JPH09115672A

JPH09115672A - 有機光学的素子及びその製造方法

Info

Publication number: JPH09115672A
Application number: JP7291807A
Authority: JP
Inventors: Nobutoshi Asai; 伸利浅井; Yasunori Kijima; 靖典鬼島
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-10-13
Filing date: 1995-10-13
Publication date: 1997-05-02
Anticipated expiration: 2015-10-13
Also published as: JP3539597B2

Abstract

(57)【要約】【課題】マスク掛け機構等やその大掛かりな設備投資
が不要となり、簡略な装置によって微細な画素を位置精
度良く形成できる（特にマルチカラー表示が可能となる
ように発光色の異なる画素が隣合うように配置できる）
有機光学的素子及びその製造方法を提供すること。【解決手段】ストライプ状に形成された穴17を有する
マスク16と、透明電極５の上に直交してストライプ状に
形成した絶縁層11を有する基板６とを真空蒸着装置21内
にセットし、一枚のマスク16により基板６上に発光色ご
とにホール輸送層４、電子輸送層２、電極１を同一平面
形状に順次形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機光学的素子
（例えば自発光の平面型ディスプレイに利用され、その
発光物質として有機電界発光素子を用いるディスプレ
イ）及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】有機電界発光素子（以下、有機ＥＬ素子
と称することがある。）を用いた、複数の画素からなる
表示デバイスにおいては、素子に加えた電圧により陰極
から電子を注入しかつ陽極からホールを注入し、電子−
ホールの再結合により発光を生ぜしめている。この発光
は、有機電界発光材料層を挟んで陰極と陽極とが重なり
合う部分で起きる。

【０００３】図21には、従来の有機発光素子としての有
機ＥＬ素子10の一例を示す。このＥＬ素子10は、透明基
板（例えばガラス基板）６上に、ＩＴＯ（Indium tin o
xide）透明電極５、ホール輸送層４、発光層３、電子輸
送層２、陰極（例えばアルミニウム電極）１を例えば真
空蒸着法で順次製膜したものである。

【０００４】そして、陽極である透明電極５と陰極１と
の間に直流電圧７を選択的に印加することによって、透
明電極５から注入されたホールがホール輸送層４を経
て、また陰極１から注入された電子が電子輸送層２を経
て、それぞれ発光層３に到達して電子−ホールの再結合
が生じ、ここから所定波長の発光８が生じ、透明基板６
の側から観察できる。

【０００５】また、図22は別の従来例を示し、図21の例
において発光層３を省略し、電子輸送層２とホール輸送
層４との界面から所定波長の発光18が生じるように構成
した有機ＥＬ素子20を示すものである。

【０００６】図23は、このように構成された有機ＥＬ素
子の具体例を示すものである。即ち、各有機層（ホール
輸送層４、発光層３又は電子輸送層２）の積層体を陰極
１と陽極５との間に配するが、これらの電極をマトリク
ス状に交差させてストライプ状に設け、シフトレジスタ
内蔵の制御回路40、輝度信号回路41によって時系列に信
号電圧を印加し、交差位置にて発光させるように構成し
ている。

【０００７】従って、このような構成により、ディスプ
レイとして勿論、画像再生装置としても使用可能とな
る。なお、上記のストライプパターンを赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）の各色毎に配し、フルカラー又はマル
チカラー用として構成することができる。

【０００８】こうした有機ＥＬ素子においては、それぞ
れの電極（陰極及び陽極）の材料をそれぞれ成膜した
後、互いに交差し合うようにそれぞれストライプ状にエ
ッチングしたり、或いはマスクを掛けて各電極材料を成
膜して、各電極を形成している。そして、有機層は、パ
ターン整形（パターニング）せずに一様に成膜する場合
が多かった。

【０００９】しかし、このような素子では、特に真空蒸
着で有機層を形成する場合は、有機層を蒸着してから、
その上部にマスクを配して（マスク掛けして）電極を形
成するか、或いはマスクを掛け替えて電極を形成する必
要がある。

【００１０】一般に、真空蒸着法で成膜する電界発光有
機層は、その形成後に一旦大気に曝してから電極を真空
蒸着すると、性能が大きく劣化することが知られてい
る。従って、真空蒸着のまま成膜用のマスクを掛ける必
要があるが、このためには、真空中でマスクを掛ける或
いは掛け替える機構を導入することが必要であり、膨大
な設備投資を要することになる。

【００１１】また、上記のような有機ＥＬ素子の構造で
は、電極を形成した後に保護膜を形成すると、広い領域
に亘り、保護膜は有機層を介して透明基板に接すること
になる。

【００１２】しかし、有機層はそれ自身の膜強度が弱
く、更に、基板や電極などの無機薄膜又は無機物質との
付着力も弱い。従って、保護層が有機層を介して基板に
接していると、保護層が強力な保護機能を有していて
も、有機層に破断が生じ、保護層としての機能を果たさ
なくなることがある。

【００１３】上記のように、有機層と電極層とを異なる
形状に形成しようとすると、特に複数の画素からなるデ
ィスプレイを作成する場合には、様々な困難な問題が発
生する。即ち、微細な画素を位置精度良く形成するため
には、非常に大掛かりなマスク移動機構を真空装置内に
設置しなければならない。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、上
述したようなマスク掛け機構等やその大掛かりな設備投
資が不要となり、簡略な装置によって微細な画素を位置
精度良く形成できる（特にマルチカラー表示が可能とな
るように発光色の異なる画素が隣合うように配置でき
る）有機光学的素子及びその製造方法を提供することに
ある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成するために、長期に亘って鋭意検討を重ねた結
果、有機層とその上に積層する金属電極層とを、同一の
マスクを使用して同じ形状に形成することによって、真
空装置内におけるマスクの相対的な移動を最小限にし、
極めて単純な移動機構を真空装置内に設けるのみで微細
な画素パターンが実現できることを見出し、本発明に至
ったものである。

【００１６】即ち、本発明は、第１の電極（例えば後述
の陽極としての透明電極５：以下、同様）上に有機層
（例えば後述の有機層４、２や３：以下、同様）と前記
第１の電極に対向した第２の電極（例えば後述の陰極と
しての金属電極１）とが設けられ、前記有機層と前記第
２の電極とが実質的に同一の平面形状で積層されている
有機光学的素子に係るものである。

【００１７】また、本発明は、第１の電極上に有機層と
前記第１の電極に対向した第２の電極とが設けられ、前
記有機層と前記第２の電極とが実質的に同一の平面形状
で積層されている有機光学的素子を製造するに際し、共
通のマスクを使用して前記有機層と前記第２の電極とを
順次積層する、有機光学的素子の製造方法も提供するも
のである。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明に基づく有機光学的素子に
おいて、基体（例えば後述の透明基板６：以下、同様）
上に並列に配設されたストライプ状の複数の第１の電極
上に、これらの第１の電極に交差して並列に配列された
少なくとも一層のストライプ状の複数の有機層と、前記
第１の電極に交差して並列に配設されたストライプ状の
複数の第２の電極とが実質的に同一の平面形状で積層さ
れていることが望ましい。

【００１９】また、有機層の幅方向の端部において、こ
の有機層と第１の電極との間にこの第１の電極と第２の
電極とを絶縁するための絶縁層（例えば後述のＳｉＯ₂
絶縁層11：以下、同様）が設けられていることが望まし
い。

【００２０】この場合、絶縁層によって発光領域（例え
ば後述の領域41）の幅が第２の電極の幅よりも狭くなっ
ていることが望ましい。

【００２１】また、本発明に基づく有機光学的素子にお
いて、少なくとも赤、緑及び青様の色をそれぞれ発色さ
せる隣接した少なくとも３本のストライプ状の電界発光
有機層の組が配列され、そしてこの場合、少なくとも
赤、緑及び青様の色をそれぞれ発色する各電界発光有機
層のストライプ形状が互いに実質的に同じであることが
望ましい。

【００２２】また、第２の電極の端部が外部端子（例え
ば後述の外部電極端子13）に接続され、この接続箇所で
は前記第２の電極が基体に直接付着していることが望ま
しい。

【００２３】また、第２の電極上を含むほぼ全面に保護
膜（例えば後述の保護膜12）が被着されていることが望
ましい。

【００２４】更に、第１の電極が、透明電極部（例えば
後述の透明電極５）とこの透明電極部の一部に一体に形
成された金属部（例えば後述の金属電極９）とからなる
ように形成することが望ましい。

【００２５】また、本発明に基づく有機光学的素子の製
造方法において、基体上にストライプ状の複数の第１の
電極を形成する工程と、共通のマスク（例えば後述のマ
スク16：以下、同様）を使用し、前記マスクの非マスク
部分（例えば後述の開口部18：以下、同様）を通して前
記複数の第１の電極上にストライプ状の複数の有機層を
それぞれ形成する工程と、前記マスクをそのまま使用
し、前記非マスク部分を通して前記有機層上にストライ
プ状の複数の第２の電極をそれぞれ形成する工程とを有
することが望ましい。

【００２６】また、有機層と第２の電極とからなる第１
の積層体（例えば赤色発光用）を形成した後、基体とマ
スクとを相対的に移動させ、有機層と第２の電極とから
なる第２の積層体（例えば緑色発光用）を形成すること
が望ましい。

【００２７】また、有機層の幅方向の端部において、こ
の有機層と第１の電極との間にこの第１の電極と第２の
電極とを絶縁するための絶縁層が設けられている有機光
学的素子を製造するに際し、前記絶縁層を形成した後、
この絶縁層がマスクの非マスク部分の端部に位置するよ
うに前記マスクに対し位置合わせして有機層を形成する
ことが望ましい。

【００２８】また、少なくとも赤、緑及び青様の色をそ
れぞれ発色させる隣接した少なくとも３本のストライプ
状の電界発光有機層の組を配列するのがよく、そしてこ
の場合、少なくとも赤、緑及び青様の色をそれぞれ発色
する各電界発光有機層のストライプ形状を互いに実質的
に同じにするのがよい。

【００２９】また、第２の電極と外部端子との接続箇所
を遮蔽手段（例えば後述のシャッタ33）で覆った状態で
有機層を形成し、前記遮蔽手段を除去して前記有機層上
に前記第２の電極を形成することが望ましい。

【００３０】また、少なくとも有機層及び第２の電極を
物理蒸着（例えば真空蒸着法、スパッタ法）によって形
成することが望ましい。

【００３１】更に、複数の蒸着源（例えば後述の蒸着源
24）をマスクの非マスク部分の長さ方向に沿って配置す
ることが望ましい。

【００３２】

【実施例】以下、本発明を実施例について更に詳しく説
明するが、本発明が以下の実施例に限定されるものでな
いことは勿論である。

【００３３】図１は、本実施例による有機ＥＬ素子の一
部分を示した平面図である。この有機ＥＬ素子15によれ
ば、例えば 100mm×150mm のサイズのガラス等の透明基
板６の一方の面には、例えば 71.98mm×91.55mm のサイ
ズの素子領域44が配されている。この素子領域には、Ｉ
ＴＯ（Indium tin oxide）からなる透明電極５が陽極と
して幅Ｗ₁ 280μｍ、厚さ 150nm、ピッチＰ₁ 300μｍ
で 240本分、平行に（ストライプ状に）形成されてい
る。そして、この透明電極５のシート抵抗は20Ω/cm²で
あるが、これでは抵抗が高すぎるので、幅Ｗ₂30μｍ、
厚さ２μｍのアルミニウム又は金からなる金属電極９が
各透明電極５の中央部に接して基板６側に埋設（図３参
照）される状態で併設されている。

【００３４】そして、基板６に設けた透明電極５の上に
は、この透明電極５と直交するようにＳｉＯ₂絶縁層11
が、幅Ｗ₃30μｍ、厚さ 150nm、ピッチＰ₂ 100μｍで
916本分、平行に（ストライプ状に）形成されている。
この絶縁層11は、その後に基板６上に形成する電界発光
有機層及び電極（陰極）の幅方向の端縁部を通って電流
がリークするのを防ぐためである。なお、図１では保護
層は図示省略した。

【００３５】図２は、図１のII−II線断面図である。図
示の如く、基板６上には、ホール輸送層４と、発光材料
が混合されている電子輸送層２とがそれぞれ有機層とし
て、更に電極１が陰極としてこの順にほぼ同一の平面形
状にストライプ状に積層されている。この積層体からな
る赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各発光色のものを１
組40としてこれを多数並列配置しており、この上をＳｉ
Ｎ又はＡｌＮ保護層12で被覆している。

【００３６】ホール輸送層４、電子輸送層２及び電極１
からなる積層体は基板６の透明電極５に対して直交して
設けられているが、ホール輸送層４の幅方向の両端部に
おいて上記の絶縁層11がホール輸送層４と電極５との間
に位置し、上記した電流リークの発生を防止している。
また、この絶縁層11の領域分だけ発光領域41の幅が陰極
１の幅よりも狭くなる。

【００３７】図３に示すように、電極１の長さ方向の一
方の端部においては、ホール輸送層４及び電子輸送層２
が形成されない部分42が存在しており、従って、この部
分では電極１の一方の端部１ａが基板６に直接密着する
ように形成されている。

【００３８】図３は、図１の III−III 線断面図を示す
ものであるが、仮想線で示すように、外部電極端子13が
この部分42の電極層１ａに接続される。

【００３９】図４及び図５は、この有機ＥＬ素子15の電
極１と外部電極端子13との接続部を明示するものであ
る。図４（平面図）及び図５（Ａ）（図４のＡ−Ａ線断
面図）、図５（Ｂ）（同Ｂ−Ｂ線断面図）に示すよう
に、外部電極端子板43は、樹脂シート14の一方の面に多
数の外部電極端子13を有し、これらのそれぞれは電極１
の端部１ａと個々に接続される。

【００４０】このように、外部電極端子との接続領域に
おいて電極１の下部に有機層２、４を設けないことによ
り、電極１と基板６との密着性を高めて、電極１が外部
端子13との接続の信頼性を向上させるようにしている。
しかも、有機層２、４はストライプ状に設けているの
で、各有機層の積層体間にはＳｉＯ₂層11が存在してい
てこのＳｉＯ₂層が基板６と保護層12との間の接着性を
高め、また素子周辺部では有機層が存在しておらず、保
護層12が直接に基板６と強固に密着しているので、有機
層の破断等による保護膜の機能低下の問題は生じない。

【００４１】本実施例の如き有機ＥＬ素子においては、
一つの画素ＰＸ（図１参照）が過電流により破壊される
場合がある。このような場合には電極１も破壊され、破
壊された部分が絶縁性となり、電極１を通して電流が流
れない（即ち、断線する）ことが多い。図４において破
壊部分Ｄを網状に示しているが、本実施例の構造は、そ
うした破壊が生じても実質的に問題とはならない。

【００４２】即ち、透明電極５から注入される電流は、
絶縁層11の存在によって、積層体として形成されている
電極１の幅よりも狭い領域41（絶縁層11と絶縁層11との
間で基板の垂直方向に電極１へ流れるため、絶縁層11に
遮られていない電極１の中央部分が破壊されても絶縁層
11で遮られている電極１の幅方向の両端縁部は破壊され
ないで残ることになる。従って、この残った両端縁部が
電極１として機能し、図４において、破壊部分Ｄの両側
の非破壊部分を通して電流が矢印47のように流れ、上述
した外部端子へと導かれ、この逆方向において川下側へ
電子が供給されてそこの画素を正常に発光させることが
できる。

【００４３】次に、上記のように構成された有機ＥＬ素
子の製造プロセス及び製造装置を図６〜図20について詳
細に説明する。

【００４４】図６は、基板６の一方の面上に透明電極５
を所定のサイズ及び数で上述したストライプ状パターン
に平行に形成した領域45と、この上に、透明電極５と直
交するように絶縁層11を所定のサイズ及び数で上述した
ストライプ状パターンに平行に形成した領域46とからな
る表示領域44の概略レイアウトを示している。

【００４５】図７は、図６のＡ部を拡大して示したもの
であり、また、図８は図７のVIII−VIII線断面図であ
る。図７で示されている透明電極５に接して併設した金
属電極９は、図８で示すように基板６に埋設されてい
る。

【００４６】そして、図１及び図２で示した赤、緑及び
青色に発光するホール輸送層４と電子輸送層２とからな
る有機層、及び電極１は、一枚のマスクを共通に使用し
て以下の如くにして形成する。図９はそのマスク16を概
略的に示し、図10は図９のＢ部の拡大図、図11は図10の
XI−XI線断面図である。

【００４７】このマスク16には、厚さＴ₁が 100μｍ、
ピッチＰ₃が 300μｍ、幅Ｗ₄が85μｍのスリット状の
穴17が 305本平行に形成されている。そして、マスク16
の穴17は図11に示すように、断面が一方の側の小幅のス
リット状開口18Ａから概ね45度の傾斜で拡大され、反対
側に幅広の開口部18Ｂを形成している。このような断面
形状のマスクは、両面からエッチングを行うことによ
り、容易に作製でき、例えばソニー社製のトリニトロン
方式のカラーテレビジョン受像機に組み込まれたアパー
チャグリルとして多用されているものと同様であってよ
い。

【００４８】図12は、このマスク16を用いて有機層及び
電極（陰極）を実質的に同一の平面形状に積層する際
に、スパッタリング及びパターニングによって基板６の
透明電極５を直交して形成された絶縁膜11とマスク16と
の位置関係を示すものである。即ち、特定の発光色を得
るため、マスク16の穴17（具体的には小幅の開口部18
Ａ）は、隣接する絶縁層11−11間の領域ａ₁、ａ₂、ａ
₃…ａ_n及び各絶縁層11の一部にオーバーラップして位
置している。

【００４９】即ち、ａ₁〜ａ_nの領域において、例えば
赤色の発光を生じる有機層と電極の積層体を真空蒸着で
形成した後、次に、ａ₁〜ａ_nに隣接する領域ｂ₁、ｂ
₂、ｂ₃…ｂ_nにマスク穴17を位置合わせするようにマ
スク16を平行移動させ、例えば緑色の発光色を生じる別
の有機層と電極を真空蒸着で積層する。そして、これが
終われば、更にｃ₁〜ｃ_nの領域にマスク穴17を位置合
わせするようにマスク16を平行移動させ、例えば青色の
発光色を生じる別の有機層と電極を積層する。このよう
にして、本実施例によれば、１枚の共通のマスク16を用
いて有機層及び電極層をほぼ同一パターンに真空蒸着で
積層していることは注目すべき特徴である。

【００５０】このような一枚のマスク16により有機層及
び電極層を積層するには、基板６を固定し、マスク16を
移動させる移動機構を有する図13に示すような真空蒸着
装置21を使用する。

【００５１】図13はその概略図であり、アーム22に設け
た支持手段23により基板６及びマスク16が支持され、下
方に蒸着源24が所定個数配置された状態を示している。
蒸着源は電源25による抵抗加熱方式で加熱されるが、必
要に応じてＥＢ（電子ビーム加熱）法、その他の手段を
用いることもできる。

【００５２】この真空蒸着装置21には、少なくとも５種
類の蒸着源24Ａ、24Ｂ、24Ｃ、24Ｄ、24Ｅを配置する。
この配置は、マスク16の穴17の長さ方向に沿って一列状
にするのが望ましい。

【００５３】蒸着源24Ａには、ホール輸送材料として、
例えば下記のトリフェニルジアミン誘導体（ＴＰＤ）
（Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）１，１’−ビ
フェニル−４，４’−ジアミン）等を入れる。

【００５４】

【化１】

【００５５】また、蒸着源24Ｂには、赤色発光材料とし
て、例えばレーザー色素である下記のＤＣＭ（４−ジシ
アノメチレン−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−
２−メチル−４Ｈ−ピラン）、又はＤＣＭと下記のＡｌ
ｑ₃（トリス−（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウ
ム）との混合物を入れる。

【００５６】

【化２】

【００５７】また、蒸着源24Ｃには、緑色発光材料とし
て、例えば上記したＡｌｑ₃（トリス−（８−ヒドロキ
シキノリン）アルミニウム）などを入れる。

【００５８】また、蒸着源24Ｄには、青色発光材料とし
て、例えば下記の亜鉛Ｚｎ（ｏｘｚ）₂（２−（ｏ−ヒ
ドロキシフェニル）−ベンズオキサゾールの亜鉛錯体）
などを入れる。

【００５９】

【化３】

【００６０】なお、それぞれの発光色純度を良くするた
めに、それぞれの色用のドープ材料を入れた別の蒸着源
を用意しておくとよい。

【００６１】更に、蒸着源24Ｅには、電極（陰極）用と
して、例えばＡｌ、Ａｌ−Ｌｉ−Ｍｇ−Ｃｕ合金、Ａｌ
−Ｌｉ合金又はＩｎ−Ｍｇ合金等を入れる。

【００６２】この電極についても、更に別の各種金属の
蒸着源を用意して、複数種類の金属を共蒸着或いは多層
蒸着してもよい。

【００６３】上記した複数の蒸着源24Ａ〜24Ｄ等の配置
方法としては、蒸着マスクのライン方向（即ち、穴17の
長さ方向）に平行して一列に並べた方がよい。このよう
に並べることにより、蒸着源からみた視差が蒸着マスク
のラインの幅方向にはみ出ないようにでき、ライン毎に
高精度の蒸着が可能となるからである。図13において
は、蒸着マスクのライン方向は図面の左右方向になって
おり、この方向に蒸着源24Ａ〜24Ｄが並置されている。

【００６４】蒸着源の個数が多くなって基板６からの距
離が大きくなる蒸着源が存在するときは、その蒸着源の
方向へマスク16を比較的粗く移動させ得る機構を導入し
てもよい。また、基板６と蒸着源24との距離は、基板全
体に概ね一様に蒸着されるように、基板サイズの５倍程
度に保たれることが望ましい。

【００６５】真空蒸着装置21の内部には、図14〜図17に
示す基板保持及びマスク移動のための機構26が設けられ
ている。図14はこの内部機構の平面図、図15はその左側
面図、図16はその右側面図、そして図17はその正面図で
ある。

【００６６】図14において、マスク16は基台30の中央部
に設けたマスクステージ34にセットされるが、この場
合、スリット（穴）17のラインを図面左右方向に配置す
る。基台30の中央部には開口29が形成され、この開口29
は上部から下部にかけて図16のように拡大されていてそ
の内壁面は斜面に形成されている。そして、マスク16
は、穴17の群がこの開口29に面するように配置される。

【００６７】マスク16は極めて薄いので、張力をかけて
マスク16を直線的に張る機構52がマスクステージ34に設
けられている。

【００６８】そして、マスクステージ34はマスク16を微
妙に平行移動させるために、真空用リニアアクチュエー
タ27に連結され、送りねじ方式によって 0.1μｍ程度の
精度で最大12mm、図14に示した矢印50方向へ移動できる
ようになっている。この機構により、図12で説明したマ
スク16の移動が各発光色に対応して行われるが、これに
ついては後述する。

【００６９】基台30の側方にはロータリアクチュエータ
31が設けられ、図15及び図17に示すように変速機構35及
びシャフト36を介してロータリアクチュエータ31に結合
されたドラム32にシャッタ33が設けられている。従っ
て、このシャッタ33は、ロータリアクチュエータ31の作
動に伴って図17に矢印51で示す方向に回動可能になって
いる。

【００７０】即ち、図４及び図５において既に説明した
ように、外部端子13に接続される電極１の端部１ａを基
板６上に直接形成するために、シャッタ33がマスク16の
穴17の長さ方向におけるマスク16の一端部又は両端部
（この例では、一端部）を５mm程度に亘って選択的に遮
蔽し、この遮蔽領域には有機層が蒸着されず、電極１の
みが蒸着されるようにしている。

【００７１】基板６は、被蒸着面を下向きにしてマスク
ステージ34上の基板ステージ28に載置するが、この際、
絶縁層11の長さ方向をマスク16のスリット（穴）17の長
さ方向に合わせると共に、２本の絶縁層11−11間に穴７
を位置させる（図12参照）。基板６の両側はガイドによ
りほぼ自動的に位置決めされ、その前後方向（図14の矢
印50方向）の位置もほぼ自動的に固定具37によって決め
られる。この固定具は90度回すことにより、基板６の縁
部に対して着脱可能になっている。

【００７２】固定具37には、基板６の位置の微調整を行
うための調節機構が設けられ、この調節機構により、基
板６の絶縁層11−11間にマスク16の穴17を正確に位置さ
せかつ絶縁層11とマスク穴17を平行に配置できる。そし
て、基板６とマスク16との間隔は例えば20μｍの一定間
隔となるように、機械的精度が保たれている。

【００７３】このように基板６及びマスク16を位置決め
するまでの作業は大気中で行うが、マスク16と基板６と
の相対的位置を確認してから、上記機構26を図13に示し
たように真空蒸着装置21内の蒸着源24の真上に設置す
る。

【００７４】図18は、真空蒸着装置21内における基板６
とマスク16のみを拡大して図示したものである。このマ
スク16は蒸着時に図14〜図17に示した機構により移動さ
せ、また蒸着の要領は図12及び図13に示した通りであ
る。

【００７５】図18は、例えば赤色発光用の積層体を形成
するために、領域ａ₁……ａ_nにおいて絶縁層11−11間
に上記ＴＰＤを主体とするホール輸送層４を一層目とし
て蒸着する状態を示している。この場合、ＴＰＤの蒸気
24Ａはマスク16の開口18Ｂから18Ａを通して基板６上に
堆積する（以下、同様）。

【００７６】そして、マスク16はそのままにして、ａ₁
〜ａ_n領域において上記のＡｌｑ₃とＤＣＭを主体とす
る電子輸送層２及びアルミニウムの電極１をこの順にホ
ール輸送層４に続けて蒸着し、赤色発光用の積層体を形
成する。

【００７７】こうして領域ａ₁……ａ_nに１色目の積層
体を形成した後、マスク16を矢印50の方向へ例えば 100
μｍ移動させて、図19のように、領域ａ₁……ａ_nに隣
接する領域ｂ₁……ｂ_nにマスク16の開口18Ａを位置さ
せる。そして、上記ＴＰＤを主体とするホール輸送層４
の蒸着に続いて領域ａ₁……ａ_nと同じ要領により上記
Ａｌｑ₃を主体とする電子輸送層及びＡｌ電極を蒸着
し、緑色発光用の積層体を形成する。

【００７８】更に、上記と同様にマスク16を移動させて
領域ｃ₁……ｃ_nに、上記ＴＰＤを主体とするホール輸
送層、上記Ｚｎ（ｏｘｚ）₂を主体とする電子輸送層及
びＡｌ電極を蒸着し、青色発光用の積層体を形成する。
これによって、図１及び図２に示した如き構造を作製す
る。

【００７９】上記した蒸着に際し、蒸着条件としては、
真空蒸着装置21内の真空度が２×10^-4Ｐａ以下であり、
蒸着レートがホール輸送層４及び電子輸送層２等の有機
材料で0.01〜１nm/s、電極１の金属材料で１〜４nm/s程
度であってよい。また、膜厚は、ホール輸送層、電子輸
送層、発光層がそれぞれ20〜50nmであり、電極は 200nm
以上が望ましい。

【００８０】これらの蒸着に際しては、図４及び図５で
述べたように、電極１の一端において外部端子13との接
続部を形成するが、その形成要領を図20により更に詳し
く説明する。

【００８１】図20は、電極１と外部端子13との接続部を
形成する側における基板６の端部と遮蔽機構とを示す拡
大断面図である（但し、簡略化のためにマスク16は図示
省略）。図20において、実線で示した位置はシャッタ33
による遮蔽状態を示しており、この状態でホール輸送層
４及び電子輸送層２を上記要領により蒸着すれば、シャ
ッタ33に遮蔽されたｃ領域ではホール輸送層４と電子輸
送層２は基板６上に蒸着されない。

【００８２】次に、シャッタ33を仮想線の位置へ回動さ
せてから、電極１の電極材料を蒸着すれば、電極１が仮
想線で示すようにｃ領域を含めて蒸着され、接続部１ａ
が形成される。

【００８３】このようにして形成された接続部１ａには
有機層が存在せず、電極の接続部１ａが強固に直接に基
板６に付着しているので、外部端子13を接続したときに
破壊することなく強固な接続構造を実現できる。

【００８４】外部端子13の接続後は、基板６の蒸着面上
には図２に示した保護膜12を蒸着する。これには、空気
や水分を通しにくく、絶縁性の高いセラミック膜が優れ
ている。特に窒化ケイ素（ＳｉＮ）や窒化アルミニウム
（ＡｌＮ）などは、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Reson
ance）プラズマ化学的気相成長法（ＣＶＤ）で基板温度
が室温のままで容易にしかも短時間に形成できるので、
保護膜を形成するのに適している。

【００８５】これらの窒化膜は、バリア性が高く、光磁
気記録ディスクの酸化保護膜に応用されている。この実
施例では、有機層は各コラム毎に（即ち、各外部端子13
と対になるように）分離して形成されているため、上記
保護膜12は、各コラム間で絶縁層11に或いは透明電極５
や基板６に直接接している（図２、図４参照）ので、接
着強度が高く、膜が破壊されにくい。その結果、有機層
を強固に保護することができる。

【００８６】このようにして、 0.1mmピッチ程度の微細
な画素からなる単純マトリックス型の有機ＥＬ素子を、
極めて簡略な設備により製造することができる。

【００８７】上記のようにして作製した有機ＥＬ素子を
駆動回路（図示せず）に接続し、ＮＴＳＣ方式で画像を
表示した。そして、ＮＴＳＣテレビジョン信号を赤、緑
及び青色の輝度信号に分解し、１ラインの間、信号をホ
ールドする回路に通した後、電圧−電流変換回路を通し
て、電流制御型にして各コラム電極に与えた。

【００８８】この場合、水平ラインの切り替えは、液晶
ディスプレイなどで一般的に使われているシフトレジス
タ素子を用いたラインスキャン方式で行った。印加電圧
は30〜40ボルトとし、１画素に流れる電流量を最大で 2
00μＡに設定した。ＮＴＳＣ信号でホワイト状態を表示
させたところ、50cd/m²の明るさを得ることができ、テ
レビジョン画像を映し出すことができた。

【００８９】上述したように、本実施例の有機ＥＬ素子
によれば、図１及び図２に示したように、陽極である透
明電極５上に有機層４及び２と陰極である金属電極１と
が実質的に同一の平面形状で積層されているので、図12
〜図19に示したように、共通のマスク16を使用して有機
層と電極とを蒸着で形成できる。これによって、真空蒸
着装置内に大掛かりなマスク掛け又はその移動機構を設
ける必要がなく、マスクの移動を最小限にし、極めて単
純な移動機構を設けるのみで微細な画素パターンを実現
できる。しかも、有機層及び電極の形成を共通のマスク
で行えるので、大気に曝すことなく、真空状態下でそれ
ぞれ形成できる。

【００９０】そして、透明電極５の長さ方向において、
隣接する画素間では有機層が存在しないでＳｉＯ₂絶縁
層11が保護膜12と直接接し、また、表示領域の周辺部で
は保護膜12が透明電極５や基板６に直接付着しているの
で、保護膜12の密着強度を向上させることができる。

【００９１】また、図４において説明したように、画素
が過電流により破壊された場合でも、ＳｉＯ₂絶縁層11
の両側端上において金属電極１を通して目的の画素へと
電流を流すことができ、正常に点灯させることができ
る。

【００９２】また、ホール輸送層４及び電子輸送層２の
一方の端部が電極１より短く形成され、その部分は電極
１のみが基板６に直接接着しているので、外部端子を接
続し易く、電極１も破損しにくい。

【００９３】以上、本発明の実施例について詳述した
が、上述の実施例は本発明の技術思想に基づいて各種の
変形が可能である。

【００９４】例えば、上述のホール輸送層等の有機層及
び電極の積層パターン又はその平面形状はストライプ状
以外にも様々であってよいし、また、その層構成や組成
等も上述した例のものに限られることはなく、図21で示
したように電子輸送層とは別に発光層を有機層として追
加してもよい。上述の絶縁層11は必ずしも設けなくてよ
い。外部端子との接続部だけでなく、電極１の他端部側
でも有機層を形成しなくてよい（この場合は、更に電極
の接着が良くなる）。

【００９５】ホール輸送層又は電子輸送層には螢光物質
を含有させておいてもよい。また、亜鉛錯体や他の発光
物質であるアントラセン、ナフタリン、フェナントレ
ン、ピレン、クリセン、ペリレン、ブタジエン、クマリ
ン、アクリジン、スチルベン等を併用してよい。こうし
た亜鉛錯体又は螢光物質等との混合物は、電子輸送層２
に含有させることができる。

【００９６】また、電極、ホール輸送層、発光層、電子
輸送層のそれぞれの厚さは、素子の動作電圧を考慮して
決められるものであり、上記実施例に限定されるもので
はない。また、素子の各層の作製法も通常の真空蒸着
法、ラングミュアブロジェット（ＬＢ）蒸着法をはじ
め、ディップコーティング法、スピンコーティング法、
真空蒸着法、有機分子線エピタキシ法（ＯＮＢＥ）等が
採用可能である。

【００９７】各層の成膜時に使用するマスク（例えば上
述のマスク16）は基板６に対して所定ピッチで移動させ
るようにしたが、その移動経路や移動機構も様々に変更
してよい。或いは、マスクは固定し、基板を移動させる
こともできる。

【００９８】また、上述の例ではマルチカラー又はフル
カラー用のディスプレイとしての有機ＥＬ素子を説明し
たが、モノカラー用のディスプレイにも適用することが
できる。

【００９９】また、ディスプレイ以外にも、例えば、文
字板などの光源として利用することも可能であり、この
場合、マトリックス状にする必要はない。また、色度を
調製するためのフィルタや、光起電装置（バッテリー
用）、光通信機器など、自発光素子としても応用は可能
である。或いはまた、入射光を電気信号に変換する場合
の応用として、撮像素子なども挙げられる。

【０１００】

【発明の作用効果】本発明は、上述した如く、第１の電
極上に有機層と前記第１の電極に対向した第２の電極と
が設けられ、前記有機層と前記第２の電極とが実質的に
同一の平面形状で積層されているので、共通のマスクを
使用して有機層と電極とを形成できる。これによって、
真空装置内に大掛かりなマスク掛け又はその移動機構を
設ける必要がなく、マスクの相対的移動を最小限にし、
極めて単純な移動機構を設けるのみで微細な画素パター
ンを実現できる。しかも、有機層及び電極を共通のマス
クで形成できるので、大気に曝すことなしに真空状態下
でそれぞれを形成できる。

【０１０１】そして、隣接する画素間では有機層が存在
しないで保護膜が直接下地と接し、また、周辺部では保
護膜が電極や基体に直接付着しているので、保護膜の密
着強度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による有機ＥＬ素子の要部を示
す平面図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】同 III−III 線断面図である。

【図４】同実施例の外部電極との接続部及び破壊した画
素を示す平面図である。

【図５】（Ａ）は図４のＡ−Ａ線断面図、（Ｂ）は同Ｂ
−Ｂ線断面図である。

【図６】同実施例における透明電極及び絶縁膜の領域の
レイアウトを概略的に示す平面図である。

【図７】図６のＡ部の拡大図である。

【図８】同実施例において基板に透明電極及び金属配線
を設けた状態の要部の拡大断面図である。

【図９】同実施例に用いる蒸着マスクの平面図である。

【図10】図９のＢ部の拡大図である。

【図11】同マスクの要部拡大断面図である。

【図12】同マスクと基板の位置関係を示した要部の拡大
断面図である。

【図13】同実施例に用いる真空蒸着装置の概略図であ
る。

【図14】同真空蒸着装置内に設ける基板保持及びマスク
移動用の内部機構の平面図である。

【図15】同内部機構の右側面図である。

【図16】同内部機構の左側面図である。

【図17】同内部機構の正面図である。

【図18】同真空蒸着装置での蒸着段階を示す要部の断面
図である。

【図19】次の蒸着段階を示す要部の断面図である。

【図20】同実施例による外部端子との電極接続部を形成
するのに用いる遮蔽機構を示す拡大断面図である。

【図21】従来例による有機ＥＬ素子の概略断面図であ
る。

【図22】従来例による他の有機ＥＬ素子の概略断面図で
ある。

【図23】同有機ＥＬ素子の駆動系の概略図である。

【符号の説明】

１・・・電極２・・・電子輸送層３・・・発光層４・・・ホール輸送層５・・・透明電極６・・・基板９・・・金属電極 11・・・絶縁層 12・・・保護膜 13・・・外部電極端子 14・・・樹脂板 15・・・有機光学的素子 16・・・マスク 17・・・穴 18Ａ、18Ｂ・・・開口部 21・・・真空蒸着装置 22・・・アーム 23・・・支持手段 24・・・蒸着源 25・・・電源 26・・・内部機構 27・・・リニアアクチュエータ 28・・・基板ステージ 29・・・ステージ開口部 30・・・基台 31・・・ロータリアクチュエータ 32・・・ドラム 33・・・シャッタ 34・・・マスクステージ 35・・・変速機構 36・・・シャフト 37・・・固定具

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の電極上に有機層と前記第１の電極
に対向した第２の電極とが設けられ、前記有機層と前記
第２の電極とが実質的に同一の平面形状で積層されてい
る有機光学的素子。
【請求項２】基体上に並列に配設されたストライプ状
の複数の第１の電極上に、これらの第１の電極に交差し
て並列に配列された少なくとも一層のストライプ状の複
数の有機層と、前記第１の電極に交差して並列に配設さ
れたストライプ状の複数の第２の電極とが実質的に同一
の平面形状で積層されている、請求項１に記載した有機
光学的素子。
【請求項３】有機層の幅方向の端部において、この有
機層と第１の電極との間にこの第１の電極と第２の電極
とを絶縁するための絶縁層が設けられている、請求項１
に記載した有機光学的素子。
【請求項４】絶縁層によって発光領域の幅が第２の電
極の幅より狭くなっている、請求項３に記載した有機光
学的素子。
【請求項５】少なくとも赤、緑及び青様の色をそれぞ
れ発色させる隣接した少なくとも３本のストライプ状の
電界発光有機層の組が配列されている、請求項１に記載
した有機光学的素子。
【請求項６】少なくとも赤、緑及び青様の色をそれぞ
れ発色する各電界発光有機層のストライプ形状が互いに
実質的に同じである、請求項５に記載した有機光学的素
子。
【請求項７】第２の電極の端部が外部端子に接続さ
れ、この接続箇所では前記第２の電極が基体に直接付着
している、請求項１に記載した有機光学的素子。
【請求項８】第２の電極上を含むほぼ全面に保護膜が
被着されている、請求項１に記載した有機光学的素子。
【請求項９】第１の電極が、透明電極部とこの透明電
極部の一部に一体に形成された金属部とからなる、請求
項１に記載した有機光学的素子。
【請求項10】第１の電極上に有機層と前記第１の電極
に対向した第２の電極とが設けられ、前記有機層と前記
第２の電極とが実質的に同一の平面形状で積層されてい
る有機光学的素子を製造するに際し、共通のマスクを使
用して前記有機層と前記第２の電極とを順次積層する、
有機光学的素子の製造方法。
【請求項11】基体上にストライプ状の複数の第１の電
極を形成する工程と、共通のマスクを使用し、前記マス
クの非マスク部分を通して前記複数の第１の電極上にス
トライプ状の複数の有機層をそれぞれ形成する工程と、
前記マスクをそのまま使用し、前記非マスク部分を通し
て前記有機層上にストライプ状の複数の第２の電極をそ
れぞれ形成する工程とを有する、請求項10に記載した製
造方法。
【請求項12】有機層と第２の電極とからなる第１の積
層体を形成した後、基体とマスクとを相対的に移動さ
せ、有機層と第２の電極とからなる第２の積層体を形成
する、請求項11に記載した製造方法。
【請求項13】有機層の幅方向の端部において、この有
機層と第１の電極との間にこの第１の電極と第２の電極
とを絶縁するための絶縁層が設けられている有機光学的
素子を製造するに際し、前記絶縁層を形成した後、この
絶縁層がマスクの非マスク部分の端部に位置するように
前記マスクに対し位置合わせして有機層を形成する、請
求項10に記載した製造方法。
【請求項14】少なくとも赤、緑及び青様の色をそれぞ
れ発色させる隣接した少なくとも３本のストライプ状の
電界発光有機層の組を配列する、請求項10に記載した製
造方法。
【請求項15】少なくとも赤、緑及び青様の色をそれぞ
れ発色する各電界発光有機層のストライプ形状を互いに
実質的に同じにする、請求項14に記載した製造方法。
【請求項16】第２の電極と外部端子との接続箇所を遮
蔽手段で覆った状態で有機層を形成し、前記遮蔽手段を
除去して前記有機材層上に前記第２の電極を形成する、
請求項10に記載した製造方法。
【請求項17】少なくとも有機層及び第２の電極を物理
蒸着によって形成する、請求項10に記載した製造方法。
【請求項18】複数の蒸着源をマスクの非マスク部分の
長さ方向に沿って配置する、請求項17に記載した製造方
法。