JP2004095456A

JP2004095456A - 有機エレクトロルミネセンス表示装置

Info

Publication number: JP2004095456A
Application number: JP2002257393A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Suzuki; 鈴木　一雄
Original assignee: Canon Electronics Inc
Current assignee: Canon Electronics Inc
Priority date: 2002-09-03
Filing date: 2002-09-03
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】陽極の電気抵抗を低下させつつ、陰極の抵抗増加および段差切れによる導通不良を防止することができる有機ＥＬ表示装置を提供する。
【解決手段】基板１上に、第１電極２、少なくとも有機発光材料からなる発光層を含む有機層３、及び第２電極４を順次積層した有機ＥＬ素子を複数配して成る有機ＥＬ表示装置であって、第１電極２の厚みは２５０ｎｍ〜１０μｍであり、かつ第２電極４の膜厚ｔｃと第１電極２の膜厚ｔｉとの関係がｔｃ≧ｔｉである。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示デバイスや光源として利用される有機エレクトロルミネセンス表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機エレクトロルミネセンス（以下、「ＥＬ」と称する。）素子は、無機ＥＬ素子に比べて、低電圧駆動、高輝度であり、加えて多数の色の発光が容易に得られるという特徴があることから、各種の発光デバイスやカラーディスプレイの分野に広く利用されるようになった。
【０００３】
有機ＥＬ素子としては、図４に示すように、ガラス透明基板１上に、第１電極としてＩＴＯ等の透明電極からなる複数の陽極２、正孔輸送層及び発光層等からなる有機層３、第２電極として陽極２に交差する複数の陰極４を順に蒸着積層して形成される。有機層３を挾持して互いに対向して対をなす陽極２と陰極４とによって有機ＥＬ素子となる発光部が形成され、陽極２及び陰極４の各々が互いに対向して交差する交差領域部の発光部を１画素として各層がマトリクス状に形成、配列されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような有機ＥＬ素子を画素としたディスプレイを大画面化するときの１つの問題は、高精細、大面積になるほど陽極ラインのアスペクト比（長さ／幅比）が大きくなり、陽極ラインの電気抵抗が高くなることである。その結果、十分な輝度を得るために必要な電流を陽極ラインに流すと、陽極ラインの抵抗による電圧降下が大きくなり、その分、輝度むらが生じたり、駆動電圧が大きくなるという問題があり、陽極の電気抵抗を低下させる必要が生じる。
【０００５】
しかしながら陽極として通常用いられるインジウム錫酸化物（以下、「ＩＴＯ」と称する。）は、その物性から抵抗率を１．３×１０^−４Ω・ｃｍ程度までしか下げられない。
【０００６】
その他、陽極の電気抵抗を低下させる方法としては、例えば、特開平１０−１０６７５１号公報に開示されているように、陽極の側面に良導電性金属ラインを設けるものや、特開平０５−３０７９９７号公報に開示されているように陽極上の１部に良導電性金属ラインを設けたものが知られている。
【０００７】
しかしながら、陽極の側面に良導電性金属ラインを設けるものは、陽極ラインのパターニングの他に良導電性金属ラインのパターニングが必要になるため、その工程が複雑になるという問題がある。また、陽極上の１部に良導電性金属ラインを設けるものは、良導電性金属ラインによって不透明部分ができ、画素の開口率を狭くしてしまうという問題がある。
【０００８】
その他、陽極の厚みを大きくすれば電気抵抗は低下するが、陰極を蒸着した際に陽極の段差部で陰極の膜厚が薄くなり抵抗値が増加したり、段差切れによる導通不良が発生する可能性が高くなる。
【０００９】
本発明は、上記の課題に鑑みて創案されたものであり、その目的は、陽極の電気抵抗を低下させつつ、陰極の抵抗増加および段差切れによる導通不良を防止することができる有機ＥＬ表示装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決すべく、本発明に係る有機ＥＬ表示装置は、基板上に、第１電極、少なくとも有機発光材料からなる発光層を含む有機層、及び第２電極を順次積層した有機エレクトロルミネセンス素子を複数配して成る有機ＥＬ表示装置において、
第１電極の厚みは２５０ｎｍ〜１０μｍであり、かつ第２電極の膜厚ｔｃと第１電極の膜厚ｔｉとの関係がｔｃ≧ｔｉであることを特徴とする。
【００１１】
上記の有機ＥＬ表示装置において、第１電極の縁部における第２電極の最薄部の膜厚が１００Å以上であることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明するが、本発明は本実施形態に限られない。
【００１３】
図１は、本発明に係る有機ＥＬ表示装置の積層構造を示す模式図である。図１において、本発明に係る有機ＥＬ表示装置は、ガラス透明基板１とその上に成膜された透明導電膜をストライプ状にパターニングされた複数の陽極２（第１電極）、発光層となる有機層３、陽極２に交差する複数の陰極４（第２電極）を順に蒸着積層して形成される。有機層３を挾持して互いに対向して対をなす陽極２と陰極４とによって有機ＥＬ素子となる発光部が形成され、陽極２及び陰極４の各々が互いに対向して交差する交差領域部の発光部を１画素として各層がマトリクス状に形成、配列されている。
【００１４】
陽極２としては、発光層からの光を取り出すために透明である必要があり、かつ仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物、或いはこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく、具体例としては、金、ＣｕＩ、ＩＴＯ、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ_２等の導電性材料が挙げられる。この陽極２は、これらの電極物質を蒸着法やスパッタリング法等の方法で薄膜を形成させることができ、その厚みは２５０ｎｍ〜１０μｍであるもの、さらに３００ｎｍ〜１μｍがより好ましい。これは、例えば、１画素の大きさが０．５ｍｍ×０．５ｍｍ以下程度の一般的なディスプレイであると考えた場合、用いられる陽極のライン幅も１画素と同じ幅になるため、２５０ｎｍ未満では抵抗値が高いため、電圧降下による輝度むらが発生するからである。また、１０μｍを超えると透明電極としての光の透過率が低下してしまうため、好ましくない。
【００１５】
陰極４は、効率よく電子を発光層に伝達させるため、仕事関数の低い金属が好ましく、具体的には、スズ、インジウム、銀、アルミニウム、鉛、マグネシウムなどの金属や希土類単体、アルカリ金属、或いはこれらの合金等を使用することができる。また陰極４は、蒸着法やスパッタリング法等の方法で成膜され、その厚みは陽極２の厚み以上であることが好ましく、すなわち、図１中において、陰極４の膜厚ｔｃと陽極２の膜厚ｔｉとの関係がｔｃ≧ｔｉであることが好ましく、さらに陽極２のうち該陽極２以外の部分に形成された陰極４の膜厚ｔｃと陽極２の膜厚ｔｉとの関係がｔｃ≧ｔｉであることがより好ましい。これは、ｔｃ＜ｔｉであると、図４に示すように陽極の段差部（図４中、×部）で陰極の厚みが薄くなり、抵抗値が高くなったり、段差切れによる導通不良を起こす場合があるからである。
【００１６】
また、陰極ラインの導通を確実に得るためには、陽極２の縁部（エッジ部）における陰極４の最薄部の膜厚が１００Å以上であることが好ましい。
【００１７】
有機層３は、例えば、正孔輸送層と発光層の２層構造からなるが、本構成に限定されるものではなく、発光層１層のみの構成や、正孔注入層、電子輸送層、電子注入層等をさらに形成して多層構造としてもよい。
【００１８】
正孔輸送層を形成する材料としては、特に限定されず、従来から正孔輸送材料として使用されている化合物、もしくは新規化合物などが使用可能である。例えば、α−ＮＰＤ｛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｝、ＭＴＤＡＴＡ｛４−４’−４’’−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン｝、ＴＰＤ｛Ｎ、Ｎ’−ジフェニル−Ｎ、Ｎ’−ビス（３−フェニル）−１，１’−ビフェニル−ビフェニル−４，４’−ジアミン｝などが挙げられる。
【００１９】
発光層を形成する材料としては、主に以前から発光体として知られていたアントラセンやピレン、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体及びその誘導体の他、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、オキサゾール誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、ペリノン誘導体などが使用される。また、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、ポリチオフェン誘導体などを使用することができる。さらに、発光層中に、発光効率を向上させたり、発光寿命を延ばす目的で、微量の不純物を意図的に混入させてもよい。具体的には、ルブレン、キナクリドン誘導体、フェノキサゾン６６０、ジシアノメチレンスチリルピラン誘導体、ペリノン、ペリレン、クマリン誘導体、ジメチルアミノピラジンカルボニトリル、ピラジンジカルボニトリル誘導体、Ｎｉｌｅ　Ｒｅｄ、ローダミン誘導体などから選択される。
【００２０】
有機層３の形成は、主に真空蒸着法によって行われるが、その他、電子ビーム蒸着、スパッタリング、分子積層法、溶媒からのコーティング等も可能である。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されない。
【００２２】
〔実施例１〕
図１は、実施例１の有機ＥＬ表示装置の積層構造を示す模式図である。図１において、透明基板１として４０ｍｍ×６０ｍｍの無アルカリガラスを用い、その上に陽極２としてＩＴＯの薄膜をスパッタリング法により３０００Åの厚みに成膜した。このときのシート抵抗は５．２Ω／ｓｑであった。
【００２３】
次に、ＩＴＯ面をフォトエッチングして、図２に示すようなライン状のＩＴＯ電極パターンを形成した。陽極２としてのＩＴＯ膜パターンはライン幅０．４ｍｍ、ライン間隔は０．１ｍｍ、長さ３０ｍｍである。そして、このＩＴＯパターン付き基板１０１をアセトン、ＩＰＡで洗浄したあと、ＵＶオゾン洗浄を行った。
【００２４】
続いて、このＩＴＯパターン付きガラス基板１０１を市販の蒸着装置（日本真空技術社製）の基板ホルダに固定し、モリブデン製の抵抗加熱ボートに正孔輸送層材料として、α−ＮＰＤ（Ｎ、Ｎ’−ジフェニル−Ｎ、Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン）を１００ｍｇ、また発光層材料としてＡｌｑ_３（トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体）を別のモリブデン製ボートに１００ｍｇ入れ、装置内を２×１０^−４Ｐａの真空度となるまで排気し、到達した時点でα−ＮＰＤが入ったボートに電流を流して加熱し、厚さ４００Åのα−ＮＰＤ層を蒸着した。さらに同様の要領で、Ａｌｑ_３が入ったボートに電流を流して加熱し、α−ＮＰＤ層の表面に厚さ６００ÅのＡｌｑ_３層を蒸着して有機層３の形成を終了した。
【００２５】
次に、予め基板ホルダにセットしておいた陰極形成用のシャドウマスクをスライドさせて透明ガラス基板所定位置に合わせ、予めアルミニウムを１ｇ入れておいたタングステン製ボートを加熱し、蒸発速度７Å／ｓｅｃとなるよう温度を調節した。安定したところで上部に設置されているシャッターを開放し、３２００Åの膜厚となったところで成膜を完了し、図３に示すように陽極２に直交する陰極４を形成し、ＩＴＯ／α−ＮＰＤ／Ａｌｑ_３／Ａｌの構造をもつマトリックス型の有機ＥＬ表示装置を作製した。陰極４は幅０．２５ｍｍ、陰極の間隔０．２５ｍｍ、長さ５０ｍｍであり、陽極２と合わせて透明ガラス基板上に２０ｍｍ×４０ｍｍの発光エリアを形成する。
【００２６】
そして、ここで得られた有機ＥＬ表示装置の各陰極ラインの両端部間における抵抗値をそれぞれの陰極ラインについて測定したところ、平均値で１５Ω、最高値で１８Ωであった。
【００２７】
また、この有機ＥＬ表示装置のＩＴＯエッジ部の切断面を観察したところ、陰極の最も薄い部分の膜厚は約３００Åであることからも、陰極ラインの導通が良好であることが確認された。さらに、この有機ＥＬ表示装置の表示性能を確認すべく、陽極２と陰極４間に８Ｖの電圧を印加したところ、全ての画素が発光し、表示面中央部にて４２０ｃｄ／ｍ^２の輝度が得られた。このとき、陰極ライン方向両端での輝度差は最大１０ｃｄ／ｍ^２であった。
【００２８】
〔比較例１〕
実施例１と同様にして有機層３を形成した後、陰極４の成膜を１５００Åで完了した。陰極４の形成時に用いたシャドウマスクは実施例１と同じものであり、アルミニウムの蒸発速度は同じく７Å／ｓｅｃで成膜した。
【００２９】
このようにして得られた有機ＥＬ表示装置の各陰極ラインの両端部間における抵抗値をそれぞれの陰極ラインについて測定したところ、平均値で４０Ω、最高値で１８０Ωであった。
【００３０】
また、この有機ＥＬ表示装置のＩＴＯエッジ部の切断面を観察したところ、陰極４の最も薄い部分の膜厚は約６０Åであった。そして、この有機ＥＬ表示装置の表示性能を確認すべく、陽極２と陰極４間に８Ｖの電圧を印加したところ、表示面中央部の輝度は３８０ｃｄ／ｍ^２に減少し、陰極ライン方向両端での輝度差は最大３０ｃｄ／ｍ^２であった。
【００３１】
〔比較例２〕
実施例１と同様にして有機層３を形成した後、陰極４の成膜を７００Åで完了した。陰極４の形成時に用いたシャドウマスクは実施例１と同じものであり、アルミニウムの蒸発速度は同じく７Å／ｓｅｃで成膜した。
【００３２】
このようにして得られた有機ＥＬ表示装置の各陰極ラインの両端部間における抵抗値をそれぞれの陰極ラインについて測定したところ、平均値で８３Ω、最高値で１．６ｋΩであった。
【００３３】
また、この有機ＥＬ表示装置のＩＴＯエッジ部の切断面を観察したところ、陰極４の最も薄い部分の膜厚は５０Å以下であった。そして、この有機ＥＬ表示装置の表示性能を確認するために陽極２と陰極４間に８Ｖの電圧を印加したところ、表示面中央部の輝度は２３０ｃｄ／ｍ^２に減少し、さらに陰極４沿いに極端に暗いラインが見られた。また、この表示装置において陰極ライン方向両端での輝度差は最大４５ｃｄ／ｍ^２であった。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、陽極の抵抗による輝度むらを低減するために陽極の厚みを厚くしても、陽極のエッジ部での陰極の膜厚が確保されるので、輝度むらの低減、段差切れによる導通不良を防止することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る有機ＥＬ表示装置の積層構造を示す模式図である。
【図２】実施例１の有機ＥＬ表示装置において、第１電極（陽極）が形成された透明基板を示す模式図である。
【図３】実施例１の有機ＥＬ表示装置において、第１電極（陽極）が形成された透明基板の上に有機層及び第２電極（陰極）が形成された透明基板を示す模式図である。
【図４】従来の有機ＥＬ表示装置における積層構造の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１　透明基板
２　陽極
３　有機層
４　陰極
１０１　ＩＴＯパターン付き基板

Claims

基板上に、第１電極、少なくとも有機発光材料からなる発光層を含む有機層、及び第２電極を順次積層した有機エレクトロルミネセンス素子を複数配して成る有機エレクトロルミネセンス表示装置において、
第１電極の厚みは２５０ｎｍ〜１０μｍであり、かつ第２電極の膜厚ｔｃと第１電極の膜厚ｔｉとの関係がｔｃ≧ｔｉであることを特徴とする有機エレクトロルミネセンス表示装置。
第１電極の縁部における第２電極の最薄部の膜厚が１００Å以上であることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。