JP5724828B2

JP5724828B2 - 発光素子

Info

Publication number: JP5724828B2
Application number: JP2011239109A
Authority: JP
Inventors: 鋼次郎舘; 晴視鈴木
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2015-05-27
Anticipated expiration: 2031-10-31
Also published as: JP2013097984A

Description

本発明は、下部電極、発光層、上部電極が順に積層されてなる第１、第２画素を有する発光素子に関するものである。

従来より、ガラス等で構成される基板上に下部電極、発光層、上部電極が順に積層されてなる画素を有する発光素子が知られており、例えば、Ｃ字形状の第１画素とこの第１画素の内側に位置する第２画素とを有する発光素子が知られている。具体的には、Ｃ字形状の第１画素は、下部電極に切り欠き部分が形成されており、下部電極上に発光層がＣ字形状となるように配置されている。

このような発光素子では、一般的に第１、第２画素の上部電極は共通接続されている。また、第１画素を構成する下部電極は、基板の端部まで延設されて外部回路との接続端子としての機能を果すように構成され、第２画素を構成する下部電極は第１画素における下部電極の切り欠き部分を介して第１画素を構成する下部電極と同じ側の端部まで延設されて外部回路との接続端子としての機能を果すように構成されている。つまり、上記発光素子では、外部回路と接続される端子は、第１、第２画素の各下部電極および第１、第２画素の上部電極の３つとされている。

また、例えば、特許文献１には、Ｏ字形状の第１画素とこの第１画素の内側に位置する第２画素とを有する発光素子が提案されている。言い換えると、第２画素が完全に第１画素で囲まれた発光素子が提案されている。この発光素子では、第１画素を構成する下部電極と第２画素を構成する下部電極とが立体構成され、第２画素を構成する下部電極が基板の端部まで延設されている。

特開２００２−７５６６１号公報

しかしながら、上記のような発光素子では、第１、第２画素を構成する各下部電極がそれぞれ外部回路と接続されることになり、意匠の制約等によって各下部電極のレイアウトが複雑になることがあるという問題がある。

また、上記特許文献１のような発光素子の場合には、第１画素の下部電極と第２画素の下部電極とを立体交差させる必要があるため、製造工程が複雑になるという問題もある。

さらに、上記特許文献１のような発光素子では、第１画素の下部電極と第２画素の下部電極とが立体交差されており、第１画素中における各下部電極が立体交差する部分では２つの下部電極が積層されることになる。また、各下部電極が立体交差する部分では、各下部電極を絶縁するための絶縁膜も配置されている。このため、第１画素中における各下部電極が立体交差する部分は、第２画素や第１画素における下部電極が１つしか配置されていない部分と比較して、多重反射等によって見栄えが異なるという問題がある。

本発明は上記点に鑑みて、第１画素とこの第１画素と異なる領域に形成された第２画素とを有する発光素子において、下部電極のレイアウトを簡単にすることができると共に、第１、第２画素の見栄えが互いに異なることを抑制することができる発光素子を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、基板（１０）の一面上に、第１下部電極（２０ａ）、発光層を有する第１中間層（２１ａ）、第１上部電極（２２ａ）が順に積層されてなる第１画素（Ａ）と、第１画素（Ａ）と異なる領域に第２下部電極（２０ｂ）、発光層を有する第２中間層（２１ｂ）、第２上部電極（２２ｂ）が順に積層されてなる第２画素（Ｂ）とを有する発光素子であって、第１画素（Ａ）の第１下部電極（２０ａ）と第２画素（Ｂ）の第２上部電極（２２ｂ）とが電気的に接続され、第１画素（Ａ）の第１上部電極（２２ａ）と第２画素（Ｂ）の第２下部電極（２０ｂ）とが電気的に接続され、第２画素（Ｂ）は、第１画素（Ａ）によって取り囲まれていると共に当該第１画素（Ａ）と分離されており、基板（１０）を一面側から視たとき、第１画素（Ａ）と第２画素（Ｂ）との間に第２画素（Ｂ）を取り囲む環状の隔壁（２６）を備えていることを特徴としている。

このような発光素子では、第１画素（Ａ）の第１下部電極（２０ａ）および第１上部電極（２２ａ）が外部回路と電気的に接続されることにより、第２画素（Ｂ）の第１下部電極（２０ｂ）および第２上部電極（２２ｂ）が外部回路と電気的に接続される。すなわち、外部回路と接続される下部電極を１つにすることができ、下部電極のレイアウトが複雑になることを抑制することができる。

また、従来のように、第１画素（Ａ）の第１下部電極（２０ａ）と第２画素（Ｂ）の第２下部電極（２０ｂ）とを立体交差させる必要もなく、第１、第２画素（Ａ、Ｂ）の見栄えが互いに異なることを抑制することもできる。

さらに、第１、第２上部電極（２２ａ、２２ｂ）を蒸着によって形成する際に隔壁（２６）によって第１、第２上部電極（２２ａ、２２ｂ）が絶縁分離されるため、第１、第２上部電極（２２ａ、２２ｂ）を同時に形成することができ、製造工程を簡略化することができる。

また、請求項２に記載の発明では、第１画素（Ａ）と第２画素（Ｂ）との面積比を第１画素（Ａ）と接続される配線部の抵抗と第２画素（Ｂ）に接続される配線部の抵抗との抵抗比の逆数とすることを特徴としている。

これによれば、第１、第２画素（Ａ、Ｂ）に同じ電流密度の電流を流すことができ、第１画素（Ａ）の輝度と第２画素（Ｂ）の輝度とが異なることを抑制することができる。

さらに、請求項３に記載の発明では、第１画素（Ａ）の第１下部電極（２０ａ）と第２画素（Ｂ）の第２上部電極（２２ｂ）とを第１接続電極（２５ａ）を介して電気的に接続し、第１画素（Ａ）の第１上部電極（２２ａ）と第２画素（Ｂ）の第２下部電極（２０ｂ）とを第２接続電極（２５ｂ）を介して電気的に接続し、第１、第２下部電極（２０ａ、２０ｂ）をＩｎを含む透明酸化物で構成し、第１、第２接続電極（２５ａ、２５ｂ）をＩｎを含む透明酸化物との標準電位差が１．０Ｖ以下である金属で構成することを特徴としている。

これによれば、Ｉｎを含む透明酸化物が酸化還元反応することを抑制することができ、第１、第２接続電極（２５ａ、２５ｂ）が腐食することを抑制することができる。

例えば、請求項４に記載の発明のように、第１、第２接続電極（２５ａ、２５ｂ）をＣｒ、Ｍｏ、Ｍｏ合金、ＮｉまたはＮｉ合金のいずれかで構成することができる。

また、請求項５に記載の発明のように、第１、第２中間層（２１ａ、２１ｂ）を有機層で構成することができる。これによれば、第１、第２画素（Ａ、Ｂ）がダイオード特性を有するようにすることができる。

さらに、請求項６に記載の発明のように、第１画素（Ａ）および第２画素（Ｂ）は、時分割で駆動されるものとすることができる。これによれば、積分効果により、見た目の明るさを容易に調整することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態における発光素子の断面構成を示す図である。第１、第２画素の平面レイアウトである。図１に示す発光素子の等価回路図である。本発明の他の実施形態における第１、第２画素の平面レイアウトである。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態における発光素子の断面構成を示す図であり、図２は第１、第２画素の平面レイアウトである。なお、本実施形態の発光素子は、例えば、文字、数字、記号、７セグメント等を表示するものとして適用されると好適である。

図１に示されるように、発光素子は、基板１０上に、第１陽極２０ａ、第１中間層２１ａ、第１陰極２２ａが順に積層されて構成される第１画素Ａと、第１画素Ａと異なる領域に第２陽極２０ｂ、第２中間層２１ｂ、第２陰極２２ｂが順に積層されて構成される第２画素Ｂとを有する構成とされている。本実施形態では、図２に示されるように、第１画素ＡはＯ字形状とされており、第２画素Ｂは第１画素Ａの内側に位置し、かつ円形状とされている。

基板１０は、例えば、ソーダガラス、バリウムシリケートガラス、アルミノシリケートガラス等のガラス、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリメチルメタクリレート、ポリプロピレン、ポリエチレン等のプラスチック、石英、陶器等のセラミック等で構成されている。

第１、第２陽極２０ａ、２０ｂは、本実施形態では、エッチングにより微細パターンを形成しやすいＩｎを主成分とするＩＴＯ（酸化インジウムスズ）やＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）等の透明酸化物で構成されており、所定パターンに対応した形状とされている。具体的には、第１陽極２０ａは第２陽極２０ｂを取り囲む形状とされており、絶縁膜２３にて区画、分離されている。なお、絶縁膜２３は、例えば、フォトレジスト等で構成されている。

また、第１陽極２０ａは、基板１０の端部まで形成されており、基板１０の端部において一部が絶縁膜２３から露出させられることで外部回路との接続端子２４として機能するようになっている。なお、本実施形態では、第１、第２陽極２０ａ、２０ｂが本発明の第１、第２下部電極に相当している。

第１、第２中間層２１ａ、２１ｂは、それぞれホール輸送層、発光層、電子輸送層等の有機層が順に積層されることにより構成されている。具体的には、第１中間層２１ａは第１陽極２０ａ上にＯ字形状となるように構成され、第２中間層２１ｂは第１中間層２１ａの内側に位置するように第２陽極２０ｂ上に構成されており、絶縁膜２３にて区画、分離されている。そして、各陽極２０ａ、２０ｂから正孔がホール輸送層を介して発光層に注入されると共に、各陰極２２ａ、２２ｂから電子が電子輸送層を介して発光層に注入され、発光層にてこれらが結合することで発光する。

第１、第２陰極２２ｂは、Ａｌ、Ａｇ、Ａｌ合金、またはＡｇ合金のいずれかで構成され、所定パターンに対応した形状とされている。具体的には、第１陰極２２ａは第２陰極２２ｂを取り囲む形状とされており、絶縁膜２３にて区画、分離されている。なお、本実施形態では、第１、第２陰極２２ａ、２２ｂが本発明の第１、第２上部電極に相当している。

そして、第１陽極２０ａと第２陰極２２ｂとが第１接続電極２５ａを介して電気的に接続されており、第１陰極２２ａと第２陽極２０ｂとが第２接続電極２５ｂを介して電気的に接続されている。具体的には、第１接続電極２５ａは、第１陽極２０ａ上に第１、第２中間層２１ａ、２１ｂと同じ厚さとなるように形成され、第２接続電極２５ｂは、第２陽極２０ｂ上に第１、第２中間層２１ａ、２１ｂと同じ厚さとなるように形成されている。そして、第１接続電極２５ａの一部が第２陰極２２ｂと接触することによって第１陽極２０ａと第２陰極２２ｂとが電気的に接続されており、第２接続電極２５ｂの一部が第１陰極２２ａと接触することによって第１陰極２２ａと第２陽極２０ｂとが電気的に接続されている。

なお、第１、第２接続電極２５ａ、２５ｂは、絶縁膜２３にて区画、分離されている。また、本実施形態では、第１、第２接続電極２５ａ、２５ｂは、第１、第２陽極２０ａ、２０ｂを構成する材料との標準電位差が１．０Ｖ以下である金属で構成されている。より好ましくは、０．５Ｖ以下となる材料で構成されるのが良く、具体的には、第１、第２陽極２０ａ、２０ｂがＩＴＯやＩＺＯで構成されている場合には、第１、第２接続電極２５ａ、２５ｂはＣｒ、ＭｏまたはＭｏ合金のいずれかで構成されている。

また、第１画素Ａは、第１陽極２０ａ、第１中間層２１ａ、第１陰極２２ａが順に積層されている部分で構成され、第２画素Ｂは、第２陽極２０ｂ、第２中間層２１ｂ、第２陰極２２ｂが順に積層されている部分で構成されている。

すなわち、第１陽極２０ａのうち第１中間層２１ａの直下に位置しない部分、第１陰極２２ａのうち第１中間層２１ａの直上に位置しない部分、第２陽極２０ｂのうち第２中間層２１ｂの直下に位置しない部分、第２陰極２２ｂのうち第２中間層２１ｂの直上に位置しない部分は、第１、第２画素Ａ、Ｂに電流（電圧）を印加するための配線部として機能する。つまり、本実施形態ではこれらの部分が本発明の配線部に相当している。

そして、本実施形態では、第１画素Ａと第２画素Ｂとの面積比は、第１画素Ａと接続される配線部の抵抗と第２画素Ｂに接続される配線部の抵抗との抵抗比の逆数とされている。なお、配線部とは、上記のように、第１、第２陽極２０ａ、２０ｂおよび第１、第２陰極２２ａ、２２ｂのうち第１、第２画素Ａ、Ｂを構成しない部分と、第１、第２接続電極２５ａ、２５ｂとにより構成されるものであり、これらの厚さや長さ等によって配線部の抵抗が決定される。

このため、本実施形態では、配線部の厚さや長さ等を適宜考慮して第１画素Ａと第２画素Ｂとの面積比を第１画素Ａと接続される配線部の抵抗と第２画素Ｂに接続される配線部の抵抗との抵抗比の逆数とされている。

このような発光素子の回路構成は図３に示すようになる。すなわち、本実施形態の発光素子は、第１画素Ａと第２画素Ｂとが時分割で駆動されることによって交互に発光するものである。特に限定されるものではないが、駆動周波数は、第１画素Ａと第２画素Ｂとのちらつきを抑制するために７０Ｈｚ以上とされることが好ましい。

また、基板１０を第１、第２画素Ａ、Ｂが形成されている側から視たとき、第１画素Ａと第２画素Ｂとの間には第２画素Ｂを取り囲む環状の隔壁２６が形成されている。

次に、上記発光素子の製造方法について簡単に説明する。

まず、基板１０上にＩＴＯやＩＺＯを蒸着により形成し、エッチング等によりパターニングして所定形状の第１、第２陽極２０ａ、２０ｂを形成する。具体的には、第２陽極２０ｂを取り囲むように第１陽極２０ａを形成する。

次に、第１、第２陽極２０ａ、２０ｂを覆うように絶縁膜２３を形成して当該絶縁膜２３をフォトリソグラフィー等によりパターニングし、第１、２陽極２０ａ、２０ｂのうち第１、第２中間層２１ａ、２１ｂが形成される領域および第１陽極２０ａのうち外部電極と接続される接続端子２４として機能する部位を露出させる。

続いて、第１、第２中間層２１ａ、２１ｂおよび第１、第２接続電極２５ａ、２５ｂを形成した後、これらを覆う絶縁膜２３を形成すると共に絶縁膜２３上に隔壁２６を形成する。そして、絶縁膜２３および隔壁２６をフォトリソグラフィー等によりパターニングし、第１、第２陰極２２ａ、２２ｂが形成される領域を露出させる。その後、ＡｌやＡｇ等を蒸着する。このとき、隔壁２６により、隔壁２６の内側の領域と外側の領域とが絶縁分離されて第１、第２陰極２２ａ、２２ｂが形成される。つまり、一度の蒸着で第１、第２陰極２２ａ、２２ｂを同時に形成することができる。なお、図１では、特に図示していないが、隔壁２６上にはＡｌやＡｇ等の第１、第２陰極２２ａ、２２ｂを構成する材料が付着している。

以上説明したように、本実施形態の発光素子は、第１画素Ａを構成する第１陽極２０ａと第２画素Ｂを構成する第２陰極２２ｂとが第１接続電極２５ａを介して電気的に接続され、第１画素Ａを構成する第２陰極２２ｂと第２画素Ｂを構成する第１陽極２０ｂとが第２接続電極２５ｂを介して電気的に接続されている。すなわち、外部回路と接続される陽極を１つにすることができ、陽極のレイアウトが複雑になることを抑制することができる。

また、従来のように、第１、第２画素Ａ、Ｂにおける第１、第２陽極２０ａ、２０ｂを立体交差させる必要もなく、第１、第２画素Ａ、Ｂの見栄えが互いに異なることを抑制することができる。

さらに、第１画素Ａと第２画素Ｂとの面積比は、第１画素Ａと接続される配線部の抵抗と第２画素Ｂに接続される配線部の抵抗との抵抗比の逆数とされている。このため、第１、第２画素Ａ、Ｂには同じ電流密度の電流が流れることになり、第１画素Ａの輝度と第２画素Ｂの輝度とが異なることを抑制することができる。

また、第１、第２接続電極２５ａ、２５ｂを第１、第２陽極２０ａ、２０ｂを構成する材料との間の標準電位差が１．０Ｖ以下である材料を用いて構成している。このため、第１、第２陽極２０ａ、２０ｂが酸化還元反応することを抑制することができ、第１、第２接続電極２５ａ、２５ｂが腐食することを抑制することができる。

そして、本実施形態では、隔壁２６を形成した後にＡｌやＡｇ等を蒸着して第１、第２陰極２２ａ、２２ｂを同時に形成している。このため、第１陰極２２ａと第２陰極２２ｂとを形成する際に別々の成膜工程を行う必要がなく、製造工程を簡略化することができる。また、第１、第２陰極２２ａ、２２ｂを別々の成膜工程で行う必要がないため、成膜時に塗り分けマスクを用いる必要もなく、塗り分けマスクと発光画素との接触懸念を無くすことができる。さらに、第１、第２陰極２２ａ、２２ｂを同じ成膜工程で形成しており、成膜工程の回数を減らすことができるため、成膜工程中に異物が付着する確率を低減することができる。そして、成膜工程の回数を減らすことができるため、コストの低下を図ることができる。

（他の実施形態）
上記第１実施形態では、第１画素Ａは第２画素Ｂを取り囲むＯ字形状とされたものを説明したが、第１画素Ａの形状はこれに限定されるものではない。図４は、他の実施形態における第１、第２画素Ａ、Ｂの平面レイアウトである。図４に示されるように、第１画素ＡをＯ字形状の一部が切り落とされたいわゆるＣ字形状としてもよい。

また、上記第１実施形態において、第１、第２陽極２０ａ、２０ｂをＡｌ、Ａｇ、Ａｌ合金、またはＡｇ合金のいずれかで構成し、第１、第２陰極２２ａ、２２ｂをＩＴＯ等で構成してもよい。すなわち、第１、第２陽極２０ａ、２０ｂと第１、第２陰極２２ａ、２２ｂとは、少なくともいずれか一方が透明電極とされていればよい。なお、第１、第２陰極２２ａ、２２ｂをＩＴＯ等の透明電極とした場合には、第１、第２陰極２２ａ、２２ｂ側から発光することになる。

１０基板
２０ａ、２０ｂ第１、第２陽極
２１ａ、２１ｂ第１、第２中間層
２２ａ、２２ｂ第１、第２陰極
２３絶縁膜
２５ａ、２５ｂ第１、第２接続電極

Claims

基板（１０）の一面上に、第１下部電極（２０ａ）、発光層を有する第１中間層（２１ａ）、第１上部電極（２２ａ）が順に積層されてなる第１画素（Ａ）と、前記第１画素（Ａ）と異なる領域に第２下部電極（２０ｂ）、発光層を有する第２中間層（２１ｂ）、第２上部電極（２２ｂ）が順に積層されてなる第２画素（Ｂ）とを有する発光素子であって、
前記第１画素（Ａ）の前記第１下部電極（２０ａ）と前記第２画素（Ｂ）の前記第２上部電極（２２ｂ）とが電気的に接続され、前記第１画素（Ａ）の前記第１上部電極（２２ａ）と前記第２画素（Ｂ）の前記第２下部電極（２０ｂ）とが電気的に接続されており、
前記第２画素（Ｂ）は、前記第１画素（Ａ）によって取り囲まれていると共に当該第１画素（Ａ）と分離されており、
前記基板（１０）を前記一面側から視たとき、前記第１画素（Ａ）と前記第２画素（Ｂ）との間に前記第２画素（Ｂ）を取り囲む環状の隔壁（２６）を備えていることを特徴とする発光素子。
前記第１画素（Ａ）と前記第２画素（Ｂ）との面積比は、前記第１画素（Ａ）と接続される配線部の抵抗と前記第２画素（Ｂ）に接続される配線部の抵抗との抵抗比の逆数とされていることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
前記第１画素（Ａ）の前記第１下部電極（２０ａ）と前記第２画素（Ｂ）の前記第２上部電極（２２ｂ）とは第１接続電極（２５ａ）を介して電気的に接続され、前記第１画素（Ａ）の前記第１上部電極（２２ａ）と前記第２画素（Ｂ）の前記第２下部電極（２０ｂ）とは第２接続電極（２５ｂ）を介して電気的に接続されており、
前記第１、第２下部電極（２０ａ、２０ｂ）がＩｎを含む透明酸化物で構成され、前記第１、第２接続電極（２５ａ、２５ｂ）が前記Ｉｎを含む透明酸化物との標準電位差が１．０Ｖ以下である金属で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の発光素子。
前記第１、第２接続電極（２５ａ、２５ｂ）は、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｏ合金、ＮｉまたはＮｉ合金のいずれかで構成されていることを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
前記第１、第２中間層（２１ａ、２１ｂ）は、有機層で構成されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の発光素子。
前記第１画素（Ａ）および前記第２画素（Ｂ）は、時分割で駆動されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の発光素子。