JP2007299699A - 有機エレクトロルミネセンス素子 - Google Patents

Abstract

【課題】有機ＥＬ素子の両電極間がショートすることを防止する。
【解決手段】有機ＥＬ素子１０は、透明基板１１と、透明基板１１上に設けられる陽極１２と、陽極１２の上に重ねられて積層される発光層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂと、各発光層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの上にさらに重ねられて積層される陰極１３とを備える。透明基板１１の上面側に凹陥部１５を設け、陽極１２は凹陥部１５内に配置する。透明基板１１の上面１１Ｕと、第１の電極の上面は同一平面上に位置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機エレクトロルミネセンス素子（以下有機ＥＬ素子という）に関し、特に有機ＥＬ素子の基板構造の改良に関する。

有機ＥＬ素子は、他の固体発光素子に比べ、高速な応答性を有すること、視野角が広いこと、素子が占める容積が小さいこと等優れた特性を有している。したがって近年、ディスプレイ等の表示装置や照明装置等、多様な用途に応用されつつある。有機ＥＬ素子１００は、図４に示すように透明基板１０１上に、陽極１０２、発光層１０４、陰極１０３が順に積層されて構成され、陽極・陰極間に電流が流されることにより、発光層１０４から光を発する。

有機ＥＬ素子１００は、基板上に陽極１０２がパターン形成された後、その陽極１０２上に発光層１０４、陰極１０３が積層されて、その後これら積層体が封止部材によって封止されて成形される。発光層１０４は、図４に示すように基板１０１と陽極１０２の両方に跨って積層されるが、陽極１０２の上面の各端部１０２Ｅ上方や端部１０２Ｅの側方に積層された発光層１０４の層厚は薄くなるため、陽極１０２の端部１０２Ｅと陰極１０３との間でショートが発生しやすくなる。

特許文献１には、上述したショートの発生を防止するために改良された有機ＥＬ素子の製造方法が開示されている。特許文献１では、まず基板の上に陽極をパターン化して形成した後、基板及び陽極上に、発光部を避けるように、層間絶縁膜、及び比較的厚い膜厚のフォトレジストを積層する。次いで発光表示領域全体に有機発光層と陰極を順次積層した後、フォトレジストの側壁に付着した陰極を除去し、これにより有機ＥＬ素子が製造される。このような方法によれば、陽極の各端部の上面上には、層間絶縁膜及びフォトレジストが設けられているので、陽極と陰極との間がショートすることが防止される。
特開平１１−３３９９５８号公報

しかし、特許文献１に記載の方法によれば、基板上に層間絶縁膜や膜厚の厚いフォトレジストを成形するとともに、陰極を積層した後陰極の一部を除去しなければならず、製造工程が複雑になり、実用化することは困難である。

そこで、本発明は、以上の問題点に鑑みて成されたものであり、簡単な構成で陽極と陰極との間のショートを防止することができる有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。

本発明に係る有機ＥＬ素子は、基板と、基板上に設けられる第１の電極と、第１の電極の上に重ねられて積層される発光層と、発光層の上にさらに重ねられて積層される第２の電極とを備え、基板にはその上面から凹んだ凹陥部が設けられ、第１の電極は凹陥部内に配置されることを特徴とする。なお、第１の電極は陽極であるとともに、第２の電極は陰極であることが好ましいが、勿論第１の電極が陰極で、第２の電極が陽極であっても良い。

基板の上面と、第１の電極の上面は同一平面に位置することが好ましく、この構成によれば、基板上面と第１の電極の間に段差が生じないので、発光層の層厚を均一にしやすくすることができる。ただし、第１の電極の上面は、基板の上面より凹んでいても良い。

例えば、発光層は、基板の上面と第１の電極の上面に跨って積層されると共に、第２の電極は発光層の上面と基板の上面に跨って積層される。また、第１の電極は、例えば凹陥部内部全体を占めるように設けられる。

本発明においては、基板の上面に凹陥部を設けると共に、基板の上面に積層される一方の電極を凹陥部内に配置することにより、一方の電極の上面に積層される発光層が部分的に薄くなることを防止し、これにより陰極と陽極とのショートを防止する。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態に係る有機ＥＬ素子を模式的に示した部分的な断面図である。図２は有機ＥＬ素子１０の透明基板を模式的に示した平面図である。なお、図１においては、発光層は左右方向に例示的に３つしか並べられないが、実際には多数の発光層が並べられる。

有機ＥＬ素子１０は、ガラスまたは樹脂から形成される透明基板１１上に、陽極（第１の電極）１２と陰極（第２の電極）１３で挟持された発光層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂが設けられて構成される。

透明基板１１には、上面１１Ｕから凹んで形成される複数の凹陥部１５が形成される。各凹陥部１５は、図１に示すように断面矩形状を呈すると共に、図２に示すように上方から見ると細長の矩形を呈し、互いに平行に延び、かつ等間隔に設けられる。各凹陥部１５は、特に限定されるわけではないが、平板状の基板の一方の面にエッチング処理が施されることによって形成される。なお、以下の説明では凹陥部１５の長手方向を単に長手方向、幅方向を単に幅方向と略して説明する。

図１に示すように各凹陥部１５内には、幅方向に、その内部全体を占めるように陽極１２が積層されるとともに、陽極１２の上面１２Ｕは透明基板１１の上面１１Ｕと同一平面となるように形成され、これにより各陽極１２は細長の直方体に形成される。陽極１２は、ITO（Indium Tin Oxide）、ATO(antimony doped tindioxide)、ZnO（zinc oxide）等の透明導電性金属化合物から形成される。陽極１２は上記透明導電性金属化合物（例えば、ITO）の前駆体材料が各凹陥部１５内に塗布された後、焼成されることにより形成されるが、他の方法により形成されても良い。

各陽極１２の上には、発光層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂが積層される。各発光層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂは、図１に示すように幅方向において、陽極１２の上面１２Ｕ全体とその上面１２Ｕから両側にはみ出して透明基板１１の上面１１Ｕの一部に積層され、陽極１２と透明基板１１に跨って積層される。

発光層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂは幅方向にこの順に繰り返して並べられるとともに、図示しないが長手方向においても、同一の陽極１２の上にこの順で繰り返して並べられる。発光層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂは、例えば陽極１２側から順に、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層等が積層されて構成され、それぞれ陽極１２と陰極１３の間に電圧が印加されると、赤、緑、青色の光を発する。各発光層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂに印加される電圧は独立に制御され、有機ＥＬ素子１０が例えば表示装置として使用される場合、表示装置はフルカラー表示が可能となる。

各発光層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの上面１４Ｕそれぞれには陰極１３が積層される。陰極１３は、例えばアルミニウム、インジウム、マグネシウム、カルシウム、チタニウム、イットリウム、リチウム、及びこれらの合金等の非透過性の陰極金属材料から形成され、非透過性の層に形成される。陰極１３は幅方向において、各発光層の上面１４Ｕ全体と、その上面１４Ｕから両側にはみ出して、透明基板１１の上面１１Ｕの一部にも積層され、各発光層の上面１４Ｕと透明基板１１の上面１１Ｕに跨って積層される。なお、幅方向に隣接する陰極１３は図１においては接続されていないが、電気的に接続されていても良い。

発光層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂからの光は、陽極１２、凹陥部１５の底面１５Ｄ、及び透明基板１１を介して、下方に向けて発せられるが、陰極１３は非透過性であるので、発光層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂから発せられた光は、陰極１３を透過して上方に発せられない。ただし、陰極１３をITO、ATO、ZnO等の透明導電性金属化合物から形成し透過性を持たせることにより、発光層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂからの光が上方から発せられるようにし、有機ＥＬ素子１０をトップエミッション構造にしても良い。

また、陰極１３は、発光層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの上に積層され、上述したアルミニウム等の非透過性の陰極金属材料から形成される第１の陰極層（不図示）と、この第１の陰極層の上に積層され、上述したITO等の透明導電性金属化合物から形成される第２の陰極層（不図示）とによって構成されても良い。この場合、第１の陰極層はその層厚を薄くすることにより実質的に透過性を有するので、陰極１３は透過性を有することとなる。なお、この場合、第１の陰極層と各発光層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの間には、電子注入層が積層されていたほうが良い。電子注入層は例えばLiFによって形成される。

上述したように陰極１３がITO等の透明導電性金属化合物のみから形成されると仕事関数が高くなり電子の注入性が低下する。しかし、陰極１３が第１及び第２の陰極層から構成され、かつ第１の陰極層に低仕事関数の陰極金属材料が用いられる場合、電子の注入性の低下を最小限に抑制することができる。

また、トップエミッション構造にすると、下方から光を発する必要がなくなるので、例えば凹陥部１５の底面１５Ｄを非透過面（例えばスリ面）にすることができるので、透明基板１１の製造が容易になる。

発光層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂは、陽極１２の上に例えばレジストマスク、シャドウマスクが被せられた状態で、正孔輸送材料、発光電界材料、電子輸送材料等が蒸着されて形成される。陰極１３もレジストマスク、シャドウマスクが被せられた状態で、金属材料が蒸着やスパッタリング等されて形成される。勿論、発光層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ、陰極１３は、例えばスピンコート等によって塗布されて形成されても良い。

陰極１３の上方には、封止部材（不図示）が配置され、封止部材はその周辺部が透明基板１１に接着され、これにより、陽極１２、発光層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ、及び陰極１３は、封止部材と透明基板１１の間に封止される。

本実施形態では、陽極１２は基板１１に設けられた凹陥部１５内に配置されるとともに、陽極１２の上面１２Ｕと基板１１の上面１１Ｕとが同一平面に形成される。したがって、透明基板１１と陽極１２との間に段差が生じないので、本実施形態のように各発光層が透明基板１１及び陽極１２の両方に跨って積層される場合でも、発光層の厚さが薄くなる部分が生じにくくなり、これにより、陽極１２及び陰極１３間におけるショートの発生が防止される。

図３は、本発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ素子を部分的に示した断面図である。なお、図３においては、発光層１４Ｒについてのみ示すが、他の発光層１４Ｇ、１４Ｂについても同様の構成を有する。

本実施形態と第１の実施形態との相違点は陽極１２の構成のみである。第２の実施形態では、陽極１２の上面１２Ｕは、透明基板１１の上面１Ｕと同一平面に設けられずに、透明基板１１の上面１１Ｕより凹んで配置されると共に、上面１１Ｕと平行に設けられる。本実施形態では、陽極１２が透明基板１１の上面１１Ｕより凹んで設けられ、これにより発光層１４Ｒの一部は凹陥部１５の内部に配置されるが、その他の構成は第１の実施形態と同様であるので、その他の説明は省略する。

第２の実施形態では、陽極１２の上面１２Ｕと透明基板１１の上面１１Ｕの間に段差が生じるが、陽極１２の上面１２Ｕは、透明基板１１の上面１１Ｕより下側に設けられるので、第１の実施形態と同様に、陽極１２が陰極１３に接触しにくくなり、これにより陽極１２及び陰極１３間におけるショートの発生が防止される。

なお、第２の実施形態では、凹陥部１５の側面１５Ｃ及び透明基板１１の上面１１Ｕは、それぞれ平面状に形成され、その側面１５Ｃと上面１１Ｕの接続部１５Ｆは垂直角で形成されるが、接続部１５Ｆは例えば曲面状に形成されても良い。

また、第１及び第２の実施形態では陽極１２及び陰極１３は逆に配置されていても良く、陰極１３が透明基板１１上に積層されると共に、陽極１２が各発光層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ上に積層されても良い。

なお、第１及び第２の実施形態においては、発光層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ、及び陰極１３は、図１、３に示すように上方に向かうに従ってその幅が狭くなる断面台形状に形成されたが、断面形状は特に限定されず、例えば断面矩形に形成されても良い。

第１の実施形態に係る有機ＥＬ素子を模式的に示した部分的な断面図である。 透明基板を模式的に示した平面図である。 本発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ素子を部分的に示した断面図である。 従来の有機ＥＬ素子を模式的に示した部分的な断面図である。

符号の説明

１０ 有機ＥＬ素子
１１ 透明基板
１２ 陽極（第１の電極）
１３ 陰極（第２の電極）
１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ 発光層
１５ 凹陥部

Claims (5)

1. 基板と、前記基板上に設けられる第１の電極と、前記第１の電極の上に重ねられて積層される発光層と、前記発光層の上にさらに重ねられて積層される第２の電極とを備え、
   前記基板にはその上面から凹んだ凹陥部が設けられ、前記第１の電極は前記凹陥部内に配置されることを特徴とする有機エレクトロルミネセンス素子。
2. 前記基板の上面と、前記第１の電極の上面は同一平面上に位置す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素子。
3. 前記第１の電極の上面は、前記基板の上面より凹んでい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素子。
4. 前記発光層は、前記基板の上面と前記第１の電極の上面に跨って積層されると共に、前記第２の電極は前記発光層の上面と前記基板の上面に跨って積層され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素子。
5. 前記第１の電極は、前記凹陥部内部全体を占めるように設けた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素子。

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