JP4682404B2

JP4682404B2 - 有機エレクトロルミネッセンス表示素子

Info

Publication number: JP4682404B2
Application number: JP2000269980A
Authority: JP
Inventors: 大輔井ノ口; 輝彦甲斐
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2000-09-06
Filing date: 2000-09-06
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2020-09-06
Also published as: JP2002083690A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機化合物を用いた有機エレクトロルミネッセンス表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光層が有機化合物から構成される有機エレクトロルミネッセンス表示素子（以下、有機ＥＬ表示素子と言う。）は、低電圧駆動の大面積表示素子を実現するものとして注目されている。Ｔａｎｇらは素子の高効率化のため、キャリア輸送性の異なる有機化合物を積層し、ホールと電子がそれぞれホール注入電極、電子注入電極よりバランスよく注入される構造とし、しかも有機層の膜厚を２０００Å以下とすることで、１０Ｖ以下の印加電圧で１０００ｃｄ／ｍ²と高輝度、高効率を得ることに成功した（ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ，５１，９１３（１９８７）．）。
【０００３】
一般的な素子構造はガラスなどの透光性絶縁基板上に形成したＩＴＯ（酸化インジウムスズ）などのホール注入電極となる透明電極上に有機発光層を真空蒸着法や溶液からの塗布により形成し、その上部に電子注入電極を真空蒸着法等で形成する。したがって、ホール注入電極あるいは電子注入電極、あるいはその両方をパターンニングすることにより、所定の発光パターンを得ることが可能である。
【０００４】
しかし、有機ＥＬ表示素子を大型化したときに、ホール注入電極に用いられる透明導電膜が、金属に比べて抵抗率が数桁小さいため、電圧降下が生じて、有機発光層にかかる電界が不均一になり、発光輝度にムラが生じるという問題がある。
【０００５】
この問題を解決する方法として、特開平１１−３３９９７０号公報等に記載されているように、ホール注入電極より低抵抗な補助電極が、ホール注入電極のほぼ全周を被覆することにより、ホール注入電極での電圧降下を防止し、発光輝度ムラを改善する技術が知られている。
【０００６】
しかし、これらは適当なキャラクターや様々な形状を表示するときに、ホール注入電極と補助電極をそれぞれパターンニングする必要があり、生産性が悪い。
【０００７】
【発明が解決しようとしている課題】
本発明は、これらの問題点を解決するためになされたものであり、ホール注入電極の電気抵抗を下げて発光の均一性を改善すると同時に、補助電極により発光面が容易にパターンニングされた有機ＥＬ表示素子を提供する。
【０００８】
本発明において上記の課題を解決するために、請求項１において、透光性絶縁基板上に少なくとも透明導電膜からなるホール注入電極、有機発光層、電子注入電極を、この順に積層した有機エレクトロルミネッセンス表示素子において、
ホール注入電極と透光性絶縁基板との間に、少なくとも光透過穴と補助電極をかねた導電層を有し、該光透過穴の断面形状が逆テーパー形状であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示素子を提供する。
また、請求項２において、前記光透過穴上以外の前記ホール注入電極上に、絶縁層を有することを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス表示素子を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的構成について詳細に説明する。
【００１０】
まず、透光性絶縁基板上に材料に応じて、抵抗加熱法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法等により導電層を形成する。その後、フォトリソグラフィー法及びウェットエッチング法や、ドライエッチング法などの既存の手段で導電層をパターンニングし、光透過穴を形成する。また光透過穴は、導電層を形成する際に、マスクを用いることにより形成する事もできる。なお、光透過穴の大きさ、形状は、目視可能なものであれば特に限定されるものではないが、径が１０ｍｍ〜１００ｍｍ程度の円形、三角形、四角形、五角形等の多角形、星型等のキャラクターが挙げられる。
【００１１】
このとき光透過穴の断面形状がテーパー形状や垂直形状であれば、ホール注入電極、有機発光層、電子注入電極が不連続的に形成されてしまい、断線または、短絡が起こる可能性がある。
【００１２】
そこで、光透過穴の断面形状を特開平５−８２５０５号公報等に記載されているようなウェットエッチング法や特開平５−１６００８２号公報等に記載されているようなドライエッチング法を用いて、図３に示すような逆テーパー形状にする。これにより、ホール注入電極、有機発光層、電子注入電極を連続的に形成することができ、断線または、短絡を防ぐことができる。
【００１３】
本発明における透光性絶縁基板としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアミド、シクロオレフィンポリマー、ポリエーテルサルフォン、エポキシ樹脂やポリプロピレン、ポリカーボネートなどのプラスチック基板、ガラス基板、石英基板等が使用できる。
【００１４】
本発明における導電層の材料としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ等の金属、あるいはＡｌとＳｃ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｄ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｐｔ及びＷ等の遷移元素との合金があげられるが、中でもＡｌ及びＡｌ合金が好ましい。
【００１５】
また、導電層の膜厚は、ホール注入電極による電圧降下を緩和させるため、一定以上の厚さとすればよく、１０ｎｍ以上、好ましくは１００ｎｍ以上とすればよい。またその上限には特に制限はないが、通常膜厚は１００〜５００ｎｍ程度とすればよい。
【００１６】
次に、透光性絶縁基板及び導電層上にスパッタリング法等によりホール注入電極となる透明導電膜を形成する。その後、必要に応じてフォトリソグラフィー法及びウェットエッチング法などで透明導電膜をパターニングしてもよい。
【００１７】
透明導電膜としては、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃等の透明電極材が使用できる。
【００１８】
なお、導電層上の発光層への電圧の集中を避ける為、光透過穴上以外のホール注入電極上に、ＳｉＯ₂等の酸化ケイ素、窒化ケイ素やフォトレジスト、ポリイミド、アクリル樹脂などを絶縁層として形成することができる。
【００１９】
本発明における有機発光層は、蛍光物質を含む単層構造、あるいは多層構造で形成することができる。
【００２０】
多層構造で形成する場合の有機発光層の構成例は、正孔注入輸送層／電子輸送性発光層または正孔輸送性発光層／電子輸送層からなる２層構成や正孔注入輸送層／発光層／電子輸送層からなる３層構成等がある。さらにより多層で形成することも可能であり、各層を基板上に順に形成する。
【００２１】
正孔注入輸送層材料の例としては、銅フタロシアニン、テトラ（ｔ−ブチル）銅フタロシアニン等の金属フタロシアニン類及び無金属フタロシアニン類、キナクリドン化合物、１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン、Ｎ，Ｎ' −ジフェニル−Ｎ，Ｎ' −ビス（３−メチルフェニル）−１，１' −ビフェニル−４，４' −ジアミン、Ｎ，Ｎ' −ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ' −ジフフェニル−１，１' −ビフェニル−４，４' −ジアミン等の芳香族アミン系低分子正孔注入輸送層や、その他既存の正孔輸送材料の中から選ぶことができる。
【００２２】
発光材料の例としては、９，１０−ジアリールアントラセン誘導体、ピレン、コロネン、ペリレン、ルブレン、１，１，４，４−テトラフェニルブタジエン、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−８キノリノラート）アルミニウム錯体、ビス（８−キノリノラート）亜鉛錯体、トリス（４−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−５−シアノ−８−キノリノラート）アルミニウム錯体、ビス（２−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラート）［４−（４−シアノフェニル）フェノラート］アルミニウム錯体、ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリノラート）［４−（４−シアノフェニル）フェノラート］アルミニウム錯体、トリス（８−キノリノラート）スカンジウム錯体、ビス〔８−（パラ−トシル）アミノキノリン〕亜鉛錯体及びカドミウム錯体、１，２，３，４−テトラフェニルシクロペンタジエン、ペンタフェニルシクロペンタジエン、ポリ−２，５−ジヘプチルオキシ−パラ−フェニレンビニレン、クマリン系蛍光体、ペリレン系蛍光体、ピラン系蛍光体、アンスロン系蛍光体、ポルフィリン系蛍光体、キナクリドン系蛍光体、Ｎ，Ｎ' −ジアルキル置換キナクリドン系蛍光体、ナフタルイミド系蛍光体、Ｎ，Ｎ' −ジアリール置換ピロロピロール系蛍光体等が挙げられ、これらを単独、または他の低分子材料や高分子材料と混合して用いることができる。
【００２３】
電子輸送材料の例としては、２−（４−ビフィニルイル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、及びオキサジアゾール誘導体やビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリノラート）ベリリウム錯体、トリアゾール化合物等が挙げられる。
【００２４】
低分子系の有機発光層は真空蒸着法により形成することができる。低分子系の有機発光層の膜厚は、単層または積層により形成する場合においても１μｍ以下であり、好ましくは５０〜１５０ｎｍである。
【００２５】
また有機発光層には、ポリパラフェニレンビニレン、ポリ（２−メトキシー５―（２' エチルエキソキシ）―１、４−パラフェニレンビニレン、ポリ（３−アルキルチオフェン）、ポリ（９，９−ジアルキシルフルオレン）、ポリ（パラフェニレン）などの共役高分子系やポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、２，５−ビス（５−ｔ−ブチル−２，５−ベンゾオキサゾイル）チオフェン、ジンクビス−ベンゾチアゾールフェノレイトなどの高分子分散系など公知の高分子材料を使用できる。高分子系の有機発光層は、真空蒸着法または上記高分子材料をＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトンなどの有機溶媒や水に溶かした後、スピンコート法、キャスティング法、ディッピング法、バーコート法、ロールコート法、グラビアコート法、マイクログラビア法などの塗布法によって形成することができる。高分子系の有機発光層の膜厚は、１ｎｍ〜１０μｍ、好ましくは１０ｎｍ〜１μｍである。
【００２６】
電子注入電極の材料としては電子注入効率の高い物質を用いる。具体的にはＢａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｙｂ等の金属単体を用いたり、有機発光層と接する界面にＬｉや酸化Ｌｉ、ＬｉＦ等の化合物を１ｎｍ程度挟んで、安定性・導電性の高いＡｌやＣｕを積層して用いる。
【００２７】
または電子注入効率と安定性を両立させるため、低仕事関数であるＬｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｓｃ、Ｙ、Ｙｂ等の金属１種以上と、安定なＡｇ、Ａｌ、Ｃｕ等の金属元素との合金系が用いられる。具体的にはＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ、ＣｕＬｉ等の合金が使用できる。
【００２８】
電子注入電極の形成方法は、材料に応じて、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法などを用いることができる。電子注入電極の厚さは、１０ｎｍ〜１μｍ程度が望ましい。
【００２９】
最後に、有機発光層及び電子注入電極の大気中の水分、酸素による劣化を抑制するため、有機ＥＬ表示素子を封止する必要がある。このため、ガラスや石英または、金属等からなる封止ケース等を、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ₂等の不活性ガスからなる封止ガス及びゼオライト、活性アルミ、シリカゲル、水素化カルシウム、水素化アルミニウムリチウム等の乾燥剤を封入した後に、透光性絶縁基板上に密着固定して外部と遮断することができる。
【００３０】
【実施例】
まず、本発明の有機ＥＬ表示素子の一実施例を図１、図２に示す。
【００３１】
［実施例１］
本発明の実施例を図１、図２に従って説明する。
まず、ガラスからなる透光性絶縁基板１上に導電層２としてＡｌ膜を、５００ｎｍの膜厚で真空蒸着した。
【００３２】
次に、フォトリソグラフィー法及びウェットエッチング法によってＡｌ膜をパターンニングし、断面形状が逆テーパー形状である星形状の光透過穴３を形成した。
【００３３】
次に、ガラスからなる透光性絶縁基板１及び光透過穴３を有した導電層２上にスパッタリング法でホール注入電極４としてＩＴＯ膜を形成した。さらに、透明性と導電性を向上させるために、空気中２３０℃で１時間加熱処理を行い、ＩＴＯ膜を結晶化した。
【００３４】
次に有機発光層５として銅フタロシアニン、Ｎ，Ｎ' −ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ' −ジフェニル−１，１' −ビフェニル−４，４' −ジアミン、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム錯体を順に、１０ｎｍ、４０ｎｍ、５０ｎｍの膜厚で真空蒸着し、次に電子注入電極６としてＭｇＡｇを基板回転しながら二元共蒸着した。
【００３５】
この有機発光層５と電子注入電極６が積層された透光性絶縁基板１を、Ｎ₂ガスを流通させたグローブボックスに移した。そして、乾燥剤７してＣａＨ₂粒子をネットに入れて配置固定し、透光性絶縁基板１上に、紫外線硬化型エポキシ樹脂からなる接着剤８を未硬化の状態で塗布した。そして、ガラスからなる封止ケース９を透光性絶縁基板１に張り合わせながら加圧し、接着剤の薄層を形成した。そしてＵＶ光を照射し、接着剤を硬化させた。
【００３６】
得られた有機ＥＬ表示素子は、ホール注入電極の電圧降下による輝度むらがほとんどなく、星形状の光透過穴により発光面が星形状にパターンニングされていることを確認した。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、ホール注入電極と透光性絶縁基板との間に、光透過穴と補助電極をかねた導電層を形成することにより、ホール注入電極の電気抵抗の影響を除外し、電圧降下による輝度むらがほとんどなく、光透過穴により発光面が容易にパターニングされた有機ＥＬ表示素子を提供することができる。
【００３８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機ＥＬ表示素子の一例を示す断面図である。
【図２】図１の有機ＥＬ表示素子の平面図である。
【図３】図１の有機ＥＬ表示素子の拡大図である。
【符号の説明】
１透光性絶縁基板
２導電層
３光透過穴
４ホール注入電極
５有機発光層
６電子注入電極
７乾燥剤
８接着剤
９封止ケース

Claims

透光性絶縁基板上に少なくとも透明導電膜からなるホール注入電極、有機発光層、電子注入電極を、この順に積層した有機エレクトロルミネッセンス表示素子において、
ホール注入電極と透光性絶縁基板との間に、少なくとも光透過穴と補助電極をかねた導電層を有し、該光透過穴の断面形状が逆テーパー形状であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示素子。
前記光透過穴上以外の前記ホール注入電極上に、絶縁層を有することを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス表示素子。