JPH11162654A - 有機ｅｌ素子とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で、表示むらがなく、明るい画面
を形成するすることができる有機ＥＬ素子とその製造方
法を提供する。 【解決手段】 ガラスや石英、樹脂等の透明基板１０の
表面に、ＩＴＯ等の透明な電極材料を表示範囲のほぼ全
面に形成した全面導体１２を設け、その上に、所定電圧
以上でほぼ導通状態となる特性を有するサイリスタ特性
を有するスイッチ特性材料１６を所定間隔で配置する。
スイッチ特性材料１６が設けられていない部分に絶縁層
１４を設け、これらの上にＩＴＯ等の透明電極１８をス
トライプ状に設ける。その上にホール輸送材料及び電子
輸送材料その他発光材料である有機ＥＬ材料を積層しま
たは混合した発光層２０を形成し、さらにその上に、ス
トライプ状の透明電極１８と直交するようにストライプ
状に背面電極２２を設ける。

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素子とその製造方法に関する。

【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、ガラ
ス基板に透光性のＩＴＯ膜を一面に形成し、このＩＴＯ
膜をストライプ状にエッチングして透明電極を形成し、
その表面にトリフェニルアミン誘導体（ＴＰＤ）等のホ
ール輸送材料を設け、その上に発光材料であるアルミキ
レート錯体（Ａｌｑ₃）等の電子輸送材料を積層してい
る。そしてその表面に、Ａｌ，Ｌｉ，Ａｇ，Ｍｇ，Ｉｎ
等の背面電極を、上記透明電極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ドットマトリクス
を形成している。この有機有機ＥＬ素子は、透明電極と
背面電極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ＥＬ素子の製造は、ガラス基板
上に順次上記電極材料及びＥＬ材料を真空蒸着により形
成するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このドットマトリクス
表示の場合、微細な表示を行う場合や大画面化した場
合、ドット数を多くする必要があり、各ストライプが細
くなって抵抗値が高くなり、画面の位置により抵抗値の
差による電流の差から発光むらが生じていた。さらに、
各ＩＴＯのライン毎の通電時間がそのストライプ数の逆
数となるので、各ドットの通電時間はそのライン数の逆
数となってきわめて短い発光時間となってしまうという
問題があった。

【０００４】そのため、画面を所定のドット毎に小分割
して並列駆動することが考えられるが、その場合、ＩＴ
Ｏ側を共通電極とし、背面電極を並列入力電極としなけ
ればならなかった。これはＩＴＯ側が表示面であるた
め、中間位置での電極取り出しができないためである。
しかし、ＩＴＯを共通電極とすると、ＩＴＯに多数のド
ットの電流が流れ、電流値が大きくなり、ＩＴＯの抵抗
値が問題となりその発熱も発光層に悪影響を与える。

【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、表示むらがなく、明るい画
面を形成するすることができる有機ＥＬ素子とその製造
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、ガラスや石
英、樹脂等の透明基板表面にＩＴＯ等の透明な電極材料
を表示範囲のほぼ全面に形成し、その上に、所定電圧以
上でほぼ導通状態となる特性を有するサイリスタ特性を
有するスイッチ特性材料を所定間隔で配置し、このスイ
ッチ特性材料が設けられていない部分に絶縁性材料を設
け、この上にＩＴＯ等の透明電極をストライプ状に設
け、その上にホール輸送材料及び電子輸送材料その他発
光材料である有機ＥＬ材料を積層し、または混合した発
光層を形成し、さらにその上に上記ストライプ状の透明
電極と直交するようにストライプ状に背面電極を設けた
有機ＥＬ素子である。

【０００７】また、上記全面に設けられた透明な電極材
料に代えて、またはその透明な電極材料に重ねてメッシ
ュ状またはストライプ状に、表示範囲のほぼ全面に導体
を設けたものでも良い。その場合、透明電極及び背面電
極と重なる部分以外にこのメッシュ状またはストライプ
状の導体を形成し、さらにこの導体を黒色または暗色と
すると良い。また、上記メッシュまたはストライプ部を
上記透明電極材料による全面導体に重ねても良い。上記
スイッチ特性材料は、サイリスタ特性を有する材料以外
に、遷移金属酸化物、カルコゲンガラス等の材料であ
る。

【０００８】またこの発明は、ガラスや石英、樹脂等の
透明基板表面にＩＴＯ等の透明な電極材料を表示範囲の
ほぼ全面に形成し、その上に、絶縁性材料を一面に設け
るとともに、所定間隔でこの絶縁性材料が付着していな
い部分を形成してその部分に、所定電圧以上でほぼ導通
状態となる特性を有するサイリスタ特性を有するスイッ
チ特性材料を真空薄膜形成技術により設け、その上にＩ
ＴＯ等の透明電極をストライプ状に設け、その上にホー
ル輸送材料及び電子輸送材料その他発光材料である有機
ＥＬ材料を混合して積層しまたは各々積層して発光層を
形成し、さらにその上に上記ストライプ状の透明電極と
直交するようにストライプ状に背面電極を形成する有機
ＥＬ素子の製造方法である。また上記透明電極材料に代
えて又は積層して、メッシュ状またはストライプ状の導
体を、上記透明電極または背面電極と重ならないように
設けて形成する有機ＥＬ素子の製造方法である。

【０００９】

【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５はこの発明の
有機ＥＬ素子の一実施形態を示すもので、この実施形態
の有機ＥＬ素子は、図３〜図５に示すように、ガラスや
石英、樹脂等の透明基板１０の一方の側にＩＴＯ等の透
明な電極材料による全面導体１２が形成されている。透
明基板例えば１００ｍｍ角で厚さが１ｍｍ程度のもので
ある。この全面導体１２の表面には、ＳｉＯ₂薄膜等の
透明な絶縁性材料による絶縁層１４を、一定のピッチで
１０〜１００μｍ程度の所定の間隔を空けて設ける。

【００１０】その絶縁層１４の間の部分には、スイッチ
特性材料１６がストライプ状に形成されている。スイッ
チ特性材料１６は所定電圧以上でほぼ導通状態となる材
料であり、ＮｉＺｎＦｅ₂Ｏ₄、ＣｕＺｎＦｅ₂Ｏ₄等の遷
移金属酸化物、ＡｓＴｅＧｅＳｉ，ＡｓＴｅＴｉＳｂＳ
ｅ等のカルコゲン化ガラス、シリコン半導体等により形
成されたサイリスタ特性材料等である。

【００１１】絶縁層１４及びスイッチ特性材料１６上に
は、ＩＴＯ等の透明な電極材料による透明電極１８がス
トライプ状に上記スイッチ特性材料１６と直交するよう
に積層されている。透明電極１８上には、５００Å程度
のホール輸送材料、及び５００Å程度の電子輸送材料そ
の他発光材料による有機ＥＬ材料からなる発光層２０が
積層されている。そして、発光層２０の電子輸送材料の
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２２が、適
宜の５００Å〜１０００Å程度の厚さで、透明電極１８
と直交する方向にストライプ状に形成されている。そし
て、背面電極２２は封止ガラス等が積層され、透明基板
１０との間の発光層２０等を密封している。

【００１２】この実施形態のＥＬ素子を用いた表示装置
の画面３０は図５に示すように、例えば透明基板１０上
で透明電極１８が１２８本、これと直交する背面電極２
２も１２８本形成され、１ドット０．５ｍｍ程度の発光
ドットサイズに形成されている。そして、透明電極１８
が３２本づつ一組となってスイッチ特性材料１６に接続
している。

【００１３】発光層２０は、ホール輸送材料としては、
トリフェニルアミン誘導体（ＴＰＤ）、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（ＤＰＶＢｉ）、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、ホール輸送材料と電子輸送材料を混合して発光層を
形成しても良く、その場合、ホール輸送材料と電子輸送
材料の比は、１０：９０乃至９０：１０の範囲で適宜変
更可能である。

【００１４】この実施形態のＥＬ素子の製造方法は、図
１〜図５に示すように、先ず、ガラスや石英、透明樹脂
等の透明基板１０の表面に、図１に示すように、蒸着や
スパッタリング等の真空薄膜形成技術によりＩＴＯ等の
透明な導体を全面に形成して全面導体１２を設ける。次
にＳｉＯ₂薄膜等の透明な絶縁性材料の絶縁層１４を蒸
着等により積層する。このときスイッチ特性材料１６を
設けるストライプ部を、マスク蒸着により設けるか、蒸
着後にエッチングして形成する。絶縁層１４の間隔は、
一定のピッチで１０〜１００μｍ程度の所定の間隔を空
ける。

【００１５】次に、図２、図４に示すように、マスク蒸
着または蒸着後のエッチングにより、ストライプ状に透
明電極１８を形成する。さらに、図３に示すように、こ
れらの上にホール輸送材料及び電子輸送材料その他発光
材料である有機ＥＬ材料からなる発光層２０を蒸着等の
真空薄膜形成技術により積層する。さらに、Ａｌ−Ｌｉ
合金を真空薄膜形成技術により一面に形成し、透明電極
１８と対向した位置に、マスク蒸着またはエッチングに
より背面電極２２を形成する。

【００１６】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。

【００１７】この実施形態の有機ＥＬ素子の駆動方法
は、透明電極１８を３２本づつ一組として４列が各々並
列駆動される。駆動時には、先ず、全面導体１２を一定
電圧（Ｖ₁）例えば１０Ｖに設定する。そして、透明電
極１８に印加する電圧（Ｖ₂）を、Ｖ₁−Ｖ₂がスイッチ
特性材料１６の閾値電圧以上となるように設定し、スイ
ッチ特性材料１６を導通状態とする。この後、導通状態
を維持可能な電位差になるように、透明電極１８に印加
する電圧Ｖ₂を上昇させる。そして、陰極である背面電
極２２に印加する電圧を駆動信号として、例えば映像信
号やその他の表示信号を入力し、透明電極１８と背面電
極２２の各交点で発光させる。また、スイッチ特性材料
１６をＯＦＦにする場合は、一旦Ｖ₁−Ｖ₂がＯとなるよ
うに透明電極にかける電圧を上げた後、Ｖ₂をスイッチ
特性材料の閾値以下の電位にすることによりスイッチ特
性材料１６はＯＦＦ状態を維持する。

【００１８】これにより、各透明電極１８を所定のサイ
クルで、全面導体１２の電位Ｖ₁に対して、スイッチ特
性材料１６の閾値以上の電位が掛かるようにパルス信号
を印加し、その後電位を所定の値に下げ、さらに、例え
ばその表示画面の１フレーム周期にあわせてスイッチ特
性材料１６をＯＦＦにする動作を繰り返すようにして、
各透明電極１８の走査を行う。またこれに合わせて、背
面電極２２を所望の表示画面を表示するように、電位Ｖ
₃を順次印加する走査を行うことにより、この表示装置
の画面３０の走査がなされる。また、このとき、画面３
０は４分割され、４分の１画面毎に走査される。

【００１９】この実施形態の有機ＥＬ素子によれば、ス
イッチ特性材料１６がＯＮすると全面導体１２により透
明電極１８側の抵抗をきわめて小さくすることができ
る。これにより、透明電極１８側を走査用の共通電極に
して、背面電極２２に信号を並列入力することが可能と
なり、小ブロック化した発光を可能にし、各ブロックを
並列駆動することにより、各発光ドットの発光時間を長
くするとともに、大画面化を容易に可能にするものであ
る。

【００２０】なお、この発明の有機ＥＬ素子の全面に設
けられた透明な電極材料である全面導体１２に代えて、
または全面導体１２に重ねて、メッシュ状またはストラ
イプ状に基板全面に導体を設けたものでも良い。この場
合、透明電極と背面電極との重なり部分を除く部分にこ
の導体を形成し、その導体を黒色または暗色の導体を形
成していも良い。これにより透明電極部分の電気抵抗を
低くすることができるとともに、画面のコントラストを
上げることができる。

【００２１】さらに、この発明の有機ＥＬ素子の電極構
造及びスイッチ特性材料は適宜選択可能なものであり、
画面の構造も適宜設計可能なものである。また、スイッ
チ特性材料の形成方法も、ＮｉＺｎＦｅ₂Ｏ₄のセラミッ
クスをスパッタリングにより所定の位置にライン状に形
成しても良い。また、ＮｉＺｎＦｅ₂Ｏ₄等のスイチ特性
材料の薄片を所定の位置に接続しても良い。さらに、薄
膜化したサイリスタ特性材料を所定の位置に設けても良
い。

【００２２】

【発明の効果】この発明の有機ＥＬ素子とその製造方法
は、マトリクス駆動するＥＬ素子の透明電極側の電気抵
抗を低くすることができ、透明電極側を、走査される共
通電極とし、背面電極側に表示用の画像信号等を並列に
入力させることが可能である。これにより、画面分割し
て各分割画面を並列に駆動し、発光サイクルを短くし
て、明るい表示画面を得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態の有機ＥＬ素子の製造工
程を示す断面図である。

【図２】この発明の一実施形態の有機ＥＬ素子の次の製
造工程を示す断面図である。

【図３】この発明の一実施形態の有機ＥＬ素子の次の製
造工程を示す断面図である。

【図４】この発明の一実施形態の有機ＥＬ素子の製造工
程の部分斜視図である。

【図５】この発明の一実施形態の有機ＥＬ素子を用いた
画面の平面図である。

【符号の説明】

１０ 透明基板 １２ 全面導体 １４ 絶縁層 １６ スイッチ特性材料 １８ 透明電極 ２０ 発光層 ２２ 背面電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 肇 富山県上新川郡大沢野町下大久保3158番地 北陸電気工業株式会社内 (72)発明者 丹保 哲也 富山県上新川郡大沢野町下大久保3158番地 北陸電気工業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明な電極材料を、透明基板表面の表示
   範囲のほぼ全面に形成し、その上に、所定電圧以上でほ
   ぼ導通状態となる特性を有するスイッチ特性材料を所定
   間隔で配置し、このスイッチ特性材料が設けられていな
   い部分に絶縁性材料を設け、この上に透明電極をストラ
   イプ状に設け、その上にホール輸送材料及び電子輸送材
   料その他発光材料である有機ＥＬ材料を設けて発光層を
   形成し、さらにその上に上記ストライプ状の透明電極と
   直交するようにストライプ状に背面電極を設けたことを
   特徴とする有機ＥＬ素子。
2. 【請求項２】 透明基板表面の表示範囲のほぼ全面に、
   メッシュ状またはストライプ状の導体を設け、その上
   に、所定電圧以上でほぼ導通状態となる特性を有するス
   イッチ特性材料を所定間隔で配置し、このスイッチ特性
   材料が設けられていない部分に絶縁性材料を設け、この
   上に透明電極をストライプ状に設け、その上にホール輸
   送材料及び電子輸送材料その他発光材料である有機ＥＬ
   材料を設けて発光層を形成し、さらにその上に上記スト
   ライプ状の透明電極と直交するようにストライプ状に背
   面電極を設け、上記透明電極または背面電極との重なり
   部分を避けて上記メッシュ状またはストライプ状の導体
   を設けたことを特徴とする有機ＥＬ素子。
3. 【請求項３】 透明基板表面に透明な電極材料を、その
   表示範囲のほぼ全面に形成し、その上に、絶縁性材料を
   一面に設けるとともに、所定間隔でこの絶縁性材料が付
   着していない部分を形成してその部分に、所定電圧以上
   でほぼ導通状態となる特性を有するスイッチ特性材料を
   真空薄膜形成技術により設け、その上に透明電極をスト
   ライプ状に設け、その上にホール輸送材料及び電子輸送
   材料その他発光材料である有機ＥＬ材料を積層して発光
   層を形成し、さらにその上に上記ストライプ状の透明電
   極と直交するようにストライプ状に背面電極を形成する
   ことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
4. 【請求項４】 透明基板表面の表示範囲のほぼ全面に、
   メッシュ状またはストライプ状に導体を設け、その上
   に、絶縁性材料を一面に設けるとともに、所定間隔でこ
   の絶縁性材料が付着していない部分を形成してその部分
   に、所定電圧以上でほぼ導通状態となる特性を有するス
   イッチ特性材料を真空薄膜形成技術により設け、その上
   に透明電極をストライプ状に設け、この透明電極と上記
   メッシュ状またはストライプ状の導体とが重ならないよ
   うにし、その上にホール輸送材料及び電子輸送材料その
   他発光材料である有機ＥＬ材料を積層して発光層を形成
   し、さらにその上に上記ストライプ状の透明電極と直交
   するようにストライプ状に背面電極を形成することを特
   徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。