定電流駆動回路では前期電圧降下を補償す
るために出力電圧のばらつきが大きくなり、駆動回路へ
の負担が大きくなるという問題があった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】カラーディスプレイの
形成において、発光層材料の特性を考慮して、各色の耐
久性を同等にし、色バランスに優れた発光層構成を有す
る有機電界発光装置が求められる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に形成
された第一電極と、前記第一電極上に形成された少なく
とも有機化合物からなる発光層を含む薄膜層と、前記薄
膜層上に形成された第二電極とを含み、前記基板上に複
数の発光領域が形成された有機電界発光装置であって、
異なる面積を有する発光領域が存在することを特徴とす
る有機電界発光装置である。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明における有機電界発光装置
とは、陽極と陰極との間に少なくとも有機化合物からな
る発光層が存在し、電気エネルギーにより発光する装置
である。

【００１２】この有機電界発光装置における発光領域と
は、好ましい一例として示すと、一定の間隔をあけて配
置された複数のパターニングされた第一電極（陽極）
と、一定の間隔をあけて配置された複数のパターニング
された第二電極（陰極）とが交差し、その重なる部分で
ある。従って、発光層はマトリクス状に区分された領域
である。

【００１３】本発明の第一の特徴は、複数の発光領域が
形成された有機電界発光装置であって、異なる面積の発
光領域が存在することである。すなわち、発光色が１つ
のモノクロ発光装置において、例えば発光領域の面積Ａ
の領域と面積Ｂの領域を配置した場合、面積Ａの領域を
発光した場合と面積Ｂの領域を発光した場合、さらにこ
れら２つの領域を同時に発光した場合とで、発光強度が
１、２、３の３つの階調をスイッチング動作のみで得る
ことが可能となり、モノクロではあるが階調表示が可能
になり、情報量を増加することができる。このことはカ
ラー発光装置にも適用可能であり、例えば１画素がそれ
ぞれ２つずつのＲＧＢ発光領域からなり、それら同色の
２つの発光領域の面積が異なる場合にも、上記モノクロ
発光装置と同様に階調表示を容易に行うことが可能にな
る。さらに、色調変化も容易になる。このように、面積
比の選択や面積の異なる発光領域設定数により種々の目
的に適合した有機電界発光装置を作製することが可能に
なる。

【００１４】本発明の第二の特徴は、複数の色で発光す
る発光領域が存在し、ある色の発光領域の面積が他の色
の発光領域の面積と異なることである。例えば２色の発
光色を選択した場合、Ｘ色とＹ色がありそれぞれの必要
輝度に対する発光効率が１．５：１の場合には、Ｘ色の
発光領域の面積を１とし、Ｙ色の発光領域の面積を１．
５として、それぞれの発光色の実効的な発光強度を同一
レベルとして、色のバランスをとり、両者の耐久性を均
等化させることで発光装置自身の耐久性を良好に保持す
ることができる。また、２色同時発光状態での混合色を
それぞれの発光面積の大きさを調整して種々に設定する
ことが可能になる。

【００１５】本発明の第三の特徴は、フルカラーディス
プレイで用いられるＲ、Ｇ、Ｂの３色で発光する発光領
域が存在する有機電界発光装置において、ある発光領域
の面積が他の２つの発光領域の面積より大きいことであ
る。例えば、Ｒの発光領域の面積が、ＧもしくはＢの発
光領域の面積より大きい場合や、Ｇ発光領域の面積が最
も小さい場合である。

【００１６】発光層に用いられる有機化合物として多く
の物質が開発されているが、現実にはＧに発光する物質
に比べてＢもしくはＲに発光する物質の必要輝度に対す
る効率が十分でないという課題がある。本発明の異なる
面積の発光領域を有する有機電界発光装置の考え方に基
づくならば、本発明の第三の特徴のようにＢもしくはＲ
の発光領域の面積をＧの発光領域の面積より大きくする
ことで、好ましくはＲの発光領域の面積をＧもしくはＢ
の発光領域の面積より大きくすることで、現実の課題を
解決し、各色の発光強度のバランスを取ることが可能に
なる。例えば、ＧおよびＢの発光領域の面積を１とした
場合、Ｒの発光領域の面積を２とすることで、各色発光
強度の問題を改善し、ひいては有機電界発光装置の全体
としての発光寿命を向上させることが可能になる。

【００１７】Ｒ、Ｇ、Ｂの発光領域の面積が同じであ
り、それぞれの必要輝度に対する効率がＲの場合のみ悪
く、例えばそれを１／２と仮定した時、Ｒの領域にはＧ
およびＢの領域の２倍の電流を流さなければならないの
で、Ｒの領域では電流密度が２倍になる。発光層の耐久
性は、電流密度に反比例するので、Ｒの耐久性が悪くな
る。これに対して、Ｒの必要輝度に対する効率がＧもし
くはＢに対して、例えば１／２と仮定して、Ｒの発光領
域の面積をＧ、Ｂの２倍とした場合には、Ｒの領域に
Ｇ、Ｂより２倍の電流を流しても電流密度を同一するこ
とができる。Ｒ、Ｇ、Ｂ３色とも面積が同じ場合に比べ
てＲに掛かる電流密度は小さくなり、Ｇ、Ｂと同等とな
るので、各色の発光強度と耐久性のバランスが良くなっ
てくる。

【００１８】すでに記述したように発光領域は第一電極
と第二電極が交差してできる部分であり、マトリクス配
置で得られるものであるが、本発明が好ましく適用でき
る単純マトリクス型の発光領域の配置は、図１に示すス
トライプ配列と図２に示すデルタ配列である。しかし、
本発明の面積の異なる発光領域を設定する方法は、単純
マトリクス型の場合だけでなく、アクティブマトリクス
型やセグメント型においても有効である。

【００１９】単純マトリクス型ストライプ配列での１画
素のピッチが３００μｍ、各発光領域間のギャップが３
０μｍである場合、例えば、Ｒ発光領域の幅が９０μｍ
とし、ＧとＢは６０μｍであれば、Ｒの発光領域はＧと
Ｂの発光領域の１．５倍となる。このようにＲの発光領
域をＧとＢの発光領域の１．５倍とすることで、電流密
度を同じになるようにし、１つの発光領域の占有率が大
きいので実効的な発光強度が向上するため、Ｒの発光の
耐久性（寿命）を改善することができるようになる。用
いる発光材料の耐久性をもとにそれぞれの発光色に対す
る発光領域の面積を調整して設定することも可能であ
る。カラーディスプレイにおいてはＲ、Ｇ、Ｂ３色の発
光領域をセットとして１つの画素を構成するが、Ｒ、
Ｇ、Ｂ３色の発光効率に対応した発光領域を設定するこ
とで全体としての発光強度を調整することができるので
色バランスが向上し、鮮明な画像表示が可能となるメリ
ットが得られる。

【００２０】それぞれの発光領域の面積は第一電極と第
二電極の交差する重なりの大きさに相当するので、発光
領域の面積の配分は電極のパターニングによって決めら
れる。

【００２１】必要輝度に対する効率が低く、発光面積の
より大きい発光領域には多くの電流が流れるので、電流
密度を他の発光領域と同じにするために電極幅を大きく
することになる。このようにして電圧降下の値の各色に
よるばらつきを小さくすることができる。このために、
駆動回路に要求される性能の範囲を小さくまとめること
ができ、駆動ＩＣのサイズの減少やコストの削減につな
がる。

【００２２】本発明では異なる形状の発光領域が存在し
てもよい。このような場合、形状の違いによる電極エッ
ジ長さの相違や放熱速度の相違などを利用して、発光領
域の耐久性のバランスを向上させることができる。ま
た、各電極の実効的な抵抗値を変化させることも可能で
あるので、既に説明したように電極による電圧降下のば
らつきを減少させることもできる。また、ドーナツ状の
発光領域を同心円的に配置したり、三角形や六角形など
の多角形の発光領域を形成したり、キャラクター的、記
号的、図形的な意味をもつ形状の発光領域を形成するな
どすれば、視覚的な表示効果を高める効果も期待でき
る。これらは、モノクロ、カラーに限定されず任意の形
態の表示装置に適用可能である。

【００２３】発光層の形成は、電極のパターニングに合
わせて行われる。製造工程上、先に形成されるパターニ
ングされた第一電極（陽極）となる透明電極の上に、発
光層が形成され、第一電極と交差して形成される第二電
極がその上に形成されて発光領域となる。従って、単純
マトリクス型のストライプ配列とデルタ配列は、電極の
パターニングにより発光領域の面積が決められる。デル
タ配列の場合にはガイド電極が設置されることが多い。

【００２４】第一電極として酸化錫インジュウム（ＩＴ
Ｏ）透明電極膜を形成したガラス基板を用い、通常、フ
ォトリソグラフィ法で第一電極をパターニングすること
ができる。本発明の有機電界発光装置を得るためには、
第一電極のパターニングに用いるフォトマスクの設計に
おいて、電極線幅に目的とする発光領域の面積の差に対
応した差異をつけておくことが必要である。このような
差異を第一電極のパターニングの際に付与するか、第二
電極のパターニングの際に付与するかは、限定されるも
のではない。

【００２５】第一電極上には必要に応じてスペーサーを
形成することができる。このスペーサーは第一電極のエ
ッジを保護したり発光領域を規定するための絶縁層とし
て機能させることができる。また、マスク蒸着法におけ
るマスク傷の防止や隔壁法による隔壁として機能させて
もよいが、この場合にはスペーサーは薄膜層の厚さより
高いことが好ましい。なお、これらのスペーサーを黒色
化して光反射防止機能を付加することもできる。

【００２６】第一電極の上に形成される少なくとも有機
化合物からなる発光層を含む薄膜層は、１）正孔輸送層
／発光層、２）正孔輸送層／発光層／電子輸送層、３）
発光層／電子輸送層、そして４）以上の組合せ物質を一
層に混合した形態の発光層のいずれであってもよい。す
なわち、素子構成として有機化合物からなる発光層が存
在していれば、上記１）〜３）の多層積層構造の他に
４）のような発光材料単独または発光材料と正孔輸送材
料や電子輸送材料を発光層を一層設けるだけでも良い。

【００２７】正孔輸送層は正孔輸送性物質単独で、ある
いは正孔輸送性物質と高分子結着剤により形成される。
正孔輸送性物質としては、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，
Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）−１，１’−ジフェニ
ル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）やＮ，Ｎ’−ジフェ
ニル−Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−１，１’−ジフェニル−
４，４’−ジアミン（ＮＰＤ）などに代表されるトリフ
ェニルアミン類、Ｎ−イソプロピルカルバゾール、ビス
カルバゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、スチルベン系
化合物、ヒドラゾン系化合物、オキサジアゾール誘導体
やフタロシアニン誘導体に代表される複素環化合物、ポ
リマー系では前記単量体を側鎖に有するポリカーボネー
トやポリスチレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポ
リシラン、ポリフェニレンビニレンなどが好ましいが、
特に限定されるものではない。

【００２８】第一電極上にパターニングして形成される
発光層の材料は、アントラセンやピレン、そして８−ヒ
ドロキシキノリンアルミニウムの他には、例えば、ビス
スチリルアントラセン誘導体、テトラフェニルブタジエ
ン誘導体、クマリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、
ジスチリルベンゼン誘導体、ピロロピリジン誘導体、ペ
リノン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、チアジアゾ
ロピリジン誘導体、ポリマー系では、ポリフェニレンビ
ニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、そしてポリ
チオフェン誘導体などが使用できる。また、発光層に添
加するドーパントとしては、ルブレン、キナクリドン誘
導体、フェノキサゾン６６０、ＤＣＭ１、ペリノン、ペ
リレン、クマリン５４０、ジアザインダセン誘導体など
がそのまま使用できる。

【００２９】電子輸送性物質としては、電界を与えられ
た電極間において陰極からの電子を効率よく輸送するこ
とが必要で、電子注入効率が高く、注入された電子を効
率よく輸送することが望ましい。そのためには電子親和
性が大きく、しかも電子移動度が大きく、さらに安定性
に優れ、トラップとなる不純物が製造時および使用時に
発生しにくい物質であることが要求される。このような
条件を満たす物質として８−ヒドロキシキノリンアルミ
ニウム、ヒドロキシベンゾキノリンベリリウム、２−
（４−ビフェニル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）
−１，３，４−オキサジアゾール（ｔ−ＢｕＰＢＤ）な
どのオキサジアゾール系誘導体、薄膜安定性を向上させ
たオキサジアゾール二量体系誘導体の１，３−ビス（４
−ｔ−ブチルフェニル−１，３，４−オキサジゾリル）
ビフェニレン（ＯＸＤ−１）、１，３−ビス（４−ｔ−
ブチルフェニル−１，３，４−オキサジゾリル）フェニ
レン（ＯＸＤ−７）、トリアゾール系誘導体、フェナン
トロリン系誘導体などがある。

【００３０】以上の正孔輸送層、発光層、電子輸送層に
用いられる材料は単独で各層を形成することができる
が、高分子結着剤としてポリ塩化ビニル、ポリカーボネ
ート、ポリスチレン、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾー
ル）、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリ
レート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレン
エーテル、ポリブタジエン、炭化水素樹脂、ケトン樹
脂、フェノキシ樹脂、ポリウレタン樹脂などの溶剤可溶
性樹脂や、フェノール樹脂、キシレン樹脂、石油樹脂、
ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、
アルキド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの硬
化性樹脂などに分散させて用いることも可能である。

【００３１】上記正孔輸送層、発光層、電子輸送層など
の有機層の形成方法は、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸
着、スパッタリング法などがある。特に限定されるもの
ではないが、通常は、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着な
どの蒸着法が特性面で好ましい。

【００３２】これらのうちパターニングが必要な層の形
成にはシャドーマスクを用いたマスク蒸着法を用いるこ
とが好ましいが、隔壁法などの公知の技術を利用するこ
ともできる。

【００３３】第二電極となる陰極は、電子を本素子の発
光層に効率よく注入できる物質であれば特に限定されな
い。従って、アルカリ金属などの低仕事関数金属の使用
も可能であるが、電極の安定性を考えると、白金、金、
銀、銅、鉄、錫、アルミニウム、マグネシウム、インジ
ウムなどの金属、またはこれら金属と低仕事関数金属と
の合金などが好ましい例として挙げられる。また、あら
かじめ有機層に低仕事関数金属を微量ドーピングしてお
き、その後に比較的安定な金属を陰極として成膜するこ
とで、電極注入効率を高く保ちながら安定な電極を得る
こともできる。これらの電極の作成法も抵抗加熱蒸着、
電子ビーム蒸着、スパッタリング、イオンプレーティン
グ法などのドライプロセスが好ましく、隔壁法、マスク
蒸着法、レーザーアブレーション法などの公知技術が利
用できるが、なかでも広い電極形成条件に対応できるマ
スク蒸着法が好ましい。

【００３４】マスク蒸着法に用いるシャドーマスクとし
て、発光層または第二電極などパターニングする目的の
機能を損なわないことを前提として、シャドーマスクの
開口部に補強線を存在させたシャドーマスクを用いるこ
とが好ましい。このようなシャドーマスクを活用し、マ
スク蒸着を１回で行うこともできるが、マスク強度の向
上が可能な開口部数を減らしたシャドーマスクを用い
て、２回以上の複数回蒸着を繰り返す方法を用いること
もできる。また、シャドーマスクと基板とを１対１に対
応する方法で複数枚の基板を同時にマスク蒸着して装置
作製の効率を上げることや、障子タイプの集合マスクを
利用して複数枚の基板を同時にパターニング処理するこ
となども可能である。

【００３５】有機電界発光装置は、必要に応じて第二電
極のパターニング工程後に、公知技術を用いて保護層の
形成や発光領域の封止を行う。

【００３６】

【実施例】以下、実施例および比較例をあげて本発明を
説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるも
のではない。

【００３７】実施例１ ４６ｍｍ×３８ｍｍの大きさに切断したＩＴＯ基板（ジ
オマテック社製）のＩＴＯ膜をフォトリソグラフィ法で
パターニングし、その長手方向の中央部に５ｍｍ×１０
ｍｍと２．５ｍｍ×１０ｍｍのパターン化されたＩＴＯ
膜(第一電極となる）を２ｍｍの間隔をあけて形成し
た。

【００３８】発光層用シャドーマスクは、厚さ０．２ｍ
ｍのステンレス鋼製板にサイズ１５ｍｍ×１５ｍｍの開
口部をマスク中心に配置したもので、幅２ｍｍのステン
レス鋼製フレームを有する。

【００３９】第二電極用シャドーマスクは、厚さ０．２
ｍｍのステンレス鋼製板にサイズ５ｍｍ×２５ｍｍの開
口部をマスク中心に配置したもので、幅２ｍｍのステン
レス鋼製フレームを有する。

【００４０】パターン化されたＩＴＯ基板を蒸着機内に
セットし、真空度を２×１０^-4Ｐａ以下にして、基板前
面に該発光層用シャドーマスクを配置し、密着させた。
この状態で、銅フタロシアニン１０ｎｍ、Ｎ，Ｎ’−ジ
フェニル−Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−１，１’−ジフェニ
ル−４，４’−ジアミン（ＮＰＤ）５０ｎｍおよびＡｌ
ｑ₃５０ｎｍを蒸着した。その後、薄膜層をリチウム蒸
気に曝してドーピング（膜厚換算量０．５ｎｍ）した。

【００４１】次に、該第二電極用シャドーマスクに交換
して、真空度３×１０^-4Ｐａ以下でアルミニウムを１２
０ｎｍの厚さに蒸着して、第二電極をパターニングし
た。

【００４２】これにより、基板上の第一電極と第二電極
との交点に緑色発光領域２つを有する素子が作製され
た。

【００４３】面積の小さい方の発光領域を発光させた場
合には、１の強度の緑色光が観察され、面積の大きい方
の発光領域を発光させた場合には、２の強度の緑色光が
観察された。両方を同時に発光させると３の強度になる
ので、この装置により、定電圧のスイッチングという簡
単な回路動作によっても、少なくとも３段階の階調表示
が可能となった。

【００４４】実施例２ 発光層パターニング用として、図３に示したようにマス
ク部分と補強線とが同一平面内に形成されたシャドーマ
スクを作製した。Ｒ発光層用は、シャドーマスクの外形
１２０×８４ｍｍ、マスク部分３１の厚さは２５μｍで
あり、長さ６４ｍｍ、幅１２０μｍのストライプ状開口
部３２がピッチ３００μｍで２７２本配置されている。
ＧおよびＢ発光層用は、シャドーマスクの外形は１２０
×８４ｍｍ、マスク部分３１の厚さは２５μｍであり、
長さ６４ｍｍ、幅９０μｍのストライプ状開口部３２が
ピッチ３００μｍで２７２本配置されている。各ストラ
イプ状開口部には、開口部と直交する幅２０μｍ、厚さ
２５μｍの補強線３３が１．８ｍｍ間隔に形成されてい
る。それぞれのシャドーマスクは外形が等しい幅４ｍｍ
のステンレス鋼製フレーム３４に固定されている。

【００４５】第二電極パターニング用として、図４およ
び図５に示すようにマスク部分３１の一方の面３５と補
強線３３との間に隙間３６が存在する構造の同一のシャ
ドーマスクを用意した。シャドーマスクの外形は１２０
×８４ｍｍ、マスク部分の厚さは１００μｍであり、長
さ１００ｍｍ、幅２５０μｍのストライプ状開口部３２
がピッチ３００μｍで２００本配置されている。マスク
部分の上には、幅４０μｍ、厚さ３５μｍ、対向する二
辺の間隔が２００μｍの正六角形構造からなるメッシュ
状の補強線が形成されている。隙間の高さはマスク部分
の厚さと等しく１００μｍである。各々のシャドーマス
クは発光層用シャドーマスクと同様のステンレス鋼製の
フレームに固定して用いられる。

【００４６】第一電極は以下の通りパターニングした。
厚さ１．１ｍｍの無アルカリガラス基板表面にスパッタ
リング蒸着法によって厚さ１３０ｎｍのＩＴＯ透明電極
膜が形成されたＩＴＯガラス基板（ジオマテック社製）
を１２０×１００ｍｍの大きさに切断した。ＩＴＯ基板
上にフォトレジストを塗布して、通常のフォトリソグラ
フィ法による露光、現像によってフォトレジストをパタ
ーニングした。ＩＴＯの不要部分をエッチングして除去
した後、フォトレジストを除去し、ＩＴＯ電極をパター
ニングした。得られたＩＴＯパターンは、線幅９０μｍ
１本と線幅６０μｍ２本のストライプ状パターンがそれ
ぞれ間隔を３０μｍとり、これらの３本のストライプ状
パターンを１セットとするパターンが３００μｍピッチ
で２７２セット（ストライプ状パターンとして８１６
本）並んだものである。

【００４７】薄膜層より少なくとも厚みが大きく、シャ
ドーマスクを支える部分として機能するスペーサーは以
下のように形成した。ポリイミド系の感光性コーティン
グ剤(東レ社製、ＵＲ−３１００）をスピンコート法に
より前記第一電極を形成した基板上に塗布して、クリー
ンオーブンによる窒素雰囲気下で８０℃、１時間プリベ
ーキングした。この塗布膜にフォトマスクを介してパタ
ーン露光を行う。現像には東レ社製ＤＶ−５０５を用
い、その後、クリーンオーブン中で１８０℃、３０分
間、さらに２５０℃、３０分間ベーキングして、第一電
極に直交するスペーサーを形成した。このスペーサー
は、長さ９０ｍｍ、幅５０μｍ、高さ４μｍであり、３
００μｍピッチで２０１本配置されている。このスペー
サーの電気絶縁性は良好であった。

【００４８】前記第一電極パターニングを行いスペーサ
ーを形成した基板を洗浄した後、真空蒸着機内にセット
した。本蒸着機では、真空中においてそれぞれ１０μｍ
程度の精度で基板とマスクの位置合わせができ、マスク
を交換することが可能である。

【００４９】発光層を含む薄膜層は、抵抗線加熱方式に
よる真空蒸着法によって以下のように形成した。なお、
蒸着時の真空度は２×１０^-4Ｐａ以下であり、蒸着中は
蒸着源に対して基板を回転させた。

【００５０】まず、図６に示すような配置において、銅
フタロシアニンを１５ｎｍ、ビス（Ｎ−エチルカルバゾ
ール）を６０ｎｍ基板全面に蒸着して正孔輸送層５を形
成した。

【００５１】次に、Ｇ発光層用マスクを、それぞれの第
一電極とスペーサーが形成された基板前方に配置して両
者を密着させ、基板後方にはフェライト系板磁石（日立
金属社製、ＹＢＭ−１Ｂ）を配置した。この際、図７お
よび図８に示したように、ストライプ状第一電極２がシ
ャドーマスクのストライプ状開口部３２の中心に位置
し、補強線３３がスペーサー４の位置と一致し、かつ補
強線とスペーサーが接触するように、配置される。この
状態で、０．３ｗｔ％の１，３，５，７，８−ペンタメ
チル−４，４−ジフロロ−４−ボラ−３ａ，４ａ−ジア
ザ−ｓ−インダセン（ＰＭ５４６）をドーピングした８
−ヒドロキシキノリン−アルミニウム錯体（Ａｌｑ₃）
を２１ｎｍ蒸着し、緑色発光層をパターニングした。

【００５２】次に、前記緑色発光層のパターニングと同
様にして、シャドーマスクを交換して、Ｒ発光層用マス
クを取り付け、位置をずらしＲ発光層用の幅広いＲ用の
第一電極パターンに位置合わせして、１ｗｔ％の４−
（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（ジュロリジ
ルスチリル）ピラン（ＤＣＪＴ）をドーピングしたＡｌ
ｑ₃を２０ｎｍ蒸着して、赤色発光層をパターニングし
た。

【００５３】さらに、シャドーマスクを交換し、Ｂ発光
層用シャドーマスクを取り付け、さらに位置をずらして
Ｂ発光層の第一電極パターンに位置合わせして、４，
４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ジフェニル
（ＤＰＶＢｉ）を２０ｎｍ蒸着して、青色発光層をパタ
ーニングした。緑色、赤色、青色それぞれの発光層は、
ストライプ状第一電極の３本ごとに配置され、第一電極
の露出部分を完全に覆っている。

【００５４】次に、図９に示したような配置において、
ＤＰＶＢｉを３５ｎｍ、Ａｌｑ₃を１０ｎｍ基板全面に
蒸着した。この後に、薄膜層をリチウム蒸気に曝してド
ーピング（膜厚換算量０．５ｎｍ）した。

【００５５】第二電極は抵抗線加熱方式による真空蒸着
法によって以下のように形成した。なお、蒸着時の真空
度は３×１０^-4Ｐａ以下であり、蒸着中は２つの蒸着源
に対して基板を回転させた。

【００５６】前記発光層のパターニングと同様に、第二
電極用マスクを薄膜層までが形成された基板前方に配置
して両者を密着させ、基板後方には磁石を配置した。こ
の際、図１０および図１１に示すように、スペーサー４
がマスク部分=３１の位置と一致するように両者は配置
される。この状態でアルミニウムを２４０ｎｍの厚さに
蒸着して第二電極８をパターニングした。第二電極は、
間隔をあけて配置された複数のストライプ状にパターニ
ングされている第一電極と直交する配置で、間隔をあけ
て配置された複数のストライプ状にパターニングされて
いる。

【００５７】最後に、図９に示したような配置におい
て、一酸化珪素を１２０ｎｍ電子ビーム蒸着法によって
基板全面に蒸着して、保護層を形成した。

【００５８】図１２および図１３に示すように、本数８
１６本のＩＴＯストライプ状第一電極上に、パターニン
グされた緑色発光層、赤色発光層および青色発光層が形
成され、第一電極と直交するように幅２５０μｍ、ピッ
チ３００μｍのストライプ状第二電極が２００本配置さ
れた単純マトリクス型ストライプ配列のフルカラー有機
電界発光装置が作製できた。赤、緑、青の３つの発光領
域が１画素を形成するので、本発光装置は３００μｍピ
ッチで２７２×２００画素を有している。

【００５９】得られた有機電界発光装置は、Ｒ発光層の
発光領域の面積が、Ｇ、Ｂ発光層の発光領域の面積の
１．５倍あった。これによりＲ発光層の耐久性が向上す
るとともに３色の色バランスがより優れた表示が可能に
なった。

【００６０】比較例 ８１６本のストライプ状パターンの線幅がすべて７０μ
ｍ（間隔３０μｍ）となるようにＩＴＯをパターニング
したこと以外は実施例２と同様にして有機電界発光装置
を作製した。Ｒ、Ｇ、Ｂ各画素の大きさが等しいため
に、実施例２と同等の色バランスを得るためにＲ画素の
電流密度を１．５倍にする必要が生じた。そのため、実
施例２に比べてＲ画素の輝度低下が早かった。

【００６１】実施例３ 実施例２と同様にして第一電極をパターニングした。得
られたＩＴＯパターンは、線幅がそれぞれ３０、６０、
１２０μｍのストライプ状パターンがそれぞれ間隔を３
０μｍとり、これらの３本のストライプ状パターンを１
セットとするパターンが３００μｍピッチで２７２セッ
ト（ストライプ状パターンとして８１６本）並んだもの
である。

【００６２】その後、実施例２と同様にしてスペーサー
を形成し、基板を洗浄した後、真空蒸着機内にセットし
た。

【００６３】銅フタロシアニンを１０ｎｍ、ＮＰＤを５
０ｎｍ、Ａｌｑ₃を５０ｎｍ、順に基板全面に蒸着し
た。その後、薄膜層をリチウム蒸気に曝してドーピング
（膜厚換算量０．５ｎｍ）し、実施例２と同様に第二電
極をパターニングした。

【００６４】このようにして、本数８１６本のＩＴＯス
トライプ状第一電極上に、全面蒸着された緑色発光層が
存在し、第一電極と直交するように幅２５０μｍ、ピッ
チ３００μｍのストライプ状第二電極が２００本配置さ
れた単純マトリクス型ストライプ配列のモノクロ有機電
界発光装置が作製できた。幅がそれぞれ３０、６０、１
２０μｍ、長さは２５０μｍと等しい、同色３つの発光
領域が１画素を形成するので、本発光装置は３００μｍ
ピッチで２７２×２００画素を有している。

【００６５】１画素を構成する３つの発光領域の面積は
１：２：４の関係にあるので、それぞれの発光領域の単
純なオン・オフの組み合わせにより、相対強度比が０：
１：２：３：４：５：６：７の８階調表示が実現でき
た。従来の階調表示方法は、振幅変調やパルス幅変調あ
るいはそれらの組み合わせにより達成されるが、それに
比べて、本実施例の階調表示方法は駆動回路の構成が簡
易である。

【００６６】

【発明の効果】本発明によって、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの
発光領域の電流密度を同等にし、電流密度に反比例する
発光層の耐久性を均等化させることにより、全体として
耐久性能を向上し、表示色の色特性を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】画素の単純マトリクス型ストライプ配列を示す
模式図。

【図２】画素の単純マトリクス型デルタ配列を示す模式
図。

【図３】発光層パターニング用シャドーマスクの一例を
示す平面図。

【図４】第二電極パターニング用シャドーマスクの一例
を示す平面図。

【図５】図４のＸＸ’断面図。

【図６】正孔輸送層の形成方法の一例を説明するＸＸ’
断面図。

【図７】本発明の発光層パターニング方法の一例を説明
するＸＸ’断面図。

【図８】本発明の発光層パターニング方法の一例を説明
するＹＹ’断面図。

【図９】電子輸送層の形成方法の一例を説明するＸＸ’
断面図。

【図１０】第二電極パターニング方法の一例を説明する
ＸＸ’断面図。

【図１１】第二電極パターニング方法の一例を説明する
ＹＹ’断面図。

【図１２】本発明の有機電界発光装置の一例を示す平面
図。

【図１３】図１２のＸＸ’断面図。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 第一電極 ４ スペーサー ５ 正孔輸送層 ６ 発光層 ７ 電子輸送層 ８ 第二電極 １０ 薄膜層 １１ 正孔輸送材料 １２ 発光材料 １３ 電子輸送材料 １４ 第二電極材料 ２０ 発光領域 ３０ シャドーマスク ３１ マスク部分 ３２ 開口部 ３３ 補強線 ３４ フレーム ３５ マスク部分の一方の面 ３６ 隙間

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に形成された第一電極と、前記第一
   電極上に形成された少なくとも有機化合物からなる発光
   層を含む薄膜層と、前記薄膜層上に形成された第二電極
   とを含み、前記基板上に複数の発光領域が形成された有
   機電界発光装置であって、異なる面積を有する発光領域
   が存在することを特徴とする有機電界発光装置。
2. 【請求項２】パターニングされた発光層に対応して複数
   の色で発光する発光領域が存在し、少なくとも１つの色
   の発光領域の面積が他の色の発光領域の面積と異なるこ
   とを特徴とする請求項１記載の有機電界発光装置。
3. 【請求項３】パターニングされた発光層に対応して赤、
   緑、青の３色に発光する発光領域が存在し、赤色の発光
   領域の面積が緑色もしくは青色の発光領域の面積より大
   きいことを特徴とする請求項１記載の有機電界発光装
   置。
4. 【請求項４】互いに交差する複数の第一電極と第二電極
   との交点に発光領域が存在することを特徴とする請求項
   １記載の有機電界発光装置。
5. 【請求項５】異なる面積を有する発光領域がマトリクス
   状に配列されていることを特徴とする請求項１記載の有
   機電界発光装置。
6. 【請求項６】１つの画素が、同色で発光し、かつ、互い
   に異なる面積を有する複数の発光領域を含むことを特徴
   とする請求項１記載の有機電界発光装置。
7. 【請求項７】同色で発光し、かつ、互いに異なる面積を
   有する複数の発光領域の発光状態を制御することで、階
   調制御を行うことを特徴とする請求項６記載の有機電界
   発光装置。