JP2008251354A

JP2008251354A - 有機ｅｌ素子

Info

Publication number: JP2008251354A
Application number: JP2007091339A
Authority: JP
Inventors: Yusho Shida; 有章志田
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2008-10-16

Abstract

【課題】自己修復を行って短絡の発生を抑制するとともに配線抵抗を低減して電圧降下を抑制することが可能な有機ＥＬ素子を提供する。
【解決手段】透光性電極４と、透光性電極４上に形成され少なくとも発光層を含む有機層７と、有機層７上に形成される背面電極８と、を備えてなる有機ＥＬ素子３である。背面電極８は、有機層７上に形成され金属材料からなる第一の電極層８ａと、第一の電極層８ａ上に形成され金属材料８ｂ１と絶縁材料８ｂ２とを混合してなる第二の電極層８ｂと、を備えてなる。第二の電極層８ｂは、第一の金属層８ａよりも厚くなるように形成されてなる。
【選択図】図２

Description

本発明は有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子に関し、特に有機ＥＬ素子の短絡による表示不良の低減と電圧降下の抑制に関するものである。

従来、発光素子として、ガラス材料からなる透光性の支持基板上に、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）等からなる透明電極と、正孔注入層、正孔輸送層、発光層及び電子輸送層等からなる有機層と、アルミニウム（Ａｌ）等からなる非透光性の背面電極と、を順次積層形成して構成される有機ＥＬ素子が知られている（例えば特許文献１参照）。

有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬパネルは、自発光型平面表示装置として近年脚光を浴びており、液晶表示装置と比較して視野角依存性が少ない、コントラスト比が高い、薄膜化が可能であるなどの利点から各所で研究開発が行われている。

一方、有機ＥＬパネルを含む平面表示装置は市場要求から大画面化が進んでおり、特にパッシブ駆動型の有機ＥＬパネルにおいては、高Ｄｕｔｙや発光面積の拡大、あるいは発光画素数の増加などの要因によって背面電極の配線抵抗による電圧降下を無視できなくなっており、膜厚を厚く形成したり、補助配線を形成するなどによって配線抵抗を低減して電圧降下を抑制する方法が知られている（例えば特許文献２参照）。

他方、有機ＥＬ素子の製造においては、両電極が積層形成されているという構成上から製造工程における欠陥や高リーク部位などにより前記電極が短絡して非発光部を生じさせ、表示品質が低下するという問題が知られており、例えば特許文献３にはその解決方法としてそれら短絡を生じさせる個所（不良部位）を排除するために非発光期間に逆バイアス電圧を印加する自己修復方法が開示されている。また、不良部位を製品出荷前に逆バイアス電圧を印加して未然に除去（破壊）し、短絡が発生しないようにする修復エージングなどの技術も例えば特許文献４に開示されている。
特開２０００−６８０５７号公報特開２００３−１２３９８８号公報特開２００３−２８２２４９号公報特開２００５−９１７１７号公報

しかしながら、電圧降下を低減するべく背面電極の膜厚を厚くすると、前述の自己修復あるいは修復エージングにおいて不良部位を排除した欠損部に電極材料が残留して短絡を発症させるおそれがあり、自己修復が十分になされないという問題点があった。

本発明は、このような問題に鑑み、自己修復を行って短絡の発生を抑制するとともに配線抵抗を低減して電圧降下を抑制することが可能な有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために、透光性電極と、前記透光性電極上に形成され少なくとも発光層を含む有機層と、前記有機層上に形成される背面電極と、を備えてなる有機ＥＬ素子であって、前記背面電極は、前記有機層上に形成され金属材料からなる第一の電極層と、前記第一の電極上に形成され金属材料と絶縁材料とを混合してなる第二の電極層と、を備えてなることを特徴とする。

また、前記第二の電極層は、前記第一の電極層よりも厚くなるように形成されてなることを特徴とする。

また、前記第二の電極層は、前記第一の電極層との非対向面側において前記金属材料の比率が高くなるように形成されてなることを特徴とする。

また、前記第二の電極層上に金属材料からなる第三の電極層を形成してなることを特徴とする。

また、前記第二の電極層は、前記金属材料と前記絶縁材料とを共蒸着して形成されることを特徴とする。

本発明は有機ＥＬ素子に関するものであって、自己修復を行って短絡の発生を抑制するとともに配線抵抗を低減して電圧降下を抑制することが可能となる。

図１は、本発明をパッシブ駆動型の有機ＥＬパネル１に適用した一実施形態を示す図である。有機ＥＬパネル１は、基板２上に有機ＥＬ素子３が形成されてなるものであり、電極の短絡を生じさせる個所（不良部位）を排除するために逆バイアス電圧を印加して自己修復を行うものである。なお、自己修復の方法は、有機ＥＬパネル１の駆動における非発光期間に逆バイアス電圧を印加するものであってもよく、また、有機ＥＬパネル１の製造工程において逆バイアス電圧を印加する修復エージング工程を行うものであってもよい。また、基板２上には有機ＥＬ素子３を気密的に覆う封止部材が設けられるが、図１においては封止部材を省略している。

基板２は、長方形形状の透明ガラス材からなり、電気絶縁性の基板である。

有機ＥＬ素子３は、図１及び図２に示すように、ライン状に複数形成され信号電極となる透光性電極４と、絶縁層５と、隔壁部６と、有機層７と、透光性電極４と交差するようにライン状に複数形成され走査電極となる背面電極８と、から主に構成される。有機ＥＬ素子３は、透光性電極４と背面電極８との交差個所が発光画素となり、この発光画素はマトリクス状に複数配置されて所定表示を行う表示領域（発光領域）を形成し、背面電極８を順次走査して発光駆動するものである。なお、本実施形態においては、透光性電極４が正孔を供給する陽極となり、背面電極８が電子を供給する陰極となる。

透光性電極４は、ＩＴＯ等の透光性の導電材料からなり、スパッタリング法等の手段によって基板２上に前記導電材料を層状に形成した後、フォトリソグラフィー法等によって互いに略平行となるようにライン状に複数形成される。

絶縁層５は、例えばポリイミド系の電気絶縁性材料から構成され、透光性電極４と背面電極８との間に位置するように透光性電極４上に形成され、透光性電極４を露出させる開口部を有するものである。絶縁層５は、電極となる透光性電極４及び背面電極８の短絡を防止するとともに、各発光画素の輪郭を明確にするものである。

隔壁部６は、例えばフェノール系の電気絶縁性材料からなり、絶縁層５上に形成される。隔壁部６は、その断面が絶縁層５に対して逆テーパー形状等のオーバーハング形状となるようにフォトリソグラフィー法等の手段によって形成されるものである。また、隔壁部６は、透光性電極４と直交する方向に等間隔にて複数形成される。隔壁部６は、その上方から蒸着法やスパッタリング法等によって有機層７及び背面電極８を形成する場合にオーバーハング形状によって有機層７及び背面電極８が段切れを起こす構造を得るものである。

有機層７は、少なくとも発光層を有する複数層からなり透光性電極４上に形成される。本実施の形態においては、有機層７は、正孔注入層，正孔輸送層，第一発光層，第二発光層，電子輸送層及び電子注入層を蒸着法等の手段によって順次積層形成してなる。なお、前記第一の発光層はアンバー色の発光を呈し、前記第二の発光層は青色の発光を呈するものであり、前記各発光画素は混色によって白色を得るものである。

背面電極８は、有機層７上に形成される第一の電極層８ａと、第一の電極層８ａ上に形成される第二の電極層８ｂとを有し、ライン状に複数形成されるものである。背面電極８の各ラインは透光性電極４の各ラインと略直角に交わる（交差する）ように形成される。また、背面電極８は接続配線部９に電気的に接続されている。接続配線部９は、透光性電極４とともに形成されるものであり、同一材料のＩＴＯからなるものである。

第一の電極層８ａは、アルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム（Ｍｇ）、コバルト（Ｃｏ）、リチウム（Ｌｉ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）あるいはそれらの合金等の透光性電極４よりも導電率が高い金属性導電材料を真空蒸着等の手段により層状に形成してなるものである。第一の電極層の膜厚は、逆バイアス電圧印加によって不良部位を排除する際に前記不良部位が排除された欠損部に前記金属性導電材料が残留しない程度であればよく、例えば１００ｎｍ程度で形成される。

第二の電極層８ｂは、前述の金属性導電材料８ｂ１と少なくとも逆バイアス電圧印加時に絶縁性を示す絶縁材料８ｂ２とを共蒸着にて混合し層状に形成してなる複合体層である。絶縁材料８ｂ２としては、無機材料である二酸化シリコン（ＳｉＯ_２），ＤＬＣ，ＳｉＯＣまたはフラーレンや、有機材料であるＡｌｑ等が用いられる。第二の電極層８ｂは、シート抵抗が高いため少なくとも第一の電極層８ａよりも厚く、抵抗値を低減可能な程度に十分な膜厚で形成されることが望ましいが、不良部位の排除時に発生する熱エネルギーが十分緩和する程度とするのが好適である。また、第二の電極８ｂは、その上層（第一の電極層８ａとの非対向面）側において金属性導電材料８ｂ１の比率を上昇させることでシート抵抗を低減することが可能である。

有機ＥＬ素子３は、背面電極８として、有機層７上に形成され金属材料からなる第一の電極層８ａと、第一の電極層８ａ上に形成され金属性導電材料（金属材料）８ｂ１と絶縁材料８ｂ２とを混合してなる第二の電極層８ｂと、を備えるものである。また、第一の電極層８ａを薄膜とし、第二の電極層８ｂを第一の電極層８ａよりも厚くなるように形成するものである。かかる有機ＥＬ素子３は、逆バイアス電圧が印加され不良部位が排除された場合、前記不良部位において有機層７，第一電極８ａ及び第二の電極層８ｂが破損するものの、第二の電極層８ｂに含有される絶縁材料８ｂ２が飛散して破損個所に露出した透光性電極４を膜状に覆うことにより透光性電極４と背面電極８とが接触して短絡が発症することを抑制することができ、自己修復を良好に実施して短絡の発生を抑制することが可能となる。さらに、第二の電極層８ｂによって背面電極８の膜厚を厚くすることができるため、配線抵抗を低減することができる。

また、第二の電極層８ｂを、第一の金属層８ａとの非対向面側において金属性導電材料８ｂ１の比率が高くなるように形成することにより、膜厚の増加を抑えつつ配線抵抗を低減させることができる。

また、他の実施形態として、図３に示すように、第二の電極層８ｂ上に前記金属性導電材料からなる第三の電極層８ｃを形成してもよい。かかる構成によって、配線抵抗をさらに低減することが可能である。

以下、さらに実施例を上げ、本発明の具体的な効果を説明する。まず、評価方法として、自己修復がなされているか（不良部位が排除されているか）は、自己修復により形成される破壊痕（以下、修復痕という）が形成されているか否かで判断可能である。なお、修復痕は、非発光部位であるいわゆるピンホールとなるが、前記ピンホールの大きさは数μｍ〜数十μｍ程度であるため肉眼で認識可能な大きさではなく、有機ＥＬパネルとしての表示品位を低下させるものではない。評価基準として、ドットサイズ０．５×０．５ｍｍ、背面電極（走査電極）３２ライン、透光性電極（信号電極）８０ライン、背面電極の膜厚５０〜２００ｎｍで構成されるパッシブ駆動型有機ＥＬパネルＡを逆バイアス電圧２０Ｖが印加される自己修復エージング工程にて、約８０℃の高温で１０００時間発光させた。このとき、有機ＥＬパネルＡは、図４に示すように、自己修復による修復痕が同パネル内に適度に分布を持ち生成され、修復痕発生率が約０．０３個／ｍｍ^２程度であり、短絡を一切発症しなかった。これは自己修復が十分行われた事によるものである。以下、従来例及び実施例の評価方法として、有機ＥＬパネルＡとの修復痕発生率の比較と、短絡が発症するか否かによって自己修復性を判断した。

第一の従来例として、ドットサイズ０．４×０．４ｍｍ、背面電極（走査電極）６４ライン、透光性電極（信号電極）２５６ラインで構成し、背面電極としてＡｌを膜厚１００ｎｍで形成してなるパッシブ駆動型の有機ＥＬパネルＢを用いた。有機ＥＬパネルＢにおける最大電圧降下は約３．２Ｖであった。同有機ＥＬパネルＢを前述の有機ＥＬパネルＡと同様に自己修復エージング工程を行った結果、図４に示すように、修復痕発生率は約０．０５個／ｍｍ^２程度と有機ＥＬパネルＡと同程度以上であり、短絡を一切発症しなかった。

また、第二の従来例として、ドットサイズ０．４×０．４ｍｍ、背面電極（走査電極）６４ライン、透光性電極（信号電極）２５６ラインで構成し、背面電極としてＡｌを膜厚４００ｎｍで形成してなるパッシブ駆動型の有機ＥＬパネルＣを用いた。有機ＥＬパネルＣにおける最大電圧降下は約１．５Ｖであり、有機ＥＬパネルＢよりも電圧降下を低減することができた。しかしながら、同有機ＥＬパネルＣを前述の有機ＥＬパネルＡと同様に自己修復エージング工程を行った結果、図４に示すように、修復痕発生率は約０．０２個／ｍｍ^２以下と有機ＥＬパネルＡよりも低い値であり、短絡が発症した。したがって、有機ＥＬパネルＢでは電圧降下が高い数値で生じてしまい、有機ＥＬパネルＣでは十分な自己修復を行うことができないという結果が得られた。

第一の実施例として、背面電極として第一，第二の電極層８ａ，８ｂを備える以外は、第一，第二の従来例と同様なパッシブ駆動型の有機ＥＬパネルＤを形成した。有機ＥＬパネルＤは、第一の電極層８ａを約１００ｎｍのＡｌで形成し、第二の電極層８ｂを金属性導電材料８ｂ１であるＡｌと絶縁材料８ｂ２として用いたＳｉＯ_２の製膜レート比を１：５０とした第二の電極層８ｂを約５μｍで形成してなる。有機ＥＬパネルＤは、シート抵抗が０．１５〜０．２Ω／ｃｍ^２程度であり、最大電圧降下は約１．５Ｖであった。また、同有機ＥＬパネルＤを前記自己修復エージング工程を行った結果、図４に示すように、修復痕発生率は約０．０５個／ｍｍ^２程度と有機ＥＬパネルＡと同程度以上であり、短絡を一切発症しなかった。

さらに、第二の実施例として、背面電極として第一，第二，第三の電極層８ａ，８ｂ，８ｃを備える以外は、第一，第二の従来例と同様なパッシブ駆動型の有機ＥＬパネルＥを形成した。有機ＥＬパネルＥは、第一の電極層８ａを約１００ｎｍのＡｌで形成し、第二の電極層８ｂを金属性導電材料８ｂ１であるＡｌと絶縁材料８ｂ２として用いたＳｉＯ_２の製膜レート比を１：５０とした第二の電極層８ｂを約５μｍで形成し、さらに、第二の電極層８ｂ上にＡｌにて膜厚２００ｎｍの第三の電極層８ｃを形成してなる。有機ＥＬパネルＥは、シート抵抗が０．０７〜０．１Ω／ｃｍ^２程度であり、最大電圧降下は約０．６Ｖであり、有機ＥＬパネルＤよりもさらに配線抵抗を低減することができた。また、同有機ＥＬパネルＥを前記自己修復エージング工程を行った結果、図４に示すように、修復痕発生率は約０．０５個／ｍｍ^２程度と有機ＥＬパネルＡと同程度以上であり、短絡を一切発症しなかった。

かかる評価結果によっても、本発明を適用することで自己修復により短絡の発症を抑制するとともに配線抵抗を低減して電圧降下を抑制することが可能であることは明らかである。

本発明の実施形態である有機ＥＬパネルを示す概観図。同上の有機ＥＬ素子を示す模式断面図。本発明の他の実施形態である有機ＥＬ素子を示す模式断面図。本発明の実施例と従来例とを比較した評価結果を示す図。

符号の説明

１有機ＥＬパネル
２基板
３有機ＥＬ素子
４透光性電極
５絶縁層
６隔壁部
７有機層
８背面電極
８ａ第一の電極層
８ｂ第二の電極層
８ｂ１金属性導電材料（金属材料）
８ｂ２絶縁材料
８ｃ第三の電極層
９接続配線部

Claims

透光性電極と、前記透光性電極上に形成され少なくとも発光層を含む有機層と、前記有機層上に形成される背面電極と、を備えてなる有機ＥＬ素子であって、
前記背面電極は、前記有機層上に形成され金属材料からなる第一の電極層と、前記第一の電極層上に形成され金属材料と絶縁材料とを混合してなる第二の電極層と、を備えてなることを特徴とする有機ＥＬ素子。
前記第二の電極層は、前記第一の金属層よりも厚くなるように形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
前記第二の電極層は、前記第一の金属層との非対向面側において前記金属材料の比率が高くなるように形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
前記第二の電極層上に金属材料からなる第三の電極層を形成してなることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
前記第二の電極層は、前記金属材料と前記絶縁材料とを共蒸着して形成されることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。