JPH1187063A - 電界発光素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電界発光素子において、簡単なプロセスで製造
しやすい鮮やかなカラー単純マトリックス型電界発光素
子を提供する。 【解決手段】インクジェットヘッドによる有機膜製膜に
必要なバンク４を陽極６と直交するように形成し、この
バンクを利用して陰極１のパターニングを行う。 【効果】プロセスを増やすことなく陰極のパターニング
が可能となった。このため安価にフルカラー単純マトリ
ックス型電界発光素子を作成できるようになった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばラップトッ
プコンピュータ、テレビジョン、移動通信用のディスプ
レイ等に利用できる電界発光素子の構造および構成に関
する。

【０００２】

【従来の技術】有機化合物の電界発光を利用した発光素
子は、自己発光のため視認性が高く、かつ完全固体素子
であるため耐衝撃性に優れる、また低駆動電圧などの特
徴を有することから、各種表示装置における発光素子と
しての利用が注目されている。

【０００３】ディスプレイ素子として、上記有機ＥＬ素
子の用途を広げるためには、ブラウン管（ＣＲＴ）や液
晶表示装置（ＬＣＤ）の例でみられるように、多色化が
必要なことは明白である。

【０００４】従来、ＥＬ素子を用いて多色表示装置を作
製する方法としては、例えば（１）赤（Ｒ），緑
（Ｇ），青（Ｂ）の三原色で発光するＥＬ材料をマトリ
ックス状に配置する方法（特開昭５７−１５７４８７号
公報，特開昭５８−１４７９８９号公報，特開平３−２
１４５９３号公報など）、（２）白色で発光するＥＬ素
子とカラーフィルターを組み合わせＲＧＢの三原色を取
り出す方法（特開平１−３１５９８８号公報，特開平２
−２７３４９６号公報，特開平３−１９４８９５号公報
など）、（３）青色で発光するＥＬ素子と蛍光変換膜と
を組み合わせＲＧＢの三原色に変換する方法（特開平３
−１５２８９７号公報）などが知られている。

【０００５】しかしながら、上記（２）、および（３）
の方法は、いずれもカラー液晶表示装置に用いるカラー
フィルターと同様の構造であるために同程度のコストが
必要となる。また、（１）の方法では、三種類の発光材
料を高精細にマトリックス状に配置しなければならな
い。

【０００６】このため（１）の方法においては特開平８
−２２７２７６公報に開示されているように、各色の発
光層を形成するためにそれぞれの色の発光層をフィジカ
ルマスク越しに形成することが開示されている。またア
メリカ特許５２９４８６９公報では、画素間に背の高い
障壁と背の低い障壁を設けて、障壁の高さと発光物質の
蒸着角度により各色の発光層を分けて形成して、かつ陰
極をこれらの障壁を用いてパターニングしつつ形成して
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしフィジカルマス
クを用いる方法では、フィジカルマスクの位置合わせが
大変であるばかりでなく、高精細のパネルを製造する場
合にはフィジカルマスクを作成することが技術的に困難
で、また、例え製造できたとしても発光層のパターニン
グを正確に行うことは難しい。そのためフィジカルマス
クで高精細なカラーパネルを作製することは現実的では
ない。

【０００８】また画素間に障壁を作成する方法では、背
の高い障壁と背の低い障壁を作り込まなければならず、
また、真空系で蒸着角度を変えて複数の発光層を複数回
蒸着しなければならない。そのため安価に製造すること
が困難であった。本発明は、このような従来技術がもつ
欠点を克服するものであり、その目的は、安価な、カラ
ー表示が可能な新たな構成の電界発光素子を提供すると
ころにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の電界発光素子
は、透明基板上に形成された陽極をパターニングして陽
極群とした後に、前記陽極群間にバンクを形成して、前
記バンク間に電荷注入輸送層または発光層を液相にて形
成して、その上に陰極群を形成した構造の電界発光素子
において、前記バンクの高さは陽極上に形成する電荷注
入輸送層そして／または発光層の厚みよりも高く、かつ
前記バンクの長手方向が、前記陽極の長手方向に直交す
る構造を有し、かつ前記バンク内に前記電荷注入輸送物
質または発光物質をインクジェットヘッドにて吐出して
前記電荷注入輸送層または発光層を形成し、かつ映像を
形成する画素群が、異なる色に発光する発光材料を少な
くとも２種類以上発光層としてマトリックス状に配置し
てなり、さらに前記陰極形成時において、前記バンクを
用いて陰極群をパターニング形成したことを特徴とす
る。この構造により、蒸着のような真空バッチ処理によ
ることなく、常圧にて電荷注入輸送層またはカラー発光
層を液相インクジェット法にてパターニング形成でき、
またインクジェット法にて製膜する際に必要なバンクを
用いて、陰極を単純マトリックス駆動向けに短冊状にし
かも高精細にパターニング形成できる。

【００１０】さらに、前記バンクの断面形状を長方形と
して、前記陰極群形成時において、パネル正面方向に対
して垂直方向、または陽極の長手方向から斜方蒸着によ
り陰極材料を形成したことを特徴とする。これにより、
陰極蒸着時において、バンクの影を利用して、陰極蒸着
時に同時に陰極のパターニングが終了する。このためプ
ロセスに弱い有機膜上に形成された陰極をパターニング
できるのである。

【００１１】また前記バンクの断面形状を平行四辺形と
して、パネル正面方向に対して垂直方向、または前記バ
ンクの２つの側面のうち基板表面との成す角度が鈍角で
ある面側から前記陰極材料を蒸着したことを特徴とす
る。これにより、陰極のパターニングの確実性を向上さ
せることができ、かつバンク間の距離を長方形形状の場
合と同じに保つことができるため、インクジェットヘッ
ドで膜材料を吐出した場合に狙った画素に命中しやすく
なる。

【００１２】または、前記バンクの断面形状が逆台形型
であり、パネル正面方向から前記陰極材料を蒸着したこ
とを特徴とする。これにより陰極のパターニングの確実
性を増すことができる。

【００１３】また前記電界発光素子の表面にノングレア
処理そして／または減反射処理を施したことを特徴とす
る。これにより、明るい場所における前記電界発光素子
のコントラストを向上することができる。

【００１４】また前記電界発光素子に、単純マトリック
ス駆動するに必要な手段を接続したことを特徴とする。
これにより前記電界発光素子を時分割駆動できるように
なり、安価な大容量カラー電界発光素子が可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】

（実施例１）本実施例では、透明基板上に形成された陽
極をパターニングして陽極群とした後に、前記陽極群間
にバンクを形成して、前記バンク間に電荷注入輸送層ま
たは発光層を液相にて形成して、その上に陰極群を形成
した構造の電界発光素子において、前記バンクの高さは
陽極上に形成する電荷注入輸送層または発光層の厚みよ
りも高く、かつ前記バンクの長手方向が、前記陽極の長
手方向に直交する構造として、かつ前記バンク内に前記
電荷注入輸送物質または発光物質をインクジェットヘッ
ドにて吐出して前記電荷注入輸送層または発光層を形成
し、かつ映像を形成する画素群が、異なる色に発光する
発光材料を少なくとも２種類以上発光層としてマトリッ
クス状に配置してなり、さらに前記陰極群形成時におい
て、バンク断面形状を長方形として、パネル法線方向か
ら、または陽極の長手方向から蒸着により陰極材料を形
成した例を示す。図１に本実施例の電界発光素子の簡単
な断面図を示した。

【００１６】まず清浄なガラス基板に透明電極としてＩ
ＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）をＥＢ蒸着
し、次にこの電極を短冊状にパターニングし、さらに図
１に示すように感光性レジストおよびコントラスト増強
層を塗布してパターン露光して長方形バンクを形成し
た。この時、バンクの高さは図１にしたように後で形成
する層の全体の厚みより高く形成した。ここでは２μｍ
とした。またバンク形成の向きは図２に示した通り、バ
ンクの長手方向が、前記陽極の長手方向に直交する向き
とした。次にインクジェットヘッドを用いてバンク間に
正孔注入物質として銅フタロシアニンおよびエポキシプ
ロピルトリエトキシシランの１：１混合エトキシエタノ
ール分散溶液を吐出して、２００℃で５分間焼成して膜
厚１０ｎｍとした。この上に、緑の画素群にはＰＰＶ−
Ｇ

【００１７】

【化１】

【００１８】の水溶性前駆体の水溶液をインクジェット
ヘッドにて吐出し、１５０℃４時間焼成し膜厚１００ｎ
ｍとした。青色の画素群にはＰＰＶ−Ｂ

【００１９】

【化２】

【００２０】の水溶性前駆体の水溶液をインクジェット
ヘッドにて吐出し、１５０℃４時間焼成し膜厚１００ｎ
ｍとした。赤色の画素群にはＰＰＶ−Ｒ

【００２１】

【化３】

【００２２】の溶液をインクジェットヘッドにて吐出
し、１５０℃４時間焼成し膜厚１００ｎｍとした。

【００２３】次に図２に示したように、陰極としてＭ
ｇ：Ａｇ（１０：１）合金を、パネル法線に対して４５
度傾いた方向からＥＢ蒸着し、さらにエポキシ樹脂でモ
ールドした。この他の熱硬化性樹脂や紫外線硬化樹脂、
ポリシラザンを含むシリコン樹脂など、空気や湿気を遮
断でき、かつ有機膜を侵さない樹脂であれば同様に用い
ることができる。

【００２４】パネル法線方向蒸着しても陰極パターニン
グは可能である。

【００２５】正孔注入物質としては銅フタロシアニンを
用いたが、ポルフィン化合物、ＴＰＤ

【００２６】

【化４】

【００２７】、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ

【００２８】

【化５】

【００２９】、ＮＰＤ

【００３０】

【化６】

【００３１】、ポリビニルカルバゾール、ＴＡＤ

【００３２】

【化７】

【００３３】、ポリアニリン、カーボンなど、正孔注入
能を有するものであれば同様に用いることができる。こ
れらの化合物の混合または積層構造としてもよい。

【００３４】発光層としてはこの他、ＰＰＶおよびその
誘導体、金属のキノリノール誘導体またはアゾメチン誘
導体による錯体、ＤＰＶＢｉ

【００３５】

【化８】

【００３６】、テトラフェニルブタジエン、オキサジア
ゾール誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体等を用い
ることができるし、これらの化合物に、ペリレン、クマ
リン誘導体、ＤＣＭ１

【００３７】

【化９】

【００３８】、キナクリドン、ルブレン、ＤＣＪＴ

【００３９】

【化１０】

【００４０】、ナイルレッドなどを添加してもよい。ま
た蛍光変換物質を混合または積層してもよい。

【００４１】（実施例２）本実施例では、前記バンクの
断面形状を平行四辺形として、前記陰極群形成時におい
てパネル正面方向に対して垂直方向、または前記バンク
の２つの側面のうち基板表面との成す角度が鈍角である
面側から前記陰極材料を蒸着した例を示す。図３に本実
施例の電界発光素子の簡単な断面図を示す。

【００４２】バンク形成前の工程は実施例１に同じであ
る。バンク形成時において、まずバンク材料から成るレ
ジスト層を２μｍの厚さに形成して、フォトマスク越し
にパネル法線に対して４５度方向から露光した。次にエ
ッチングして平行四辺形断面のバンクを形成した。次の
インクジェトプロセスは実施例１に同じである。発光層
まで形成した後、図４に示したように、陰極としてＭ
ｇ：Ａｇ（１０：１）合金を、パネル法線方向からＥＢ
蒸着した。これ以降のプロセスは実施例１と同じであ
る。

【００４３】（実施例３）本実施例では、前記バンクの
断面形状が逆台形型であり、パネル正面方向に対して垂
直方向から前記陰極材料を蒸着した例を示す。図５に本
実施例の電界発光素子の簡単な断面図を示す。

【００４４】バンク形成前の工程は実施例１に同じであ
る。バンク形成時において、まずバンク材料から成るレ
ジスト層を２μｍの厚さに形成しさらにコントラスト増
強層を形成した。フォトマスク越しにパネル法線方向か
ら露光した。次にオーバーエッチングして逆台形断面の
バンクを形成した。次のインクジェトプロセスは実施例
１に同じである。発光層まで形成した後、図６に示した
ように、陰極としてＭｇ：Ａｇ（１０：１）合金を、パ
ネル法線方向からＥＢ蒸着した。これ以降のプロセスは
実施例１と同じである。

【００４５】（実施例４）本実施例では実施例１から３
までの電界発光素子の表面において、ノングレア処理そ
して／または減反射処理を施した例を示す。ノングレア
フィルムとして日東電工社製のＡＧ−２０をパネル表面
に張り付けたところ、周囲からの映り込みが減少してコ
ントラストが向上した。またＡＧ−２０の表面に減反射
処理を施したところ、ほとんど周囲の映り込みがなくな
り、きわめてコントラストが向上した。

【００４６】ノングレアフィルムとしてはここに示した
ものに限らず、同様の効果を有するものであれば同様に
用いることができる。また減反射処理としては、ここで
は旭ガラス社製サイトップを用いたが、このほか多層コ
ーティングや低屈折率材料のコーティング等を用いるこ
とができる。

【００４７】（実施例５）本実施例では前記電界発光素
子に単純マトリックス駆動用手段を接続して、大容量表
示を行った例を示す。電界発光素子を製造する際に、陽
極及び陰極を短冊状の陽極群（１００本）および陰極群
（３２０本）とし、図７に示したように接続した。陽極
及び陰極に印加する駆動波形は図８に示した。この駆動
波形において、選択した画素には発光するに十分な電圧
Ｖｓで、かつ表示する階調に合わせたパルス幅の波形を
印加している。選択しない画素には発光しきい電圧以下
の電圧Ｖｎが印加される。図８においてＴｆは１走査時
間を示す。ここでは１／１００デューティで駆動した。

【００４８】実施例１から実施例４で作成した電界発光
素子を用いて画像表示を行ったところ、鮮やかなカラー
表示を行うことができた。

【００４９】

【発明の効果】以上本発明によれば、電界発光素子にお
いて、簡単なプロセスにより安価に単純マトリックス駆
動できるフルカラー電界発光素子を提供できるようにな
った。このため低価格の携帯型端末、車載用等のカラー
ディスプレイに応用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における電界発光素子の簡単
な断面図。

【図２】本発明の実施例１における電界発光素子の製造
プロセスを示す簡単な断面図。

【図３】本発明の実施例２における電界発光素子の簡単
な断面図。

【図４】本発明の実施例２における電界発光素子の製造
プロセスを示す簡単な断面図。

【図５】本発明の実施例３における電界発光素子の簡単
な断面図。

【図６】本発明の実施例３における電界発光素子の製造
プロセスを示す簡単な断面図。

【図７】本発明の実施例５における電界発光素子と駆動
手段の簡単な接続図。

【図８】本発明の実施例５における電界発光素子の簡単
な駆動波形図。

【符号の説明】

１…陰極、２…発光層、３…保護層、４…バンク、５…
正孔注入輸送層、６…陽極、７…透明基板、１２…電界
発光素子、１３…走査電極ドライバー、１４…信号電極
ドライバー、１５…コントローラ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板上に形成された陽極をパターニン
   グして陽極群とした後に、前記陽極群間にバンクを形成
   して、前記バンク間に電荷注入輸送層または発光層を液
   相にて形成して、その上に陰極群を形成した構造の電界
   発光素子において、前記バンクの高さは陽極上に形成す
   る電荷注入輸送層または発光層の厚みよりも高く、かつ
   前記バンクの長手方向が、前記陽極の長手方向に直交す
   る構造として、かつ前記バンク内に前記電荷注入輸送物
   質または発光物質をインクジェットヘッドにて吐出して
   前記電荷注入輸送層または発光層を形成し、かつ映像を
   形成する画素群が、異なる色に発光する発光材料を少な
   くとも２種類以上発光層としてマトリックス状に配置し
   てなり、さらに前記陰極群形成時において、前記バンク
   を用いて陰極群をパターニング形成したことを特徴とす
   る電界発光素子。
2. 【請求項２】前記バンクの断面形状を長方形として、前
   記陰極群形成時において、正面方向に対して垂直方向、
   または陽極の長手方向から斜方蒸着により陰極材料を形
   成したことを特徴とする請求項１記載の電界発光素子。
3. 【請求項３】前記バンクの断面形状を平行四辺形とし
   て、前記陰極群形成時においてパネル正面方向に対して
   垂直方向、または前記バンクの２つの側面のうち基板表
   面との成す角度が鈍角である面側から前記陰極材料を蒸
   着したことを特徴とする請求項１記載の電界発光素子。
4. 【請求項４】前記バンクの断面形状が逆台形型であり、
   パネル正面方向に対して垂直方向から前記陰極材料を蒸
   着したことを特徴とする請求項１記載の電界発光素子。
5. 【請求項５】前記電界発光素子の表面にノングレア処理
   そして／または減反射処理を施したことを特徴とする請
   求項１記載の電界発光素子。
6. 【請求項６】前記電界発光素子に、単純マトリックス駆
   動するに必要な手段を接続したことを特徴とする請求項
   １記載の電界発光素子。