WO2012032661A1

WO2012032661A1 - 有機ｅｌパネル

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Publication number: WO2012032661A1
Application number: PCT/JP2010/065666
Authority: WO
Inventors: 陽介佐藤
Original assignee: パイオニア株式会社; 東北パイオニア株式会社
Priority date: 2010-09-11
Filing date: 2010-09-11
Publication date: 2012-03-15
Also published as: TW201222807A

Abstract

　有機ＥＬ素子１Ａの陽極と陰極間に短絡が生じた場合であっても、有機ＥＬパネル１全体に影響するような発光不良を抑止できること。基板１０上に複数の有機ＥＬ素子１Ａを配置した有機ＥＬパネル１であって、有機ＥＬ素子１Ａは、第１電極１１と有機層１２と第２電極１３を積層した構造を備え、第１電極１１は有機ＥＬ素子１Ａ毎に独立した電極パターンを有し、第１電極１１に電気供給する配線１４を備え、第１電極１１の一部と配線１４の一部とを積層した積層部１５で第１電極１１と配線１４とが接続され、積層部１５近傍の第１電極１１の一部は狭幅部１１Ａを有し、第１電極１１の比抵抗が配線１４の比抵抗より大きい。

Description

有機ＥＬパネル

　本発明は、有機ＥＬパネルに関するものである。

　有機ＥＬパネルは、基板上に有機ＥＬ素子を単数または複数配置しており、ディスプレイや照明光源など、各種の発光装置として用いられている。有機ＥＬパネルにおける一つの発光要素となる有機ＥＬ素子は、一対の電極間に発光層を含む有機層を積層した構造を有しており、一対の電極の一方が陽極、他方が陰極となって、陽極側から注入された正孔と陰極側から注入された電子が有機層内で再結合することに起因して光を放出する。

　有機ＥＬパネルの駆動方式として、パッシブマトリクス駆動方式（単純マトリクス駆動方式）が知られている。これは、ストライプ状の電極パターンで形成した陽極に対して、これとは交差するストライプ状の電極パターンで陰極を形成し、陽極と陰極の交差部分に有機層を挟持した有機ＥＬ素子を複数マトリクス状に形成したもので、選択した陰極と陽極間に電圧を印加してその陰極と陽極によって形成された有機ＥＬ素子を発光させるものである（下記特許文献１参照）。

特開２００３－２６４０６９号公報

　パッシブマトリクス駆動の有機ＥＬパネルは、有機ＥＬ素子の陰極と陽極間が短絡した場合には、短絡が生じている有機ＥＬ素子に発光不良が生じるだけでなく、パネル全体に影響する発光不良が発生する問題がある。これは、例えば陽極側の１本の電極とそれに交差する陰極側の１本の電極との間で一部に短絡個所が有ると、交差する２本の電極が陽極又は陰極となる全ての有機ＥＬ素子に対して正常に発光又は非発光を行うことができなくなり、各電極に沿って線状の異常発光（暗線又は輝線）が生じることになる。

　また、短絡している陽極と陰極間に定常的に逆バイアス電圧を印加する駆動方式では、短絡個所で定常的に大電流（リーク電流）が流れることになり、これによる発熱で周辺の有機ＥＬ素子が熱損を起こし、長期駆動時には短絡個所の周りに発光不良の範囲が拡がってしまう問題もある。

　さらに、パッシブマトリクス駆動方式の有機ＥＬパネルでは、陽極又は陰極を形成する１本の電極の一端側に給電部が接続されるので、この電極の電気抵抗に基づく電圧降下によって給電部から離れた有機ＥＬ素子に印加される電圧が給電部に近い有機ＥＬ素子に印加される電圧より低くなる現象が生じる。これによって給電部に近い側と遠い側とで有機ＥＬ素子の発光輝度にむらが生じ易くなり、電極の電気抵抗が大きい場合には有機ＥＬパネル全体で均一な輝度を得ることができない問題があった。

　本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、有機ＥＬ素子の陽極と陰極間に短絡が生じた場合であっても、有機ＥＬパネル全体に影響するような発光不良を抑止できること、短絡個所に流れる大電流を速やかに抑止して発光不良範囲の拡大を防ぐこと、有機ＥＬパネル全体で均一な輝度を得ることができること、などが本発明の目的である。

　このような目的を達成するために、本発明は以下の構成を少なくとも具備するものである。

　基板上に複数の有機ＥＬ素子を配置した有機ＥＬパネルであって、前記有機ＥＬ素子は、第１電極と有機層と第２電極を積層した構造を備え、前記第１電極は前記有機ＥＬ素子毎に独立した電極パターンを有し、前記第１電極に電気供給する配線を備え、前記第１電極の一部と前記配線の一部とを積層した積層部で前記第１電極と前記配線とが接続され、前記積層部近傍の前記第１電極の一部は狭幅部を有し、前記第１電極の比抵抗が前記配線の比抵抗より大きいことを特徴とする有機ＥＬパネル。

本発明の一実施形態に係る有機ＥＬパネルの構造を示した説明図（同図（ａ）が平面的な構造を示した説明図、同図（ｂ）がＸ－Ｘ断面図）である。本発明の実施形態に係る有機ＥＬパネルの作用を示した説明図である。本発明の実施形態に係る有機ＥＬパネルの他の形態を示した説明図である。

　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。本発明の実施形態は図示の内容を含むがこれのみに限定されるものではない。図１は本発明の一実施形態に係る有機ＥＬパネルの構造を示した説明図（同図（ａ）が平面的な構造を示した説明図、同図（ｂ）がＸ－Ｘ断面図）である。

　有機ＥＬパネル１は、基板１０上に複数の有機ＥＬ素子１Ａを配置した構造を有する。有機ＥＬ素子１Ａは、第１電極１１と有機層１２と第２電極１３を積層した構造を備えている（有機層１２は発光層１２Ａを含んでいる。）。第１電極１１は有機ＥＬ素子１Ａ毎に独立した電極パターンを有している。有機ＥＬパネル１は、第１電極１１とは別に第１電極１１に電気供給する配線１４を備えている。

　第１電極１１と配線１４とは、第１電極１１の一部と配線１４の一部とを積層した積層部１５で接続されている。図示の例では、第１電極１１の一部の上に配線１４の一部が積層されているが、それとは逆に配線１４の一部の上に第１電極１１の一部が積層されていてもよい。

　積層部１５近傍の第１電極１１の一部は、過剰電流による加熱で分断して第１電極１１を配線１４から切り離す狭幅部１１Ａを有する。ここでの狭幅部１１Ａは、第１電極１１の一部であり、第１電極１１のパターニング時に第１電極１１の本体部と同時に形成されるものであって、第１電極１１の一方向の幅より狭い幅を有する。第１電極１１の本体部とは有機ＥＬ素子１Ａの陽極又は陰極となる部分である。

　そして、有機ＥＬパネル１では、第１電極１１の比抵抗が配線１４の比抵抗より大きい。すなわち、積層部１５においては、積層された第１電極１１の一部の比抵抗が配線１４の一部の比抵抗より大きい。第１電極１１は狭幅部１１Ａを含めてほぼ均一な材料で形成されており、狭幅部１１Ａから積層部１５を介して配線１４に至るところで段階的に比抵抗が低くなっている。

　配線１４は一方向に沿ってストライプ状のパターンを有し、この配線１４に沿って複数の第１電極１１が形成され、第２電極１３は配線１４と交差する方向にストライプ状のパターンを有する。このような有機ＥＬパネル１は、第２電極１３と配線１４の一方を走査線とし他方をデータ線としてパッシブマトリクス駆動することができる。この際、選択された有機ＥＬ素子１Ａは、第１電極１１と第２電極１３の間に順方向の電圧（陽極側が正で陰極側が負となる電圧）が印加され、陽極側から注入された正孔と陰極側から注入された電子が有機層１２で再結合して光を放出する。この有機ＥＬパネル１は、複数の有機ＥＬ素子１Ａを選択的に発光させて情報を表示する表示装置や、所定領域の有機ＥＬ素子１Ａを同時に発光させる照明装置、その他各種光学機器の光源などに成りうるもので、その用途は特に限定されない。

　図２は、有機ＥＬパネル１の作用を示した説明図である。第１電極１１の一部が配線１４の一部と接続されている。具体的には、第１電極１１の一部が狭幅部１１Ａとなって、配線１４の一部である突出部１４Ａに接続されている。図示の例では、狭幅部１１Ａは第１電極１１の配線１４に沿った幅（縦幅Ｌ）より狭い幅Ｗ２を有している。また、突出部１４Ａは配線１４に沿って狭幅部１１Ａの幅Ｗ２より広い幅Ｗ１を有している。そして、突出部１４Ａの幅内に第１電極１１と配線１４を接続する積層部１５が形成されている。この有機ＥＬパネル１は、特定の有機ＥＬ素子１Ａにおいて第１電極１１と第２電極１３との間に短絡が生じた場合に、この特定の有機ＥＬ素子１Ａにおける第１電極１１を配線１４から切り離すことで短絡の影響を最小限に止める機能を有する。

　ここで、同図（ａ）に示すように、特定された有機ＥＬ素子１Ａにおいて、第１電極１１と第２電極１３との間に短絡個所Ｐが存在する場合、第１電極１１と第２電極１３との間に電圧が印加された状態になると、短絡個所Ｐを経由する過剰電流によって第１電極１１と第２電極１３との間には所望の電位差が保てず、この有機ＥＬ素子１Ａは発光不良となる。この状態で短絡個所Ｐを経由して流れる過剰電流は、第１電極１１よりも比抵抗の低い配線１４に向かって流れることになるが、配線１４に向かう電流は全て第１電極１１の一部である狭幅部１１Ａを通過することになるので、ここに電流が集中し、比較的抵抗値の高い狭幅部１１Ａで効果的にジュール熱を発生させる。このジュール熱による加熱で、狭幅部１１Ａにおいて、同図（ｂ）に示すように、第１電極１１と配線１４とが分断され、短絡個所Ｐが存在する特定の有機ＥＬ素子１Ａにおける第１電極１１を配線１４から切り離す。

　ここでの一つの特徴は、第１電極１１と同じ比抵抗の高い材料で狭幅部１１Ａを形成していることにある。仮に、第１電極１１と配線１４とを第１電極１１より抵抗の低い材料のパターンで結合したとすると、この結合部分では抵抗が低いことにより効果的なジュール熱が得られず、過剰電流がしばらくの間流れ続けて周辺の有機ＥＬ素子１Ａの熱損を招く虞がある。また、狭幅部１１Ａを形成することなく第１電極１１の一辺に配線１４を接続した場合には、部分的に電流を集中させる個所がないので効果的に第１電極１１と配線１４とを切り離すことができない。すなわち、第１電極１１の一部として狭幅部１１Ａを形成することで、有機ＥＬ素子１Ａの第１電極１１と第２電極１３との間に短絡が生じた場合に速やかに狭幅部１１Ａが分断され、第１電極１１を配線１４から切り離すことができる。

　また別の特徴は、第１電極１１の一部と配線１４の一部とを直接積層させている点にある。有機ＥＬパネル１においては、抵抗の比較的高い第１電極１１と抵抗の比較的低い配線１４とを直接積層させており、その間に中間的な抵抗を有する介在物が存在しない。これによって、積層部１５の近傍における狭幅部１１Ａで局部的に電流密度が高くなり、ここで積極的な加熱が生じて狭幅部１１Ａが分断されることになる。これによってより効果的に短絡が生じた第１電極１１を配線１４から切り離すことができる。

　また図示の形態例では、有機ＥＬパネル１において、前述した配線１４の一部は、配線１４の側縁から第１電極１１側に突出した突出部１４Ａを有する。これによると、配線１４の幅の如何に拘わらず、前述した積層部１５の長さを任意に設定することができる。これによって、第１電極１１への電気供給を積層部１５の長さによって適宜調整することができる。

　また図示の形態例では、有機ＥＬパネル１において、前述した配線１４の一部の幅Ｗ１が第１電極１１の一部の幅Ｗ２より大きく形成されている。すなわち、配線１４における突出部１４Ａの幅Ｗ１が第１電極１１の狭幅部１１Ａの幅Ｗ２より大きく形成されている。これによると、過剰電流が集中する狭幅部１１Ａの幅をより狭くすることで、第１電極１１と配線１４との分断を速やかに行うことができると共に、第１電極１１のパターンと配線１４のパターンとを接続する際に、突出部１４Ａの幅Ｗ１と狭幅部１１Ａの幅Ｗ２との差が位置ずれを許容することになり、精度の高い位置決めを行うことなく積層部１５の幅を一定に保ち、全ての有機ＥＬ素子１Ａにおいて第１電極１１への電気供給を安定化させることができる。

　図３は、有機ＥＬパネル１の他の形態を示した説明図である。この形態例では、積層部１５の面積が配線１４に沿って形成される複数の第１電極１１毎に異なっており、図示の例では、積層部１５の面積は、配線１４に電流を流す給電部２０からの距離が遠い第１電極１１（１１－１）における面積が給電部２０からの距離が近い第１電極１１（１１－２）における面積より大きくなっている。

　ここでは、積層部１５の面積を異ならせるのに、突出部１４Ａの長さ（Ｌ１，Ｌ２）を変えており、狭幅部１１Ａの幅は何れの第１電極１１（１１－１，１１－２）においても一定にしている。これによって、積層部１５の面積を変えても狭幅部１１Ａの分断性能には影響がないようにしている。このように、積層部１５の面積を、給電部２０からの距離が遠い第１電極１１（１１－１）における面積が給電部２０からの距離が近い第１電極１１（１１－２）における面積より大きくすることで、配線１４の抵抗による電圧降下を積層部１５の面積の違いによって相殺でき、給電部２０に近い側と遠い側とで有機ＥＬ素子１Ａの発光輝度にむらが生じる問題を解消し、有機ＥＬパネル１全体で均一な輝度を得ることができる。

　以上説明したように、本発明の実施形態に係る有機ＥＬパネル１は、パッシブマトリクス駆動方式において、有機ＥＬ素子１Ａの陰極と陽極間が短絡した場合であっても、短絡個所を有する有機ＥＬ素子１Ａを速やかに配線１４から切り離して、短絡の影響が他の有機ＥＬ素子１Ａに及ぶことを防ぐことができる。したがって、複数の有機ＥＬ素子１Ａのうち、短絡個所を有する特定の有機ＥＬ素子１Ａの発光不良による点状欠陥は生じるが、有機ＥＬパネル１全体に影響する線状の異常発光（暗線又は輝線）が生じるのを未然に回避することができる。

　また、短絡している陽極と陰極間に定常的に逆バイアス電圧を印加する駆動方式であっても、短絡個所で定常的に大電流（リーク電流）が流れるのを短時間に抑止できるので、この大電流による発熱で周辺の有機ＥＬ素子１Ａが熱損を起こし、発光不良範囲が拡がってしまうような不具合は生じない。

　そして、配線１４の電気抵抗に基づく電圧降下によって、給電部２０から離れた有機ＥＬ素子１Ａに供給される電圧が給電部２０に近い有機ＥＬ素子に供給される電圧より低くなる現象に対しては、前述した積層部１５の面積の調整によって有機ＥＬパネル全体で均一な輝度を得ることが可能になる。

　以下に、図１を参照しながら本発明の実施形態に係る有機ＥＬパネルの構成例を更に具体的に説明する。

　基板１０は、ガラス、プラスチック、表面に絶縁材料の層が形成された金属など、有機ＥＬ素子１Ａを支持することができる基材によって形成される。第１電極１１を形成する透明導電膜層は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide），ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide），酸化亜鉛系透明導電膜，ＳｎＯ₂系透明導電膜，二酸化チタン系透明導電膜などの透明金属酸化物を用い、配線１４は、低電気抵抗金属である銀（Ａｇ）や銀合金，アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金などを用いることができる。基板１０上での第１電極１１或いは配線１４のパターン形成は、スパッタリングや蒸着による成膜後、フォトリソグラフィ工程などによって行うことができる。

　絶縁膜１６は、パターニングされた第１電極１１及び配線１４の絶縁性を確保するために設けられ、ポリイミド樹脂，アクリル系樹脂，酸化シリコン，窒化シリコンなどの材料が用いられる。絶縁膜１６の形成は、第１電極１１及び配線１４が形成された基板１０上に成膜した後、第１電極１１上に発光部１００の開口を形成するパターニングがなされる。具体的には、第１電極１１及び配線１４が形成された基板１０にスピンコート法により所定の塗布厚となるように膜を形成し、露光マスクを用いて露光処理，現像処理を施すことにより、発光部１００の開口パターン形状を有する絶縁膜１６の層が形成される。この絶縁膜１６は、配線１４を覆い、第１電極１１のパターン間を埋めると共にその側端部分を一部覆うように形成され、格子状に形成される。これによって、第１電極１１上に発光部１００を開口して、その領域が絶縁膜１６によって絶縁区画されることになる。

　図示省略した隔壁が、マスク等を用いることなく第２電極１３のパターンを形成するため、或いは隣り合う第２電極１３を完全に電気的に絶縁するために、配線１４と交差する方向にストライプ状に形成される。具体的には、絶縁膜１６の上に光感光性樹脂等の絶縁材料を、有機ＥＬ素子１Ａを形成する有機層１２と第２電極１３の膜厚の総和より厚い膜厚にスピンコート法等で塗布形成した後、この光感光性樹脂膜上に第１電極１１に交差するストライプ状パターンを有するフォトマスクを介して紫外線等を照射し、層の厚さ方向の露光量の違いから生じる現像速度の差を利用して、側部が下向きのテーパ面を有する隔壁を形成する。

　有機層１２は、発光層１２Ａを含む発光機能層の積層構造を有し、第１電極１１と第２電極１３の一方を陽極とし他方を陰極とすると、陽極側から順次、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などが選択的に形成される。有機層１２の成膜は乾式の成膜として真空蒸着法などが用いられ、湿式の成膜としては塗布や各種の印刷法が用いられる。

　有機層１２の形成例を以下に説明する。例えば先ず、ＮＰＢ（N,N-di(naphtalence)-N,N-dipheneyl-benzidene）を正孔輸送層として成膜する。この正孔輸送層は、陽極から注入される正孔を発光層に輸送する機能を有する。この正孔輸送層は、１層だけ積層したものでも２層以上積層したものであってもよい。また正孔輸送層は、単一の材料による成膜ではなく、複数の材料により一つの層を形成しても良く、電荷輸送能力の高いホスト材料に電荷供与（受容）性の高いゲスト材料をドーピングしてもよい。

　次に、正孔輸送層の上に発光層を成膜する。一例としては、抵抗加熱蒸着法により、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の発光層を、塗分け用マスクを利用してそれぞれの成膜領域に成膜する。赤（Ｒ）としてＤＣＭ１（４－（ジシアノメチレン）－２－メチル－６－（４’－ジメチルアミノスチリル）－４Ｈ－ピラン）等のスチリル色素等の赤色を発光する有機材料を用いる。緑（Ｇ）としてアルミキノリノール錯体（Ａｌｑ₃）等の緑色を発光する有機材料を用いる。青（Ｂ）としてジスチリル誘導体、トリアゾール誘導体等の青色を発光する有機材料を用いる。勿論、他の材料でも、ホスト‐ゲスト系の層構成でも良く、発光形態も蛍光発光材料を用いてもりん光発光材料を用いたものであってもよい。

　発光層の上に成膜される電子輸送層は、抵抗加熱蒸着法等の各種成膜方法により、例えばアルミキノリノール錯体（Ａｌｑ₃ ）等の各種材料を用いて成膜する。電子輸送層は、陰極から注入される電子を発光層に輸送する機能を有する。この電子輸送層は、１層だけ積層したものでも２層以上積層した多層構造を有してもよい。また、電子輸送層は、単一の材料による成膜ではなく、複数の材料により一つの層を形成しても良く、電荷輸送能力の高いホスト材料に電荷供与（受容）性の高いゲスト材料をドーピングして形成してもよい。

　有機層１２上に形成される第２電極１３は、こちらが陰極の場合には、陽極より仕事関数の小さい（例えば４ｅＶ以下）材料（金属，金属酸化物，金属フッ化物，合金等）を用いることができ、具体的には、アルミニウム（Ａｌ），インジウム（Ｉｎ），マグネシウム（Ｍｇ）等の金属膜、ドープされたポリアニリンやドープされたポリフェニレンビニレン等の非晶質半導体、Ｃｒ₂Ｏ₃，ＮｉＯ，Ｍｎ₂Ｏ₅等の酸化物を使用できる。構造としては、金属材料による単層構造、ＬｉＯ₂／Ａｌ等の積層構造等が採用できる。

　以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。上述の各図で示した実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。

Claims

　基板上に複数の有機ＥＬ素子を配置した有機ＥＬパネルであって、
　前記有機ＥＬ素子は、第１電極と有機層と第２電極を積層した構造を備え、
　前記第１電極は前記有機ＥＬ素子毎に独立した電極パターンを有し、
　前記第１電極に電気供給する配線を備え、
　前記第１電極の一部と前記配線の一部とを積層した積層部で前記第1電極と前記配線とが接続され、
　前記積層部近傍の前記第１電極の一部は、前記第１電極の一方向の幅より狭い幅を有する狭幅部を有し、
　前記第１電極の比抵抗が前記配線の比抵抗より大きいことを特徴とする有機ＥＬパネル。
　前記配線の一部は、前記配線の側縁から前記第１電極側に突出した突出部を有し、前記積層部で前記突出部の一部と前記狭幅部の一部が積層されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬパネル。
　前記配線の一部の幅が前記第１電極の一部の幅より大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の有機ＥＬパネル。
　前記狭幅部は、過剰電流による加熱で分断して前記第１電極を前記配線から切り離す機能を有することを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の有機ＥＬパネル。
　前記配線は一方向に沿ってストライプ状のパターンを有し、当該配線に沿って複数の前記第１電極が形成され、前記第２電極は前記配線と交差する方向にストライプ状のパターンを有することを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の有機ＥＬパネル。
　前記積層部の面積が前記配線に沿って形成される複数の前記第１電極毎に異なることを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬパネル。
　前記積層部の面積は、前記配線に電流を流す給電部からの距離が遠い前記第１電極における面積が前記給電部からの距離が近い前記第1電極における面積より大きいことを特徴とする請求項６記載の有機ＥＬパネル。
　前記狭幅部において前記第１電極と前記配線とが分断されていることを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の有機ＥＬパネル。