JP2004363107A

JP2004363107A - 有機ｅｌ素子アレイおよびその製造方法

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Publication number: JP2004363107A
Application number: JP2004167075A
Authority: JP
Inventors: Katei Sho; 嘉▲てい▼ 鍾
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2004-06-04
Publication date: 2004-12-24
Anticipated expiration: 2024-06-04
Also published as: TW200428689A; TWI237413B; JP4504103B2

Abstract

【課題】有機ＥＬ素子アレイの開口率ならびに発光効率を適切に増大させる有機ＥＬ素子アレイとその製造方法を提供する。
【解決手段】有機ＥＬ素子アレイ４００は、基板４１０と、基板４１０上に配置される第１パターン電極層４２０と、基板４１０上に配置されるとともに第１パターン電極層４２０を被覆し、第１パターン電極層４２０を露出させる複数個の開口４３２と、複数個の開口４３２の一部に連通している注入溝４３４とを有する誘電層４３０と、露出した第１パターン電極層４２０上に配置される有機発光素子層４５０と、有機発光素子層４５０上に配置される第２パターン電極層４６０と、を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、有機ＥＬ（Electro-Luminescent）素子アレイおよびその製造方法に関し、特に、高い開口率および発光率を有する有機ＥＬディスプレイに関するものである。

フラットディスプレイは、人間と情報とのコミュニケーション・インターフェースであり、現在、フラットディスプレイとして、主に、有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic Electro-Luminescent Display）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）、真空蛍光ディスプレイ（Vacuum Fluorescent Display）、電界放射ディスプレイ（ＦＥＤ：Field Emission Display）、エレクトロクロミック・ディスプレイ（Electro-chromic Display）などがある。なかでも、有機ＥＬディスプレイは、自発光素子であり、視覚依存性がないこと、省電力および低コストであり、製造工程が簡略であること、動作温度範囲が低いこと、応答速度が高いこと、全色彩化が可能であることなどの利点を有していることから、極めて大きな応用を潜在的に備えており、次世代ディスプレイの主流となると期待されている。

有機ＥＬディスプレイは、有機発光材料が自発光する特性を利用してディスプレイ効果を達成する表示素子である。その発光構造は、基本的に１対の電極と有機官能性材料とから構成される。電流が陽極と陰極との間を流れることによって電子と正孔とが有機官能性材料層内部で結合して励起子が発生する際に、有機官能性材料層の材料特性に応じた異なる色で発光するというメカニズムが、有機ＥＬ素子の発光原理である。高効率の発光特性を有する有機ＥＬ素子を得るのに最も一般的な方法は、小分子の有機ＥＬ材料を真空蒸着により発光層として作製することである。

図５−１〜図５−３に、従来の有機ＥＬ素子における有機発光層の選択成膜フローを示す。まず、基板１００上に陽極１１０とパターン絶縁膜１２０と陰極分離層１３０とを形成するとともに、マスク１４０の開口１４５によって、有機発光層を形成する予定領域の位置を決定し、赤色有機発光層Ｒ１０を形成する。そして、マスク１４０の開口１４５を移動させて次に有機発光層を形成する予定領域の位置を決定し、緑色有機発光層Ｇ１０を形成する。最後に、マスク１４０の開口１４５を移動させて最後に有機発光層を形成する予定領域の位置を決定し、青色有機発光層Ｂ１０を形成する。この従来方法においては、マスク１４０には高度に精密な自動位置決め機構を必要とし、さらに位置決め誤差を補うために、通常、陰極分離層１３０の幅を増加させているため、有機ＥＬディスプレイの開口率が顕著に減少する。

図６に、別の有機ＥＬ素子を示す。図６において、有機ＥＬ素子２００は、基板２１０上に、電極層２２０ｄ、青色有機発光層Ｂ２０、電極層２２０ｃ、緑色有機発光層Ｇ２０、電極層２２０ｂ、赤色有機発光層Ｒ２０、電極層２２０ａが順に堆積して構成されている。また、この従来の有機ＥＬ素子において、４つの電極層２２０ａ〜２２０ｄのそれぞれに対して配線を行い、これらを制御回路に接続することは困難である。また、赤色光および緑色光が多くの膜層を経て初めて基板２１０を透過できるので、その光損耗は非常に深刻なものである。さらに、各膜層の光学厚さを適切な計算によって制御する必要がある。このような理由から、従来の有機ＥＬ素子では、製造工程に困難があり、理想的な品質を得ることができない。

図７に、さらに別の有機ＥＬ素子を示す。図７において、有機ＥＬ素子３００は、基板３１０と、青色有機発光層Ｂ３０と、青−緑色変換層３２０と、緑−赤色変換層３３０とを備えて構成されている。緑色光は、青色有機発光層Ｂ３０から出射された青色光が青−緑色変換層３２０の作用を受けることによって生成される。また、赤色光は、さらに緑−赤色変換層３３０の作用を受けることによって生成される。この従来の有機ＥＬ素子においては、赤色光および緑色光が色変換層によって変換されて得られるため、発光効率が低いという欠点が存在する。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、有機ＥＬディスプレイの開口率ならびに発光効率を適切に増大させる有機ＥＬ素子アレイとその製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、所望の目的を達成するために、本発明にかかる有機ＥＬ素子アレイは、基板と、前記基板上に配置される第１パターン電極層と、前記基板上に配置されるとともに前記第１パターン電極層を被覆し、前記第１パターン電極層を露出させる複数個の開口と、前記複数個の開口の一部に連通している注入溝とを有する誘電層と、前記複数個の開口により露出された前記第１パターン電極層上に配置される有機発光素子層と、前記有機発光素子層上に配置される第２パターン電極層と、を備えて構成される。

また、本発明にかかる有機ＥＬ素子アレイにおいて、前記第１パターン電極層は複数個の第１帯状電極を含み、前記第２パターン電極層は複数個の第２帯状電極を含み、前記複数個の第１帯状電極の延伸方向は、前記複数個の第２帯状電極の延伸方向と垂直である。さらに、本発明にかかる有機ＥＬ素子アレイは、前記複数個の開口間にある前記誘電層上に配置される電極分離層を有し、該電極分離層は上記複数個の第２帯状電極の延伸方向に平行である。

また、本発明にかかる有機ＥＬ素子アレイの製造方法は、基板上に第１パターン電極層を形成するステップと、前記基板上に、前記第１パターン電極層を被覆する誘電層であって、前記第１パターン電極層を露出させる複数個の開口と、前記複数個の開口の一部に連通する注入溝とを有する誘電層を形成するステップと、液体有機官能性材料を前記注入溝に注入して、前記液体有機官能性材料を前記注入溝に連通する前記複数個の開口の一部にまで流入させ、第１有機発光素子層を形成するステップと、前記第１有機発光素子層が形成されていない残りの前記複数個の開口内部に第２有機発光素子層および第３有機発光素子層を形成するステップと、前記第１有機発光素子層と、前記第２有機発光素子層と、前記第３有機発光素子層との上に第２パターン電極層を形成するステップと、を含む。

また、本発明にかかる有機ＥＬ素子アレイの製造方法は、前記誘電層を形成するステップと、前記第１有機発光素子層を形成するステップおよび前記第２有機発光素子層と前記第３有機発光素子層を形成するステップとの間に、さらに、前記複数個の開口間の前記誘電層上に電極分離層を形成するステップを含む。第２有機発光素子層もまた第２液体官能性材料を注入する方式により第２注入溝に連通する開口の一部に形成することができる。

この発明において、注目に値することは、注入溝の設計を採用し、液体有機官能性材料を毛細管現象の作用により自動的に注入溝に連通する発光領域に注入することである。従って、この発明は、従来の有機ＥＬ素子アレイの製造方法と比較して、マスク位置決め精度に対する要求を大幅に減少させることができ、さらに、位置決め誤差を回避するために電極分離層の幅を増大させる必要性を低減することができるので、この発明にかかる有機ＥＬ素子アレイの開口率および発光効率を増大させることができる。

以下、この発明にかかる好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図１に、この発明にかかる有機ＥＬ素子アレイの第１の実施形態を示す。図１において、有機ＥＬ素子アレイ４００は、基本構造として、基板４１０と、第１パターン電極層４２０と、誘電層４３０と、電極分離層４４０と、有機発光素子層４５０と、第２パターン電極層４６０とを備える。そのうち、第１パターン電極層４２０は、基板４１０上に配置される。誘電層４３０は、基板４１０上に配置されるとともに、第１パターン電極層４２０を被覆する。また、誘電層４３０は、多数個の開口４３２および基板４１０のエッジ部分に対応する注入溝４３４を有する。これら多数個の開口４３２は、第１パターン電極層４２０を露出させ、注入溝４３４は、開口４３２の一部と連通している。電極分離層４４０は、開口４３２間の誘電層４３０上に配置される。有機発光素子層４５０は、開口４３２により露出された第１パターン電極層４２０上に配置される。第２パターン電極層４６０は、有機発光素子層４５０上に配置される。

また、第１パターン電極層４２０は、例えば、多数個の第１帯状電極から構成される。電極分離層４４０の作用により、電極分離層４４０および有機発光素子層４５０上の第２パターン電極層４６０は、相互に電気接続しない多数個の第２帯状電極として形成され、かつ第１帯状電の延伸方向は例えば第２帯状電極の延伸方向と垂直になる。基板４１０の材質は、例えば、ガラスまたはプラスチックなどであり、第１パターン電極層４２０および第２パターン電極層４６０の材質は、例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、金属などである。

図２に、この発明にかかる有機ＥＬ素子アレイの第２の実施形態を示す。図２において、有機ＥＬ素子アレイ５００は、さらに１つの注入溝を増設したことを特徴としており、その他の第１の実施形態と同じ部分については説明を省略する。有機ＥＬ素子アレイ５００は、基本構造として、基板５１０と、第１パターン電極層５２０と、誘電層５３０と、電極分離層５４０と、有機発光素子層５５０と、第２パターン電極層５６０とを備える。そのうち、誘電層５３０は、多数個の開口５３２および基板５１０のエッジ部分に対応する位置にある第１注入溝５３４および第２注入溝５３６を備え、これら第１注入溝５３４および第２注入溝５３６は、それぞれ開口５３２の一部と連通している。

図３−１〜図３−５に、この発明にかかる有機ＥＬ素子アレイの第１の実施形態の製造方法を、図１のI−I’線に沿った断面図により示す。まず、図３−１において、基板４１０上に第１パターン電極層４２０を形成し、その後、基板４１０上に複数個の開口４３２および注入溝４３４を有する誘電層４３０形成して、第１パターン電極層４２０を被覆する。開口４３２は第１パターン電極層４２０を露出させ、注入溝４３４は開口４３２の一部と連通している。次に、開口４３２間の誘電層４３０上に、テーパー形状の電極分離層４４０を形成する。図１および図３−２において、滴入またはインクジェットにより液体有機官能性材料を注入溝４３４に注入し、液体有機官能性材料を毛細管現象によって自動的に注入溝４３４と連通した開口４３２の一部にまで流入させ、第１有機発光素子層４５２を形成する。図３−３および図３−４において、蒸着方式を用い、パターン化のためのマスク４７０により第１有機発光素子層４５２の形成されてない残りの開口４３２の内部に第２有機発光素子層４５４および第３有機発光素子層４５６を形成する。最後に、図３−５において、第１有機発光素子層４５２、第２有機発光素子層４５４、および第３有機発光素子層４５６上に第２パターン電極層４６０を形成する。

図４−１〜図４−５に、この発明にかかる有機ＥＬ素子アレイの第２の実施形態の製造方法を、図２のII−II’線に沿った断面図により示す。第２の実施形態の有機ＥＬ素子アレイは、基本的には、有機発光素子層の形成方法を変更するものであり、その他の第１の実施形態と同じ部分については説明を省略する。まず、図４−１において、基板５１０上に、複数個の開口５３２と第１注入溝５３４と第２注入溝５３６とを有する誘電層５３０を形成して、第１パターン電極層５２０を被覆する。開口５３２は第１パターン電極層５２０を露出させ、第１注入溝５３４および第２注入溝５３６はそれぞれ開口５３２の一部と連通している。図４−２および図４−３において、第１液体有機官能性材料および第２液体有機官能性材料をそれぞれ第１注入溝５３４および第２注入溝５３６に注入し、第１液体有機官能性材料を第１注入溝５３４と連通する開口５３２の一部へ自動的に流入させて、第１有機発光素子層５５２を形成する。また、第２液体有機官能性材料を第２注入溝５３６と連通する開口５３２の一部へ自動的に流入させて、第２有機発光素子層５５４を形成する。最後に、図４−４および図４−５において、パターン化のためのマスク５７０により第３有機発光素子層５５６を形成し、その後、第２パターン電極層５６０を形成する。

上記した構成により、この発明にかかる有機ＥＬ素子アレイとその製造方法は、注入溝の設計を採用して、液体有機官能性材料を毛細管現象の作用により自動的に注入溝に連通する発光領域に注入するため、この発明は、従来の有機ＥＬ素子アレイの製造方法と比較して、マスク位置決め精度に対する要求を大幅に減少させることができ、さらに、位置決め誤差を回避するために電極分離層の幅を増大させる必要性を低減することができるので、この発明にかかる有機ＥＬ素子アレイの開口率および発光効率を増大させることができる。従って、産業上の利用価値が高い。

以上のごとく、この発明を好適な実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうる。よって、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。

以上のように、本発明にかかる有機ＥＬ素子アレイおよびその製造方法は、フラットディスプレイの主要な構成要素として有用であり、特に、高い開口率および発光率を有する有機ＥＬディスプレイを提供するのに適している。

第１の実施形態にかかる有機ＥＬ素子アレイの平面図である。第２の実施形態にかかる有機ＥＬ素子アレイの平面図である。第１の実施形態にかかる有機ＥＬ素子アレイの製造方法の第１の工程を図１のI−I’線に沿った断面図で示した図である。第１の実施形態にかかる有機ＥＬ素子アレイの製造方法の第２の工程を図１のI−I’線に沿った断面図で示した図である。第１の実施形態にかかる有機ＥＬ素子アレイの製造方法の第３の工程を図１のI−I’線に沿った断面図で示した図である。第１の実施形態にかかる有機ＥＬ素子アレイの製造方法の第４の工程を図１のI−I’線に沿った断面図で示した図である。第１の実施形態にかかる有機ＥＬ素子アレイの製造方法の第５の工程を図１のI−I’線に沿った断面図で示した図である。第２の実施形態にかかる有機ＥＬ素子アレイの製造方法の第１の工程を図２のII−II’線に沿った断面図で示した図である。第２の実施形態にかかる有機ＥＬ素子アレイの製造方法の第２の工程を図２のII−II’線に沿った断面図で示した図である。第２の実施形態にかかる有機ＥＬ素子アレイの製造方法の第３の工程を図２のII−II’線に沿った断面図で示した図である。第２の実施形態にかかる有機ＥＬ素子アレイの製造方法の第４の工程を図２のII−II’線に沿った断面図で示した図である。第２の実施形態にかかる有機ＥＬ素子アレイの製造方法の第５の工程を図２のII−II’線に沿った断面図で示した図である。従来の有機ＥＬ素子における有機発光層の選択成膜フローの第１の工程を、その断面図で示した図である。従来の有機ＥＬ素子における有機発光層の選択成膜フローの第２の工程を、その断面図で示した図である。従来の有機ＥＬ素子における有機発光層の選択成膜フローの第３の工程を、その断面図で示した図である。別の従来の有機ＥＬ素子を示す説明断面図である。さらに別の従来の有機ＥＬ素子を示す説明断面図である。

符号の説明

４００，５００有機ＥＬ素子アレイ
４１０，５１０基板
４２０，５２０第１パターン電極層
４３０，５３０誘電層
４４０，５４０電極分離層
４５０，５５０有機発光素子層
４６０，５６０第２パターン電極層
４３２，５３２開口
４３４注入溝
４５２，５５２第１有機発光素子層
４５４，５５４第２有機発光素子層
４５６，５５６第３有機発光素子層
４７０，５７０マスク
５３４第１注入溝
５３６第２注入溝

Claims

基板と、
前記基板上に配置される第１パターン電極層と、
前記基板上に配置されるとともに前記第１パターン電極層を被覆し、前記第１パターン電極層を露出させる複数個の開口と、前記複数個の開口の一部に連通している注入溝とを有する誘電層と、
前記複数個の開口により露出された前記第１パターン電極層上に配置される有機発光素子層と、
前記有機発光素子層上に配置される第２パターン電極層と、
を備えることを特徴とする有機ＥＬ素子アレイ。
前記注入溝は、前記基板のエッジ部分に対応する前記誘電層中に位置することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子アレイ。
基板と、
前記基板上に配置される第１パターン電極層と、
前記基板上に配置されるとともに前記第１パターン電極層を被覆するものであって、前記第１パターン電極層を露出させる複数個の開口と、それぞれが前記複数個の開口の一部に連通している第１注入溝および第２注入溝とを有する誘電層と、
前記複数個の開口により露出された前記第１パターン電極層上に配置される有機発光素子層と、
前記有機発光素子層上に配置される第２パターン電極層と、
備えることを特徴とする有機ＥＬ素子アレイ。
前記第１注入溝および前記第２注入溝は、それぞれ前記基板のエッジ部分に対応する前記誘電層中に位置することを特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬ素子アレイ。
前記基板は、ガラス基板またはプラスチック基板を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の有機ＥＬ素子アレイ。
前記第１パターン電極層は、複数個の第１帯状電極を含み、
前記第２パターン電極層は、複数個の第２帯状電極を含み、
前記複数個の第１帯状電極の延伸方向は、前記複数個の第２帯状電極の延伸方向と垂直であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の有機ＥＬ素子アレイ。
前記複数個の開口間にある前記誘電層上に配置される電極分離層をさらに備え、
該電極分離層は、前記複数個の第２帯状電極の延伸方向に平行であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の有機ＥＬ素子アレイ。
前記第１パターン電極層の材質は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）および金属のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の有機ＥＬ素子アレイ。
前記第２パターン電極層の材質は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）および金属のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の有機ＥＬ素子アレイ。
基板上に第１パターン電極層を形成するステップと、
前記基板上に、前記第１パターン電極層を被覆する誘電層であって、前記第１パターン電極層を露出させる複数個の開口と、前記複数個の開口の一部に連通する注入溝とを有する誘電層を形成するステップと、
液体有機官能性材料を前記注入溝に注入して、前記液体有機官能性材料を前記注入溝に連通する前記複数個の開口の一部にまで流入させ、第１有機発光素子層を形成するステップと、
前記第１有機発光素子層が形成されていない残りの前記複数個の開口内部に第２有機発光素子層および第３有機発光素子層を形成するステップと、
前記第１有機発光素子層と、前記第２有機発光素子層と、前記第３有機発光素子層との上に第２パターン電極層を形成するステップと、
を含むことを特徴とする有機ＥＬ素子アレイの製造方法。
前記誘電層を形成するステップと、前記第１有機発光素子層を形成するステップおよび前記第２有機発光素子層と前記第３有機発光素子層とを形成するステップとの間に、さらに、前記複数個の開口間の前記誘電層上に電極分離層を形成するステップを含むことを特徴とする請求項１０に記載の有機ＥＬ素子アレイの製造方法。
前記液体有機官能性材料の注入は、滴入およびインクジェットを含むことを特徴とする請求項１０または１１に記載の有機ＥＬ素子アレイの製造方法。
前記第２有機発光素子層と前記第３有機発光素子層を形成するステップは、蒸着を含むことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一つに記載の有機ＥＬ素子アレイの製造方法。
前記基板上に第１パターン電極層を形成するステップと、
前記基板上に、前記第１パターン電極層を被覆する誘電層であって、前記第１パターン電極層を露出させる複数個の開口と、それぞれが前記複数個の開口の一部に連通する第１注入溝および第２注入溝とを有する誘電層を形成するステップと、
第１液体有機官能性材料および第２液体有機官能性材料をそれぞれ前記第１注入溝および前記第２注入溝に注入して、前記第１液体有機官能性材料を前記第１注入溝に連通する前記複数個の開口の一部にまで流入させて第１有機発光素子層を形成し、前記第２液体有機官能性材料を前記第２注入溝と連通する前記複数個の開口の一部にまで流入させて第２有機発光素子層を形成するステップと、
前記第１有機発光素子層が形成されていない残りの前記複数個の開口内部に第３有機発光素子層を形成するステップと、
前記第１有機発光素子層および前記第２有機発光素子層ならびに前記第３有機発光素子層上に第２パターン電極層を形成するステップと
を含むことを特徴とする有機ＥＬ素子アレイの製造方法。
前記誘電層を形成するステップと前記第１有機発光素子層および前記第２有機発光素子層ならびに前記第３有機発光素子層を形成するステップとの間に、さらに、前記複数個の開口間の前記誘電層上に電極分離層を形成するステップを含むことを特徴とする請求項１４に記載の有機ＥＬ素子アレイの製造方法。
前記第１液体有機官能性材料および前記第２液体有機官能性材料の注入は、滴入およびインクジェットを含むことを特徴とする請求項１４または１５に記載の有機ＥＬ素子アレイの製造方法。
前記第３有機発光素子層を形成するステップは、蒸着を含むことを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか一つに記載の有機ＥＬ素子アレイの製造方法。