JP2002063991A - 有機電界発光素子及びその製造方法 - Google Patents
有機電界発光素子及びその製造方法Info
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Abstract
該素子を発光素子として用いたディスプレイの大型化を
可能とする。 【解決手段】 透明基板と、電極膜と、透明電極膜と、
開口部を有する第1の絶縁膜と、有機電界発光膜と、金
属電極膜と、第2の絶縁膜とを備える。第1及び第2の
絶縁膜はガスバリア性を有するとともに、開口部は、透
明電極膜側から離れるにつれて開口大きさが大きくなる
テーパー形状とされている。透明電極膜は、第1及び第
2の絶縁膜を貫通して第2の絶縁膜上に露出して形成さ
れた第1の電極と電極膜を介して電気的に接続され、金
属電極膜は、第2の絶縁膜を貫通して第2の絶縁膜上に
露出して形成された第2の電極と電気的に接続されてい
る。
Description
及びその製造方法に関する。
L素子と称する)を発光素子として用いた有機ELディ
スプレイが注目を集めている。
及び図15に示す。この有機ELディスプレイ20は、
透明基板21上に、陽極となる透明電極22をストライ
プ状に形成し、さらに、正孔輸送層と発光層とからなる
有機層23を透明電極22と直交するように形成し、有
機層23上に陰極24を形成することで、透明電極22
と陰極24とが交差する位置にそれぞれ有機EL素子を
形成してこれら有機EL素子を縦横に配置した発光エリ
アAを形成し、また、その周辺部に、発光エリアを外部
回路又は内部駆動回路に接続させるための取り出し電極
部Bを形成している。
ELディスプレイ20においては、通常、透明電極22
間に絶縁層が設けられており、これによって透明電極2
2間の短絡、さらには透明電極22と陰極24との間の
短絡が防止されている。
いて、透明電極22と陰極24とが交差する位置に構成
される有機EL素子としては、例えば図16に示すシン
グルヘテロ型の有機EL素子30がある。この有機EL
素子30は、ガラス基板等の透明基板21上にITO
(Indium tin oxide)等の透明電極22からなる陽極が
設けられ、その上に正孔輸送層23a及び発光層23b
からなる有機層23、アルミニウム等からなる陰極24
が、この順に設けられることにより構成されたものであ
る。
素子30は、陽極に正の電圧、陰極24に負の電圧が印
加されると、陽極から注入された正孔が正孔輸送層23
aを経て発光層23bに、また陰極24から注入された
電子が発光層23bにそれぞれ到達し、発光層23b内
で電子−正孔の再結合が生じる。このとき、所定の波長
を持った光が発生し、図16中矢印で示すように透明基
板21側から外に出射する。
L素子の発光層の材料である蛍光性の有機固体は、水
分、酸素等に弱い。また、発光層上に設けられる陰極
は、酸化により特性が劣化しやすい。このため、従来の
有機EL素子を大気中で駆動させると、発光特性が急激
に劣化してしまい、その部分は発光せず暗点となる。し
たがって、実用的な有機EL素子や有機ELディスプレ
イを得るためには、有機光層に水分や酸素等が侵入しな
いように、また対向電極が酸化されないように、素子を
封止して長寿命化を図る必要がある。
L素子ディスプレイの裏面に、金属で作られたキャップ
の中に酸化バリウムなどの脱酸素剤を添付し、乾燥窒素
を封入する方法が提案されている。しかしながら、この
方法では素子封止のための工程が煩雑となり、製造上の
問題となっていた。
場合、従来のパッシブマトリックス方式では、表示装置
の周辺に駆動回路を実装しているために、その駆動回路
の配線抵抗による電圧降下などの理由により、パッシブ
マトリックス方式では、大画面化が困難であった。
案されたものであり、素子の封止を容易に行わしめると
ともに、当該素子を発光素子として用いたディスプレイ
の大型化を可能とする有機電界発光素子及びその製造方
法を提供することを目的とする。
子は、透明基板と、上記透明基板上に形成された電極膜
と、上記電極膜上に形成された透明電極膜と、上記透明
電極膜上に形成され、当該透明電極膜上に開口部を有す
る第1の絶縁膜と、上記第1の絶縁膜の開口部から露出
する透明電極膜上に、当該開口部よりも大きく第1の絶
縁膜上に亘って形成された有機電界発光膜と、上記有機
電界発光膜上に形成された金属電極膜と、上記金属電極
膜上に、上記有機電界発光膜及び金属電極膜よりも大き
く形成された第2の絶縁膜とを備える。
記第1及び第2の絶縁膜はガスバリア性を有するととも
に、上記開口部は、透明電極膜側から離れるにつれて開
口大きさが大きくなるテーパー形状とされており、上記
透明電極膜は、上記第1及び第2の絶縁膜を貫通して第
2の絶縁膜上に露出して形成された第1の電極と上記電
極膜を介して電気的に接続され、上記金属電極膜は、第
2の絶縁膜を貫通して第2の絶縁膜上に露出して形成さ
れた第2の電極と電気的に接続されていることを特徴と
する。
素子では、上記第1及び第2の絶縁膜がガスバリア性を
有しているので、素子を封入することなく、簡単な構成
で、素子内部への水分や酸素の侵入が防止される。さら
に、この有機電界発光素子では、上記第1及び第2の電
極が、透明基板と反対側の面に露出しているので、当該
基板を駆動させる駆動回路基板を、素子の裏面側に配す
ることが可能となる。
法は、透明基板上に電極膜を形成する電極膜形成工程
と、上記電極膜上に透明電極膜を形成する透明電極膜形
成工程と、上記透明電極膜上にガスバリア性を有する第
1の絶縁膜を形成する第1の絶縁膜形成工程と、上記第
1の絶縁膜に開口部を形成して透明電極膜を露出させる
開口部形成工程と、上記第1の絶縁膜の開口部から露出
する透明電極膜上に、当該開口部よりも大きく第1の絶
縁膜上に亘って有機電界発光膜を形成する有機電界発光
膜形成工程と、上記有機電界発光膜上に金属電極膜を形
成する金属電極膜形成工程と、上記金属電極膜上に、上
記有機電界発光膜及び金属電極膜よりも大きく、ガスバ
リア性を有する第2の絶縁膜を形成する第2の絶縁膜形
成工程と、上記第1及び第2の絶縁膜を貫通して第2の
絶縁膜上に露出する第1の電極を形成するとともに、当
該第1の電極と上記透明電極膜とを上記電極膜を介して
電気的に接続する第1の電極形成工程と、上記第2の絶
縁膜を貫通して第2の絶縁膜上に露出する第2の電極を
形成するとともに、当該第2の電極と上記金属電極膜と
を電気的に接続する第2の電極形成工程と、駆動回路
を、上記第1の電極及び/又は第2の電極とを接続する
とともに、駆動回路を、当該駆動回路と電気的に接続し
た電極上に配する駆動回路接続工程とを備え、上記開口
部形成工程において、透明電極膜側から離れるにつれて
開口大きさが大きくなるように、当該開口部を形成する
ことを特徴とする。
素子の製造方法では、上記第1及び第2の絶縁膜として
ガスバリア性を有するものを用いているので、素子を封
入することなく、簡単な構成で、素子内部への水分や酸
素の侵入が防止された素子が得られる。さらに、この有
機電界発光素子の製造方法では、上記第1及び第2の電
極を、透明基板と反対側の面に露出させているので、当
該基板を駆動させる駆動回路基板を、素子の裏面側に配
することが可能となる。
て説明する。
成例を図1に示す。
膜2が形成された透明基板3と、透明基板3の一方の面
に形成された電極膜4と、電極膜4上に形成された透明
電極膜5と、透明電極膜5上に形成された第1の絶縁膜
6と、第1の絶縁膜6及び透明電極膜5上に形成された
有機EL膜7と、有機EL膜7上に形成された金属電極
膜8と、第2の絶縁膜9とから構成される。
たすものであれば特に限定されることはなく、例えば可
視光に対して透明なガラス板やプラスチック板、プラス
チックフィルムなど公知の材料が利用できる。
明基板3の両面に、水分や酸素などのガスに対してのガ
スバリア膜2が配されている。透明基板3の両面にガス
バリア膜2を配することで、素子内部への水分や酸素な
どの侵入を防ぎ、有機EL材料の劣化を防止することが
できる。さらに、このガスバリア膜2には反射防止特性
が付与されていることが好ましい。ガスバリア膜2に反
射防止特性を付与することで、発生した光の透明基板3
での反射を抑え、透過率の高い、優れた有機EL素子1
を構成することができる。
に示すようにいわゆる櫛状、又は図3に示すようにいわ
ゆる梯子状に形成されている。そして、この電極膜4
は、第1の絶縁膜6及び第2の絶縁膜9を貫通して形成
された第1の電極10と接続されている。この第1の電
極10は有機EL素子1の外部アノードとなる。すなわ
ち、この電極膜4は、当該電極膜4上に形成された透明
電極膜5に電流を供給するための補助電極となる。
して用いてディスプレイを構成する場合に、例えば従来
のパッシブマトリックス方式では、当該有機EL素子を
駆動する駆動回路を素子の側方に配置しなければなら
ず、当該駆動回路の配線抵抗による電圧降下などの理由
により、ディスプレイの大型化における障害となってい
た。
ら電流を取り入れる端子となる第1の電極10及び後述
する第2の電極11を、第1の絶縁膜6又は第2の絶縁
膜9を貫通して、透明基板3とは反対側の面に露出させ
ているので、当該有機EL素子1を駆動する駆動回路を
素子の側方からではなく、素子の裏面に配することがで
きる。したがって、この有機EL素子1を用いたディス
プレイでは、駆動回路の配線抵抗による電圧降下などの
問題が発生することがないため、ディスプレイの大型化
を可能とすることができる。
は、水分や酸素に対するガスバリア機能をも有してい
る。電極膜4及び第1の電極10にガスバリア性をもた
せることで、素子内部への水分や酸素などの侵入を防
ぎ、有機EL膜7の劣化を防止することができる。
ドとなるもので、例えばITO(Indium tin oxide)か
らなる。なお、この透明電極膜5は、図4又は図5に示
すように、櫛状又は梯子状に形成された電極膜4の開口
部上に亘ってアイランド状に形成されており、当該電極
膜4を介して第1の電極10と接続されている。
該透明電極膜5上に開口部6aを有して形成されてい
る。この第1の絶縁膜6は、素子間を分離する隔壁とな
る。
aの開口形状が透明電極膜5側から離れるにつれて大き
くなるいわゆる順テーパー形状とされている。第1の絶
縁膜6をテーパー形状としない場合、電流を流して有機
EL素子1を駆動させた際に、透明電極膜5、有機EL
膜7及び金属電極膜8の端部に電界が集中してしまい、
絶縁を破って透明電極膜5と金属電極膜8との間で短絡
が発生してしまうおそれがある。第1の絶縁膜6を順テ
ーパー形状とすることで、透明電極膜5と、有機EL膜
7及び金属電極膜8との間を隔離するとともに、透明電
極膜5、有機EL膜7及び金属電極膜8の端部における
電界集中による、透明電極膜5と金属電極膜8との短絡
を防ぐことができる。
iN等が挙げられる。このSiNは、絶縁性ばかりでな
く、水分や酸素に対するガスバリア機能をも有してい
る。第1の絶縁膜6にガスバリア性をもたせることで、
素子内部への水分や酸素の侵入を防ぎ、有機EL膜7の
劣化を防止することができる。
6aから露出している透明電極膜5上に、開口部6aよ
りも大きく第1の絶縁膜6上にも亘って形成されてい
る。この有機EL膜7は、正孔輸送層と発光層とが積層
されてなる多層構造である。透明電極膜5(アノード)
−金属電極膜8(カソード)間に電流が印加されると、
金属電極膜8から注入された正孔が正孔輸送層を経て発
光層に、また透明電極膜5から注入された電子が発光層
にそれぞれ到達し、発光層内で電子−正孔の再結合が生
じる。このとき、所定の波長を持った光が発生する。こ
の光は透明基板3側から外に出射する。
用いることができるが、具体的には例えばN,N'−ジ
(α−ナフチル)−N,N'−ジフェニル−1,1'−ビフ
ェニル−4,4'−ジアミン等が挙げられる。
ることができるが、具体的には例えば4,4'−ビス
(2,2'−ジフェニルビニレン)ビフェニルや、4,4'
−ビス(2−カルバゾールビニレン)ビフェニル等が挙
げられる。
ドとなるもので、有機EL膜7上に、当該有機EL膜7
よりも大きめに形成されている。この金属電極膜8は、
例えばフッ化リチウム(LiF)等からなる。なお、こ
の金属電極膜8は、第2の絶縁膜9を貫通して形成され
た第2の電極11と接続されている。
されている。第2の絶縁膜9の材料としては、例えばS
iN、AlN等が挙げられる。この第2の絶縁膜9は、
絶縁性ばかりでなく、水分や酸素に対するガスバリア機
能をも有している。絶縁膜にガスバリア性をもたせるこ
とで、素子内部への水分や酸素の侵入を防ぎ、有機EL
膜7の劣化を防止することができる。
る。この第2の電極11は、第2の絶縁膜9を貫通して
金属電極膜8と接続されており、有機EL素子1の外部
カソードとなる。上述した第1の電極10と同じよう
に、第2の電極11を表示画面の裏側から取り出すこと
で、当該有機EL素子1を用いたディスプレイの大型化
を可能とすることができる。さらに、この第2の電極1
1は、水分や酸素に対するガスバリア機能をも有してい
る。第2の電極11にガスバリア性をもたせることで、
素子内部への水分や酸素の侵入を防ぎ、有機EL膜7の
劣化を防止することができる。
図6に示すように、それぞれ駆動回路基板12に設けら
れた端子13,14とバンプなどの方法により接続され
る。そして、駆動回路基板12より素子駆動用信号を伝
達することで有機EL素子1の駆動が行われる。この駆
動回路用基板12には駆動回路IC15などが実装され
ている。
子1では、有機EL膜7を、それぞれガスバリア性を有
するガスバリア膜2及び第1の絶縁膜6と、金属電極膜
8及び第2の絶縁膜9とで両側から封止することで、素
子内部への水分又は酸素の侵入をほぼ完全に防止し、有
機EL膜7の劣化を抑えることができる。
EL素子1を構成する構成膜自体にガスバリア性を持た
せているので、素子全体を外側から封止する従来の有機
EL素子1に比べて素子構成を簡素化することができ、
また、製造においても工程を簡素化することができる。
子を表示画面の側方からではなく裏側から取り出す構成
とされているので、当該有機EL素子1を駆動する駆動
回路を素子の裏面に配することができ、有機EL素子1
を発光素子として用いてディスプレイを構成する場合
に、ディスプレイの大型化を可能とすることができる。
えば次のようにして製造される。
ア膜2が配された透明基板3上に、金属膜を成膜して電
極膜4とする。この電極膜4は、例えば図2に示すよう
に櫛状、又は図3に示すように梯子状に形成される。
にITOを成膜して透明電極膜5とする。この透明電極
膜5は、例えば図4又は図5に示すように、櫛状又は梯
子状に形成された電極膜4の開口部上に亘ってアイラン
ド状に形成される。また、この透明電極膜5は有機EL
素子1のアノードとして機能する。
面に、例えばSiN等、絶縁性のほか、水分や酸素に対
するガスバリア機能をも有する材料を被着させて第1の
絶縁膜6を成膜する。この第1の絶縁膜6は、隣り合う
素子同士を分離するための隔壁となる。
縁膜6に、エッチング等の方法により、透明電極膜5の
成膜領域の内側に開口部6aを形成する。このとき、開
口部6aの開口形状を、透明電極膜5側から離れるにつ
れて開口大きさが大きくなるいわゆる順テーパー形状と
する。
グによって形成された開口部6aから露出する透明電極
膜5上に、当該開口部6aよりも大きく、第1の絶縁膜
6上にも亘るように、正孔輸送層と発光層とを積層成膜
して有機EL膜7を形成し、さらに有機EL膜7上に、
例えばLiFを被着させて金属電極膜8を形成する。第
1の絶縁膜6に順テーパーが形成されていることで、有
機EL膜7及びカソードとなる金属電極膜8と、アノー
ドとなる透明電極膜5との短絡を防ぐ。
の上に、当該金属電極膜8よりも大きく全面に亘ってS
iN、AlN等、絶縁性のほか、水分や酸素に対するガ
スバリア機能をも有する材料を被着させて第2の絶縁膜
9を成膜する。
及び第2の絶縁膜9にエッチング法等により孔6a,9
aを開け、この孔部分に例えばアルミニウムを被着させ
て、図1に示したように、電極膜4及び透明電極膜5と
接続し外部アノードとなる第1の電極10と、金属電極
膜8と接続し外部アノードとなる第2の電極11とを形
成する。
素子1が製造される。なお、上述したような、有機EL
素子1を構成する構成膜の成膜方法は特に限定されない
が、真空蒸着法、CVD法などによることが好ましい。
は、有機EL膜7を、それぞれガスバリア性を有するガ
スバリア膜2及び第1の絶縁膜6と、金属電極膜8及び
第2の絶縁膜9とで両側から封止することで、素子内部
への水分又は酸素の侵入をほぼ完全に防止し、有機EL
膜7の劣化を抑えることができる。
EL素子1を構成する構成膜自体にガスバリア性を持た
せているので、素子全体を外側から封止する従来の有機
EL素子1に比べて素子構成を簡素化することができ、
また、製造においても工程を簡素化することができる。
子を表示画面の側方からではなく裏側から取り出す構成
とされているので、当該有機EL素子1を駆動する駆動
回路を素子の裏面に配することができ、有機EL素子1
を発光素子として用いてディスプレイを構成する場合
に、ディスプレイの大型化を可能とすることができる。
は、図6に示すように第1の電極10及び第2の電極1
1を、駆動回路IC15などが実装された駆動回路基板
12に設けられた第1の端子13,第2の端子14とバ
ンプなどの方法によりそれぞれ接続する。そして、駆動
回路基板12より素子駆動用信号を伝達することで有機
EL素子1の駆動が行われる。
びに封止が従来の方法と異なり簡単に行うことができる
ようになる。さらに、金属キャップや脱酸素剤、乾燥窒
素などを用いずに、有機EL素子を製造することができ
るために、製造装置を簡単にすることができ、真空一環
生産が可能となる。
電極を背面側より取り出すことができるために、素子の
高密度な集積が可能となる。
面図である。
ある。
ある。
の一例を示す平面図である。
の一例を示す平面図である。
基板を配する様子を示す断面図である。
る図であり、透明基板上に電極膜を形成した状態を示す
断面図である。
る図であり、電極膜上に透明電極膜を形成した状態を示
す断面図である。
る図であり、透明電極膜上に第1の絶縁膜を形成した状
態を示す断面図である。
する図であり、第1の絶縁膜に開口部を形成した状態を
示す断面図である。
する図であり、第1の絶縁膜上に有機EL膜及び金属電
極膜を形成した状態を示す断面図である。
する図であり、有機EL膜及び金属電極膜上に第2の絶
縁膜を形成した状態を示す断面図である。
する図であり、第1の絶縁膜又は第2の絶縁膜に孔を形
成したを形成した状態を示す断面図である。
す斜視図である。
す平面図である。
イに採用されている有機EL素子の一構成例を示す断面
図である。
板、 4 電極膜、5 透明電極膜、 6 第1の絶縁
膜、 7 有機EL膜、 8 金属電極膜、9 第2の
絶縁膜、 10 第1の電極、 11 第2の電極、
12 駆動回路基板、 13 第1の端子、 14 第
2の端子、 15 駆動回路IC
Claims (12)
- 【請求項1】 透明基板と、 上記透明基板上に形成された電極膜と、 上記電極膜上に形成された透明電極膜と、 上記透明電極膜上に形成され、当該透明電極膜上に開口
部を有する第1の絶縁膜と、 上記第1の絶縁膜の開口部から露出する透明電極膜上
に、当該開口部よりも大きく第1の絶縁膜上に亘って形
成された有機電界発光膜と、 上記有機電界発光膜上に形成された金属電極膜と、 上記金属電極膜上に、上記有機電界発光膜及び金属電極
膜よりも大きく形成された第2の絶縁膜とを備え、 上記第1及び第2の絶縁膜はガスバリア性を有するとと
もに、上記開口部は、透明電極膜側から離れるにつれて
開口大きさが大きくなるテーパー形状とされており、 上記透明電極膜は、上記第1及び第2の絶縁膜を貫通し
て第2の絶縁膜上に露出して形成された第1の電極と上
記電極膜を介して電気的に接続され、上記金属電極膜
は、第2の絶縁膜を貫通して第2の絶縁膜上に露出して
形成された第2の電極と電気的に接続されていることを
特徴とする有機電界発光素子。 - 【請求項2】 上記透明基板の少なくとも一方の面にガ
スバリア膜が配されていることを特徴とする請求項1記
載の有機電界発光素子。 - 【請求項3】 上記ガスバリア膜は、反射防止特性を有
することを特徴とする請求項2記載の有機電界発光素
子。 - 【請求項4】 上記電極膜は、櫛状又は梯子状に形成さ
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
素子。 - 【請求項5】 上記有機電界発光膜は、正孔輸送層と発
光層とを備えた多層構造であることを特徴とする請求項
1記載の有機電界発光素子。 - 【請求項6】 上記金属電極膜が、ガスバリア性を有す
ることを特徴とする請求項1記載の有機電界発光素子。 - 【請求項7】 透明基板上に電極膜を形成する電極膜形
成工程と、 上記電極膜上に透明電極膜を形成する透明電極膜形成工
程と、 上記透明電極膜上にガスバリア性を有する第1の絶縁膜
を形成する第1の絶縁膜形成工程と、 上記第1の絶縁膜に開口部を形成して透明電極膜を露出
させる開口部形成工程と、 上記第1の絶縁膜の開口部から露出する透明電極膜上
に、当該開口部よりも大きく第1の絶縁膜上に亘って有
機電界発光膜を形成する有機電界発光膜形成工程と、 上記有機電界発光膜上に金属電極膜を形成する金属電極
膜形成工程と、 上記金属電極膜上に、上記有機電界発光膜及び金属電極
膜よりも大きく、ガスバリア性を有する第2の絶縁膜を
形成する第2の絶縁膜形成工程と、 上記第1及び第2の絶縁膜を貫通して第2の絶縁膜上に
露出する第1の電極を形成するとともに、当該第1の電
極と上記透明電極膜とを上記電極膜を介して電気的に接
続する第1の電極形成工程と、 上記第2の絶縁膜を貫通して第2の絶縁膜上に露出する
第2の電極を形成するとともに、当該第2の電極と上記
金属電極膜とを電気的に接続する第2の電極形成工程
と、 駆動回路を、上記第1の電極及び/又は第2の電極とを
接続するとともに、駆動回路を、当該駆動回路と電気的
に接続した電極上に配する駆動回路接続工程とを備え、 上記開口部形成工程において、透明電極膜側から離れる
につれて開口大きさが大きくなるように、当該開口部を
形成することを特徴とする有機電界発光素子の製造方
法。 - 【請求項8】 上記透明基板の少なくとも一方の面にガ
スバリア膜を配することを特徴とする請求項7記載の有
機電界発光素子の製造方法。 - 【請求項9】 上記ガスバリア膜として、反射防止特性
を有するものを用いることを特徴とする請求項8記載の
有機電界発光素子の製造方法。 - 【請求項10】 上記電極膜形成工程において、電極膜
を、櫛状又は梯子状に形成することを特徴とする請求項
7記載の有機電界発光素子の製造方法。 - 【請求項11】 上記有機電界発光膜形成工程におい
て、正孔輸送層と発光層とを積層形成して当該有機電界
発光膜とすることを特徴とする請求項7記載の有機電界
発光素子の製造方法。 - 【請求項12】 上記金属電極膜形成工程において、当
該金属電極膜として、ガスバリア性を有するものを用い
ることを特徴とする請求項7記載の有機電界発光素子の
製造方法。
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