JPH10149879A

JPH10149879A - 有機ｅｌ素子の基板構造とその形成方法

Info

Publication number: JPH10149879A
Application number: JP8326061A
Authority: JP
Inventors: Morimitsu Wakabayashi; 守光若林; Shigeru Fukumoto; 滋福本; Tetsuya Tanpo; 哲也丹保
Original assignee: Hokuriku Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Hokuriku Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1996-11-20
Filing date: 1996-11-20
Publication date: 1998-06-02

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成で、電極同士の短絡が生じず、均
一で明るい発光を可能にする。【解決手段】樹脂等の第一の基板２０の面にＩＴＯ等
の透明な電極材料による透明電極２４をマスク蒸着やエ
ッチングにより所定のパターンに形成し、この透明電極
２４の表面にＳｉＯ₂等の絶縁体の絶縁層２８を積層し
てその表面にガラス等の第二の基板を３２を設ける。後
に、第一の基板２０を除去し、この第一の基板２０を除
去した平坦な面に、ホール輸送材料３４及び電子輸送材
料３６その他発光材料による有機ＥＬ材料からなる発光
層３５を積層する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、平面光源やディ
スプレイ、その他所定のパターンの発光表示に用いられ
る有機ＥＬ素子の発光層を表面に形成する基板構造とそ
の形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばドットマトリクス発光させ
る有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子は、図９
に示すように、ガラス基板１０に透光性のＩＴＯ膜を形
成し、このＩＴＯ膜をストライプ状にエッチングして透
明電極１２を形成し、その上面にトリフェニルアミン誘
導体（ＴＰＤ）等のホール輸送材料１４を設け、その上
に発光材料であるアルミキレート錯体（Ａｌｑ₃）等の
電子輸送材料１６を積層している。そしてその上面に、
Ａｌ，Ｌｉ，Ａｇ，Ｍｇ，Ｉｎ等の背面電極１８を、上
記透明電極１２のパターンと直交する方向にストライプ
状に蒸着等で付着して形成している。この有機有機ＥＬ
素子は、透明電極１２と背面電極１８の交点に所定の電
流を流し、発光させるものである。そして、この有機Ｅ
Ｌ素子の基板構造の製造方法は、ガラス基板１０上に順
次電極材料及びＥＬ材料を真空蒸着により形成してい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ここで、有機ＥＬ素子
は電流が流れる素子であり、電界により制御される液晶
素子とは異なり、発光位置によりその導体経路の抵抗値
より電流値が異なり、発光量が異なって明るさにばらつ
きが生じるものであった。従って、発光箇所に至る導体
の抵抗値は、できるかぎり低い方が好ましいものであ
り、ＩＴＯ膜の厚さは、通常２０００Å〜４０００Å程
度である。一方。発光層の材料は、厚いと電流が流れな
いため、上記ＴＰＤ、Ａｌｑ₃ともに５００Å程度の薄
い層に形成されている。

【０００４】従って、この透明電極１２と発光層の厚さ
の差がきわめて大きいために、透明電極１２の角部や側
面部に、ＥＬ材料の薄い部分や存在しない部分が生じ、
背面電極１８と透明電極１２との間に短絡が生じる場合
があった。さらに、ＩＴＯ膜による透明電極１２は、比
較的抵抗が大きく、上記マトリクス駆動するＥＬ素子の
場合、透明電極の各クロスポイント毎の抵抗値が異な
り、均一な発光ができないものであった。さらに、ファ
インパターン化すると、抵抗がより高くなり、十分な発
光が得られないとともに、発光にむらが生じるものであ
った。

【０００５】この発明は、上記従来の技術に鑑みてなさ
れたもので、簡単な構成で、電極同士の短絡が生じず、
均一で明るい発光を可能にする有機ＥＬ素子の基板構造
とその形成方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、樹脂等の第
一の基板面にＩＴＯ等の透明な電極材料による透明電極
をマスク蒸着やエッチングにより所定のパターンに形成
し、この透明電極の表面にＳｉＯ₂等の絶縁体の絶縁層
を積層してその表面にガラス等の第二の基板を設け、こ
の後上記第一の基板を除去し、この第一の基板を除去し
た平坦な面を、ホール輸送材料及び電子輸送材料その他
発光材料による有機ＥＬ材料からなる発光層を積層する
面にした有機ＥＬ素子の基板構造である。

【０００７】また、上記透明電極の発光部を除いた周縁
部等に金（Ａｕ）等の補助導体としての導電層を積層
し、透明電極パターンの抵抗を低くして流れる電流が多
くなるようにしたものである。さらに、この導電層に部
分的に接続するとともに、絶縁層を介して上記所定のパ
ターン間に導電層を形成し、さらに抵抗を低くしたもの
である。また、上記第二の基板の裏面側に、上記導電層
に接する所定の導体パターンが形成されているものであ
る。

【０００８】またこの発明は、樹脂等の第一の基板面に
ＩＴＯ等の透明な電極材料による透明電極をマスク蒸着
やエッチングにより所定のパターンに形成し、この透明
電極の表面にＳｉＯ₂等の絶縁材体を真空蒸着やスパッ
タリングその他の真空薄膜形成技術により積層し、その
後その表面にガラス等の第二の基板を固定し、この後上
記第一の基板を溶剤により除去し、この第一の基板を除
去した平坦な面を、ホール輸送材料及び電子輸送材料そ
の他発光材料による有機ＥＬ材料からなる発光層を積層
する面にする有機ＥＬ素子の基板構造の形成方法であ
る。

【０００９】上記透明電極は真空薄膜形成技術により所
定のストライプ状のマスクを用いて所定のストライプパ
ターンに形成し、その後、このマスクを上記第一の基板
から平行にわずかに離して、金等の導電体による導電層
を、上記ストライプと直交する成分を有する斜め方向か
ら上記真空薄膜形成技術により形成し、このとき、上記
透明電極の所定の部分に上記金等の導電体のつかない開
口部を形成し、この後、上記導電層等を覆う透明な絶縁
層を上記真空薄膜形成技術により形成し、透明な上記第
二の基板を接合後、上記発光層等を形成する有機ＥＬ素
子の基板構造の形成方法である。さらに、必要に応じ
て、上記導電層に接続する導電層や導電部を上記絶縁層
と上記第二の基板との間に形成するものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を基にして説明する。図１、図２はこの発明の
有機ＥＬ素子の基板構造の第一実施形態を示すもので、
この実施形態の有機ＥＬ素子の基板構造は、図２に示す
ように、エッチングレジスト等に用いられる樹脂等であ
って溶剤に溶ける第一の基板２０を設け、その表面に先
ず、Ａｌの下地層２２を約１０００Å程度の厚さで全面
に真空蒸着等の真空薄膜形成技術により形成する。そし
て、ＩＴＯ等の透明な電極材料による透明電極２４を、
真空薄膜形成技術のマスク蒸着により２０００Å〜４０
００Å程度の厚さでストライプ状の所定のパターンに形
成する。さらに、透明電極２４の発光部を除いた周縁部
等に金等の導電層２６を真空蒸着等の真空薄膜形成技術
によりにより形成する。このとき、透明電極２４の周縁
部及び側面部を金等の導電層２６が確実に覆うととも
に、各ストライプ間の導電層２６が確実に離間し絶縁が
図られるように、専用のマスクに替えて蒸着する。また
は、透明電極２４用のマスクを透明電極２４からわずか
に離して、金をこのマスクのストライプと直交する方向
成分を有する斜め方向両側から蒸着し、この後、透明電
極２４間の導電層２６を所定幅でエチングして絶縁を図
るようにしても良い。

【００１１】次に、図２に示すように、この透明電極２
４及び導電層２６の表面全体を覆うように、透明のＳｉ
Ｏ₂等の絶縁層２８を、真空蒸着等の真空薄膜形成技術
により積層する。そして、その表面に、透明の接着剤３
０を塗布し、透明なガラス、石英、透明樹脂等の第二の
基板３２を接着する。接着剤３０は、適宜選択可能であ
るが、紫外線硬化樹脂を用いたものが好ましい。

【００１２】この後、第一の基板２０を有機溶剤により
除去し、さらに、下地層２２を酸により除去する。そし
て、この第一の基板２０、下地層２２を除去した平坦な
面上に、図１に示すように、ホール輸送材料３４、及び
電子輸送材料３６その他発光材料による有機ＥＬ材料か
らなる発光層３５を積層する。そして、発光層３５の電
子輸送材料３６の表面には、例えばＬｉを０．０１〜
０．０５％程度含む純度９９％程度のＡｌ−Ｌｉ合金の
背面電極３８を、適宜の５００Å〜１０００Å程度の厚
さで、透明電極２４と直交するように、ストライプ状に
形成する。さらに、この背面電極３８の表面には、適宜
９９．９９９％以上の純度のＡｌによる背面電極層を形
成しても良く、この背面電極の構造は適宜設定し得る。

【００１３】背面電極３８の表面には、保護層４０が積
層されている。保護層４０は、Ａｇ、Ａｌ等の金属薄膜
や、フェノール、エポキシ等の樹脂や、導電性塗料によ
り形成され、背面電極３８及び発光層３５を外気から遮
断するものである。

【００１４】発光層３５は、母体材料のうちホール輸送
材料３４としては、トリフェニルアミン誘導体（ＴＰ
Ｄ）、ヒドラゾン誘導体、アリールアミン誘導体等があ
る。また、電子輸送材料３６としては、アルミキレート
錯体（Ａｌｑ₃）、ジスチリルビフェニル誘導体（ＤＰ
ＶＢｉ）、オキサジアゾール誘導体、ビスチリルアント
ラセン誘導体、ベンゾオキサゾールチオフェン誘導体、
ペリレン類、チアゾール類等を用いる。さらに、適宜の
発光材料を混合しても良く、ホール輸送材料３４と電子
輸送材料３６を混合した発光層３５を形成しても良く、
その場合、ホール輸送材料３４と電子輸送材料３６の比
は、１０：９０乃至９０：１０の範囲で適宜変更可能で
ある。

【００１５】ここで蒸着条件は、例えば、真空度が６×
１０^-6Ｔｏｒｒで、ＥＬ材料の場合５０Å／ｓｅｃの蒸
着速度で成膜させる。また、発光層３５等をフラッシュ
蒸着により形成しても良い。フラッシュ蒸着法は、予め
所定の比率で混合した有機ＥＬ材料を、３００〜６００
℃好ましくは、４００〜５００℃に加熱した蒸着源に落
下させ、有機ＥＬ材料を一気に蒸発させるものである。
また、その有機ＥＬ材料を容器中に収容し、急速にその
容器を加熱し、一気に蒸着させるものでも良い。

【００１６】この実施形態の有機ＥＬ素子の基板構造
は、透明電極２４に接する発光層３５を、第一の基板２
０を除去した平坦面に形成するようにしたので、発光層
３５がきれいに確実に形成され、透明電極２４と背面電
極３８との間の短絡が生じないものである。また、補助
導体である導電層２６を各パターン毎に形成しているの
で、透明電極２４に至る回路の電気抵抗がきわめて小さ
く、透明電極２４と背面電極３８間の発光層３５の発光
効率が良く明るく、各地点での発光にむらがなく、均一
な発光を可能にするものである。

【００１７】次に、この発明の第二実施形態の有機ＥＬ
素子の基板構造について図３を基にして説明する。ここ
で、上記実施形態と同様の部材は同一符号を付して説明
を省略する。この実施形態の有機ＥＬ素子の基板構造
は、図３に示すように、上記実施形態と同様に樹脂等の
溶剤に溶ける第一の基板２０の表面に、Ａｌの下地層２
０を全面に真空蒸着等の真空薄膜形成技術により形成す
る。そして、ＩＴＯ等の透明な電極材料による透明電極
２４を、２０００Å〜４０００Å程度の厚さで全面に真
空薄膜形成技術により形成する。この後、透明電極２４
をストライプ状にエッチングし、さらに、Ａｌの下地層
２２について、透明電極２４間の幅より狭い幅の部分を
エッチングする。部分的なエッチングは、適宜所定幅の
レジストを表面に設けて行なう。

【００１８】次に、発光部を除いた透明電極２４の周縁
部等に、金等の導電層２６をマスクを用いて真空蒸着等
の真空薄膜形成技術により形成し、上記実施形態と同様
に第二の基板３２を形成後、第一の基板２０を有機溶剤
により除去し、残っている下地層２２も除去する。そし
て、この第一の基板２０を除去した面に、図３に示すよ
うに、ホール輸送材料３４、及び電子輸送材料３６その
他発光材料による有機ＥＬ材料からなる発光層３５を積
層する。そして、発光層３５の電子輸送材料３６の表面
には、背面電極３８をストライプ状に形成する。さら
に、背面電極３８の表面には、保護層４０が積層されて
いる。

【００１９】この実施形態の場合、エッチングにより透
明電極２４のストライプを形成する際に、下地層２２も
エッチングされてしまうので、後に第一の基板２０と下
地層２２を除去すると、絶縁層２８が突出した形状とな
る。しかし、この突出量は、下地層２２と等しい厚さで
あり、透明電極２４の厚さと比べて比較的薄く、透明電
極２０と背面電極３８との短絡の恐れはない。

【００２０】また、この実施形態の有機ＥＬ素子の基板
構造と同様の構造で、上記製造方法とは逆に、下地層２
２を全面に蒸着等で形成し、その後、透明電極２４は、
ストライプ状のマスクを用いて形成し、さらに、このマ
スクを第一の基板２０から離して、上記第一実施形態と
同様に金等の導体層２６をマスク蒸着等によりストライ
プ状に形成しても良い。そして、この導電層２６を除去
した開口を透明電極２４上の所定位置にエッチングによ
り形成するとともに、同時に、透明電極２４缶の導電層
２６のエッチングも行ない、絶縁を図る。そして、この
とき、下地層２２もエッチングされる。この後、透明電
極２４、導電層２６の表面にＳｉＯ₂等の絶縁体２８を
真空蒸着等の真空薄膜形成技術により積層し、その後そ
の表面にガラス等の第二の基板３２を接着材３０を介し
て接合する。この後、図３に示すように、第一の基板２
０を溶剤により除去し、下地層２２を酸によりエッチン
グし、その面に、発光層３５等を形成しても良い。

【００２１】次に、この発明の第三実施形態の有機ＥＬ
素子の基板構造について図４を基にして説明する。ここ
で、上記実施形態と同様の部材は同一符号を付して説明
を省略する。この実施形態の有機ＥＬ素子の基板構造
は、上記実施例と同様に形成された金等の導電層２６に
部分的に接する導体部４１を形成し、この導体部４１に
接するように、第二の基板３２の一方の面には、ストラ
イプ状にＡｌや金等の導体パターン４２が形成されてい
る。そして、この製造工程は、第一の基板２０上での絶
縁層３０の形成前に蒸着等により導体部４１を形成する
か、または絶縁層３０の形成時にマスク蒸着等により導
電層２６が露出する開口部４３を形成し、この開口に導
電体を蒸着または塗布等により形成しても良い。また、
開口部４３をエッチングにより形成しても良い。そし
て、導体部４１をに第二の基板３２の導体パターン４２
が接続するように、第二の基板３２を接合する。

【００２２】この実施形態のＥＬ素子の基板構造によっ
ても、上記実施形態と同様の効果が得られ、さらに、透
明電極２４に至る回路の電気抵抗が導電部４１及び導体
パターン４２により、さらに小さくなるものである。

【００２３】次に、この発明の第四実施形態の有機ＥＬ
素子の基板構造について図５、図６を基にして説明す
る。ここで、上記実施形態と同様の部材は同一符号を付
して説明を省略する。この実施形態の有機ＥＬ素子の基
板構造は、透明電極２４よりわずかに幅が広く、透明電
極２４を覆ってストライプ状に形成された金等の導電層
２６に、部分的に接するようにする開口部４３が絶縁層
２８の適宜の箇所に形成されている。そして、この開口
部４３を介して導体層２６に接するとともに、導電層２
６の両側縁部を覆い、透明電極２４間にストライプ状に
形成された第二導電層４４が形成されている。

【００２４】この実施形態の導電層２６までの形成は上
記実施形態と同様であり導電層２４の蒸着地にマスク蒸
着等により発光用の開口部４６も形成する。そして、絶
縁層２８の蒸着時に、開口部４３をマスク蒸着等で形成
し、この後、所定の他のマスクを用いて、ストライプ状
に第二導電層４４を蒸着する。この後、上記実施形態と
同様に、接着剤３０を介して第二の基板３２を接合す
る。そして、第一の基板及び下地層を除去して、上記実
施形態と同様に、発光層３５及び背面電極３８を蒸着
し、さらに保護層４０を形成する。

【００２５】この実施形態のＥＬ素子の基板構造によっ
ても、上記実施形態と同様の効果が得られ、さらに、透
明電極２４に至る回路の抵抗がより小さくなり、基板の
形成も容易なものである。

【００２６】次に、この発明の第五実施形態の有機ＥＬ
素子の基板構造について図７を基にして説明する。ここ
で、上記実施形態と同様の部材は同一符号を付して説明
を省略する。この実施形態の有機ＥＬ素子の基板構造
は、透明電極２４を覆うように、絶縁層２８が一面に形
成され、その絶縁層２８の各透明電極２４毎の所定箇所
に、開口部４３が形成され、この開口部４３を介して透
明電極２４に接した導電層２６が、略透明電極２４のス
トライプ間の幅に形成されているものである。そして、
この上に、接着剤３０を介して、第二の基板３２が接合
されている。

【００２７】この実施形態は、透明電極２４を形成後、
絶縁層２８を蒸着し、その際に、マスク等により開口部
４３を形成する。そして、導電層２６をストライプ状に
マスク蒸着し、または一面に蒸着後エッチングしてスト
ライプ状に形成する。この後、上記実施形態と同様に、
接着剤３０を介して第二の基板３２を接合する。そし
て、第一の基板及び下地層を除去して、上記実施形態と
同様に、発光層及び背面電極を蒸着し、さらに保護層を
形成する。

【００２８】この実施形態のＥＬ素子の基板構造によっ
ても、上記実施形態と同様の効果が得られ、さらに、透
明電極２４に至る回路の抵抗がより小さくなり、基板の
形成も容易なものである。

【００２９】次に、この発明の第六実施形態の有機ＥＬ
素子の基板構造について図８を基にして説明する。ここ
で、上記実施形態と同様の部材は同一符号を付して説明
を省略する。この実施形態の有機ＥＬ素子の基板構造
は、上記第五実施形態と同様に、透明電極２４を覆うよ
うに、絶縁層２８が一面に形成され、その絶縁層２８の
各透明電極２４毎の所定箇所に、開口部４３が形成され
ている。そして、この開口部４３を介して透明電極２４
に接した導体部４１が開口部４３毎に形成されている。
導体部４１は第二の基板３２に形成された、透明電極２
４に対応したストライプ状の導体パターン４２に接続し
ている。第二の基板３２は接着剤３０を介して接合され
ている。

【００３０】この実施形態は、透明電極２４を形成後、
絶縁層２８を蒸着し、その際に、マスク等により開口部
４３を形成し、導体部４１を所定箇所に蒸着または塗布
する。この後、上記実施形態と同様に、接着剤３０を介
して第二の基板３２を接合する。次に、第一の基板及び
下地層を除去して、上記実施形態と同様に、発光層及び
背面電極を蒸着し、さらに保護層を形成する。そして、
この実施形態のＥＬ素子の基板構造によっても、上記実
施形態と同様の効果が得られる。

【００３１】なお、この発明の有機ＥＬ素子の基板構造
は、透明電極及びその補助導体の形成を第一の基板によ
り形成し、その反対側に第二の基板を接合した後、第一
の基板を除去して、この第一の基板が位置した面に、発
光層等を形成するものであり、透明電極や各導電層、導
体部の形成方法及び材料は問わない。

【００３２】

【発明の効果】この発明の有機ＥＬ素子の基板構造及び
その形成方法は、一旦、第一の基板により透明電極等を
形成し、その後、第二の基板を設けた後、第一の基板を
除去して、その面に、発光層等を形成するので、発光層
等の形成面が、きわめて平坦であり、背面電極との短絡
や、発光不良が生じないものである。また、透明電極
に、補助導体として、導電層を形成し、透明電極新居達
回路の抵抗値を低くし、各位置での電流値がほぼ均一に
なるようにし、発光むらが生じないものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第一実施形態の有機ＥＬ素子の断面
図である。

【図２】この第一実施形態の有機ＥＬ素子の基板構造の
断面図である。

【図３】この発明の第二実施形態の有機ＥＬ素子の断面
図である。

【図４】この発明の第三実施形態の有機ＥＬ素子の断面
図である。

【図５】この発明の第四実施形態の有機ＥＬ素子の断面
図である。

【図６】この第四実施形態の有機ＥＬ素子の基板構造の
平面図である。

【図７】この発明の第五実施形態の有機ＥＬ素子の基板
構造の断面図である。

【図８】この発明の第六実施形態の有機ＥＬ素子の基板
構造の断面図である。

【図９】従来の技術の有機ＥＬ素子の断面図である。

【符号の説明】

２０第一の基板２２下地層２４透明電極２６導電層２８絶縁層３０接着剤３２第二の基板３４ホール輸送材料３５発光層３６電子輸送材料３８背面電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第一の基板面に透明な電極材料による透
明電極を所定のパターンに形成し、この透明電極の表面
に絶縁体の絶縁層を積層し、その表面に第二の基板を設
けて上記第一の基板を除去した平坦な面を、有機ＥＬ材
料からなる発光層を積層する面にした有機ＥＬ素子の基
板構造。
【請求項２】上記透明電極の発光部を除いた周縁部に
補助導体としての導電層を積層し、透明電極のパターン
の抵抗を低くしたものである請求項１記載の有機ＥＬ素
子の基板構造。
【請求項３】上記導電層に部分的に接続するととも
に、上記絶縁層を介して上記所定のパターン間に導電層
を形成した請求項１または２記載の有機ＥＬ素子の基板
構造。
【請求項４】上記第二の基板の裏面側に、上記導電層
に接する所定の導体パターンが形成されている請求項１
または２記載の有機ＥＬ素子の基板構造。
【請求項５】上記第二の基板及び絶縁層は、透明であ
る請求項１または２記載の有機ＥＬ素子の基板構造。
【請求項６】第一の基板面に透明な電極材料による透
明電極を所定のパターンに形成し、この透明電極の表面
に絶縁材体を真空薄膜形成技術により積層し、その後そ
の表面に第二の基板を固定し、この後上記第一の基板を
除去し、この第一の基板を除去した平坦な面を、有機Ｅ
Ｌ材料からなる発光層を積層する面にする有機ＥＬ素子
の基板構造の形成方法。
【請求項７】上記透明電極は真空薄膜形成技術により
所定のストライプ状のマスクを用いて所定のストライプ
パターンに形成し、その後、このマスクを上記第一の基
板から平行にわずかに離して、金等の導電体による導電
層を、上記ストライプと直交する成分を有する斜め方向
から上記真空薄膜形成技術により形成し、このとき、上
記透明電極の所定の部分に上記金等の導電体のつかない
開口部を形成し、この後、上記導電層等を覆う透明な絶
縁層を上記真空薄膜形成技術により形成し、透明な上記
第二の基板を接合後、上記発光層を形成する有機ＥＬ素
子の基板構造の形成方法。
【請求項８】上記導電層に接続する導電層や導電部を
上記絶縁層と上記第二の基板との間に形成するものであ
る請求項６または７記載の有機ＥＬ素子の基板構造の形
成方法。