KR100304488B1

KR100304488B1 - 유기 전계발광소자

Info

Publication number: KR100304488B1
Application number: KR1019980037078A
Authority: KR
Inventors: 요시히사 츠루오카; 도시오 미야우치
Original assignee: 니시무로 아츠시; 후다바 덴시 고교 가부시키가이샤
Priority date: 1997-09-09
Filing date: 1998-09-09
Publication date: 2001-09-29
Also published as: GB2329280A; GB9819650D0; KR19990029645A; GB2329280B; JPH1187052A

Abstract

유기 EL소자에 있어서 음극을 기판상으로 취출하는 구조를 제안한다.

기판(1)상에는 다수개의 띠모양의 양극(2)이 있다. 양극(2)은 ITO로 조성된다. 양극(2)상에는 정공(正孔) 수송층(6), 유기발광층(7), 음극(8)이 있다. 음극(8)은 Mg와 Ag의 합금으로 조성되고, 양극(2)과 직교하는 복수개의 띠모양으로 되어 있다. 기판(1)상에는 다수개의 띠모양의 취출 전극(5)이 있다. 취출 전극(5)은 음극(8)에 평행이고, 음극(8)에 대응한 피치·개수이다. 음극(8)의 한쪽 단부에는 음극(8)보다 폭이 좁은 접속단부(9)가 형성되고, 대응하는 취출 전극(5)의 단부상에 접속된다. 폭넓은 취출 전극(5)에 대하여, 이에 동일 피치로 대응하는 가는 접속단부(9)를 접속하는 구조이므로, 음극(8)과 접속단부(9) 형성위치가 띠의 폭방향으로 빗나가더라도 취출 전극(5)과 음극(8) 접속부의 접속저항이 변화하는 등의 전기적 접속의 장애가 발생하기 어렵다. 음극의 미세피치에 대응할 수 있고, 음극의 소자밖으로의 인출에 관하여 위치가 빗나갈 문제가 없다.

Description

유기 전계발광소자{ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE DEVICE}

본발명은 유기발광층을 구비한 유기 전계발광소자(이하, 유기 EL소자로도 표시)에 관한것이다. 특히 본발명은 일반적으로 금속 증착에 의해 형성되는 음극을 갖는 유기 EL소자에 관한 것이다.

유기 EL소자는 전자주입전극과 정공주입전극 사이에 형광성 유기화합물을 함유하는 박막을 협지한 구조를 가지며, 상기 박막에 전자 및 정공을 주입하여 재결합 시킴으로써 여기자(엑시톤)를 생성시키며, 이 여기자가 비활성화될때 광방출(형광·인광)을 이용하여 표시하는 표시소자이다.

상기 유기 EL소자의 기본구성 하나를 도 3에 표시하였다. 이 유기 EL소자는 유리제 기판(100)상의 양극(101)에 ITO(Indium Tin Oxide), 정공수송층(102)으로서 트리페닐아민유도체(Diamine), 유기발광층(103)으로서 트리스(8-퀴놀리라이트)알루미늄(Ⅲ)(Alq₃), 음극(104)으로서 마그네슘과 은 합금을 사용하고 있다. 유기의 각층두께는 50nm 정도이다. 각층의 성막은 진공증착으로 행하고 있다. 이 유기 EL소자에 있어서, 음극(104)과 양극(101) 사이에 10V의 직류전압을 가하면 1000cd/m²정도의 녹색발광이 얻어진다.

상기 유기 EL소자에 있어서는 음극 소재로서 일함수가 작은 금속재료(가령 Li, Na, Mg, Ca 등)를 단체(單體)로서 사용하고, 또는 Al:Li, Mg:In, Mg:Ag등의 합금으로 사용하고 있다. 상기 기본구조의 유기 EL소자에 있어서는 양극(101)과 음극(104)을 외부에 구동회로에 접속하기 위하여, 음극(104)을 기판(100)상에 인출해둘 필요가 있다. 그러나, 음극에 사용되는 일함수가 작은 금속재료는 활성이 높아 산화되기쉽고, 이때문에 외부회로와 접속되는 단자부분에 사용하면 산화에 의한 박리, 변질, 고저항화가 일어나기 쉽다.

또, 음극으로서의 막두께는 200nm 이하가 좋으나 단자로 사용할 경우는 기계적 강도가 불충분해지고, 흠집에 의한 단선과 접촉불량이 발생할 수 있다.

이같은 사정으로, 종래의 유기 EL소자에 있어서는 음극금속을 그대로 외부회로와의 접속단자로 사용하기는 곤란하다.

도 4는, 특개평 3-274694호 기재의 유기 EL소자 단면도이고, 이 유기EL은 양극이 설치된 기판(100)상으로 음극(104)을 취출하는 구조를 가지고 있다. 도 4에 있어서, 상기 유기 EL소자의 기본구조에 상당하는 부분에는 도 3과 동일부호를 부기하고 설명을 생략한다. 도 4에 있어서는, 기판(100)상에 음극(104) 취출 전극(105)이 형성되어 있고, 양극(101)과 취출 전극(105) 일부를 피복하여 절연층(106)이 형성되어 있다. 절연층(106) 일부에는 빛을 발광시키기 위한 개구(107)와 취출 전극(105)과 음극(104)을 접속하기 위한 스루홀(108)이 형성되어 있다. 음극(104)은 이 스루홀(108)에 까지 연설되어 상기 취출 전극(105)과 접속되어 있다.

도 4와 같이 유기 EL소자의 음극(104)과 취출전극(105)을 스루홀(108)을 통하여 접속하는 구조에 따르면, 미세한 피치로 형성된 다수의 음극을 갖는 유기 EL소자, 가령 스트라이프 모양의 양극과 음극을 교차시켜서 매트릭스를 구성한 그래픽타입의 유기EL의 경우등에는 다음과 같은 문제가 생겼다. 즉, 이같은 유기 EL의 경우는 각 음극에 대응하는 미세한 피치로 다수의 스루홀을 형성하고, 각 스루홀을 통하여 대응하는 취출 전극과 접속하지 않으면 안되지만, 그래픽타입의 유기 EL에 요구되는 음극의 피치는 상당히 미세하고, 절연층에 그와같은 미세한 피치로 스루홀을 형성하는 것은 기술적으로 곤란하였다.

본 발명은, 가령 그래픽타입의 유기 EL과 같이 미세한 피치의 다수의 음극을 갖는 유기 EL소자에 있어서, 음극을 외부로 취출하기 위한 신규의 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본발명 실시형태의 1예를 표시하는 단면도,

도 2는 음극의 접속단부와 취출 전극의 접속부분을 표시하는 평면도,

도 3은 종래의 일반적 유기 EL소자 구조를 예시하는 단면도,

도 4는 종래의 유기 EL소자 구조의 일예를 표시하는 단면도.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

1: 기판 2: 양극

5: 취출 전극 6: 정공수송층

7: 유기발광층 8: 음극

9: 접속단부

청구항 1에 기재된 유기전계발광소자는, 기판(1)과, 상기 기판(1) 내면에 설치된 양극(2)과, 상기 양극(2)상에 형성된 정공수송층(6)과, 상기 정공 수송층(6)상에 형성된 발광층(7)과, 상기 발광층(7)상에 형성된 음극(8)을 갖는 유기 전계발광소자에 있어서, 상기 음극(8)과는 다른 재료로 상기 기판(1) 내면에 형성된 취출전극(5)과, 상기 음극(8) 단부에 상기 취출 전극(5)보다 가는 선폭으로 형성되어 상기 취출전극(5) 단부상에 접속되는 접속단부(9)를 가지고 있다.

청구항 2에 기재된 유기전계발광소자는, 기판(1)과, 상기 기판(1) 내면에 소정방향에 따라 소정 간격으로 형성된 복수개의 띠모양 양극(2)과, 상기 양극(2)상에 형성된 정공수송층(6)과, 상기 정공수송층(6)상에 형성된 발광층(7)과, 상기 발광층(7)상에 상기 양극(2)과는 교차하는 방향따라 소정간격으로 형성된 복수개의 띠모양 음극(8)을 갖는 유기 전계발광소자에 있어서, 상기 음극(8)과는 다른 재료로 되고, 상기 기판(1) 내면에 상기 음극(8)과 대략 평행으로 형성되는 복수개의 취출 전극(5)과, 상기 각 음극(8) 단부에 상기 취출 전극(5)보다 가는 선폭으로 각각 형성되어 상기 각 취출 전극(5) 단부상에 접속되는 접속단부(9)를 가지고 있다.

청구항 3에 기재된 유기 전계발광소자는, 청구항 1 또는 2 기재의 유기 전계발광소자에 있어서, 상기 취출 전극(5)이 일의 함수 4.5eV 이상의 재료로 되는 것을 특징으로 한다.

청구항 4에 기재된 유기 전계발광소자는 청구항 3 기재의 유기 전계발광소자에 있어서, 일함수 4.5eV 이상의 상기 재료가 ITO, ZnO:Al, SnO₂:Sb, In₂O₃, Au로 되는 군에서 선택된 물질인 것을 특징으로 한다.

(발명의 실시형태)

본발명 실시형태의 일예를 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.

도 1과 같이, 유리제 기판(1)상에는 양극(2)이 형성되어 있다. 본예의 양극(2)은 소정피치로 서로 평행으로 배치된 다수개의 띠모양으로 되어 있다. 본예의 양극(2)은 ITO로 된다. 그외에 일함수 4.5eV 이상의 재료이면 양극(2)으로서 사용가능하다. 가령 ZnO:Al, SnO₂:Sb, In₂O₃, Au등이 사용될 수 있다. 상기 양극(2) 주위에는 절연층(3)이 틀모양으로 형성되어 있고, 양극(2)이 설치된 절연층(3)의 틀 안쪽이 표시영역이 된다. 상기 각 양극(2)은 절연층(3)의 틀 외측으로 각각 인출되고, 각각 배선도체(4)에 접속되어 있다. 배선도체(4)는 외부의 구동회로의 마이너스측 단자에 접속된다.

기판(1) 상에는 상기 절연층(3) 외측 테두리에 접하여 취출 전극(5)이 형성되어 있다. 취출 전극(5)은 소정피치로 서로 평행하게 배치된 다수개의 띠 모양이다. 그 개수와 피치는 이후 설명하는 음극(8)에 맞추고 있다. 취출 전극(5)은 상기 양극(2)과 직교하여 배치된다. 취출 전극(5)은 후기 음극(8)과 다른 재료로 구성되고, 본예에서는 상기 양극(2)과 동일 재료 즉, ITO로 된다. 따라서, 본예는양극(2)과 취출 전극(5)은 동일공정으로 패턴 형성할 수 있다. 취출 전극(5)은 외부의 구동회로의 마이너스측 단자에 접속된다.

상기 양극(2)상에는 정공수송층(6)이 설치되어 있다. 정공수송층(6)은 가령 트리페닐아민유도체(Diamine)로 구성된다. 정공수송층(6) 테두리는 절연층(3)상에 피착되어 있다.

상기 정공수송층(6)상에는 유기발광층(7)이 설치되어 있다. 유기발광층(7)으로는 용도에 따라 원하는 발광색 물질을 선택하면 되고, 본예에서는 가령 트리스(8-퀴놀리라이트)알루미늄(Ⅲ)(Alq₃)을 사용하였다.

상기 유기 발광층(7)상에는 음극(8)이 설치되어 있다. 음극(8)은 가령 마그네슘과 은의 합금으로 구성된다. 본예의 음극(8)은 상기 양극(2)과 직교하는 방향을 따라 소정간격으로 형성된 복수개의 띠모양이다.

따라서, 띠모양의 다수개의 양극(2)과, 이와 교차하는 띠모양의 다수개의 음극(8)에 따라 매트릭스 표시영역이 구성된다. 소망하는 음극(8) 및 양극(2)에 표시신호를 부여함으로써 매트릭스의 임의의 교차점에 대응한 유기 발광층(7)의 영역을 선택적으로 발광시킬 수 있고, 이에 따라 임의의 그래픽 표시가 행해진다.

상기 각 음극(8)의 한쪽 단부는 상기 절연층(3)위를 넘어 상기 취출 전극(5) 상면에 도달하고 있다. 도 2와 같이, 상기 각 음극(8)의 한쪽 단부에는, 음극(8)보다 폭이 좁은 접속단자(9)가 각각 연속 형상되어 있고, 각 접속단부(9)는 대응하는 각각의 취출 전극(5) 단부상에 접속해 있다.

상기 취출 전극(5)과 상기 접속단부(9)의 각부의 치수 설정에 대하여 설명한다. 우선, 취출 전극(5) 끼리의 간격(A)은 전기적 절연특성 및 패턴형성프로세스상의 한계까지 좁게한다. 구체적으로는, 10∼50μm 범위가 좋다. 한편, 마스크 증착으로 형성되는 접속단부(9)의 선폭(B)은 전압저하나 발열등의 전기적 특성에 따라 산출되는 최소선폭으로 설정된다. 구체적으로는 50μ∼100μm 범위가 좋다.

더 구체적으로 음극(8) 및 취출 전극(5)의 피치를 0.6mm로 할 경우의 접속을 고려할 수 있다. 취출 전극(5)의 폭을 0.55mm, 인접한 취출 전극(5)의 간격을 0.05mm(50μm), 음극(8)의 접속단부(9) 폭을 0.1mm(100μm)로 한다. 공정 최후에 음극(8) 및 접속단부(9)를 형성하여 취출 전극(5)에 접속시킬때는 음극(8) 및 접속단부(9) 패턴은 폭방향(띠모양패턴의 길이방향과 직교하는 방향)으로 빗나간다. 이때문에 본예와 같이, 광폭의 취출 전극에 대하여, 여기에 동일피치로 대응하는 좁은 접속단부(9)를 접속하는 구조이면, 음극(8) 및 접속단부(9)의 형성위치가 빗나가더라도, 취출 전극(5)과 음극(8) 접속부의 접속저항이 변화하는 등, 전기적 접속에 지장이 생길 우려는 적다. 상기 치수예에 있어서는, 위치결정 허용차가 ±0.225mm이고 취출전극(5)과 음극(8) 접속부의 접속저항의 변화는 확인되지 않았다. 이에 비해, 종래의 구조에 있어서, 음극 및 취출 전극의 피치를 0.6mm, 취출 전극폭을 0.3mm, 음극폭을 0.3mm로 할 경우는 위치결정 허용차가 ±0.2mm이고, 취출 전극과 음극 접속부의 접속저항은 항상 변화된다.

이상 설명한 유기 EL소자의 각 유기층 두께는 50nm 정도이다. 각 층의 막형성은 진공증착으로 이루어진다. 그리고, 도 1과 같이, 상기 취출 전극(5)의 단부와, 양극(2)의 배선도체(4) 단부를 제외하고, 기판(1) 상면측 소자구조는 보호층(10)으로 피복되어 있다.

본 발명에 따르면, 기판상에 양극과 정공수송층과 발광층과 음극이 적층된 유기 전계발광소자에 있어서, 기판 내면에 음극과는 다른 재료로 취출 전극을 형성하고, 취출 전극보다 가는 선폭의 접속단부를 음극 단부에 형성하여 취출 전극 단부상에 접속했기 때문에, 음극 패턴이 폭방향에 대하여 위치가 빗나가더라도 취출 전극에 대한 접속에는 결함이 없고, 유기 EL소자의 음극을 소자밖으로 인출하는 구조로서 효과가 있다. 특히, 다수의 띠 모양 패턴 음극을 갖는 그래픽타입의 유기 EL소자 등에서는, 종래같은 스루홀을 통하여 음극과 취출 전극을 접속하는 구조와는 달라, 음극의 미세한 피치에 대응할 수 있고, 음극의 소자 밖으로의 인출에 관하여 위치 빗나감의 문제가 없다는 매우 현저한 효과를 얻을 수 있다.

Claims

기판과, 상기 기판내면에 설치된 양극과, 상기 양극상에 형성된 정공수송층과, 상기 정공수송층상에 형성된 발광층과, 상기 발광층상에 형성된 음극을 갖는 유기 전계발광소자에 있어서,

상기 음극과는 다른 재료로 상기 기판내면에 형성되는 취출 전극과, 상기 음극 단부에 상기 취출 전극보다 가는 선폭으로 형성되어 상기 취출 전극의 단부상에 접속되는 접속단부를 갖는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광소자.
기판과, 상기 기판내면에, 소정 방향 따라 소정간격으로 형성된 복수개의 띠모양 양극과, 상기 양극상에 형성된 정공수송층과, 상기 정공수송층상에 형성된 발광층과, 상기 발광층상에 상기 양극과 교차는 방향에 따라 소정간격으로 형성된 복수개의 띠모양 음극을 갖는 유기 전계발광소자에 있어서,

상기 음극과는 다른 재료로 구성되고, 상기 기판내면에 상기 음극과 대략 평행으로 형성되는 복수개의 취출 전극과,

상기 각 음극 단부에 상기 취출 전극보다 가는 선폭으로 각각 형성되어 상기 각 취출 전극단부상에 접속되는 접속단부를 갖는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광소자.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 취출 전극이 일함수 4.5eV 이상의 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광소자.
제 3 항에 있어서, 일함수 4.5eV 이상의 상기 재료가 ITO, ZnO:Al, SnO₂:Sb, In₂O₃, Au로 구성되는 군에서 선택된 물질인 것을 특징으로 하는 유기 전계발광소자.