JPH0982476A

JPH0982476A - 有機電界発光素子

Info

Publication number: JPH0982476A
Application number: JP7260996A
Authority: JP
Inventors: Norihiko Kaneko; 紀彦金子; Tomoyuki Shirasaki; 友之白嵜; Hiroyasu Yamada; 裕康山田
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1995-09-14
Filing date: 1995-09-14
Publication date: 1997-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】配線形状の発光が生じない有機電界発光素子
を提供することにある。【解決手段】透明基板１１上に、アノード電極１２と
入力端子１２Ｂとを同時に形成し、このアノード電極１
２上に有機発光層１３を介してカソード電極１４を形成
し、このカソード電極１２上に絶縁層１５を形成する。
さらに、絶縁層１５上に配線１６を形成する。このと
き、配線１６とカソード電極１４とは、接続用開口部１
５Ａを介して接続される。このように形成することによ
り、配線１６は有機発光層１３と接触しないため、配線
１６の形状の発光が生じることを防止できる。

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、有機電界発光素
子に関し、さらに詳しくは、表示素子、表示用照明など
に利用できるＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子に
係る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の有機電界発光素子として
は、図９（Ａ）および（Ｂ）に示すようなものがある。
その断面構造は、同図（Ｂ）に示すように、ガラス基板
１の上に遮光性を有するブラックマスク２がマトリクス
状に配置され、ブラックマスク２どうしの間に透明部材
３が配置されている。そして、ブラックマスク２および
透明部材３上の全面に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）で
なるアノード電極としての透明電極４が形成され、この
透明電極４上に発光材料を含む有機発光層５が配置され
ている。さらに、有機発光層５の上に、例えばアルミニ
ウムからなるカソード電極としての背面電極６が各画素
に対応してパターニングされている。この背面電極６
は、上記した透明部材３と対向するように形成されてい
る。また、各背面電極６には、引き回し配線６Ａが接続
するように、背面電極６と同時にパターニングされてい
る。引き回し配線６Ａは、背面電極６の列どうしの間を
引き出されるように形成され、これら引き回し配線６Ａ
の束は、図９（Ｂ）に示すように、ブラックマスク２と
対向するように形成されている。なお、このように引き
回し配線６Ａの束とブラックマスク２とを対向させる理
由は、引き回し配線６Ａが有機発光層５に接触してお
り、透明電極４と背面電極６との間に所定電界が形成さ
れると引き回し配線６Ａ及び、背面電極６と等電位のた
め、引き回し配線６Ａに対応する有機発光層５に不要な
発光が生じてしまい、この不要な発光をブラックマスク
２で遮光するためである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の有機電界発光素子においては、各列の背面電
極６の数が増加するに従い、引き回し配線６Ａの数も増
加して、背面電極６の列どうしの間隔が長くなり、その
結果、配線面積が増大するという問題がある。このた
め、引き回し配線６に対向するブラックマスク２の幅も
大きくなり、表示面積全体に対する画素面積（背面電極
６の面積）の割合、すなわち開口率が減少するといる問
題点があった。また、特に単純マトリクス型構造では配
線間でクロストークが増大し、不点灯領域まで発光して
しまうため、発光効率が低くなってしまっていた。

【０００４】この発明の目的は、開口率が高く、発光効
率が良好な有機電界発光素子を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
相対向する第１の電極と第２の電極との間に有機発光層
が介在された有機電界発光素子において、第２の電極
は、その対向外側に当該第２の電極上方に開口された接
続用開口部を有する絶縁層の接続用開口部を介して入力
端子と接続されることを特徴としている。ここで有機発
光層とは、第１の電極及び第２の電極間に形成される所
定の電界を受けることにより発光する有機化合物をい
う。この所定の電界は、第１の電極及び第２の電極それ
ぞれに印加される電圧により形成することができる。こ
こで、入力端子は、外部からの印加電圧を入力する端子
をいう。

【０００６】請求項２記載の発明は、第２の電極は反射
性を有する部材でなり、第１の電極及び入力端子は第２
の電極より剛性度が高く、光透過性を有する部材でな
り、第１の電極及び入力端子は、それぞれ基板上に設け
られ、第２の電極は、配線を介して入力端子と接続され
ることを特徴としている。

【０００７】請求項３記載の発明は、前記第２の電極が
複数の画素電極でなり、前記第１の電極がこれら画素電
極に対向する一枚の共通電極であることを特徴としてい
る。

【０００８】請求項４記載の発明は、前記絶縁層が複数
の絶縁膜が積層されてなり、それぞれの絶縁膜上に、前
記画素電極に接続された配線群が分割されて介在されて
いることを特徴としている。

【０００９】請求項５記載の発明は、配線が第２の電極
と一体的に形成されることを特徴としている。

【００１０】請求項６記載の発明は、第２の電極及び配
線はＭｇＡｇでなり、第１の電極はＩＴＯでなることを
特徴としている。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る有機電界発
光素子およびその製造方法の詳細を図面に示す実施例に
基づいて説明する。（実施形態１）図１（Ａ）はこの発明の実施形態１の有
機電界発光素子を示す平面図であり、図１（Ｂ）は同図
（Ａ）のＸ−Ｘ断面図である。図中符号１０は有機電界
発光素子を示している。この有機電界発光素子１０にお
いては、図１（Ｂ）に示すように、例えばガラスでなる
透明基板１１上に、第１の電極としての、ＩＴＯでなる
アノード電極１２Ａと入力端子１２Ｂとが形成されてい
る。なお、アノード電極１２Ａは、表示領域全面にわた
って形成される共通電極である。また、入力端子１２Ｂ
は、透明基板１１の周縁に、後記するカソード電極に対
応した数だけ形成されている。そして、アノード電極１
２Ａの上には、ポリＮビニルカルバゾール（ＰＶＣ
ｚ）、８−ヒドロキシキノリンアルミニウム錯体（Ａｌ
ｑ）、その他色素、電荷輸送材料などを含む任意の膜厚
の有機薄膜でなる有機発光層１３が形成されている。な
お、この有機発光層１３は、電子被注入層と正孔被注入
層等の複数層からなる構成のものでもよい。

【００１２】有機発光層１３の上には、図１（Ａ）に示
すように、第２の電極としての、複数のカソード電極１
４が所定の発光領域上に形成されている。このカソード
電極１４は、例えばマグネシウム銀（ＭｇＡｇ）膜また
はＭｇＩｎ膜が矩形状に形成されたものでなり、表示領
域全面にわたって、同図に示すようにマトリクス状に配
置されている。

【００１３】このように表示領域に形成されたアノード
電極１２Ａ、有機発光層１３およびカソード電極１４
は、例えばＳｉＯ₂でなる絶縁層１５で全面的に覆われ
ている。ただし、絶縁層１５は、上記した入力端子１２
Ｂを覆わないように設定されている。そして、各カソー
ド電極１４上の絶縁層１５には、各カソード電極１４を
露出させる接続用開口部１５Ａが開設されている。さら
に、カソード電極１４とこのカソード電極１４に対応す
る入力端子１２Ｂとは、図に示すように、絶縁層１５と
透明基板１１との上に形成した配線１６で接続されてい
る。なお、この配線１６は、マグネシウム銀からなり、
絶縁層１５に開設した接続用開口部１５Ａを介してカソ
ード電極１４に接続され、また、入力端子１２Ｂに対し
ては配線端部が重なり合うことで接続されている。カソ
ード電極は絶縁層１５に発光領域に合わせた開口部を設
けた後、配線１６を開口部を埋設することにより、一体
的に形成してもよい。

【００１４】このとき、配線１６の部材であるＭｇＡｇ
は電子ポテンシャルが小さいため有機発光層１３に効率
よく電子を注入することができるが、外部からの信号電
圧を入力する入力端子としては柔軟すぎるため、外部端
子と熱圧着等により電気的に接続する場合に潰され隣接
する端子同士が短絡してしまい、駆動できなくなってし
まうという問題が生じるが、透明基板１１上にアノード
電極１２Ａと一括してＩＴＯからなる入力端子１２Ｂを
設けているので、この入力端子１２Ｂと接続するように
配線１６を堆積させれば、短絡することなく入力端子１
２Ｂを外部端子と接続することができる。

【００１５】本実施形態では、有機発光層１３の第２の
電極であるカソード電極１４が接合する発光領域以外の
領域では絶縁層１５で覆われているため、配線１６が有
機発光層１３に接触することがなく、また発光領域の不
要な発光が生じるのを防止することができるので、発光
効率を良好にすることができ、特に携帯用の有機電界発
光素子では表示寿命を長くすることができる。また、本
実施形態のように、複数のカソード電極１４がマトリク
ス状に配置されている場合に、各カソード電極１４に接
続された配線１６をカソード電極１４の上方に形成する
ことができるため、従来の構造に比較して配線１６どう
しの間隔を長く設定することが可能となり、配線１６ど
うしのクロストークを防止することができ、また、カソ
ード電極１４どうしを近接させて配置することができ、
画素の開口率を大きくすることが可能となる。また、例
えばカソード電極１４をキャラクタ表示に用いる構成と
した場合、キャラクタ形状に配線１６の形状が付加して
表示されることが防止できる。このため、ブラックマス
クを形成する必要がなくなり、ブラックマスクの位置合
わせズレによる開口率の低下を防止できる。また、本実
施形態においては、キャラクタ形状の自由度を大きくす
る利点がある。

【００１６】次に、本実施形態の有機電界発光素子の製
造方法を、図２および図３に示す工程断面図を用いて説
明する。まず、図２（Ａ）に示すように、ガラスでなる
透明基板１１の表面にＩＴＯ膜１２を所定の膜厚に堆積
させる。次に、フォトリソグラフィー技術およびエッチ
ング技術を用いてＩＴＯ膜１２を加工して、アノード電
極１２Ａと入力端子１２Ｂとを一括して形成する。な
お、アノード電極１２Ａは、上記したように表示領域全
面にわたって形成し、入力端子１２Ｂは透明基板１１の
周縁部に形成する。その後、図２（Ｂ）に示すように、
有機発光層１３をアノード電極１２Ａ上に形成する。な
お、有機発光層１３の形成方法は、周知のパターニング
方法などを用いて行う。

【００１７】続いて、図２（Ｃ）に示すように、ＭｇＡ
ｇ膜１４を基板全面に蒸着させる。その後、図２（Ｄ）
に示すように、ＭｇＡｇ膜をフォトリソグラフィー技術
およびエッチング技術を用いて島状のカソード電極１４
に加工する。

【００１８】その後、図３（Ａ）に示すように、基板全
面に、ＣＶＤ法によりＳｉＯ₂を堆積させて絶縁層１５
を形成する。次に、図３（Ｂ）に示すように絶縁層１５
上にレジストパターン１７を形成し、このレジストパタ
ーン１７をマスクとして下地の絶縁層１５を異方性エッ
チングする。この異方性エッチングとしては、例えば反
応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を行い、カソード電極
１４が露出するまでエッチングする。なお、このエッチ
ングは、ＩＴＯやガラスに対して選択比の大きい条件で
行う。このようにして、アノード電極１２Ａ、有機発光
層１３およびカソード電極１４を覆う絶縁層１５が形成
され、各カソード電極１４上の絶縁層１５には接続用開
口部１５Ａが形成される。次に、図３（Ｃ）に示すよう
に、全面に例えばアルミニウム（Ａｌ）膜（１６）を堆
積させ、続いて図３（Ｄ）に示すようにパターニングを
行うことにより、カソード電極１４と入力端子１２Ｂと
を接続する配線１６をパターン形成することができる。
本実施形態の製造方法によれば、アノード電極１２Ａと
入力端子１２Ｂとを、一括してパターン形成できるた
め、工程数を削減することが可能となる。

【００１９】（実施形態２）図４は、本発明の有機電界
発光素子の実施形態２を示す要部断面図である。本実施
形態を説明するにあたり、上記実施形態１と同一部材に
は同一の符号を付してその説明を省略する。本実施形態
の有機電界発光素子は、透明基板１１の周縁部表面にア
ノード電極１２Ａと同一材料でなる入力端子を有しない
構造である。この入力端子の代わりに配線の端部が透明
基板１１の周縁部に露出する構成とした。なお、カソー
ド電極１４に接続される配線には、図に示すように、絶
縁膜１５Ａに形成した接続用開口部を介して形成された
１層目の配線１６Ａと、絶縁膜１５Ａと絶縁膜１５Ｂと
の接続用開口部を介して形成された２層目の配線１６Ｂ
と、の２種類がある。なお、配線１６Ｂは、配線１６Ａ
のパターン形成の際に同時に形成されたコンタクト部１
６ａを介在させることにより、カソード電極に１４に接
続されている。１層目の配線１６Ａは、図４に示すよう
に、透明基板１１の周縁部にまで延在されている。ま
た、２層目の配線１６Ｂは、透明基板１１の周縁部より
少し内側の位置まで延在され、１層目の配線１６Ａと別
々に、例えばＴＡＢ実装し得るようになっている。本実
施形態によれば、多数のカソード電極１４が配置されて
いる場合に、絶縁膜１５Ａ上に形成する配線１６Ａの群
と、絶縁膜１５Ｂ上に形成する配線１６Ｂの群とに分割
することができるため、配線密度を小さくすることがで
き、クロストークの発生を防止することができる。な
お、本実施形態では、配線を２層構造としたが、それ以
上の多層配線構造としてもよい。

【００２０】（実施形態３）図５は、本発明の実施形態
３を示す要部断面図である。本実施形態は、同図に示す
ように、絶縁層１５に形成した接続用開口部１５Ａ内に
例えば導電性ペースト１６Ｃを充填し、この導電性ペー
スト１６Ｃにより配線１６Ｄを接続した構成である。本
実施形態によれば、有機電界発光素子側に配線をパター
ン形成する必要がないため、クロストークを低減でき、
しかも製造工程を大幅に削減することができる。

【００２１】（実施形態４）図６（Ａ）および（Ｂ）は
本発明の実施形態４を示す工程断面図である。本実施形
態は、絶縁層１５の膜厚を厚くして、絶縁層１５上に形
成する配線とアノード電極との間に生じる容量の低減を
図っている。なお、本実施形態では、絶縁層１５の膜厚
が厚いため、図６（Ａ）に示すように、カソード電極１
４上に形成する接続用開口部１５Ａのアスペクト比が高
くなるため、例えば選択タングステン−ＣＶＤ法にて接
続用開口部１５Ａの埋め込みを行う。図６（Ｂ）におけ
る符号１８は接続用開口部１５Ａ内に選択的に埋め込ま
れたタングステンプラグを示している。本実施形態にお
いては、選択タングステン−ＣＶＤ法を用いることによ
り、開口径寸法が小さく、しかもアスペクト比の高い接
続用開口部１５Ａの埋め込みが可能となる。このため、
本実施形態は、画素電極としてのカソード電極１４が微
細で画素密度の高い有機電界発光素子の製造に適したも
のといえる。

【００２２】（実施形態５）図７は、本発明の有機電界
発光素子の実施形態５を示す要部断面図である。本実施
形態においては、同図に示すように、カソード電極１４
の数に応じた数の配線を、別途、例えばガラスエポキ
シ、ポリイミド、その他のプラスチック材料、またはセ
ラミックス材料などでなる、絶縁基板１９側に備えた構
成となっている。また、配線は、カソード電極１４に当
接するための突起状の端部２１を有している。図７は、
配線２０Ａ、２０Ｂが設けられた部分を示している。配
線は、例えば、絶縁基板１９に対して印刷、接着、蒸着
などの方法を用いて設けられている。また、配線は、絶
縁基板１９の上表面および下表面に形成され、相隣接す
るカソード電極１４に接続される配線どうしは、例えば
配線２０Ａが上表面、配線２０Ｂが下表面というように
表裏面に分割されて形成されている。このため、絶縁基
板１９の一方の表面に形成される配線の密度は低くな
り、クロストークを防止することが可能となる。また、
本実施形態によれば、絶縁基板１９側に対して有機電界
発光素子１０を容易に交換することが可能となる。な
お、配線２０Ａの端部は、絶縁基板１９に形成されたス
ルーホールを介して絶縁基板１９の下表面側に突出する
ようになっている。

【００２３】（実施形態６）図８（Ａ）は本発明の実施
形態６の有機電界発光素子を示す平面図であり、図８
（Ｂ）は同図（Ａ）のＹ−Ｙ線に沿った断面図である。
この有機電界発光素子では、ガラス等からなる透明基板
３１上の一端部から列方向（図面左右方向）に延びて複
数配列されたＩＴＯからなるアノード電極３２Ａと、透
明基板３１上の他端部から行方向（図面上下方向）に延
び、先端部がアノード電極３２Ａに達しないように配列
された複数の入力端子３２Ｂとが同一部材により一括し
てパターン形成されている。透明基板３１上の一端部近
傍のアノード電極３２Ａ及び入力端子３２Ｂを除いた透
明基板３１上には電界に応じて発光を生じる有機発光層
３３が形成され、アノード電極３２Ａと、入力端子３２
Ｂの行方向延長上との重なる有機発光層３３上にＭｇＡ
ｇ等の反射性導電体からなるカソード電極３４がマトリ
クス状に形成されている。有機発光層３３上には絶縁膜
３５が形成され、絶縁膜３５はカソード電極３４上に接
続用開口部３５Ａを設けている。複数の配線３６は行方
向に延びており、一端が入力端子３２Ｂの先端上に接続
され、行方向の接続用開口部３５Ａを埋設し複数のカソ
ード電極３４と接続されている。本実施形態によれば、
単純マトリクス型の有機電界発光素子において絶縁膜３
５を設けたことによりクロストロークを抑制するので、
遮光膜がなくても良好な表示を実現できる。

【００２４】以上、実施形態１〜６について説明した
が、この発明はこれらに限定されるものではなく構成の
要旨に付随する各種の設計変更が可能である。例えば、
上記各実施形態においては、透明基板上にアノード電極
を形成し、有機発光層を介してカソード電極を形成する
構成としたが、カソード電極を透明基板のすぐ上に形成
してもよい。

【００２５】また、上記各実施形態では、カソード電極
１４は、ＭｇＡｇであったがＭｇＩｎでもよくまた、光
反射性をもつ材料で構成したが、カソード電極１４が透
明性をもち、アノード電極１２Ａが光反射性をもつ構成
としても勿論よい。また、上記した有機発光層１３の構
成は、アノード電極１２Ａやカソード電極１４などの材
質に応じて適宜変更が可能である。さらに、上記各実施
形態では、透明基板１１がガラスでなる構成としたが、
樹脂材料や、可撓性を有するフィルム材を用いても勿論
よい。また、上記実施形態では、カソード電極と配線と
を別々に設けたが、絶縁膜に適宜開口部を形成してＭｇ
Ａｇを堆積し、一括して形成してもよい。

【００２６】さらに、上記した絶縁層１５は、無機系材
料の他に有機系材料を用いてもよく、有機系材料に部分
的に着色を施してブラックマスクと同様の着色パターン
を形成してもよい。また、画素に対応する位置にカラー
フィルタを備える構成としても勿論よい。また、カソー
ド電極１４に薄膜トランジスタ等のスイッチング素子を
接続しアクティブマトリクス型の表示素子としてもよ
い。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明によれば、発光表示に際して不要な発光を防止できる
という効果がある。また、各配線間の間隔を確保するこ
とが可能となるため、クロストークを防止するという効
果を奏する。さらに、この発明によれば、配線の引き回
し領域を省略できるため、画素の開口率を大きくできる
という効果がある。またさらに、この発明によれば、例
えば動画表示において変更のあったドットのみの表示状
態を変えるなどの駆動も可能になるという効果がある。
また、本発明によれば、駆動回路部を別の基板に形成す
ることもできるため、透明基板上の構造を簡略化できる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）はこの発明の有機電界発光素子の実施形
態１の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ断面図。

【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は実施形態１の製造方法を示す
工程断面図。

【図３】（Ａ）〜（Ｄ）は実施形態１の製造方法を示す
工程断面図。

【図４】この発明の有機電界発光素子の実施形態２を示
す要部断面図。

【図５】この発明の有機電界発光素子の実施形態３を示
す要部断面図。

【図６】（Ａ）および（Ｂ）はこの発明の有機電界発光
素子の実施形態４を示す工程断面図。

【図７】この発明の有機電界発光素子の実施形態５を示
す要部断面図。

【図８】（Ａ）はこの発明の有機電界発光素子の実施形
態６の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＹ−Ｙ断面図。

【図９】（Ａ）は従来の有機電界発光素子の平面図、
（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図。

【符号の説明】

１０有機電界発光素子１１透明基板１２Ａアノード電極１３有機発光層１４カソード電極１５絶縁層１５Ａ接続用開口部１６配線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相対向する第１の電極と第２の電極との
間に有機発光層が介在された有機電界発光素子におい
て、前記第２の電極は、その対向外側に当該第２の電極上方
に開口された接続用開口部を有する絶縁層の当該接続用
開口部を介して入力端子と接続されることを特徴とする
有機電界発光素子。
【請求項２】前記第２の電極は反射性を有する部材で
なり、前記第１の電極及び入力端子は前記第２の電極よ
り剛性度が高く、光透過性を有する部材でなり、前記第
１の電極及び入力端子は、それぞれ基板上に設けられ、
前記第２の電極は、配線を介して前記入力端子と接続さ
れることを特徴とする請求項１記載の有機電界発光素
子。
【請求項３】前記第２の電極は複数の画素電極でな
り、前記第１の電極はこれら画素電極に対向する一枚の
共通電極であることを特徴とする請求項１または請求項
２記載の有機電界発光素子。
【請求項４】前記絶縁層は複数の絶縁膜が積層されて
なり、それぞれの絶縁膜上に、前記画素電極に接続され
た配線群が分割されて介在されていることを特徴とする
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の有機電界発光素
子。
【請求項５】前記配線は、前記第２の電極と一体的に
形成されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいず
れかに記載の有機電界発光素子。
【請求項６】前記第２の電極及び配線はＭｇＡｇでな
り、前記第１の電極はＩＴＯでなることを特徴とする請
求項１〜請求項５のいずれかに記載の有機電界発光素
子。