JP4732084B2 - 発光素子用の基板、その製造方法、発光素子用の電極、及びこれを備えた発光素子 - Google Patents
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Description
本発明は、発光素子用の基板に係り、より詳細には、有機発光材料を基にした発光素子用の基板、その製造方法、発光素子用の電極、及びこれを備えた発光素子に関する。
通常、透明基板は、例えば、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）ディスプレイまたは発光素子内の電極として使用される。ＯＬＥＤディスプレイの場合、インジウムスズ酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）より構成され、基底基板上に配置された層がアノードとして通常使用される。
効率的な作動のために、ＯＬＥＤ構成要素は、各種特性、例えば、電子伝導性、正孔伝導性、及び発光性を有する必要がある。ＯＬＥＤ構成要素に適用されたほとんどの材料は、前述した特性（電子伝導性、正孔伝導性、及び発光性）のうち、ただ一つのみを満足しているために使用される。また、効率改善のために、相異なる層が互いに結合されている多層構成要素を使用することが知られている。このような方式において、例えば、一の層は、正孔伝導性に関して著しい機能を有し、他の層は、電子伝導性の機能を更に良好に遂行する。それらの相異なる層は、構成要素のエネルギー効率に有益な方式でＯＬＥＤ構成要素内に配置される。
ＯＬＥＤの応用例において、ＩＴＯ層上に正孔注入層（Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ：以下、ＨＩＬ）を使用することにより、例えば、基底基板及びＩＴＯ層より構成されるアノードの効率を向上させることが可能である。一般的に、ポリエチレンジオキシチオフェン−ポリスチレン硫酸塩（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）がＨＩＬとして使用される。不利な点としては、ＩＴＯ層の表面は、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの酸性特性のために初期的にエッチングされ、ＯＬＥＤの有機層へのイオン拡散及び浸透を完全に回避できない。このようなイオンは、ＯＬＥＤ構成要素の耐久寿命に否定的な影響を及ぼす（非特許文献１ないし非特許文献５）。
同一レベルの効率を維持しつつ、耐久寿命の延長を達成するためには、ＩＴＯの代わりに、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳに対する抵抗性が更に大きい電極材料を有する基板を使用することが好ましく、このような電極材料は、低コストであり、半透明であるだけでなく、電気伝導率が高いという必要がある。さらに、電極として使用された材料は、有機ディスプレイ素子または有機太陽電池のようなフレキシブル構成要素への適用が可能であるようにフレキシブルであるものが要求される。
ＩＴＯの代替物として高伝導性のポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）を使用することが知られている。不利な点としては、限定されたＰＥＤＯＴの伝導率である。高伝導性のＰＥＤＯＴ自体、例えば、バイエル社のＰＥＤＯＴ（伝導率が５００Ｓ／ｃｍである“インシチュ（ｉｎ ｓｉｔｕ）”ＰＥＤＯＴ）は、大面積ＯＬＥＤの構成要素でＩＴＯの代替物として使用される場合（ＩＴＯの伝導率は、１０４Ｓ／ｃｍである）、非常に大きい電圧損失を有する。これにより、ＯＬＥＤ構成要素の輝度は、電圧接点からの距離が長くなるほど低下する。
また、下記の特許文献１には、溶剤を置換することにより、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの伝導率を上昇させることが開示されている。一般的に、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳは水溶性であり、１０−３Ｓ／ｃｍ以下の伝導率を有する（Ｈ．Ｃ．ＳｔａｒｃｋのＢａｙｔｒｏｎ Ｐ ＴＰ Ａ１ ４０８３）。また、可溶性ポリマーの形成により、ＰＥＤＯＴは、１３０Ｓ／ｃｍ（Ｈ．Ｃ．ＳｔａｒｃｋのＢａｙｔｒｏｎ Ｆ ＣＰＰ １０５Ｄ Ｍ）、または１２０Ｓ／ｃｍ（ＡｇｆａのＯｒｇａｃｏｎ ｆｏｉｌ）、または５００Ｓ／ｃｍ（“インシチュ”ＰＥＤＯＴ、Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋのｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ｆｏｉｌ ＪＯＦ ６０７３）以下の伝導率を有することができる。
水を、例えば、エチレングリコールのようなアルコールで置換することにより、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの伝導率は、２倍に増大しうる。この結果、特許文献１によれば、１０−１Ｓ／ｃｍ以下のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ溶剤の伝導率が達成されうる。しかしながら、この発明の不利な点は、有機構成要素に対するアノード材料としてＩＴＯを代替することに関連して、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ溶剤の伝導率が十分に上昇しないということである。また、この発明の他の不利な点は、このようなＰＥＤＯＴ／ＰＳＳアルコール溶剤の安定性が低いということである。凝集及び凝固が一定時間後に発生して、スピンコーティング時に印刷性または均質処理が問題となる。溶剤の耐久性が主に減少する。
国際公開０３／１０６５７１パンフレット
Ｎｕｃｌ．Ｉｎｓｔ．Ａｎｄ Ｍｅｔｈ．Ｉｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｒｅｓ．Ｂ１９４ （２００２）３４６
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７５ （１９９９） １４０４
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８１／６ （２００２） １１１９
Ｍａｔ．Ｓｃｉ．Ｅｎｇｉｎ．Ｂ９７ （２００３） １−４
Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．７９ （１９９６） ２７４５
本発明の技術的課題は、基板上に使用された有機物質に対する高い耐久寿命を可能にし、低コストで製造され、高い電気伝導率を有する発光素子用の基板、詳細には、有機発光材料を基にした発光素子用の基板を提供するところにある。特に、上記の特許文献１とは違って、高い伝導率を可能にする標準ＰＥＤＯＴ溶剤の使用が可能にならなければならない。
また、本発明の他の技術的課題は、上記のような基板を製造する方法、上記基板を利用した電極、及びこのような電極を備える発光素子を提供するところにある。
本発明に係る技術的課題は、請求項１、請求項１１、請求項１６、及び請求項２６に開示された特徴により解決される。本発明の重要な実施の形態は、従属項に含まれている。
本発明に係る基板の特別な長所は、この基板が基板上に使用された有機物質に対する高い耐久寿命を保証すると共に、高い電気伝導率を有するということである。このために、本発明に係る基板は、ライン状に形成された金属より構成された層構造体を備えた基底基板を有し、伝導性ポリマーの層構造体が前記金属の層構造体上を、少なくとも上面および一側面が覆われるように配置される。本発明の好ましい実施の形態において、前記金属層構造体は、５０μｍないし１５０μｍの幅と、１０ｎｍないし２００ｎｍの高さとを有する金属ラインを有し、隣接した金属ライン間の距離は、１００μｍないし１５００μｍである。
前記金属は、銀であることが好ましく、前記伝導性ポリマーは、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）であることが好ましい。前記金属用の材料は、銅または金であることが更に好ましい。前記伝導性ポリマー用の材料は、ポリアニリンであることが更に好ましい。本発明の中心となるアイデアは、伝導性ポリマー、より好ましくは、ＰＥＤＯＴでコーティングされる基底基板（ガラスまたはプラスチック基板であることが好ましい）上に薄膜状の金属インクラインをプリンティングすることで、ＰＥＤＯＴのような伝導性ポリマーの伝導率を向上させる。コーティング技術は、スピンコーティング、プリンティング、または任意の他のコーティング技術でありうる。このような方式で、ＰＥＤＯＴのようなポリマーの伝導率は、塗布された金属インクの類型及び金属ラインの数によって２０ないし３０倍に増大しうる。
伝導性ポリマーの層構造体は、層厚が３０ｎｍないし３００ｎｍである連続層に、またはライン状に形成されることが好ましい。本発明の好ましい実施の形態において、伝導性ポリマーの層構造体は、１００μｍないし４００μｍの幅と、１０ｎｍないし２００ｎｍの高さとを有するポリマーラインを有し、隣接したポリマーライン間の距離は、１００μｍないし１５００μｍである。好ましくは、前記ポリマーライン（伝導性ポリマーの層構造体）は、前記金属ライン（金属より構成された層構造体）を完全に覆う。また、変形例として、前記ポリマーラインは、前記金属ラインを部分的に覆うことが可能である。
本願に提示された本発明において、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの伝導率を向上させるために、特許文献１に記述された解決策とは異なる長所は、アルコール溶剤とは違って、著しく長い耐久性の溶剤を保証する標準ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ溶剤が使用されうるということである。
本願に提示された本発明において、特許文献１とは異なる更に他の利点は、高伝導性ポリマーとしてのＰＥＤＯＴに対して５００Ｓ／ｃｍ以下の伝導率が得られるということであり、それに対し、特許文献１は、単純に１０−３Ｓ／ｃｍの伝導率を有するＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ溶剤の伝導率の上昇を表している。特許文献１に記述されたように、標準ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ溶剤の２倍の伝導率の上昇は、ＩＴＯをアノード材料として使用するための目的には不十分である。
本発明に係る伝導率の増大により、ＩＴＯは、アノード材料として放棄されうる。このような方式で、イオン拡散及び浸透が防止されるため、構成要素に沿って著しい電圧低下がなく、構成要素の寿命の長い大型のフレキシブル構成要素が実現されうる。
一方、本発明の他の側面に係る発光素子用の基板を製造する方法は、金属より構成された層構造体を基底基板上に塗布するステップと、伝導性ポリマーの層構造体を塗布するステップと、を特徴とする。
好ましくは、前記金属は、前記基底基板上にライン状に直接塗布される。本発明の好ましい実施の形態において、前記金属ラインは、金属を含むインクのインクジェットプリンティングにより塗布される。
前記伝導性ポリマーは、スピンコーティングまたはプリンティングにより塗布されることが好ましい。金属として銀が使用されることが好ましく、ポリマーとしてＰＥＤＯＴが使用されることが好ましい。前記伝導性ポリマーは、金属より構成された層構造体上に、直接（また、金属が存在しない位置では基板上に直接）塗布されることが好ましい。
一方、本発明の更に他の側面によれば、上記のような基板は、電極として、好ましくは、発光材料を基にした発光素子用のアノードとして使用される。
一方、本発明の更に他の側面によれば、上記のような基板を第１電極として、前記第１電極に対向した第２電極と、前記第１電極と第２電極との間に介在される発光層と、を備える発光素子が提供される。
本発明によれば、基板上に使用された有機物質に対する長い耐久寿命を可能にし、低コストで製造され、高い電気伝導率を有する有機発光材料を基にした発光素子用の基板が得られる。
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明すれば、次の通りである。
図１は、基底基板１、ライン状の金属構造体（以下、金属ラインと称する）２、及び連続したポリマー構造体３を備えた本発明に係る基板の概略的な断面図である。
基底基板１としては、ボロンシリケートガラスが使用される。基底基板１は、イソプロパノール内で５分間の超音波洗浄後、窒素流動での乾燥と１０分間の赤外線／オゾン処理により洗浄される。
次のステップで、銀インク（Ｈａｒｉｍａ ＮＰＳ−ＪＬＯＴ Ｃ ０４０２１８）で１００μｍ幅の金属ライン２をインクジェットプリンティングにより基底基板１上にプリンティングし、オーブン内において３０分間２００℃でテンパリングする。なお、伝導効率などの見地から、金属ライン２は、５０μｍ〜１５０μｍの幅と１０ｎｍ〜２００ｎｍの高さとを有し、隣接した金属ライン２間の距離は、１００μｍ〜１５００μｍであることが望ましい。また、金属ライン２を構成する金属は、銀に限定されず、金または銅でもよい。さらに、金属構造体は、ライン状に限定されず、層状の構造体であってもよい。
次のステップで、高伝導性ＰＥＤＯＴ（バイエル社（Ｂａｙｅｒ ＡＧ）のＢａｙｔｒｏｎ（商標）Ｆ ＣＰＰ １０５Ｄ Ｍ）をスピンコーティングにより８０ｎｍの厚さの密閉層として付着させ、その後に加熱板上において１０分間１８０℃で乾燥する。図１に示すような本発明に係る基板は、この工程により得られる。このような基板に対して後続するＯＬＥＤ製造工程（例えば、有機発光材料の付着、カソード及び封止用のキャップの付着）を行うことができる。なお、伝導効率などの見地に加えて、金属ライン２を覆うために、高伝導性ＰＥＤＯＴの構造体３は、層厚が３０ｎｍ〜３００ｎｍである連続層より形成されることが望ましい。また、高伝導性ＰＥＤＯＴの付着方法は、スピンコーティングに限定されず、プリンティング技術により付着されてもよい。さらに、高伝導性ポリマーとしては、ポリエチレンジオキシチオフェンに限定されず、ポリアニリンを適用することもできる。
図１における連続した（密閉型の）ポリマー構造体３についての変形例として、ライン状にポリマー構造体を配置することがさらに可能である。この場合、ライン状に形成されたポリマー構造体のポリマーライン４は、少なくとも金属ライン２を部分的に覆ってもよく（図２を参照）、ポリマーライン４は、金属ライン２を完全に覆ってもよい（図３を参照）。このために、ポリマーライン４は、金属ライン２が提供された基底基板１上にプリンティングにより付着され、その後加熱板上において１０分間１８０℃で乾燥される。図２に示すような本発明に係る基板は、この工程により得られる。なお、伝導効率などの見地に加えて、金属ライン２を少なくとも部分的に覆うために、ライン状に形成されたポリマーライン４は、１００μｍ〜４００μｍの幅と、１０ｎｍ〜２００ｎｍの高さとを有し、隣接したポリマーライン４間の距離は、１００μｍ〜１５００μｍであることが望ましい。
図１ないし図３を参照して説明した基板は、発光素子内で電極として、好ましくは、有機発光材料を基にした発光素子用のアノードとして使用されうる。また、上記のような基板を使用することにより、このような基板を第１電極とし、この第１電極に対向した第２電極と、第１電極と第２電極との間に介在された発光層とを備える発光素子が提供されうる。
図４ないし図６は、本発明に係る発光素子用の基板を電極として採用した発光素子のうち、有機電界発光素子の多様な実施の形態の断面図である。図４ないし図６を参照して、本発明に係る発光素子を説明する。
図４を参照すれば、本発明の好ましい一実施の形態に係る有機電界発光素子は、基板４０１上に形成された第１電極４３０、第１電極４３０と対向した第２電極４４０、及び第１電極４３０と第２電極４４０との間に介在された有機発光層４５０を備える。より詳細には、基板４０１上にバッファ層４０５が置かれ、このバッファ層４０５上に第１電極４３０、有機発光層４５０、及び第２電極４４０が順番に置かれ、第１電極４３０と第２電極４４０との間に絶縁のための層間絶縁膜４２０が配置される。
基板４０１は、本発明に係る発光素子用の基板１のようなボロンシリケートガラス、またはプラスチックからなる。この基板４０１上にＳｉＯ２より構成されうるバッファ層４０５が配置され、バッファ層４０５は、基板４０１上の汚染物を遮断するか、または水分または外気の浸透を遮断する機能を有する。
バッファ層４０５上に配置された第１電極４３０は、ライン状に形成されてもよく、またはアイコンのような所定形状の画素に対応するようにパターン化されてもよい。第１電極４３０は、本発明の好ましい実施の形態に係る発光素子用の電極として、複数のライン状の金属構造体４３１及びそれらの金属構造体を何れも覆う連続したポリマー構造体４３２を備える。それらのライン状の金属構造体４３１及び連続したポリマー構造体４３２は、図１ないし図３と関連して説明された金属構造体２及びポリマー構造体３と、構成及び配置方式において同一である。したがって、金属構造体４３１及びポリマー構造体４３２が備えられた第１電極４３０は、５００Ｓ／ｃｍ以下の電気伝導率を有することができ、電圧低下がなく、耐久寿命が長いフレキシブルな電極になりうる。
この第１電極４３０を覆うように、絶縁物質を含む層間絶縁膜４２０が形成され、この層間絶縁膜４２０に開口部４２１が形成されて、第１電極４３０を露出させる。層間絶縁膜４２０は、有機絶縁膜、無機絶縁膜、または有機無機混成膜より形成され、それらの単一構造または多層構造からなり、インクジェットプリンティング方式により形成されうる。第１電極４３０にフッ素系プラズマを利用して、疎水性を有するように表面処理した状態で、バッファ層４０５上に層間絶縁膜用の絶縁物質を含む溶液をインクジェットヘッドから噴射して層間絶縁膜４２０を形成する。この場合、表面処理された第１電極４３０上には層間絶縁膜４２０が形成されていないため、第１電極４３０を露出させる開口部４２１が形成されうる。
そして、層間絶縁膜４２０の開口部４２１に対応するように、有機発光層４５０が第１電極４３０を覆うように形成し、この有機発光層４５０上に第１電極４３０と対向した第２電極４４０が形成される。第２電極４４０は、発光素子の全体画素を何れも覆うように形成されうるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、第１電極４３０が所定形状の画素に対応するようにパターン化された場合には、このようなパターンに相応するように第２電極４４０もパターン化されてもよい。
このような構成において、第１電極４３０はアノード電極の機能を有し、第２電極４４０はカソード電極の機能を有することができ、これと逆に構成されてもよい。また、図５及び図６と関連して説明された実施の形態においても、第１電極４３０がアノード電極として機能すると説明するが、これと逆に構成されてもよい。
このような構成の有機電界発光素子が前面発光型である場合、第１電極４３０は、反射電極より備えられ、第２電極４４０は、透明電極より備えられてもよく、背面発光型である場合、第１電極４３０は、透明電極より備えられ、第２電極４４０は、反射電極より備えられてもよく、両面発光型である場合、第１電極４３０及び第２電極４４０が何れも透明電極より備えられてもよい。
有機発光層４５０は、低分子または高分子有機層が使用されうる。低分子有機層を使用する場合、有機発光層４５０は、ホール注入層（Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ：ＨＩＬ）、ホール輸送層（Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ：ＨＴＬ）、有機発光層（Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｌａｙｅｒ：ＥＭＬ）、電子輸送層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ：ＥＴＬ）、及び電子注入層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ：ＥＩＬ）などが単一あるいは複合構造で列挙された順に積層されて形成されてもよく、第１電極４３０及び第２電極４４０の機能が逆である場合、すなわち、第１電極４３０がカソード電極であり、第２電極４４０がアノード電極である場合には、有機発光層４５０は、前記列挙された順序の逆順に積層されて形成されてもよく、使用可能な有機材料も、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、Ｎ，Ｎ−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（ＮＰＢ）、及びトリス−８−ヒドロキシキノリンアルミニウム（Ａｌｑ３）などをはじめとして多様に適用可能である。それらの低分子有機層は、真空蒸着の方法で形成される。
高分子有機層の場合、有機発光層４５０は、ホール輸送層（ＨＴＬ）及び発光層（ＥＭＬ）を備えた構造を有してもよく、この時、前記ＨＴＬとしてＰＥＤＯＴを使用し、発光層としてＰＰＶ（Ｐｏｌｙ−Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｖｉｎｙｌｅｎｅ）系及びポリフルオレン系などの高分子有機物質を使用し、これをスクリーン印刷やインクジェット印刷法等で形成できる。
このように、有機電界発光素子を形成した後、その上部を密封して外気から有機電界発光素子を遮断する。
図５は、図４に示す有機電界発光素子の他の実施の形態を示す図である。本実施の形態に係る有機電界発光素子は、第１電極として図３に示す本発明に係る発光素子用の基板の電極が使用され、第２電極が平坦な面より形成されており、層間絶縁膜がライン状に形成されていることを除いては、図４に示す有機電界発光素子の構成と類似した構成を有する。
本実施の形態において、第１電極５３０は、図３に示す構成で形成されている。すなわち、基板５０１（バッファ層５０５）上に第１電極５３０が形成され、第１電極５３０は、ライン状に付着された金属ライン５３１と、金属ライン５３１を完全に覆う伝導性ポリマーのポリマーライン５３２と、を備える。したがって、本実施の形態での第１電極５３０も、図４の実施の形態と関連して説明された第１電極４３０と類似した特性を有する。
基板５０１上に（バッファ層５０５上に）、金属ライン５３１及びこの金属ライン５３１を完全に覆う伝導性ポリマーのポリマーライン５３２を備えた第１電極５３０をライン状に形成し、第１電極５３０上に、図４と関連して説明したような表面処理を実施した後、第２電極５４０との絶縁のための絶縁膜５２０を形成する。したがって、表面処理された第１電極５３０上には絶縁膜５２０が形成されず、隣接した第１電極５３０間の空間に絶縁膜５２０が形成されうる。この場合、絶縁膜５２０は、第１電極５３０上に行われる表面処理のパターンによって、第１電極５３０間の空間にライン状に形成されてもよく、表面処理が第１電極５３０に沿って不連続的に行われた場合には、絶縁膜５２０は格子形状に形成されうるため、絶縁膜５２０は、第１電極５３０及び第２電極５４０の絶縁機能と画素とを定義する機能とを有する。
絶縁膜５２０により露出された第１電極５３０上に有機発光層５５０を形成する。有機発光層５５０は、図４と関連して説明した有機発光層４５０と同じであるため、これについての詳細な説明は省略する。
第１電極５３０と対向した第２電極５４０は、有機発光層５５０及び絶縁膜５２０を何れも覆うように、すなわち、有機電界発光素子の全面にわたって形成されてもよく、第１電極５３０または有機発光層５５０のうち、何れか一つが所定パターンで形成された場合には、このパターンに対応するように形成されてもよい。
また、図５では、ポリマーライン５３２が金属ライン５３１を完全に覆って第１電極５３０を構成すると示されているが、図２に示すように、ポリマーライン５３２は、金属ライン５３１を部分的に覆って第１電極５３０を構成してもよい。この場合、絶縁膜５２０は、ポリマーライン５３２により覆われていない金属ライン５３１の一部を覆うように形成されることが好ましい。
一方、図４及び図５に示す本発明に係る発光素子用の電極を採択した有機電界発光素子は、受動駆動型（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ ｔｙｐｅ：ＰＭ ｔｙｐｅ）の一例として説明したものであって、本発明に係る発光素子用の電極を採択する発光素子、詳細には、有機電界発光素子は、能動駆動型（Ａｃｔｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ ｔｙｐｅ：ＡＭ ｔｙｐｅ）で構成されてもよく、このような形態の実施の形態が図６に示されている。
図６を参照すれば、基板６０１上にバッファ層６０５が形成され、このバッファ層６０５上にゲート電極６１１が形成される。このゲート電極６１１上に、ソース／ドレイン電極６１３とゲート電極６１１との絶縁のためにゲート絶縁膜６１２が形成され、このゲート絶縁膜６１２上にソース／ドレイン電極６１３が形成され、ソース／ドレイン電極６１３上にソース／ドレイン電極６１３とコンタクトされるように半導体層６１４が形成される。この状態で、ソース／ドレイン電極６１３のうち、何れか一つ（図６では、６１３ｂ）と、第１電極６３０の接続のためのコンタクトホールとを備えた平坦化膜６１５が形成され、平坦化膜６１５上に図１及び図３と関連して説明した発光素子用の電極からなりうる第１電極６３０が、ソース／ドレイン電極のうち、何れか一つ６１３ｂと接続するように形成される。また、第１電極６３０上に開口部６２１を備え、第２電極６４０との絶縁のための画素定義膜６２０が形成され、発光機能を有する有機発光層６５０が画素定義膜６２０に形成された開口部６２１を介して第１電極６３０上に形成され、有機発光層６５０及び画素定義膜６２０を覆う第２電極６４０が形成される。
基板６０１は、本発明の好ましい実施の形態に係る電極に使用された基板１と同じガラス基板、プラスチック基板、または金属基板を備える。基板６０１上に不純物またはイオンの浸透及び拡散を防止するバッファ層６０５が形成され、バッファ層６０５は、前述したバッファ層４０５，５０５と同じ構成を有しうる。
バッファ層６０５上にゲート電極６１１が形成される。ゲート電極６１１上にソース／ドレイン電極６１３との絶縁のためのゲート絶縁膜６１２が形成され、ゲート絶縁膜６１２は、有機絶縁膜、無機絶縁膜、または有機無機混成膜であってもよく、それらの単一構造または多層構造からなる。ソース／ドレイン電極６１３は、ソース電極６１３ａとドレイン電極６１３ｂとを備え、それらを互いに連結するチャンネル機能を有する半導体層６１４がソース電極６１３ａ、ゲート絶縁膜６１２、及びドレイン電極６１３ｂにわたって形成されている。半導体層６１４は、無機半導体または有機半導体を使用して形成されうる。
このように、ゲート電極６１１、ゲート絶縁膜６１２、ソース／ドレイン電極６１３、及び半導体層６１４が結合されて薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）が構成されうる。このような構成のＴＦＴは、画素を駆動するための駆動ＴＦＴであって、この駆動ＴＦＴは、スイッチングＴＦＴ（図示せず）を介して伝えられるデータ信号により、有機電界発光素子に流入される電流量を決定する。
このような駆動ＴＦＴと接続される第１電極６３０を設置するために、ソース／ドレイン電極６１３、半導体層６１４、及びゲート絶縁膜６１２を何れも覆う平坦化膜６１５が形成される。平坦化膜６１５は、第１電極６３０を設置するための基礎としての機能と、ソース／ドレイン電極６１３と第１電極６３０とを互いに絶縁させる機能と、を有し、第１電極６３０がソース／ドレイン電極６１３のうち、何れか一つと接続されうるコンタクトホール６１５ａを備える。平坦化膜６１５は、ゲート絶縁膜６１２と同じく有機絶縁膜、無機絶縁膜、または有機無機混成膜からなってもよく、それらの単一構造または積層構造より構成されてもよい。
平坦化膜６１５上に、コンタクトホール６１５ａを介してソース／ドレイン電極６１３のうち、何れか一つと接続する第１電極６３０が配置される。第１電極６３０は、本発明の好ましい実施の形態に係る発光素子用の電極であって、基板６０１上に（平坦化膜６１５上に）配置された金属層構造体または金属ライン６３１と、金属層構造体または金属ライン６３１を完全に覆う伝導性ポリマーのポリマー層構造体またはポリマーライン６３２とを備える。金属層構造体または金属ライン６３１と、ポリマー層構造体またはポリマーライン６３２とは、図１ないし図３と関連して説明された金属層構造体または金属ライン２、及びポリマー層構造体またはポリマーライン３にそれぞれ対応する。また、ポリマー層構造体またはポリマーライン６３２は、平坦化膜６１５を貫通して提供されたコンタクトホール６１５ａを介してソース／ドレイン電極６１３のうち、何れか一つと接続する。このように構成された第１電極６３０は、図４の実施の形態と関連して説明された第１電極４３０と類似した特性を有する。
この第１電極６３０を覆うように絶縁物質を含む画素定義膜６２０が形成され、この画素定義膜６２０に開口部６２１が形成されて、第１電極６３０を露出させる。画素定義膜６２０は、有機絶縁膜、無機絶縁膜、または有機無機混成膜より形成され、それらの単一構造または多層構造からなり、インクジェットプリンティング方式により成形されうる。画素定義膜６２０の形成方式は、図４の実施の形態と関連して説明された層間絶縁膜４２０の形成方式と同一であるため、これについての詳細な説明は省略する。
そして、画素定義膜６２０の開口部６２１に対応するように、有機発光層６５０が第１電極６３０を覆うように形成され、この有機発光層６５０上に第１電極６３０と対向した第２電極６４０が形成される。有機発光層６５０は、図４及び図５と関連して説明した有機発光層と同じ構成を有しうる。第２電極６４０は、発光素子の全体画素を覆うように形成されうるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、第１電極６３０が所定形状の画素に対応するようにパターン化された場合には、このパターンに相応するようにパターン化されてもよい。
以上、本発明に係る発光素子の実施の形態として有機電界発光素子を説明したが、本発明は、液晶ディスプレイ素子または電界放出ディスプレイ素子のような他の形態の発光素子にも同じく適用されうる。
本発明は、図示された実施の形態を参考に説明されたが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施の形態が可能であるということが理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決まらねばならない。
本発明は、電子装置のディスプレイ関連の技術分野に好適に適用され得る。
１ 基底基板、
２ 金属ライン、
３ 構造体、
４ ポリマーライン。
２ 金属ライン、
３ 構造体、
４ ポリマーライン。
Claims (34)
- 基底基板と、
前記基底基板上に配置され、ライン状に形成された金属より構成された層構造体と、
前記金属の層構造体上に配置された伝導性ポリマーの層構造体と、
を備え、
前記伝導性ポリマーの層構造体は、前記金属より構成された層構造体の少なくとも上面および一側面が覆われるように、ライン状に形成されることを特徴とする発光素子用の基板。 - 前記金属は、銀、銅、および金よりなる群から選択される何れか一種であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子用の基板。
- 前記金属の層構造体は、ライン状に形成された複数の金属ラインより形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光素子用の基板。
- 前記金属ラインは、５０μｍないし１５０μｍの幅と１０ｎｍないし２００ｎｍの高さとを有し、隣接した金属ライン間の距離は、１００μｍないし１５００μｍであることを特徴とする請求項３に記載の発光素子用の基板。
- 前記伝導性ポリマーは、ポリエチレンジオキシチオフェンまたはポリアニリンであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発光素子用の基板。
- 前記伝導性ポリマーの層構造体は、層厚が３０ｎｍないし３００ｎｍである連続層より形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の発光素子用の基板。
- 前記伝導性ポリマーの層構造体は、ライン状に形成された複数のポリマーラインより形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の発光素子用の基板。
- 前記ポリマーラインは、１００μｍないし４００μｍの幅と、１０ｎｍないし２００ｎｍの高さとを有し、隣接したポリマーライン間の距離は、１００μｍないし１５００μｍであることを特徴とする請求項７に記載の発光素子用の基板。
- 前記伝導性ポリマーの層構造体において、前記ポリマーラインは、前記金属ラインの少なくとも上面および一側面を覆うように形成されることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の発光素子用の基板。
- 前記伝導性ポリマーの層構造体において、前記ポリマーラインは、前記金属ラインを完全に覆うことによって埋設されるように形成されることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の発光素子用の基板。
- ライン状の金属の層構造体が伝導性ポリマーによって少なくとも上面および一側面を覆うように形成される、伝導性ポリマー構造体を有する発光素子用の基板の製造方法であって、
基底基板上に、５０μｍないし１５０μｍの幅と１０ｎｍないし２００ｎｍの高さを有する金属層を付着するステップと、
１００μｍないし４００μｍの幅と１０ｎｍないし２００ｎｍの高さを有する、伝導性ポリマーの層構造体を付着するステップと、
を含むことを特徴とする発光素子用の基板の製造方法。 - 前記ライン状に付着された金属ラインは、金属を含むインクのインクジェットプリンティングにより付着されたことを特徴とする請求項１１に記載の発光素子用の基板の製造方法。
- 前記伝導性ポリマーは、スピンコーティングまたはプリンティングにより付着されたことを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の発光素子用の基板の製造方法。
- 銀、銅、および金よりなる群から選択される何れか一種は、前記金属として使用され、
ポリエチレンジオキシチオフェンまたはポリアニリンは、前記伝導性ポリマーとして使用されることを特徴とする請求項１１〜請求項１３のいずれか一項に記載の発光素子用の基板の製造方法。 - 基底基板上に配置され、５０μｍないし１５０μｍの幅と１０ｎｍないし２００ｎｍの高さとを有する金属より構成された層と、
前記金属の層構造体上に１００μｍないし４００μｍの幅と１０ｎｍないし２００ｎｍの高さを有する伝導性ポリマーの層と、
を備え、
前記金属層は、前記伝導性ポリマー層によって少なくとも上面および一側面が覆われるように、ライン状に形成されることを特徴とする発光素子用の電極。 - 前記金属は、銀、銅、および金よりなる群から選択される何れか一種であることを特徴とする請求項１５に記載の発光素子用の電極。
- 前記金属層は、ライン状に形成された複数の金属ラインより形成されたことを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の発光素子用の電極。
- 前記金属ラインは、５０μｍないし１５０μｍの幅と、１０ｎｍないし２００ｎｍの高さとを有し、隣接した金属ライン間の距離は、１００μｍないし１５００μｍであることを特徴とする請求項１７に記載の発光素子用の電極。
- 前記伝導性ポリマーは、ポリエチレンジオキシチオフェンまたはポリアニリンであることを特徴とする請求項１５〜請求項１８のいずれか一項に記載の発光素子用の電極。
- 前記伝導性ポリマーの層構造体は、層厚が３０ｎｍないし３００ｎｍである連続層より形成されたことを特徴とする請求項１５から請求項１９のいずれか一項に記載の発光素子用の電極。
- 前記伝導性ポリマーの層構造体は、ライン状に形成された複数のポリマーラインより形成されたことを特徴とする請求項１９または請求項２０に記載の発光素子用の電極。
- 前記ポリマーラインは、１００μｍないし４００μｍの幅と、１０ｎｍないし２００ｎｍの高さとを有し、隣接したポリマーライン間の距離は、１００μｍないし１５００μｍであることを特徴とする請求項２１に記載の発光素子用の電極。
- 前記伝導性ポリマーの層構造体において、前記ポリマーラインは、前記金属ラインの少なくとも上面および一側面を覆うように形成されることを特徴とする請求項２１または請求項２２に記載の発光素子用の電極。
- 前記伝導性ポリマー層構造体において、前記ポリマーラインは、前記金属ラインを完全に覆うことによって埋設するように形成されることを特徴とする請求項２１〜請求項２３いずれか一項に記載の発光素子用の電極。
- 基底基板上に配置され、５０μｍないし１５０μｍの幅と１０ｎｍないし２００ｎｍの高さとを有する金属より構成された層構造体、及び前記金属の層構造体上に配置された、１００μｍないし４００μｍの幅と１０ｎｍないし２００ｎｍの高さを有する伝導性ポリマーの層を備え、前記金属層は、前記伝導性ポリマー層によって少なくとも上面および一側面が覆われるように、ライン状に形成される伝導性ポリマー層構造体からなる第１電極と、
前記第１電極と対向された第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に介在される発光層と、を備えることを特徴とする発光素子。 - 前記金属は、銀、銅、および金よりなる群から選択される何れか一種であることを特徴とする請求項２５に記載の発光素子。
- 前記金属の層構造体は、ライン状に形成された複数の金属ラインより形成されたことを特徴とする請求項２５または請求項２６に記載の発光素子。
- 前記金属ラインは、５０μｍないし１５０μｍの幅と、１０ｎｍないし２００ｎｍの高さとを有し、隣接した金属ライン間の距離は、１００μｍないし１５００μｍであることを特徴とする請求項２７に記載の発光素子。
- 前記伝導性ポリマーは、ポリエチレンジオキシチオフェンまたはポリアニリンであることを特徴とする請求項２５〜請求項２８のいずれか一項に記載の発光素子。
- 前記伝導性ポリマーの層構造体は、層厚が３０ｎｍないし３００ｎｍである連続層より形成されたことを特徴とする請求項２５から請求項２９のいずれか一項に記載の発光素子。
- 前記伝導性ポリマーの層構造体は、ライン状に形成された複数のポリマーラインより形成されたことを特徴とする請求項２５から請求項３０のいずれか一項に記載の発光素子。
- 前記ポリマーラインは、１００μｍないし４００μｍの幅と、１０ｎｍないし２００ｎｍの高さとを有し、隣接したポリマーライン間の距離は、１００μｍないし１５００μｍであることを特徴とする請求項３１に記載の発光素子。
- 前記ポリマーラインは、前記金属ラインの少なくとも上面および一側面を覆うように形成されることを特徴とする請求項３１または請求項３２に記載の発光素子。
- 前記ポリマーラインは、前記金属ラインを完全に覆うことによって埋設するように形成されることを特徴とする請求項３１または請求項３２に記載の発光素子。
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