JPH11144877A

JPH11144877A - 有機発光素子

Info

Publication number: JPH11144877A
Application number: JP9307300A
Authority: JP
Inventors: Makoto Uchiumi; 誠内海; Yoshinobu Sugata; 好信菅田
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1997-11-10
Filing date: 1997-11-10
Publication date: 1999-05-28
Also published as: GB2331183A; GB9824546D0; GB2331183B; GB2331183A9

Abstract

(57)【要約】【課題】表示部の抵抗とともに、接続部の抵抗をも低
減し、陽極の配線抵抗増加を抑制し得る電極構造を得る
有機発光素子を提供する。また、実用的なディスプレイ
における電極寸法を満たす陽極が形成された有機発光素
子を提供する。【解決手段】少なくとも、外部駆動回路と電気的に接
続される配線機能を有する複数の陽極、該外部駆動回路
と電気的に接続される配線機能を有する少なくとも１以
上の陰極、および該陽極と該陰極に挟持される有機発光
層を有する有機発光素子において、前記複数の陽極がそ
れぞれ透明導電膜とこれらに電気的に接触する複数の金
属膜とからなり、該複数の金属膜の材料の抵抗率が前記
透明導電膜の材料の抵抗率よりも低い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機発光素子に関
し、特に低電圧、低消費電力で駆動可能な、輝度ムラの
小さなフラットパネルディスプレイ型の有機発光素子に
関する。

【０００２】

【従来の技術】有機発光素子は、自己発光型素子である
ため視認性が高く、低電圧で駆動できるという特徴を持
つ。そのため、実用化研究が積極的になされている。有
機発光素子としては、透明基板上に陽極の透明導電膜、
有機物からなる正孔輸送層と発光層、および陰極の金属
膜を形成した、有機層が２層構造のものや、有機層が、
正孔輸送層、発光層および電子輸送層の３層からなる構
造のものが知られている。

【０００３】かかる有機発光素子の発光機構は次のよう
に考えられている。即ち、陰極から注入された電子と、
陽極から注入された正孔とが、正孔輸送層と発光層の界
面近傍で再結合することにより励起子が生じ、この励起
子が放射失活する過程で光を放つと考えられており、こ
の光は陽極である透明導電膜および透明基板を通して外
部に放出される。有機発光素子を用いたフラットパネル
ディスプレイの一つに、図１に示すようなパッシブマト
リクス型（単純マトリクス型）ディスプレイがある。

【０００４】このディスプレイは、表示部１と接続部２
および外部駆動回路（図示せず）から成る。表示部１と
は、透明基板３上の複数の陽極４と、これに直交する複
数の陰極６と、これらに挟持された有機層５の領域を指
し、陽極４と陰極６の交差領域の発光部を１単位として
１画素が形成される。また、接続部２とは、陽極４およ
び陰極６を表示部１より基板周囲へ延長させた領域であ
る。この接続部２を介して表示部１を外部駆動回路に接
続することによりディスプレイ装置が構成される。

【０００５】表示部１における電極配線長は、画素数と
画素ピッチにより規定され、ディスプレイの使用目的に
より決定される。接続部２における配線長は、外部駆動
回路との接続ための長さや、有機発光素子を外気と遮断
するために必要な部品を取りつけるための部分の長さな
どにより決まる。

【０００６】一般に、有機発光素子の陽極には透明導電
膜であるインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）が用いられてい
る。ＩＴＯの抵抗率は約１．５×１０^−４Ω・ｃｍであ
り、Ａｌなどの金属配線材料に比較して非常に大きい。

【０００７】また、近年、ディスプレイが大型化、高精
細化する傾向があり、配線が長く、微細になってきてい
る。よって、今日では、透明導電膜の抵抗率の高さと配
線の微細化があいまって、陽極の配線抵抗が大きくなる
という問題点が生じている。

【０００８】陽極の配線抵抗が大きくなると、抵抗に由
来した電圧降下のために画素ごとに印加される電圧に大
きな変化が生じる。このため画素ごとの発光輝度差が拡
大し、パネル内で輝度ムラが生じ、視認性を低下させる
原因となる。そこで、陽極の抵抗を低減させる方法とし
て、特開平４−８２１９７号公報、特開平５−３０７９
９７号公報および特開平６−５３６９号公報に開示され
た技術が提案されている。

【０００９】特開平４−８２１９７号公報では、「透明
な電極と電気的に接触して、金属の電極が配設されてい
る」ことにより、透明な電極の抵抗を低減した、と述べ
られている。また、この公報記載の実施例において、透
明電極の幅が１ｍｍで、かつ該透明電極に配設される金
属電極の幅が０．５ｍｍであるという技術が例示されて
いる。また、特開平５−３０７９９７号公報では、「陽
極及び正孔輸送層間の一部に積層された前記陽極より仕
事関数の小さい金属膜を有する」とすることにより、ま
た特開平６−５３６９号公報は「前記陽極が透明な第１
陽極部と前記正孔輸送層に接する前記第１陽極部より仕
事関数の高い第２陽極部からなる」とすることにより、
金属膜からの素子へのキャリアの注入特性を考慮し、か
つ、金属膜と透明導電膜が一体となることにより陽極の
抵抗値を軽減している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平４−８２１９７号公報においては、金属の電極の配
設位置や、形状の違いによる透明電極の配線抵抗の低減
の効果については言及されていない。また、いずれの公
報提案の技術も表示部に設ける金属の材料や形状を検討
してはいるが、陽極の重要な構成要素である接続部にお
ける金属の配設については言及しておらず、未だ、実用
的な有機発光素子ディスプレイに要求される性能を有す
る陽極を実現するに至っているとはいえないのが現状で
ある。

【００１１】そこで本発明の目的は、表示部の抵抗とと
もに、接続部の抵抗をも低減し、陽極の配線抵抗増加を
抑制し得る電極構造を得る有機発光素子を提供すること
にある。また、本発明の他の目的は、実用的なディスプ
レイにおける電極寸法を満たす陽極が形成された有機発
光素子を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の有機発光素子は、少なくとも、外部駆動
回路と電気的に接続される配線機能を有する複数の陽
極、該外部駆動回路と電気的に接続される配線機能を有
する少なくとも１以上の陰極、および該陽極と該陰極に
挟持される有機発光層を有する有機発光素子において、
前記複数の陽極がそれぞれ透明導電膜とこれらに電気的
に接触する複数の金属膜とからなり、該複数の金属膜の
材料の抵抗率が前記透明導電膜の材料の抵抗率よりも低
いことを特徴とするものである。

【００１３】前記複数の金属膜の配設位置は、好ましく
は外部駆動回路との接続部から表示部にまで延在してい
る。

【００１４】また、前記複数の金属膜の配設位置は、好
ましくは表示光の取り出しに必要な表示部の開口部と、
隣接する他の１以上の陽極との電気的絶縁を保つための
領域以外の一部または全部である。

【００１５】

【発明の実施の形態】図２の（ａ）〜（ｄ）は、いずれ
も本発明の有機発光素子における透明導電膜と金属膜お
よび外部駆動回路との接続の具体例を示す模式的断面図
である。

【００１６】図２の（ａ）は、透明基板１１上のパター
ニングされた金属膜１２上に、パターニングされた透明
導電膜１３が積層されることにより形成された陽極と、
該陽極が導電性接着層１４、例えば異方導電性テープを
介して外部駆動回路電極１５と接続された状態を示して
いる。このように外部駆動回路電極１５との接続部位ま
で金属膜が形成されていることにより、陽極の配線抵抗
低減の効果が得られる。

【００１７】上述のように、外部駆動回路電極１５との
接続部位まで金属膜１２を設けた場合、該接続部位にお
ける透明導電膜１３の寸法は陽極の抵抗に大きく影響す
ることはなくなる。例えば、図２（ｂ）に示すように透
明導電膜１３を金属膜１２よるも短く形成したり、ある
いは接続部位にまで延在することがなくても、配線抵抗
への影響は極めて小さくなる。

【００１８】なお、図２の（ａ）〜（ｄ）では、金属膜
１２と透明導電膜１３からなる陽極と外部駆動回路電極
１５との接続を導電性接着層１４を介して行う有機発光
素子の例を示しているが、この導電性接着層１４は、必
ずしも本発明において必須ではない。

【００１９】図２（ｃ）は、透明基板１１上のパターニ
ングされた透明導電膜１３上に、パターニングされた金
属膜１２が積層されることにより形成された陽極と、該
陽極が導電性接着層１４を介して外部駆動回路電極１５
と接続された状態を示している。外部駆動回路電極１５
との接続部位まで金属膜１２が形成されていることによ
り、この場合も前述と同様に陽極の配線抵抗が低減され
る。接続部位における透明導電膜１３の寸法は陽極の配
線抵抗を大きく左右することはなく、例えば、図２
（ｄ）に示すように金属膜１２よりも短く形成したり、
あるいは接続部位にまで延在することがなくても、配線
抵抗への影響は極めて小さい。

【００２０】図１０および図１１は、夫々本発明に係る
前記金属膜の表示部における形状を示している。接続部
５２が延在する表示部５１の開口部５３以外で、他の陽
極との絶縁を保つ範囲のうち、金属膜を設ける領域をな
るべく大きくすることで陽極の配線抵抗低減の効果が大
きくなる。図１０、１１では、このような金属膜の形状
の一例を示すが、形状はこれらに限定されるものではな
い。表示部５１以外では、例えば、外部駆動回路との接
続に影響しない範囲で金属膜をなるべく広い領域で形成
することにより陽極の配線抵抗を低減することができ
る。

【００２１】本発明においては、透明基板としてガラス
基板の他にポリマーフィルム等のフィルム状基板や、ガ
ラス基板上のカラーフィルター等の有機膜に対しても適
用可能である。

【００２２】透明導電膜材料としては、下記の実施例に
示すＩＴＯやインジウム亜鉛酸化物の他に、酸化錫や酸
化亜鉛、アルミニウム錫酸化物などを用いることができ
る。

【００２３】金属膜材料としては、同じく下記の実施例
に示すＭｏやＡｌを用いることができる他に、Ａｌ−Ｔ
ｉ、Ａｌ−Ｃｒ、Ａｌ−Ｍｏ、Ａｌ−Ｗ、Ａｌ−Ｔａ、
Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｎｄなどの２元合金や３元合金を用
いることも可能であり、陽極の抵抗を低減する効果の大
きな配線材料を適宜選定することが望ましい。

【００２４】積層例として、下記の実施例１にＩＴＯと
Ｍｏを示し、実施例２にＡｌとインジウム亜鉛酸化物の
積層例を示すが、他に、Ｍｏとインジウム亜鉛酸化物の
積層例等も挙げられ、また金属膜が透明導電膜の下側ま
たは上側にある場合ともに実施可能である。しかしなが
ら、Ａｌ単膜をＩＴＯの下側に設けると、ヒロックが発
生するため素子の電界集中が発生するなどして好ましく
ない。また、ＩＴＯやインジウム亜鉛酸化物の上側にＡ
ｌ単膜を設けた場合、ポジ型レジストの現像液によりＡ
ｌが溶解し透明電極までが腐食される現象が見られ、作
製が難しく、やはりこの場合も好ましくない。

【００２５】しかし、上述の好ましくないとする積層例
のいずれの場合も、Ａｌ上にＭｏやＮｉなどの金属をさ
らに積層する方法などを採用することにより上記問題を
回避することができる。

【００２６】また、下記の実施例においては陽極と外部
駆動回路との接続に関し、異方導電性テープとＡｕ−Ｎ
ｉメッキ処理された電解銅箔を用いた例を示すが、外部
駆動回路との接続はこれらに限されるものではない。

【００２７】さらに、有機層としては、下記実施例では
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’−ジアミンと
トリス（８−キノリノール）アルミニウムを用いたが、
有機層に用いる材料はこれに限定されるものではなく、
有機発光素子への使用として既に知られているものを適
宜選定して使用することができる。

【００２８】

【実施例】画素数９６０×２４０、画素ピッチ１１０×
３３０μｍ、陽極を上下に２分割した、表示部の対角が
５インチのパネル作製例を本発明の実施例として以下に
示す。

【００２９】実施例１〜３，比較例１ガラス透明基板上に透明導電膜として膜厚約１００ｎｍ
のインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）をスパッタリング法に
より基板温度３００℃で成膜した。さらに、ポジ型フォ
トレジスト（ＯＦＰＲ−８００、東京応化（株）製）を
スピンコーターを用いて塗布した後に露光し、現像液
（ＮＭＤ−３、東京応化（株）製）により図３（ａ）に
示すパターン（表示部幅９６μｍ、接続部幅７０μｍ、
表示部の長さ４２ｍｍ、接続部の長さ（封止部と外部駆
動との接続を含む）１３ｍｍ）に現像した。

【００３０】次に、塩酸を用いてエッチングを行った
後、フォトレジストを剥離し、透明導電膜を形成した。
この透明導電膜の断面図および付法を図３（ｂ）に示
す。透明導電膜２３の端部の透明基板２１に接する部分
の角度θが鋭角なほど、電界集中のおきにくい素子の形
成が可能であり、また、素子の封止を行う際にも外部か
らの水や酸素などの浸入を防ぐことができる。

【００３１】次いで、この透明基板２１上に、金属膜と
して膜厚２００ｎｍのＭｏをスパッタリング法により基
板温度２００℃で成膜した。さらに、ポジ型フォトレジ
ストをスピンコーターを用いて塗布した後に露光し、現
像液により図４（ａ）、図５および図６に示すパターン
に夫々現像し、夫々パターン１、パターン２およびパタ
ーン３とした。金属膜の表示部での幅はいずれも１６μ
ｍである。

【００３２】図４（ａ）に示すパターン１では金属膜は
表示部にのみ配設されている。この断面形状を図４
（ｂ）に示す。金属膜３２は透明基板３１上の透明導電
膜３３と一部分が重なり、残りの部分は透明導電膜３３
の側部に形成されている。

【００３３】図５に示すパターン２は、金属膜は表示部
では図４（ａ）と同じ形状をしており、表示部より外側
では、金属膜幅を広くしてある。

【００３４】図６に示すパターン３では、金属膜は外部
信号線との接続部まで配設されている。

【００３５】次に、リン酸、硝酸、酢酸の混合液を用い
て、Ｍｏ膜のエッチングを行った後、フォトレジストを
剥離し、金属膜を形成した。

【００３６】透明導電膜のみの場合（比較例１）、透明
導電膜とパターン１〜３のいずれかを組合せた場合（実
施例１〜３）について、夫々接続部から最も近い位置
と、遠い位置にある画素までの抵抗を測定した。実測値
を下記の表１に示す。抵抗は、陽極の接続部側に１１０
μｍピッチのＮｉ−Ａｕメッキ表面処理を施した電解銅
箔を異方導電性テープ（日立化成、ＡＣ７２０１）によ
り接続し、測定し、しかる後電解銅箔と異方導電性テー
プの抵抗を差し引いた値が示してある。

【００３７】表１：抵抗の実測値

【００３８】表１の試験結果より、金属膜を配設するこ
とにより画素間の抵抗の差が大きく低減されることが分
かる。また、配設位置が接続部に近くなるほど陽極の抵
抗が低減されることが確かめられた。

【００３９】ＩＴＯと実施例３として図６に示す金属膜
のパターン３とを形成した基板上に、有機正孔輸送層と
して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（ＴＰＤ）と有機発光層としてトリス（８−キノリノ
ール）アルミニウム（Ａｌｑ_３）を順に成膜し、陽極と
直交する方向に陰極としてＡｌを形成した。

【００４０】接続部から最も遠い位置にある画素の印加
電圧−電流特性、印加電圧−輝度特性を図７に実線で示
す。また、図７において破線は陽極がＩＴＯ電極のみか
らなる以外は同様に作製された素子（比較例１）の印加
電圧、輝度特性を示している。実施例３の素子ではＩＴ
Ｏ電極のみからなる素子と比較し、発光開始電圧に大き
な違いはない。しかし、駆動電圧を高くするに従い素子
に注入される電流と輝度に大きく差が現れることが分か
った。これは、金属電極を配設する結果、素子に大きな
電流を流した場合に配線抵抗による電圧降下が小さくな
る効果があるためである。

【００４１】また、Ｍｏ補助電極から有機層への電流の
注入の有無を確認するために、ＩＴＯ電極と同じパター
ンをＭｏにより作製し、同様の素子を作製した。この結
果、Ｍｏから有機膜への電流の注入はＩＴＯからの注入
の１％以下であることが確認され、逆電圧を印加した場
合には素子への電流の注入が発生しないことが確認され
た。

【００４２】金属補助電極を陽極に設けた場合、金属電
極から素子へ電流が注入され素子が発光し、この光が金
属膜に遮られ光が取り出せない現象が予想されるが、実
施例３の素子ではＭｏ部分からの電流の注入が発生しに
くく、発光に寄与しないことが確かめられた。このよう
にＭｏ電極からは素子への電流の注入が発生せず、Ｍｏ
は陽極の抵抗を低減するためだけに機能していることが
分かった。

【００４３】実施例４〜６，比較例２ガラス透明基板上に金属膜として膜厚２００ｎｍのＡｌ
をスパッタリング法により室温で成膜した。さらに、ポ
ジ型フォトレジストをスピンコーターを用いて塗布した
後に露光し、実施例１と同様に現像液により図４
（ａ）、図５および図６示すパターン１〜３に夫々現像
した。

【００４４】次に、リン酸、硝酸、酢酸の混合液を用い
て、Ａｌ膜のエッチングを行った後、フォトレジストを
剥離し金属膜を形成した。

【００４５】この基板上に、透明導電膜として膜厚約２
００ｎｍのインジウム亜鉛酸化物をスパッタリング法に
より室温で成膜した。さらに、ポジ型フォトレジスト
（ＯＦＰＲ−８００、東京応化（株）製）をスピンコー
ターを用いて塗布した後に露光し、現像液（ＮＭＤ−
３、東京応化（株）製）により図３（ａ）に示すパター
ンに現像した。次に、シュウ酸を用いてエッチングを行
った後、フォトレジストを剥離し、透明導電膜を形成し
た。

【００４６】形成した陽極の表示部の断面図を図８に示
す。金属膜４２とその上に一部重なる透明導電膜４３よ
りなる電極端部の透明基板４１に接する部分の角度θが
鋭角なほど、電界集中のおきにくい素子の形成が可能で
あり、また、素子の封止を行う際にも外部からの水や酸
素などの浸入を防ぐことができる。

【００４７】透明導電膜のみの場合（比較例２）、透明
導電膜とパターン１〜３のいずれかを組合せた場合（実
施例４〜６）について、夫々陽極の抵抗の実測値を実施
例１と同様に測定した。結果を下記の表２に示す。

【００４８】表２：抵抗の実測値

【００４９】表２より、配設位置が接続部に近くなるほ
ど配設の効果が大きいことが分かる。またＩＴＯとＭｏ
の積層電極の場合よりも抵抗低減の効果が大きいが、こ
れは、Ａｌの抵抗率がＭｏよりも小さいためであると予
想される。

【００５０】インジウム亜鉛酸化物と実施例４として図
６に示す金属膜を形成した透明基板上に、有機正孔輸送
層として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（ＴＰＤ）と有機発光層としてトリス（８−キノ
リノール）アルミニウム（Ａｌｑ_３）を順に成膜し、陽
極と直交する方向に陰極としてＡｌを形成した。

【００５１】接続部から最も遠い位置にある画素の印加
電圧−電流特性、印加電圧−輝度特性を図９の実線に示
す。また、図９において破線は陽極がインジウム亜鉛酸
化物電極のみからなる以外は同様に作製された素子（比
較例２）の印加電圧、輝度特性を示している。実施例４
の素子は実施例３と同様に金属膜の配設効果は、素子に
大きな電流を流した場合に大きく現れることが確かめら
れた。

【００５２】また、Ａｌ補助電極から有機層への電流の
注入の有無を確認するために、インジウム亜鉛酸化物電
極と同じパターンをＡｌにより作製し、同様の素子を作
製した。この場合も実施例３と同様に金属補助電極から
の電流の注入が発生しにくいことが確かめられた。Ａｌ
電極からは素子への電流の注入が発生せず、Ａｌは陽極
の抵抗を低減するためだけに機能している。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、低抵抗な陽極の形成が
可能となり、均一な明るさの大面積、高精細表示が可能
となる。また、実用的なディスプレイにおける電極寸法
を満たす陽極が形成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】パッシブマトリクス型有機発光素子ディスプレ
イの斜視図である。

【図２】（ａ）〜（ｄ）は、いずれも接続部位における
配線の断面位置関係を示す断面図である。

【図３】（ａ）は、透明導電膜の上面図である。（ｂ）
は、透明導電膜の断面図である。

【図４】（ａ）は、金属膜パターン１の上面図である。
（ｂ）は、実施例１における表示部の陽極断面図であ
る。

【図５】金属膜のパターン２の上面図である。

【図６】金属膜のパターン３の上面図である。

【図７】（ａ）は、ＩＴＯとＭｏの積層陽極の印加電圧
−電流特性の関係を示すグラフである。（ｂ）は、ＩＴ
ＯとＭｏの積層陽極の印加電圧−輝度特性の関係を示す
グラフである。

【図８】実施例２における表示部の陽極断面図である。

【図９】（ａ）は、Ａｌとインジウム亜鉛酸化物の積層
陽極の印加電圧−電流特性の関係を示すグラフである。
（ｂ）は、Ａｌとインジウム亜鉛酸化物の積層陽極の印
加電圧−輝度特性の関係を示すグラフである。

【図１０】金属膜の形状例を示す部分上面図である。

【図１１】金属膜の他の形状例を示す部分上面図であ
る。

【符号の説明】

１表示部２接続部３透明基板４陽極５有機層６陰極１１，２１，３１，４１透明基板１２，２２，３２，４２金属膜１３，２３，３３，４３透明導電膜１４導電性接着層１５外部駆動回路電極５１表示部５２接続部５３開口部

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【手続補正書】

【提出日】平成１０年４月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４１

【補正方法】削除

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４２

【補正方法】削除

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも、外部駆動回路と電気的に接
続される配線機能を有する複数の陽極、該外部駆動回路
と電気的に接続される配線機能を有する少なくとも１以
上の陰極、および該陽極と該陰極に挟持される有機発光
層を有する有機発光素子において、前記複数の陽極がそれぞれ透明導電膜とこれらに電気的
に接触する複数の金属膜とからなり、該複数の金属膜の
材料の抵抗率が前記透明導電膜の材料の抵抗率よりも低
いことを特徴とする有機発光素子。
【請求項２】前記複数の金属膜の配設位置が、外部駆
動回路との接続部から表示部にまで延在している請求項
１記載の有機発光素子。
【請求項３】前記複数の金属膜の配設位置が、表示光
の取り出しに必要な表示部の開口部と、隣接する他の１
以上の陽極との電気的絶縁を保つための領域以外の一部
または全部である請求項１または２記載の有機発光素
子。