JP2010272547A - ディスプレイ用有機発光素子及びその製造法 - Google Patents

Abstract

【課題】ディスプレイ用有機発光素子及びその製造法を提供する。
【解決手段】正極層と、発光層と、電子注入層と導電層とを含む負極と、前記負極と画面駆動電気システムとを電気的に連結する負極接触層とを含み、前記負極の導電層は前記負極接触層の少なくとも一部分と直接接触し、また前記有機発光素子は前記負極接触層だけではなく前記負極の導電層と直接接触して導電性物質より形成された連結層をさらに含む有機発光素子。よって、負極と負極接触層間の接触抵抗が下がって有機発光素子及びこれを基礎とするディスプレイに供給される電力を減らせる。
【選択図】図３

Description

本発明は低抵抗の負極接触をするディスプレイ用有機発光素子（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＯＬＥＤ）及びその製造法に関する。

ＯＬＥＤを基礎としたディスプレイは輝度が高くて視野角が広いという特徴を有する。自発光素子であるかかるＯＬＥＤはバックライトを必要としないために、周囲の光含有量の少ない条件下でも有用に適用されうる。

ＯＬＥＤが適用される所では有機半導体層（すなわち、電界発光物質）が２電極間に配されるが、それら２電極のうち少なくとも一つは放出された光が透過されえなければならない。

正極には可視的な範囲内にて透明なインジウムティンオキシド（ＩＴＯ）が通常用いられ、ガラス基板上にコーティングにより形成される。負極にはアルミニウムのような金属が通常用いられ、一般的に蒸着により形成される。電極に電圧が印加されれば、有機層に依存する色の光が放出される。かように光を放出させるためには、負極からの電子だけではなく正極からの正の電荷キャリア（「ホール」）が有機物質内に注入されねばならない。前記電荷キャリアは電場の影響を受けて移動する。この時、電子とホールとが互いに出合えば、結果物は電気的には中性であるが励起された状態となる。この結果物が基底状態に戻りつつ光を放出する。

ＯＬＥＤにおいて、フッ化リチウム（フッ化フルオライド）／カルシウム／アルミニウムまたはバリウム／銀のような多層構造を有する負極が特許文献１に公示されている。リチウム及び／またはカルシウム及び／またはバリウムは発光層に電子を注入する機能を果たす。フッ化リチウム層の厚さは数ｎｍになり、バリウム及び／またはカルシウム層の厚さは１００ｎｍにまでなる。アルミニウムまたは銀より形成された層は電荷の主要部を負極接触部から発光層に運搬する機能を果たす。かかる層の厚さは０．２から２μｍの範囲に存在する。ここで、塩化リチウム（リチウムクロライド）、カルシウムまたはバリウムより形成された層は、いわゆる電子注入層を形成する。アルミニウムまたは銀より形成された層は負極の電子伝導層を形成する。

ＯＬＥＤの負極とディスプレイの画面駆動のための電気システムとを電気的に接続させるために、いわゆるＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）の使用が公示されている。ＦＰＣは柔軟性のある印刷ボードであり、ＬＣＤディスプレイのための製造だけではなくＯＬＥＤに基づいたディスプレイの製造のためにも使われる。かかるＦＰＣとディスプレイの基板とは圧力と温度とが作用する条件下で異方性の接着性フィルムを利用するホットシール法により互いに連結される。ところで、ＦＰＣと負極とが直接接触すれば、前記負極はホットシール法にて適用される圧力と温度とにより破壊されるという問題点がある。従って、ＦＰＣと負極（電子注入層と導電層）とは直接接触してはならず、このために負極接触層を導入する。かかる負極接触層は、例えばＩＴＯより形成されうる。ここで、前記負極接触層と負極間の電気的接触は、例えばシャドウマスクを使用して負極接触層の一部分の上に負極を熱により蒸発させることによりなされる。負極接触層のうち負極が接触しない部分は、例えばＦＰＣのようにディスプレイ及びその他構成要素の連結部に使われる。かかる方法で、負極とＦＰＣとは互いに直接接触しなくとも電気的に接続され、この場合に負極とＦＰＣ間の電荷流動は負極接触層を経由する。

図１には上記の通りに構成された従来のＯＬＥＤを概略的に示した断面図が図示されている。

図面を参照すれば、基板１上に正極層２が配され、この正極層２上には画素表面を示す発光層３が配される。そして、負極接触層７が前記正極層２に接触せずに基板１上に配される。例えば、リチウムクロライドより形成された電子注入層４が発光層３と負極接触層７の一部分の上に配される。例えば、アルミニウムより形成された負極の導電層５が電子注入層４上に配される。この時、ＦＰＣ６は電子注入層４と導電層５の覆われていない負極接触層７の一部分上に配される。かかる方法で、導電層５とＦＰＣ６とは直接接触せずとも電子注入層４と導電層５とより構成された負極間の電気的な接触は実現される。

一方、マトリックス状に配列された画素を有するディスプレイにおいては、一つの負極ラインがいくつかの画素を供給できる形態でディスプレイの負極を構成することが公示されている。

しかし、かかる構造は負極ラインに沿って電気的抵抗が高まる不利益を有する。かかる問題点を解決するために、高電流伝導体材質より形成された補助負極の使用が特許文献２に公示されており、正極についても同じアプローチが特許文献３に公示されている。また、負極接触層とラインとに沿った抵抗損失を避けるためにＩＴＯより形成された負極接触層の下に補助層としてアルミニウムを使用する内容が特許文献４に公示されている。

しかし、電子注入層と電気的電導層とより構成された多重層の負極では、カルシウム、バリウム及びリチウムクロライドが相対的に高い電気的抵抗を有するという不利益が相変らず存在する。カルシウムまたはバリウムより形成された層は基板上、あるいは蒸発設備内の残存酸素により少なくとも部分的に酸化されて電気絶縁体の酸化カルシウムまたは酸化バリウムになる。かかる方法で、負極と負極接触層の電気的な接触抵抗は高まる。かように高まった電気的な接触抵抗はＯＬＥＤ及びディスプレイそれぞれに望ましくない電力供給及び劣化を招くという問題点がある。

欧州特許出願公開第１０８３６１２号明細書 特開平１０−２９４１８３号公報 特開２００１−０１５２６８号公報 特開２００１−２８２１３６号公報

本発明は前記問題点を解決するためのものであり、負極と負極接触層間の接触抵抗を下げ、同容量を保持しつつも電力供給は減らせるディスプレイ用ＯＬＥＤ及びその製造法を提供するところにその目的がある。

本発明の一側面によるディスプレイ用ＯＬＥＤは、正極層と、発光層と、電子注入層と導電層とを含む負極と、前記負極と画面駆動のための電気システムを電気的に連結する負極接触層とを含み、前記負極の導電層は前記負極接触層の少なくとも一部分と直接接触することを特徴とする。

また、本発明の他の特徴によれば、正極層と、発光層と、電子注入層と導電層とを含む負極と、前記負極と画面駆動のための電気システムを電気的に連結する負極接触層とを含み、前記負極接触層だけではなく前記負極の導電層と直接接触し、導電性物質より形成された連結層をさらに含むディスプレイ用ＯＬＥＤを提供する。

前記電子注入層はフッ化リチウム、バリウム、カルシウム、酸化バリウム、酸化カルシウムよりなる群から選択された少なくともいずれか一つより形成されうる。

前記連結層は銅または金より形成されうる。

前記発光層はポリフェニレンビニレン系またはポリフルオレン系のような発光ポリマーより形成されうる。

前記発光層はポリエチレンジオキシチオフェンと、パラフェニレンビニレンのような発光ポリマーより形成されもする。

発光層はＮ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジンのようなホール注入層と、８−ヒドロキシキノリンアルミニウムのような光放出電子伝導層とより形成されもする。

前記導電層はアルミニウムまたは銀より形成されうる。

前記正極層はＩＴＯより形成されうる。

前記負極接触層はＩＴＯより形成されうる。

一方、本発明の他の一側面によるディスプレイ用ＯＬＥＤの製造法は、基板上に正極層の形成段階と、負極接触層の形成段階と、発光層の形成段階と、電子注入と導電層とを含む負極の形成段階とを含み、前記電子注入層はただ前記発光層上にだけ形成され、前記導電層は前記負極接触層の少なくとも一部分だけではなく前記発光層上にも形成されたことを特徴とする。

また、本発明の他の特徴によれば、基板上に正極層の形成段階と、負極接触層の形成段階と、発光層の形成段階と、電子注入と導電層とを含む負極の形成段階とを含み、前記負極は前記発光層上にだけ形成され、前記負極接触層だけではなく前記導電層にも直接接触する連結層の形成段階をさらに含むことを特徴とするディスプレイ用ＯＬＥＤの製造法が提供される。

前記負極接触層上に電子注入層及び／または導電層の形成はシャドウマスクで覆い包むことにより防止されうる。

前記連結層はシャドウマスクを利用して形成されうる。

前述の如く本発明によるディスプレイ用ＯＬＥＤ及びその製造法によれば、負極の導電層は負極接触層と少なくとも部分的に直接接触するか、または有機発光素子は導電性物質より形成されて負極接触層だけではなく導電層と接触する連結層をさらに含む。従って、負極と負極接触層間の接触抵抗が下がり、これによりＯＬＥＤ及びこれを基礎としたディスプレイに供給される電力を減らせる。

本発明は添付された図面に示された実施例を参考として説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当技術分野にて当業者ならばこれから多様な変形及び均等な他実施例が可能であるという点が理解されるであろう。よって、本発明の真の保護範囲は特許請求範囲の技術的思想により決まるものである。

従来技術による有機発光素子を概略的に示した断面図である。 本発明の一実施例により負極の導電層が負極接触層に直接接触する有機発光素子を概略的に示した断面図である。 本発明の他の実施例により導電性の物質よりなって負極接触層だけではなく負極の導電層とも直接接触する連結層をさらに備える有機発光素子の概略的断面図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。

多重層の負極はアルミニウムより構成された単一層の負極と比較する時、ＩＴＯに対してさらに高まった接触抵抗を有する。もしアルミニウム（５００ｎｍ）より形成された単一層負極のＩＴＯに対する相対的な接触抵抗を１００％とするなら、リチウムクロライド／カルシウム／アルミニウム（１ｎｍ／１０ｎｍ／５００ｎｍ）より形成された負極の相対的な接触抵抗は１１１％になり、リチウムクロライド／アルミニウム（１ｎｍ／５００ｎｍ）より形成された負極の相対的な接触抵抗は６９５％になり、カルシウム／アルミニウム（１０ｎｍ／５００ｎｍ）より形成された負極の相対的な接触抵抗は１５７％となる。

上記の通りに電子注入層を有する多重層の負極がさらに高い接触抵抗を有する理由は、基板上または蒸発設備内に残存する酸素によりカルシウムまたはバリウムが酸化して結果的に電気絶縁体になるという事実に起因する。

ところで、リチウムクロライド及び／またはカルシウム及び／またはバリウムの機能は電子を発光層内に注入することなので、たとえ電気絶縁体であるとしてもなくてはならない。従って、一方では電子注入層を使用し、他の一方では負極と負極接触層間の相対的な接触抵抗を最大限下げねばならない。かかる目的を達成するために、リチウムフルオライド、酸化バリウムまたは酸化カルシウムのような電気絶縁体により負極接触層が覆い包まれないようにしなければならない。

図２には本発明の一実施例により負極の導電層が負極接触層に直接接触するＯＬＥＤを概略的に示した断面図が示されている。ここで、図１に示された参照符号と同じ参照符号は同じ構成及び作用を有する同一部材を示す。

図面を参照すれば、基板１上に正極層２が配され、この正極層２上に画素表面を示す発光層３が配される。かかる発光層３は、例えばポリフェニレンビニレン系またはポリフルオレン系のような発光ポリマーより形成されるか、またはポリエチレンジオキシチオフェンと、パラフェニレンビニレンのような発光ポリマーとより形成されうる。また、前記発光層３は、例えばＮ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジンのようなホール注入層と、８−ヒドロキシキノリンアルミニウムのような光放出電子伝導層とより形成されもする。一方、負極接触層７が前記正極層２に接触せずに基板１上に配される。例えば、リチウムコロオライド、酸化カルシウムまたは酸化バリウムのような絶縁層より形成された電子注入層４が単純に発光層３の領域にだけ配される。例えば、アルミニウムより形成された負極の導電層５が前記電子注入層４の上に配され、前記負極接触層７の少なくとも一部分と直接接触する。ＦＰＣ６が導電層５により覆われない負極接触層７の部分上に配される。

上記の通りに構成された本発明の実施例によれば、負極接触層７と負極間の相対的に高い接触抵抗を下げるために、リチウムフルオライドまたは酸化カルシウムまたは酸化バリウムのような電気絶縁層（電子注入層）により負極接触層７が覆われることが防止され、導電層５と負極接触層７とは直接接触する。

これは各負極４，５が熱により蒸発する間に多様なシャドウマスク、例えばリチウムコロオライドまたはカルシウムなどのような電子注入層４用第１マスクと、アルミニウムまたは銀のような導電層５用第２マスクの使用により実現されうる。

最初の蒸発段階において、リチウムフルオライドとカルシウムは単にＯＬＥＤの発光層３上にだけ蒸発される。負極接触層７上にリチウムコロオライドまたはカルシウムが形成されることはシャドウマスクで負極接触層７を覆うことにより防止される。その次の段階において、他のシャドウマスクを利用してアルミニウムまたは銀を、図２に示されたように負極接触層７の一部分だけではなく発光層３上に形成させる。かかる方法で、負極接触層７と導電層５間に直接電気接触が成立し、相対的に下がった接触抵抗を有させる。

図３には本発明の他の実施例により導電性の物質よりなって負極接触層だけではなく負極の導電層とも直接接触する連結層をさらに備えるＯＬＥＤの概略的断面図が示されている。ここで、図１に示された参照符号と同じ参照符号は同じ構成及び作用を有する同一部材を示す。

図面を参照すれば、ＯＬＥＤは基板１上に配された正極層２と、この正極層２から離隔されて分離された負極接触層７とより構成される。前記正極層２上に発光層３が配される。前記発光層３上に電子注入層４と導電層５とが配される。

上記の通りに構成された実施例にて、電子注入層４と導電層５用シャドウマスクと前記電子注入層４と導電層５とが負極接触層７とは接触しないようにする。

ここで、本発明の一特徴によれば、伝導性材質より構成された連結層８が負極接触層７だけではなく導電層５上に配され、導電層５と負極接触層７とを電気的に接触させる。かように導電層５と負極接触層７とを電気的に連結する連結層８は負極接触層７だけではなく負極の導電層５に対して小さな電気接触抵抗を有するために、電気的に高電導材質より形成される。前記連結層８は、例えば銅または金より構成されうる。かかる方法で、負極接触層７と（電子注入層４と導電層５とより構成された）負極の接触抵抗は相対的に下がる。

１ 基板
２ 正極層
３ 発光層
４ 電子注入層
５ 導電層
６ ＦＰＣ
７ 負極接触層
８ 連結層

Claims (13)

1. 基板上に正極層と、発光層と、電子注入層と導電層とを含む負極とが順に形成されている共に、前記基板上に前記正極層から離隔して形成され、かつ、前記負極と画面駆動のための電気システムを電気的に連結する負極接触層とを含むディスプレイ用有機発光素子において、
   前記発光層は前記正極層上にだけ形成され、
   前記電子注入層は、前記発光層上、及び、前記正極層と前記負極接触層との間に形成され、
   前記負極の導電層は前記電子注入層上だけでなく、前記負極接触層の少なくとも一部分と直接接触するように前記負極接触層にまで延びて形成されていることを特徴とするディスプレイ用有機発光素子。
2. 基板上に正極層と、発光層と、電子注入層と導電層とを含む負極とが順に形成されている共に、前記基板上に前記正極層から離隔して形成され、かつ、前記負極と画面駆動のための電気システムを電気的に連結する負極接触層とを含むディスプレイ用有機発光素子において、
   前記発光層は前記正極層上にだけ形成され、
   前記電子注入層は、前記発光層上、及び、前記正極層と前記負極接触層との間に形成され、
   前記負極接触層、前記電子注入層及び前記負極の導電層の上にこれらの層と直接接触し、導電性物質より形成された連結層をさらに含むことを特徴とするディスプレイ用有機発光素子。
3. 前記連結層は銅または金より形成されたことを特徴とする請求項２に記載のディスプレイ用有機発光素子。
4. 前記電子注入層はフッ化リチウム、バリウム、カルシウム、酸化バリウム、酸化カルシウムよりなる群から選択された少なくともいずれか一つより形成されたことを特徴とする請求項１あるいは２に記載のディスプレイ用有機発光素子。
5. 前記発光層は発光ポリマーより形成されたことを特徴とする請求項１あるいは２に記載のディスプレイ用有機発光素子。
6. 前記発光ポリマーはポリフェニレンビニレン系またはポリフルオレン系であることを特徴とする請求項５に記載のディスプレイ用有機発光素子。
7. 前記発光層はポリエチレンジオキシチオフェンと発光ポリマーとより形成されたことを特徴とする請求項１あるいは２に記載のディスプレイ用有機発光素子。
8. 前記発光ポリマーはパラフェニレンビニレンであることを特徴とする請求項７に記載のディスプレイ用有機発光素子。
9. 前記発光層はホール注入層と、光放出電子伝導層より形成されたことを特徴とする請求項１あるいは２に記載のディスプレイ用有機発光素子。
10. 前記ホール注入層はＮ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジンであり、前記光放出電子伝導層は８−ヒドロキシキノリンアルミニウムであることを特徴とする請求項９に記載のディスプレイ用有機発光素子。
11. 前記導電層はアルミニウムまたは銀より形成されたことを特徴とする請求項１あるいは２に記載のディスプレイ用有機発光素子。
12. 前記正極層はＩＴＯより形成されたことを特徴とする請求項１あるいは２に記載のディスプレイ用有機発光素子。
13. 前記負極接触層はＩＴＯより形成されたことを特徴とする請求項１あるいは２に記載のディスプレイ用有機発光素子。

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