JP2005157353A - 低抵抗配線を備える有機電界発光素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】 低抵抗配線を備える有機電界発光素子を提供する。
【解決手段】 有機発光部を形成する複数の電極が配設された基板と、前記複数の電極と連結される複数の配線とを備える有機電界発光素子において、前記複数の配線のうち少なくとも二つの配線は相異なる幅を備えることを特徴とする有機電界発光素子。
【選択図】図２Ａ
【解決手段】 有機発光部を形成する複数の電極が配設された基板と、前記複数の電極と連結される複数の配線とを備える有機電界発光素子において、前記複数の配線のうち少なくとも二つの配線は相異なる幅を備えることを特徴とする有機電界発光素子。
【選択図】図２Ａ
Description
本発明は、有機電界発光素子に係り、より詳細には有機発光部を形成する複数の電極と連結され、長さによって異なる幅を有する配線を備える有機電界発光素子に関する。
画像の表示において、多種のディスプレイ装置が使われるが、近年では従来のブラウン管、すなわちＣＲＴ(ｃａｔｈｏｄｅ ｒａｙ ｔｕｂｅ：陰極線管)を置き換える多様な平板ディスプレイ装置が使われている。このような平板ディスプレイ装置は、発光形態によって自発光型(ｅｍｉｓｓｉｖｅ)と非自発光型(ｎｏｎ-ｅｍｉｓｓｉｖｅ)に分類されるが、自発光型ディスプレイ装置としては、平面ブラウン管、プラズマディスプレイ装置、真空蛍光表示装置、電界放出ディスプレイ装置、電界発光素子ディスプレイ装置などがあり、非自発光型ディスプレイ装置としては液晶ディスプレイ装置がある。
このうち電界発光素子ディスプレイ装置、特に有機電界発光素子ディスプレイ装置は、有機物薄膜に陰極と陽極を通じて注入された電子と正孔が再結合して励起子を形成し、形成された励起子からのエネルギーにより特定波長の光が発生する現象を利用する自発光型ディスプレイ装置である。有機電界発光素子ディスプレイ装置は、低電圧駆動が可能であり、軽量かつ薄型であり、広い視野角のみならず、応答速度も速いという長所を有する。
このような有機電界発光素子ディスプレイ装置の有機電界発光素子は基板上に積層式に形成される陽極、有機膜層、及び陰極で構成される。基板は一般的にガラスを使用するが、場合によっては可撓性のプラスチックやフィルムなどが使われることもある。陽極としては、ＩＴＯ(ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ)を使用するが、これは真空蒸着やスパッタリングによって形成される。陰極としては仕事関数の小さいマグネシウム（Ｍｇ）、リチウム(Ｌｉ)などが主に使われる。有機膜層は、色々な有機物質より形成可能であり、発光効率を向上させるために蛍光色素またはリン光色素がドーピングされることもある。有機膜層は有機発光層(ＥＭＬ：ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ)を備えるが、この有機発光層で正孔と電子が再結合して励起子を形成し、光が発生する。発光効率をより高めるためには正孔と電子を有機発光層に一層円滑に輸送せねばならず、このために陰極と有機発光層との間には電子輸送層(ＥＴＬ：ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｌａｙｅｒ）が配置され、陽極と有機発光層との間には正孔輸送層(ＨＴＬ：ｈｏｌｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｌａｙｅｒ）が配置されうる。また、陽極と正孔輸送層との間に正孔注入層(ＨＩＬ：ｈｏｌｅ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）が配置され、陰極と電子輸送層との間に電子注入層(ＥＩＬ：ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）が配置されうる。
例えば、有機電界発光素子はスパッタリング工程などを通じて基板、例えばガラス基板上にＩＴＯ電極が形成され、チャンバ、材料蒸発源、厚さモニタ、金属マスクより構成された蒸着装備を通じて高真空状態で蒸着により有機発光層及び金属電極が形成された後、空気中の水分及び酸素に非常に弱い有機発光素子の寿命を増加させるために、例えば真空または窒素雰囲気で乾燥剤を挿入して有機発光素子を密封(封止)させることで製造される。
図１Ａは、従来の有機電子発光素子の構成を示す分離斜視図である。図１Ａに示されたように、有機電子発光素子は基板１０と、基板１０の一面に形成されて画像を形成する有機発光部２０と、基板１０と接合されて有機発光部２０を覆って密封するキャップ１２と、有機発光部２０に電流を供給するものであって、キャップ１２の外側まで延びる電極配線３０と、キャップ１２の外側に露出された配線３０に接合されて有機発光部２０を駆動させる回路部(図示せず)を連結するフレキシブル印刷回路基板１３と、を含む。電極配線３０は、第１電極配線３１と第２電極配線３２とで構成される。
有機発光部２０は、基板１０の一面に第１電極配線３１と連結され、互いに所定間隔離隔されたストライプ状に形成された陽極としての第１電極ライン２１と、これらの上部に所定のパターンに蒸着される有機膜２４と、第１電極ライン２１と絶縁され、第２電極配線３２と電気的に連結され、有機膜２４の上部に形成される陰極としての第２電極ライン２２と、を含み、第１電極ライン２１と第２電極ライン２２との短絡を防止するための絶縁膜２３を備える。
上記のような有機電界発光素子は電流駆動型素子であるので、有機電界発光素子の発光効率は電流を供給するライン、すなわち有機発光部の第１及び第２電極ラインと有機発光部外側の配線の抵抗と密接な関係がある。有機発光部の電極ラインの抵抗性が大きい場合には、これに伴う大きい電圧降下によって画素間に輝度差を発生させて画面品質を低下させうるため、有機発光部の電極ラインの抵抗性を低減させる多様な方法が提示されている。有機発光部の外側の配線、すなわち有機発光部の第１電極ライン及び第２電極ライン以外の配線の抵抗性を低減させる方法として有機発光部上の電極ラインの厚さに比べて厚い導電性厚肉部を備える方法が特許文献１に開示されている。一般に、図１Ｂに示されたように、幅(ｗ)、厚さ(ｘｊ)、及び長さ(Ｌ）の寸法を有する要素、例えば配線に対する抵抗は配線の寸法に対して次のような関係式で示される。
ここで、ρは比抵抗であり、ｘｊは配線の厚さ、ｗは配線の幅、そしてＲｓは配線の面抵抗を示す。上記の従来技術に開示されたように、配線に対して導電性厚肉部を追加することによって、すなわち配線を厚くすることで抵抗を低減することができるが、要求される抵抗減少を充足させるためには配線の厚さを相当に増加させなければならないので、製造上の難点及び装置の構造上の問題点が発生しうる。
また、通常、同じ幅を有する複数の配線はほぼ同じ長さを備えるが、基板装着の便利性を図り、これに連結される他の構成要素配置の便利性を向上させるために配線を稠密に配置させることによって、配線の長さが相異なって配線間の抵抗偏差が発生することもある。この場合、配線間の抵抗偏差が大きいほど、すなわち配線が長くなるほど電圧降下は大きくなるので、有機電界発光素子の駆動電圧と消費電力も増大する。
特開２００２-８８７１号公報
また、通常、同じ幅を有する複数の配線はほぼ同じ長さを備えるが、基板装着の便利性を図り、これに連結される他の構成要素配置の便利性を向上させるために配線を稠密に配置させることによって、配線の長さが相異なって配線間の抵抗偏差が発生することもある。この場合、配線間の抵抗偏差が大きいほど、すなわち配線が長くなるほど電圧降下は大きくなるので、有機電界発光素子の駆動電圧と消費電力も増大する。
本発明の目的は、電極ラインと連結される配線の長さの違いによる抵抗の不均一性を減らすために、配線の長さに応じた幅を有する複数の配線を備える有機電界発光素子及びその設計方法を提供することである。
前記の目的を達成するための本発明の一観点によれば、有機発光部を形成する複数の電極が配設された基板と、前記複数の電極と連結される複数の配線を備える有機電界発光素子において、前記複数の配線のうち少なくとも二つの配線は相異なる幅を備え、前記複数の配線のうち長さの長い配線は長さの短い配線に比べて広い幅を持つことを特徴とする有機電界発光素子を提供する。
本発明の他の観点によれば、前記複数の配線の各々において幅に対する長さの比は略同一であることを特徴とする有機電界発光素子を提供する。
本発明のまた他の観点によれば、前記複数の配線の各々の幅は、長さの最も短い配線の幅に対して等差数列の関係を維持することを特徴とする有機電界発光素子を提供する。
本発明のまた他の観点によれば、前記有機発光部を密封するための密封材が配置される領域において前記配線の幅は、それぞれの配線に対して前記等差数列の関係で設定された幅よりも所定設定値だけさらに広い幅を備えることを特徴とする有機電界発光素子を提供する。
本発明のまた他の観点によれば、前記所定設定値は、それぞれの配線に対して前記等差数列の関係で設定された幅の２/３であることを特徴とする有機電界発光素子を提供する。
本発明のまた他の観点によれば、前記配線のうち前記密封材が配置される領域において前記配線間の間隔は約１８mm以下であることを特徴とする有機電界発光素子を提供する。
本発明のまた他の観点によれば、前記密封材が配置される領域において前記配線の幅は約５０mm以下であることを特徴とする有機電界発光素子を提供する。
本発明のまた他の観点によれば、前記複数の配線のうち最大抵抗を持つ配線と最小抵抗を持つ配線との抵抗差は前記最大抵抗を持つ配線の抵抗値の３０％以内であることを特徴とする有機電界発光素子を提供する。
本発明のまた他の観点によれば、前記複数の配線は前記基板の一側にだけ形成されることを特徴とする有機電界発光素子を提供する。
本発明によれば、有機発光部を形成する電極ラインと連結される配線において、長さに対応する幅を備える配線を形成することによって、長さの違いによる抵抗値の差を補償して複数の配線間の抵抗値の差が最小化され、複数の配線が連結される複数の電極ラインにほぼ均一な抵抗を形成して駆動電圧が低い有機電界発光素子を提供することができる。
本発明の目的及び利点を、添付した図面に基づき、望ましい実施の形態を通じて説明することによって明確にする。
図２Ａ及び図２Ｂには本発明に係る好適な一実施の形態として長さが相異なる複数の配線を備える有機電界発光素子の斜視図及び部分拡大平面図が示されている。図２Ａに示されたように、本発明に係る有機電界発光素子は、有機発光部２０を形成する複数の電極(または電極ライン）が配設された基板１０、乾燥剤などを含有し、基板１０と封止(または密封)されて有機発光部５０が透湿されることを防止するためのキャップ１２、そして回路駆動部(図示せず)との連結のためのフレキシブル印刷回路基板１３を備える。複数の電極ラインは陽極としての複数の第１電極ライン２１と陰極としての複数の第２電極ライン２２とで構成される。第１電極ライン２１は第１配線３１と連結され、第２電極ライン２２は第２配線３２と連結される。第１、第２配線３１、３２は、ＩＴＯ部３２ａと金属または合金部３２ｂで構成されうるが、金属または合金部は抵抗値の低いＣｒ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ａｇ-Ｍｇ、Ｚｎなどの金属または合金が使用されうる。
好適な一実施の形態として示された図２Ａ及び図２Ｂの第１配線３１及び第２配線３２は１-ｐａｄタイプの配線である。従来の構造とは異なって配線の抵抗を最小化するために、複数の第１配線３１と第２配線３２とは最小長及び相異なる幅を有する。すなわち、長さの違いによる抵抗の差を補償するために、長さの長い配線は長さの短い配線に比べてより広い幅を有する。第１及び第２配線３１、３２の最短の長さは配線を適切な位置に経由させることにより調整可能である。
場合によっては、それぞれの配線の抵抗をほぼ同一に維持させるようにそれぞれの配線、すなわち第１配線３１及び第２配線３２の各々は、その幅に対する長さの比がほぼ同一であってもよい。
また場合によっては、第１配線３１及び第２配線３２の各々の幅は長さの最も短い配線に対して等差数列の関係を維持することもできる。すなわち、配線の長さを最小化するために、各配線は有機発光部２０の外周を経由する構造を取るため、一定の間隔をおいて配設された第２電極ライン２２と連結される第２配線３２の長さは一定の値だけずつ増加するので、それぞれの第２配線３２の幅もその長さに対応するように一定の値だけずつ増加することが望ましい。したがって、長さの最も短い配線は、例えば図２Ｂに示されたように複数の第２電極ライン２２のうち一番目のライン（図２Ｂにおいて一番上のライン）と連結され、第１配線３１と隣接するように配設される第２配線３２の長さをＸとすると、その以後の第２電極ライン２２と連結される第２配線３２の長さは、Ｘ＋Ｙ，Ｘ＋２Ｙ，Ｘ＋３Ｙ，．．．．，Ｘ＋ｎＹの関係を持つように第２配線３２が構成されうる。これに対応して、第２配線３２の幅は、第２配線３２の長さとの比がほぼ同一に維持されながら、一定の値だけずつ増加するように構成されうる。
同様にして、第１配線３１に対しても、長さの最も短い配線は、例えば図２Ｂに示されたように複数の第１電極ライン２１のうち中央部のラインと連結され、第２配線３２と隣接するように配設される第１配線３１の配線の長さをＸ’とすると、その両側に配置される第１電極ライン２１と連結される第１配線３１の長さは、それぞれＸ’＋Ｙ’，Ｘ’＋２Ｙ’，Ｘ’＋３Ｙ’，．．．．，Ｘ’＋ｍＹ’の関係を持つように第１配線３１が構成されうる。これに対応して、第１配線３１の幅は、第１配線３１の長さとの比がほぼ同一に維持されながら、一定の値だけずつ増加するように構成されうる。
一方、上記の説明及び図３に示されたように、有機発光部２０が浸湿されること防止するために、有機発光部２０はキャップ１２で密封されるが、基板１０とキャップ１２との効果的な接合のために基板１０とキャップ１２が接する領域４０には密封材５０が塗布される。基板１０とキャップ１２との間の接合力及び耐浸湿性を強化するために、密封材５０は第２配線３２間の基板部分５１及びキャップ１２の一端部と直接接し、以後に接する領域４０の密封材５０に紫外線(ＵＶ線）が照射されて密封材５０が硬化される。このようなＵＶ線が照射される部分の配線は他の配線より抵抗が大きいので、このような抵抗差を減らすためにＵＶ線が照射される領域における配線幅は所定設定値だけさらに広い幅に設計されうるが、抵抗差を減らしつつ幅の増大を最小化させる値を持つように設計することが望ましい。望ましくは、長さの増加につれて等差数列の関係を持って増加する幅を有する配線に対して、ＵＶ線が照射される領域における配線は更に等差数列の関係で設定された幅に加えて２/３程度を追加的に備えてもよい。また、配線の金属部３２ｂがＣｒで製造される場合、ＵＶ線との関係を考慮して、第２配線３２間の基板部分５１の間隔は密封材５０と第２配線間３２の基板部分５１との接触性を維持するように、すなわち基板部分５１の密封材５０にＵＶ線の透過を許容して密封材５０の硬化を可能にしつつ配線の空間的な制約を低減させる間隔、例えば約１８mm以下に設定されることが望ましく、金属部３２ｂの幅は金属部３２ｂ間の設定間隔を考慮して約５０mm以下に固定されることが望ましい。
一方、基板１０上に配線、すなわち配線の配設領域が制限されるため、あらゆる配線の抵抗値を同一にする寸法、すなわち所望の幅を具備し難い場合もある。したがって、配線間の抵抗値の差を最小化しつつ配線が配設できる領域条件を満足させるように配線の幅が調整されうる。この場合、抵抗値の差による有機電界発光素子の駆動電圧が増大することを防止するために、複数の配線間の抵抗値の差は一定に制限できるが、複数の配線のうち最大抵抗を持つ配線と最小抵抗を持つ配線との間の抵抗差が最大抵抗を持つ配線の抵抗値の３０％以内であることが望ましい。
図２Ａ及び図２Ｂに示された本発明に係る好適な一実施の形態は、配線が基板１０の一側に集中する１-ｐａｄタイプに対して記載されたが、これは１-ｐａｄタイプにのみ限定されるものではなく、複数の配線間の長さに違いが発生するいずれの場合にも適用可能である。
以上のように、本発明の好適な実施の形態によれば、有機発光部を形成する電極ラインと連結される配線において、その長さに対応する幅を備える配線を形成することによって、長さの違いによる抵抗値の差を補償して複数の配線間の抵抗値の差が最小化され、複数の配線が連結される複数の電極ラインにほぼ均一な抵抗を形成して駆動電圧が低い有機電界発光素子を提供することができる。
また、本発明の好適な実施の形態に係る有機電界発光素子は、ＵＶ線が照射される配線の幅を所定設定値だけ変動させることによって、ＵＶ線照射による配線間の抵抗値の差を補償して有機発光部の画素間に発生しうる輝度差を減らすことも出来る。
これにより、約２０％程度の輝度上昇効果を誘発し、画素間のショート発生率も顕著に軽減させ、最終的に寿命を顕著に増大させることができる。
本発明は添付した図面に示された好適な一実施の形態に基づいて説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならばこれより多様な変形及び均等な他の実施例が可能である。従って、本発明の真の技術的範囲は特許請求の範囲の記載に基いて定められるべきである。
本発明は、輝度を上昇させるための有機電界発光素子の製造に適用されうる。また、消費電力を低減させる有機電界発光素子の製造にも使用され、その他にも多様な液晶ディスプレイ素子の製造に適用されうる。
１０ 基板
１２ キャップ
１３ フレキシブル印刷回路基板
２０ 有機発光部
２１ 第１電極ライン
２２ 第２電極ライン
２３ 絶縁膜
２４ 有機膜
３０ 電極配線
３１ 第１電極配線
３２ 第２電極配線
４０ 密封材接触領域
５０ 密封材
１２ キャップ
１３ フレキシブル印刷回路基板
２０ 有機発光部
２１ 第１電極ライン
２２ 第２電極ライン
２３ 絶縁膜
２４ 有機膜
３０ 電極配線
３１ 第１電極配線
３２ 第２電極配線
４０ 密封材接触領域
５０ 密封材
Claims (9)
- 有機発光部を形成する複数の電極が配設された基板と、
前記複数の電極と連結される複数の配線を備える有機電界発光素子において、
前記複数の配線のうち少なくとも二つの配線は相異なる幅を備え、
前記複数の配線のうち長さの長い配線は長さの短い配線に比べて広い幅を持つことを特徴とする有機電界発光素子。 - 前記複数の配線の各々における幅に対する長さの比は略同一であることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
- 前記複数の配線の各々の幅は、長さの最も短い配線の幅に対して等差数列の関係を維持することを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
- 前記複数の電極が配設された有機発光部を密封するための密封材が配置される領域において、前記配線の幅は、それぞれの配線に対して前記等差数列の関係で設定された幅よりも所定設定値だけさらに広い幅を備えることを特徴とする請求項３に記載の有機電界発光素子。
- 前記所定設定値は、それぞれの配線に対して前記等差数列の関係で設定された幅の２/３であることを特徴とする請求項４に記載の有機電界発光素子。
- 前記配線のうち前記密封材が配置される領域において前記配線間の間隔は約１８mm以下であることを特徴とする請求項４に記載の有機電界発光素子。
- 前記密封材が配置される領域において前記配線の幅は約５０mm以下であることを特徴とする請求項６に記載の有機電界発光素子。
- 前記複数の配線のうち最大抵抗を持つ配線と最小抵抗を持つ配線との抵抗差は前記最大抵抗を持つ配線の抵抗値の３０％以内であることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
- 前記複数の配線は前記基板の一側にだけ形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
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