JPH09306671A - 有機薄膜エレクトロルミネッセンス素子及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子注入電極の電気抵抗の違いによる発光輝
度のばらつきを防止できる有機薄膜エレクトロルミネッ
センス素子及びその駆動方法を提供することを目的とし
ている。 【解決手段】 基板１と、正孔注入電極２と、有機薄膜
層３と、電子注入電極６と、正孔注入電極２及び電子注
入電極６を駆動するための電極駆動用ＩＣと、正孔注入
電極２及び電子注入電極６と電極駆動用ＩＣを接続する
ためのリード線８を備え、電子注入電極６が下地層４
と、下地層４上に形成され下地層４よりも導電率の高い
導電層５を備え、電子注入電極６を共通電極とし、正孔
注入電極２をセグメント電極として駆動することによっ
て、発光輝度のばらつきを防止できる有機薄膜エレクト
ロルミネッセンス素子及びその駆動方法を提供すること
が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セグメントマトリ
ックスパネルやドットマトリックスパネル等のディスプ
レイパネルに用いられる有機薄膜エレクトロルミネッセ
ンス素子及びその駆動方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エレクトロルミネッセンス素子とは、固
体蛍光性材料の電界発光（エレクトロルミネッセンス）
を利用した発光デバイスであり、無機材料を用いる無機
エレクトロルミネッセンス素子（以下、無機ＥＬ素子と
略す。）については、既に液晶ディスプレイのバックラ
イトや平面ディスプレイ等への応用展開が図られてい
る。しかしながら、無機ＥＬ素子は、１００Ｖ以上の高
い交流電圧で駆動させる必要があり、また青色発光が困
難なため三原色によるフルカラー化が難しいという欠点
を有している。一方、１９８７年にコダック社より有機
材料からなる薄膜を正孔輸送層及び発光層の２層に分け
た機能分離型の有機薄膜多層構造を有する有機薄膜エレ
クトロルミネッセンス素子（以下、有機薄膜ＥＬ素子と
略す。）が提案され、この有機薄膜ＥＬ素子は１０Ｖ以
下の低い駆動電圧において１０００ｃｄ／ｍ²以上の高
い発光輝度を有することが判った（「アプライド・フィ
ジックス・レターズ」、第５１巻、９１３ページ等参
照）。これ以降、有機材料を用いた同様な積層構造の有
機薄膜ＥＬ素子の研究開発が盛んに行われており、大画
面かつ高解像度であって発光輝度の均一な有機薄膜ＥＬ
素子の開発が要求されている。このような積層構造を有
する有機薄膜ＥＬ素子の従来例について、図３及び図４
を用いて説明する。

【０００３】図３は従来のドットマトリックス状に発光
する有機薄膜ＥＬ素子の断面模式図であり、図４は従来
のドットマトリックス状に発光する有機薄膜ＥＬ素子の
平面模式図である。図３及び図４において、９はガラス
等の透明な基板、１０は基板９上に形成されたＩＴＯ
（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：錫添加の酸化イ
ンジウム）膜等からなる正孔注入電極、１１は正孔注入
電極１０上に形成されたＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，
Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ジフェ
ニル−４，４’−ジアミン（以下、ＴＰＤと略す。）膜
等からなる正孔輸送層、１２は正孔輸送層１１上に積層
された８−ヒドロキシキノリンアルミニウム（以下、Ａ
ｌｑ３と略す。）膜等からなる発光層、１３は発光層１
２上に積層されたＡｌ−Ｌｉ合金又はＭｇ−Ａｇ合金等
からなる電子注入電極、１４は正孔注入電極及び電子注
入電極を駆動するための基板９上に実装された電極駆動
用ＩＣ、１５は正孔注入電極１０又は電子注入電極１３
と電極駆動用ＩＣ１４を接続するための基板９上に形成
されたリード線、１６は発光層１２における発光部であ
り、図３においては有機薄膜層１７が正孔輸送層１１と
発光層１２からなる２層構造となっている。また、有機
薄膜ＥＬ素子を所定のマトリックス状に発光させるため
に、正孔注入電極１０と電子注入電極１３は互いに直交
する線状等のパターンで複数形成されており、正孔注入
電極１０又は電子注入電極１３の各々に対応したリード
線１５が配設されている。このような構成を有する有機
薄膜ＥＬ素子の正孔注入電極１０又は電子注入電極１３
のいずれかを共通電極とし、他方をセグメント電極とし
て、電極駆動用ＩＣ１４により共通電極を順次駆動させ
ることによって、正孔注入電極１０と電子注入電極１３
に挟まれた部分に相当する発光層１２の内の発光部１６
が発光する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の有機薄膜ＥＬ素子では正孔注入電極又は電子注入電
極のいずれを共通電極として駆動させた場合も、共通電
極の電気抵抗が高いために各共通電極毎のオーム損の違
いが極めて大きく、このオーム損の違いによって各共通
電極に供給される電流値が異なるために、発光部におけ
る発光輝度がばらつくという問題を有していた。さら
に、正孔注入電極を厚くすることによって電気抵抗を低
くすることは可能であるが、その場合には正孔注入電極
の厚さに応じて発光輝度が低下するという問題を有して
いた。

【０００５】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
であり、電子注入電極の電気抵抗を低減して、電子注入
電極毎の電流値の違いによる発光輝度のばらつきを防止
できる有機薄膜エレクトロルミネッセンス素子の提供及
び発光輝度のばらつきを防止することが可能な有機薄膜
エレクトロルミネッセンス素子の駆動方法を提供するこ
とを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の有機薄膜エレク
トロルミネッセンス素子は、正孔注入電極が形成された
基板と、基板上に形成された有機薄膜層と、有機薄膜層
上に形成された電子注入電極と、正孔注入電極及び電子
注入電極を駆動するための基板上に実装された電極駆動
用ＩＣと、正孔注入電極及び電子注入電極と電極駆動用
ＩＣを接続するための基板上に配設されたリード線を備
えた有機薄膜エレクトロルミネッセンス素子であって、
電子注入電極が下地層と、下地層上に形成された下地層
よりも導電率の高い導電層を備えた構成よりなる。この
構成により、電子注入電極の電気抵抗を低減して、電子
注入電極毎の電流値の違いによる発光輝度のばらつきを
防止できる有機薄膜エレクトロルミネッセンス素子を提
供することが可能となる。また、本発明の有機薄膜エレ
クトロルミネッセンス素子の駆動方法は、正孔注入電極
が形成された基板と、基板上に形成された有機薄膜層
と、有機薄膜層上に形成された電子注入電極と、正孔注
入電極及び電子注入電極を駆動するための基板上に実装
された電極駆動用ＩＣと、正孔注入電極及び電子注入電
極と電極駆動用ＩＣを接続するための基板上に配設され
たリード線を有し、電子注入電極が下地層と、下地層上
に形成された下地層よりも導電率の高い導電層を備えた
有機薄膜エレクトロルミネッセンス素子の駆動方法であ
って、電子注入電極を共通電極とし、正孔注入電極をセ
グメント電極として駆動する構成よりなる。この構成に
より、発光輝度のばらつきを防止することが可能な有機
薄膜エレクトロルミネッセンス素子の駆動方法を提供す
ることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、正孔注入電極が形成された基板と、基板上に形成さ
れた有機薄膜層と、有機薄膜層上に形成された電子注入
電極と、正孔注入電極及び電子注入電極を駆動するため
の基板上に実装された電極駆動用ＩＣと、正孔注入電極
及び電子注入電極と電極駆動用ＩＣを接続するための基
板上に配設されたリード線を備えた有機薄膜エレクトロ
ルミネッセンス素子であって、電子注入電極が下地層
と、下地層上に形成された下地層よりも導電率の高い導
電層を備えたこととしたものであり、電子注入電極の電
気抵抗を低減して、電子注入電極毎の電流値の違いによ
る発光輝度のばらつきを防止できるという作用を有す
る。

【０００８】基板としては、石英、ノンアルカリガラ
ス、アルカリガラス、ポリエチレンテレフタレート、ポ
リカーボネート等が用いられるが、透明で支持板となる
ものであれば特に限定されるものではない。

【０００９】正孔注入電極としては、錫添加の酸化イン
ジウム（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄ
ｅ）、アンチモン添加の酸化錫（ＡＴＯ：Ａｎｔｉｍｏ
ｎｙ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、アルミニウム添加の酸化
ジルコニウム（ＡＺＯ：Ａｎｔｉｍｏｎｙ Ｚｉｒｃｏ
ｎｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）等が挙げられるが、透明な電極
材料であれば特にこれに限定されるものではない。

【００１０】有機薄膜層は発光層のみからなる１層構造
又は機能分離型の多層構造のいずれでもよく、多層構造
については正孔輸送層及び正孔輸送層上に積層された発
光層からなる２層構造、発光層及び発光層上に積層され
た電子輸送層からなる２層構造、正孔輸送層及び正孔輸
送層上に積層された発光層、発光層上に積層された電子
輸送層からなる３層構造等のいずれの構造でもよい。

【００１１】発光層としては、可視領域に蛍光を有し、
成膜性のよい有機化合物が望ましく、Ａｌｑ３等を用い
ることができるが、特にこれに限定されるものではな
い。

【００１２】正孔輸送層としては、キャリア移動度が大
きく、成膜性がよく、透明な有機化合物が望ましく、Ｔ
ＰＤ等を用いることができるが、特にこれらに限定され
るものではない。

【００１３】尚、基板上への正孔注入電極、有機薄膜
層、電子注入電極層の形成方法としては、蒸着法、スピ
ンコート法、キャスト法、ＬＢ法等の公知の薄膜作成法
を用いることができる。

【００１４】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１に記載の発明において、導電層が、銅、銀、金、白
金、アルミニウムの内のいずれか１種類以上又はこれら
の合金からなることとしたものであり、電子注入電極の
電気抵抗を非常に小さくすることができるという作用を
有する。

【００１５】本発明の請求項３に記載の発明は、正孔注
入電極が形成された基板と、基板上に形成された有機薄
膜層と、有機薄膜層上に形成された電子注入電極と、正
孔注入電極及び電子注入電極を駆動するための基板上に
実装された電極駆動用ＩＣと、正孔注入電極及び電子注
入電極と電極駆動用ＩＣを接続するための基板上に配設
されたリード線を有し、電子注入電極が下地層と、下地
層上に形成された下地層よりも導電率の高い導電層を備
えた有機薄膜エレクトロルミネッセンス素子の駆動方法
であって、電子注入電極を共通電極とし、正孔注入電極
をセグメント電極として駆動することとしたものであ
り、電気抵抗の低い電子注入電極を共通電極として駆動
することによって、発光輝度のばらつきを防止して有機
薄膜エレクトロルミネッセンス素子を駆動させることが
できるという作用を有する。

【００１６】以下、本発明の実施の形態について、図１
及び図２を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の第１実施の形態におけ
る有機薄膜エレクトロルミネッセンス素子の平面模式図
であり、図２は本発明の第１実施の形態における有機薄
膜エレクトロルミネッセンス素子の断面模式図である。
図１及び図２において、１は基板、２は正孔注入電極、
３は有機薄膜層、４は下地層、５は導電層、６は電子注
入電極、７は電極駆動用ＩＣ、８はリード線である。図
１及び図２において、正孔注入電極２が形成された基板
１上に有機薄膜層３が形成され、有機薄膜層３上に下地
層４及び導電層５の２層構造からなる電子注入電極６が
積層されている。また、基板１上にはリード線８が、各
正孔注入電極２又は各電子注入電極６と電極駆動用ＩＣ
７を接続するように配設されている。

【００１７】以上のように本実施の形態によれば、電子
注入電極を下地層及び下地層上に形成された下地層より
も導電率の高い導電層からなる２層構造とすることによ
って、電子注入電極の電気抵抗を低減し、電子注入電極
毎の電流値の違いによる有機薄膜ＥＬ素子の発光輝度の
ばらつきを防止することが可能となる。

【００１８】尚、本実施の形態においては、正孔注入電
極と電子注入電極が直交する線状に形成されたものとし
たが、特にこの形状に限定されるものではない。

【００１９】（実施の形態２）本発明の第２実施の形態
による有機薄膜エレクトロルミネッセンス素子の駆動方
法を説明する。図１及び図２に示したような有機薄膜エ
レクトロルミネッセンス素子の各電子注入電極に線順次
パルス印加を行い、同時に正孔注入電極に電極駆動用Ｉ
Ｃにより印写表示に伴う信号に応じて電圧を印加するこ
とによって、有機薄膜エレクトロルミネッセンス素子が
所望の形状に発光する。

【００２０】以上のように本実施の形態によれば、電気
抵抗の低い電子注入電極を共通電極とし、正孔注入電極
をセグメント電極として駆動することによって、有機薄
膜ＥＬ素子の発光輝度のばらつきを防止することが可能
となる。

【００２１】次に、本発明を実施例と比較例を用いて説
明する。

【００２２】

【実施例】

（実施例１）ガラス基板上にスパッタリング法よって厚
さ０．１６μｍのＩＴＯ薄膜を形成した後、ＩＴＯ膜上
にレジスト材（東京応化社製、ＯＦＰＲ−８００）をス
ピンコート法により塗布して厚さ１０μｍのレジスト膜
を形成し、マスク、露光、現像して、ＩＴＯ膜上のレジ
スト膜を所定の形状にパターニングした。このガラス基
板を６０℃で５０％塩酸中に浸漬して、レジスト膜が形
成されていない部分のＩＴＯ膜をエッチングしてからレ
ジスト膜を除去し、ＩＴＯ膜からなる正孔注入電極及び
リード線が形成されたガラス基板を得た。このガラス基
板上のレジスト膜を除去した後、洗剤（フルウチ化学社
製、セミコクリーン）による５分間の超音波洗浄、純水
による１０分間の超音波洗浄、アンモニア水１に対して
過酸化水素水１と水５を混合した溶液による５分間の超
音波洗浄、７０℃の純水による５分間の超音波洗浄の順
に洗浄処理した後、窒素ブロアーでガラス基板に付着し
た水分を除去し、さらに２５０℃に加熱して乾燥した。
このように洗浄したガラス基板の正孔注入電極が形成さ
れている部分に蒸着法により、厚さ０．０５μｍのＴＰ
Ｄ薄膜と０．０７５μｍのＡｌｑ３薄膜が積層された構
成からなる有機薄膜層を形成した後、Ａｌｑ３薄膜の上
面に所定のマスクを施した後、２元蒸着法により厚さ
０．２５μｍのＡｌ−Ｌｉ合金薄膜からなる下地層を形
成した。さらに、下地層上に蒸着法により厚さ０．８μ
ｍのＡｇ薄膜からなる導電層を形成し、有機薄膜層上に
２層構造の電子注入電極を形成した。このようにして電
子注入電極が形成されたガラス基板上に、電極駆動用Ｉ
ＣをＣＯＧ実装法により実装して有機薄膜ＥＬ素子を作
製した。

【００２３】（比較例１）導電層を形成しないことを除
いて実施例１と同様な方法により有機薄膜ＥＬ素子を作
製した。

【００２４】以上のようにして作製した実施例１及び比
較例１における有機薄膜ＥＬ素子を５Ｖ、８Ｖ、１０Ｖ
の各直流電圧により電子注入電極を共通電極として駆動
させたところ、実施例１における有機薄膜ＥＬ素子の発
光部における発光輝度の差はいずれの電圧の場合も±１
％であったのに対して、比較例１における有機薄膜ＥＬ
素子の発光輝度の差は±５％であった。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、有機薄膜
エレクトロルミネッセンス素子の電子注入電極毎の電流
値の違いによる発光輝度のばらつきを防止できることか
ら、有機薄膜エレクトロルミネッセンス素子の発光層の
大型化や、発光部を狭ピッチに形成して解像度を向上さ
せることが可能な有機薄膜エレクトロルミネッセンス素
子が得られるという優れた効果が得られる。また、本発
明によれば、電気抵抗の低い電子注入電極を共通電極と
して駆動させて発光輝度のばらつきを防止することが可
能であることから、大画面及び高解像度の有機薄膜エレ
クトロルミネッセンス素子を発光輝度のばらつきがなく
駆動させることができる有機薄膜エレクトロルミネッセ
ンス素子の駆動方法が得られるという優れた効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態における有機薄膜エレ
クトロルミネッセンス素子の平面模式図

【図２】本発明の第１実施の形態における有機薄膜エレ
クトロルミネッセンス素子の断面模式図

【図３】従来のドットマトリックス状に発光する有機薄
膜エレクトロルミネッセンス素子の断面模式図

【図４】従来のドットマトリックス状に発光する有機薄
膜エレクトロルミネッセンス素子の平面模式図

【符号の説明】

１，９ 基板 ２，１０ 正孔注入電極 ３，１７ 有機薄膜層 ４ 下地層 ５ 導電層 ６，１３ 電子注入電極 ７，１４ 電極駆動用ＩＣ ８，１５ リード線 １１ 正孔輸送層 １２ 発光層 １６ 発光部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小松 隆宏 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 若松 千春 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】正孔注入電極が形成された基板と、前記基
   板上に形成された有機薄膜層と、前記有機薄膜層上に形
   成された電子注入電極と、前記正孔注入電極及び前記電
   子注入電極を駆動するための前記基板上に実装された電
   極駆動用ＩＣと、前記正孔注入電極及び前記電子注入電
   極と前記電極駆動用ＩＣを接続するための前記基板上に
   配設されたリード線を備えた有機薄膜エレクトロルミネ
   ッセンス素子であって、前記電子注入電極が下地層と、
   前記下地層上に形成された前記下地層よりも導電率の高
   い導電層を備えたことを特徴とする有機薄膜エレクトロ
   ルミネッセンス素子。
2. 【請求項２】前記導電層が、銅、銀、金、白金、アルミ
   ニウムの内のいずれか１種類以上又はこれらの合金から
   なること特徴とする請求項１に記載の有機薄膜エレクト
   ロルミネッセンス素子。
3. 【請求項３】正孔注入電極が形成された基板と、前記基
   板上に形成された有機薄膜層と、前記有機薄膜層上に形
   成された電子注入電極と、前記正孔注入電極及び前記電
   子注入電極を駆動するための前記基板上に実装された電
   極駆動用ＩＣと、前記正孔注入電極及び前記電子注入電
   極と前記電極駆動用ＩＣを接続するための前記基板上に
   配設されたリード線を有し、前記電子注入電極が下地層
   と、前記下地層上に形成された前記下地層よりも導電率
   の高い導電層を備えた有機薄膜エレクトロルミネッセン
   ス素子の駆動方法であって、前記電子注入電極を共通電
   極とし、前記正孔注入電極をセグメント電極として駆動
   することを特徴とする有機薄膜エレクトロルミネッセン
   ス素子の駆動方法。