JPH11307249A

JPH11307249A - 有機ｅｌ素子とその製造方法

Info

Publication number: JPH11307249A
Application number: JP10125341A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Naka; 茂樹中; Morimitsu Wakabayashi; 守光若林; Hiroyuki Okada; 裕之岡田; Hiroyoshi Mekawa; 博義女川; Hajime Yamamoto; 肇山本; 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: 1998-04-20
Filing date: 1998-04-20
Publication date: 1999-11-05

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、きめの細かい画面で、製造
工程も容易にする。【解決手段】ガラスや石英、樹脂等の透明基板１０の
表面にＩＴＯ等の透明電極１２をストライプ状に形成
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材料からなる発光層１４を形成す
る。その上にストライプ状の透明電極１２と直交するよ
うにストライプ状に背面電極１６を積層し、さらにこの
背面電極１６が形成された側に絶縁層１８を全面に積層
するとともに、この絶縁層１８及び発光層１４に、透明
電極１２に開口した透孔２０を形成する。透孔２０を介
して、透明電極１２に接続し透明電極１２に沿って形成
されたストライプ状の導体パターン２２を、絶縁層１８
の外側に積層した。

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，Ｉ
ｎ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ＥＬ素子は、陽極となる透
明電極と陰極となる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、微細な表示を行うものや大画面化した場
合、ドット数を多くする必要があるために各ＩＴＯ透明
電極のストライプが細くまたは長くなる。しかも、ＩＴ
Ｏ透明電極は比較的抵抗値が高く、ストライプが細くま
たは長くなると、その分抵抗値が高くなり、画面の位置
による抵抗値の差から、各ドットに流れる電流値の差が
生じ、画面位置よる発光むらが生じていた。

【０００４】さらに、各ドットを順次走査して発光させ
る単純マトリクス駆動の場合、順次一つの線を選択し
て、各ライン毎に発光するように走査しているため、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もそのライン数の逆数
となって、ストライプ数が多いほど短い発光時間となっ
てしまうという問題があった。

【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、表示むらがなく、明るい画
面を形成するすることができ、きめの細かい画面で、製
造工程も容易な有機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等の透明電極をスト
ライプ状に形成し、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材料からなる発光
層を形成し、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積層し、さらに
この背面電極が形成された側に絶縁層を全面に積層する
とともに、この絶縁層及び上記発光層に上記透明電極に
開口した透孔を形成し、この透孔を介して上記透明電極
に接続し上記透明電極に沿って形成されたストライプ状
の導体パターンを、上記絶縁層の外側に積層した有機Ｅ
Ｌ素子である。

【０００７】また、上記発光層は、上記透明電極を覆う
ように全面に形成され、その発光層の上に上記背面電極
がストライプ状に形成され、上記導体パターンを、上記
透明基板とは反対側の上記絶縁層の外側に上記透明電極
に各々沿って平行にストライプ状に積層されている。ま
た、上記導体パターンの導体が、上記透孔を介して上記
透明電極に接続するとともに、上記透孔内で上記導体パ
ターンの導体は上記発光層に接している。

【０００８】またこの発明は、上記透明電極と導体パタ
ーンは、上記背面電極の所定の本数毎に一単位として分
割され、各分割単位毎に外部から給電されて駆動される
有機ＥＬ素子である。上記導体パターンは絶縁層で覆わ
れ、この絶縁層には上記導体パターンに開口した透孔が
形成され、この透孔及びその周囲に、外部配線と接続さ
れる所定の大きさの導体からなる接続部が積層され有機
ＥＬ素子である。

【０００９】また、上記背面電極は、光を反射可能に形
成され、上記発光層から界面方向に出射する光を上記透
明基板側に反射する。上記透孔は、上記背面電極が形成
されていない個所に設けられ、上記導体パターンの導体
は光を反射可能に形成され、上記発光層から界面方向に
出射する光を上記透明基板側に反射する有機ＥＬ素子で
ある。

【００１０】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等の透明電極材料を真空薄膜形成
技術により形成し、上記透明電極材料を所定ピッチのス
トライプ状に設け、この透明電極が形成された上記透明
基板の所定範囲全面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を真
空薄膜形成技術により形成する。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
極を真空薄膜形成技術により形成して積層し、さらにこ
の背面電極が形成された側に、絶縁層を全面に真空薄膜
形成技術により積層し、この後上記発光層及び絶縁層に
上記透明電極に開口した透孔を形成し、この透孔を介し
て上記透明電極に各々接続したストライプ状の導体パタ
ーンを上記透明基板とは反対側の上記絶縁層の外側に真
空薄膜形成技術により積層する有機ＥＬ素子の製造方法
である。また、上記透孔をエッチングにより、上記絶縁
層及び発光層にわたって同時に形成するものあでる。

【００１１】

【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、図示するように、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
材料による透明電極１２が、ストライプ状に形成されて
いる。透明基板１０は、例えば１００ｍｍ角で厚さが１
ｍｍ程度のものである。このストライプ状の透明電極１
２は、例えば電極幅が０．４ｍｍ電極間が０１．ｍｍの
スペースに形成される。

【００１２】なお、各透明電極１２は、後述する背面電
極１６の所定の本数毎に一つの分割単位として形成され
ても良い。例えば６４本の背面電極を一単位として、後
述するように、分割駆動されるように設けられる。

【００１３】透明電極１２上には、例えば５００Å程度
の厚さのホール輸送材料、及び例えば５００Å程度の厚
さ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１４が積層されている。発光層１４は、透
明電極１２を覆うように透明基板１２の全面に形成され
ている。発光層１４は、ホール輸送材料と電子輸送材料
とを積層したが、さらに、各発光色を各々積層したもの
や、これら発光材料を混合して積層した層でも良い。

【００１４】そして、発光層１４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合金等の背面電極１６が、透明
電極１２と直交するように、発光層１４に積層されてい
る。背面電極１６は、適宜の３００Å〜２０００Å程度
の厚さに形成されている。

【００１５】背面電極１６及びその間の部分全面が、Ｓ
ｉＯやＳｉＯ₂等の絶縁層１８により被覆されている。
絶縁層１８には、透明電極１２に対面して積層する部分
に、各透明電極１２と各背面電極１６との各交点の側方
に、各々透孔２０が複数形成されている。そして、絶縁
層１８には、透明電極１２に沿って平行に形成され、透
明電極１２とほぼ等しい幅の狭いＡｌ等の導体パターン
２２が形成されている。この導体パターン２２は上述し
たように、透明電極１２に沿って重なるように形成され
ている。

【００１６】導体パターン２２には、さらにＳｉＯ等の
絶縁層を介して外部配線と接続される所定の大きさの導
体の接続部が形成されている。この絶縁層は、１０００
Å程度の厚さに形成され、１本の導体パターン２２に対
して開口した透孔が形成され、この透孔を介して外部の
電極が導体パターン２２に接続される。

【００１７】なお、この実施形態の有機ＥＬ素子には、
透明基板１０とは反対側に、図示しない回路基板が設け
られ、この回路基板の回路パターンの電極に、接続部を
介して導体パターン２２等が接続するようにしても良
い。さらに、この回路基板の上記回路パターンとは反対
側の面には、各導体パターン２２に電流を流す駆動回路
が設けられ、上記回路基板の電極とこの有機ＥＬ素子の
接続部との接続は、例えば厚み方向にのみ導通する異方
性導電体を用いても良い。これにより、さらに容易に接
続可能なものである。

【００１８】この実施形態の発光層１４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（Ａｌ
ｑ₃）、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。

【００１９】また、背面電極１６は、発光層１４からの
光を反射可能に形成され、ホール輸送材料と電子輸送材
料の界面方向に出射した光を、透明基板１０側に反射す
るように設けられている。ここで、この反射がより確実
に行われるように、図２に示すように、透明電極１２の
角部はＲを付けると良い。これにより、背面電極１６の
角部にもＲが形成され、界面方向のＥＬ光が透明基板１
０側に確実に反射する。また、背面電極１６と直交する
方向のＥＬ光については、透孔２０において、導体パタ
ーン２２の導体を、ＥＬ光を反射可能に形成し、発光層
１４のホール輸送材料と電子輸送材料の界面方向に出射
したＥＬ光を、導体パターン２２の動対面で反射し、透
明基板１０側に向けるようにすると良い。

【００２０】この実施形態のＥＬ素子の製造方法は、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、エッチングにより、ストライプ状に透明電極１２を
形成する。次に、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１４を蒸
着等の真空薄膜形成技術により積層する。このとき、発
光層１４は、透明電極１２を覆うように全面に蒸着す
る。さらに、背面電極１６を形成するＡｌ−Ｌｉ合金
を、マスクを用いて透明電極１２と直交するように真空
薄膜形成技術により蒸着する。さらにこの背面電極１４
が形成された側に、絶縁層１８を全面に真空蒸着やスパ
ッタリング等の薄膜形成技術により積層する。そして、
この絶縁層１８のうち、透明電極１２と背面電極１６の
交点の側方の透明電極１２に対面した位置に、透孔２０
を形成する。透孔２０の形成は、エッチング等により絶
縁層１８と発光層１４にわたって同時に形成する。エッ
チング方法は、ＲＩＥ法等を用いる。なお、このエッチ
ング用いたレジストは、必要に応じて除去すれば良く、
除去しなくとも良い。

【００２１】この後、絶縁層１８の表面にＡｌを蒸着
し、導体パターン２２を形成する。ストライプの形成
は、マスク蒸着またはエッチングにより行う。導体パタ
ーン２２は、分割駆動される表示装置の場合、所定の分
割単位毎に形成する。また、導体パターン２２は、絶縁
層１８の透孔２０を介して、透明電極１２に接続する。
さらに、導体パターン２２には、ＳｉＯやＳｉＯ₂等の
絶縁層を、上記と同様に真空薄膜形成技術により積層す
る。そして、この絶縁層には、各導体パターン２２に開
口した透孔をエッチングにより形成する。この後、この
絶縁層に所定の大きさのＡｌ等の導体の接続部を、各導
体パターン２２に対応させて真空薄膜形成技術により形
成する。

【００２２】ここで、背面電極１６は、発光層１４の界
面からの発光を反射するように、発光層１４側の鏡面に
なるように形成される。また、この反射が確実に行われ
るように、透明電極１２の側縁角部に適宜のＲが形成さ
れるように、エッチングを調整する。また、導体パター
ン２２の内面でもＥＬ光が反射されるように、導体パタ
ーン２２内面も鏡面になるように設定される。さらに、
透孔２０の内面でもＥＬ光の発光が反射されるように、
透孔２０の内面に斜面またはＲ部分を形成し、導体パタ
ーン２２の内面でＥＬ光が確実に反射するようにすると
良い

【００２３】この後、図示しない回路基板の回路パター
ンの電極を接続部に接続する。回路基板は例えばポリイ
ミドの基板を用い、一方の面にこのＥＬ素子の駆動用の
ＩＣを取り付ける回路を形成し、他方の面に、接続部が
接続する回路パターンを形成する。接続部と回路基板の
電極との接続は例えば、異方性導電体により接続する。
異方性導電体は、加圧及び加熱して接続させるが、発光
層１４への影響を考慮して、１００℃以下の加熱とす
る。

【００２４】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。

【００２５】この実施形態のＥＬ素子の駆動方法は、先
ず、単純マトリクス駆動の場合、各透明電極１２に各々
導体パターン２２が接続され、透明電極１２の抵抗値を
無視することができるので、例えば透明電極１２側を走
査用の電極とし、背面電極１６を、パラレル入力とする
ことができる。これにより、透明電極１２の方が本数が
少ない場合、透明電極１２を走査することにより１ライ
ン当たりの発光時間を長くすることができ、より明るい
画面を形成することができる。

【００２６】また、一画面を分割して駆動する分割駆動
の場合、各背面電極１６を所定の本数のグループに分割
し、各グループを一単位として透明電極１２側を分割
し、背面電極１６の各グループ毎に各々並列に駆動する
ことにより、各ラインの発光時間を長く取ることができ
る。例えば背面電極１６の本数が５１２本の場合、１２
８本づつのブロック単位に分割し、各ブロック単位を各
々並列に駆動することにより、５１２本を単純に走査す
る場合と比較して、各ライン当たりの発光時間を４倍に
することができる。さらに、全画面では、同時に４点で
発光するので、発光時間と発光点が各々４倍となり全体
として１６倍の明るさとなる。

【００２７】この実施形態の有機ＥＬ素子によれば、透
明電極１２の抵抗値を背面電極１６と同等に低いものと
して扱うことが可能となり、透明電極１２の抵抗値によ
る発光むらがなくなり、均一な明るさの画面を得ること
ができる。また、発光時間を長くするためのブロック化
や入力方法の変更が容易に可能であり、より明るい画面
を形成することができる。さらに、製造工程において
も、絶縁層１８及び発光層１４のエッチングは１回で良
く、エッチング工程を少なくすることができるものであ
る。なお、透孔２０内に導体パターン２２の導体が位置
し、透明電極１２に接続しているので、透孔２０内で、
発光層１４と導体パターン２２とが接続していることと
なるが、発光層１４は数百Åときわめて薄いので、透明
電極１２と背面電極１６間の電流と比較してきわめてわ
ずかであり、無視し得る程度のものである。

【００２８】

【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、表示画面中の各発光個所によ
る発光むらをなくすことができる。さらに、製造工程も
容易であり、エッチング工程を少なくすることも可能で
ある。そして、発光装置の小型化を容易にし、ユニット
化も容易に可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態の有機ＥＬ素子の部分平
面図（Ａ）と、この部分平面図（Ａ）のＸ−Ｘ線断面図
（Ｂ）とＹ−Ｙ線断面図（Ｃ）である。

【図２】この発明の一実施形態の有機ＥＬ素子の透明電
極部分を示す部分拡大断面図である。

【符号の説明】

１０透明基板１２透明電極１４発光層１６背面電極１８絶縁層２０透孔２２導体パターン

───────────────────────────────────────────────────── 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)発明者福本滋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

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板表面に透明電極をストライプ状
に形成し、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材料からなる発光層を形成
し、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積層し、この背面電極が
形成された側に絶縁層を全面に積層するとともに、この
絶縁層及び上記発光層に上記透明電極に開口した透孔を
形成し、この透孔を介して上記透明電極に接続し上記透
明電極に沿って形成されたストライプ状の導体パターン
を、上記絶縁層の外側に積層したことを特徴とする有機
ＥＬ素子。
【請求項２】上記発光層は、上記透明電極を覆うよう
に全面に形成され、その発光層の上に上記背面電極がス
トライプ状に形成され、上記導体パターンを、上記透明
基板とは反対側の上記絶縁層の外側に上記透明電極に各
々沿って平行にストライプ状に積層し、上記導体パター
ンの導体が上記透孔を介して上記透明電極に接続すると
ともに、上記透孔内で上記導体パターンの導体は上記発
光層に接していることを特徴とする請求項１記載の有機
ＥＬ素子。
【請求項３】上記透明電極と導体パターンは、上記背
面電極の所定の本数毎に一単位として分割され、各分割
単位毎に外部から給電されて駆動されることを特徴とす
る請求項１または２記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】上記導体パターンは絶縁層で覆われ、こ
の絶縁層には上記導体パターンに開口した透孔が形成さ
れ、この透孔及びその周囲に、外部配線と接続される所
定の大きさの導体からなる接続部が積層されたことを特
徴とする請求項１，２または３記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】上記背面電極は、光を反射可能に形成さ
れ、上記発光層から界面方向に出射する光を上記透明基
板側に反射することを特徴とする請求項１または２記載
の有機ＥＬ素子。
【請求項６】上記透孔は、上記背面電極が形成されて
いない個所に設けられ、上記導体パターンの導体は光を
反射可能に形成され、上記発光層から界面方向に出射す
る光を上記透明基板側に反射することを特徴とする請求
項１または２記載の有機ＥＬ素子。
【請求項７】透明基板表面に透明電極材料を真空薄膜
形成技術により形成し、上記透明電極材料を所定ピッチ
のストライプ状に設け、この透明電極が形成された上記
透明基板の所定範囲全面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
を真空薄膜形成技術により形成し、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
電極を真空薄膜形成技術により形成して積層し、さらに
この背面電極が形成された側に絶縁層を全面に真空薄膜
形成技術により積層し、この後上記発光層及び絶縁層に
上記透明電極に開口した透孔を形成し、この透孔を介し
て上記透明電極に各々接続したストライプ状の導体パタ
ーンを上記透明基板とは反対側の上記絶縁層の外側に真
空薄膜形成技術により積層することを特徴とする有機Ｅ
Ｌ素子の製造方法。
【請求項８】上記透孔をエッチングにより、上記絶縁
層及び発光層にわたって同時に形成することを特徴とす
る請求項７記載の有機ＥＬ素子の製造方法。