JPH10284254A - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極を精度良く発光パターンの形状に形成す
る必要がなく、輝度ムラの極めて少ない表示を行う。 【解決手段】 硝子基板１上には、透明電極２が１つの
発光パターン３より大きい面積で発光パターン３の１単
位毎に形成される。透明電極２上の絶縁層４は、発光パ
ターン３の形状にくり抜かれた貫通部４ａを有し、透明
電極２の端部を残してその他の部分を覆うように積層形
成される。絶縁層４上には、正孔輸送層５ａと発光層５
ｂの２層からなる有機層５が絶縁層の貫通部４ａに入り
込んだ状態で積層形成される。発光層５ｂ上には、金属
電極７が２つの発光パターン３を覆うように積層形成さ
れる。透明電極２と金属電極７との間には直流電源９が
接続される。透明電極２を陽極として電圧を印加し、透
明電極２と金属電極７との間に電流を流すと、絶縁層４
の貫通部４ａ内の発光部６が発光し、このときの発光は
硝子基板１側から観察される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、陽極、有機層及び
陰極の積層構造からなる固定表示セグメントを複数備え
た有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ
素子と略称する）に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的な有機ＥＬ素子の構成を図６に示
す。図６に示す有機ＥＬ素子は、硝子基板２１上にＩＴ
Ｏ（Indium Tin Oxide）からなる透明電極２２が形成さ
れ、透明電極２２上に有機蛍光体薄膜による有機層２３
（正孔輸送層２３ａと発光層２３ｂの２層）が積層さ
れ、更に発光層２３ｂ上にＡｌ、Ａｇ、Ｍｇ：Ａｇ、Ａ
ｌ：Ｌｉ等の金属電極２４が積層されており、透明電極
２２と金属電極２４との間には直流電源２５が接続され
る。硝子基板２１の外周部分には、両電極２２，２４が
外部に引き出された状態で、積層部分を覆うように背面
板２６が接着剤により固着される。

【０００３】上記構成による有機ＥＬ素子では、透明電
極２２を陽極として直流電源２５より電圧を印加し、透
明電極２２と金属電極２４との間に電流を流す。これに
より、有機層２３に対して各電極２２，２４から電子と
正孔が注入される。そして、注入された電子と正孔が再
結合して励起子（エキシントン）を生成し、この励起子
が失活する際の光の放出（蛍光・燐光）を利用して表示
を行う。このときの発光は硝子基板２１側から観測され
る。

【０００４】ところで、上記構成による従来の有機ＥＬ
素子では、透明電極２２または金属電極２４の一方の電
極をベタに形成し、他方の電極を発光パターンの形状に
形成して固定パターンによる発光表示を行なっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成による有機ＥＬ素子において、発光パターンを透明電
極２２で形成した場合、透明電極２２は一般的な金属に
比べて抵抗が高いので、細い線状の発光パターンをつく
ると、発光部までの抵抗差により、輝度ムラを生じる。
また、透明電極２２による所定の発光パターンをエッチ
ングで得た場合、そのパターンの角部分が尖りやすい。
このため、発光パターンの角部分のすぐ傍に陰極（金属
電極２４）があると、その角部分に電界集中を起こし、
電極間がショートして絶縁不良を起こしやすく、発光パ
ターンが破壊されるという問題があった。

【０００６】これに対し、発光パターンを金属電極２４
で形成した場合では、有機層２３が水分や有機溶剤に弱
いため、湿式法を使用して発光パターンの形状を作製す
ることが困難であった。特に、レーザで発光パターンの
形状を作る場合は、生産性が悪く、加工費用も高くなる
という問題があった。

【０００７】更に、発光パターンを透明電極２２、金属
電極２４の何れの電極で形成した場合でも、透明電極２
２と金属電極２４相互の位置合わせ精度が悪いと、発光
パターン以外（例えば発光パターンに接続している配線
部分）が発光したり、発光させたい部分の電極が対抗電
極と対抗しないために発光パターンの一部が発光しない
という字欠け現象を招くことになる。

【０００８】また、図６に示す構成の有機ＥＬ素子で
は、硝子基板２１に対する背面板２６の接着に使用され
る接着剤が粘性を有しているので、背面板２６を硝子基
板２１に突き合わせて接着する際に、接着剤が発光層２
３ｂに流れ込んで侵入し、発光層２３ｂを汚染するおそ
れがあった。

【０００９】そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてな
されたものであり、従来のように電極を精度良く発光パ
ターンの形状に形成する必要がなく、輝度ムラの極めて
少ない表示が行える有機ＥＬ素子を提供することを目的
としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、少なくとも一方の電極が透光性
部材からなる２つの電極間に有機層が積層形成され、一
方の電極を陽極として電圧を印加し、前記２つの電極間
に電流を流して所定のパターン表示を行う有機エレクト
ロルミネッセンス素子において、発光パターンの形状に
くり抜かれた貫通部を有する絶縁層が前記２つの電極間
に設けられたことを特徴としている。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１の有機ＥＬ素
子において、前記２つの電極が透明電極と金属電極から
なり、前記透明電極は硝子基板上に形成され、該透明電
極または前記有機層上に前記絶縁層が積層形成されたこ
とを特徴としている。

【００１２】請求項３の発明は、請求項１の有機ＥＬ素
子において、前記２つの電極が透明電極と金属電極から
なり、前記金属電極は絶縁基板上に形成され、該金属電
極または前記有機層上に前記絶縁層が積層形成されたこ
とを特徴としている。

【００１３】請求項４の発明は、請求項１〜３の何れか
の有機ＥＬ素子において、前記有機層は、１層の発光層
又は発光層を含む電荷輸送層との組合わせからなること
を特徴としている。

【００１４】請求項５の発明は、請求項１〜４の何れか
の有機ＥＬ素子において、前記絶縁層は、発光部を形成
する前記貫通部内の前記有機層の膜厚よりも厚く形成さ
れたことを特徴としている。

【００１５】請求項６の発明は、請求項１〜５の何れか
の有機ＥＬ素子において、前記絶縁層は、４００ｎｍ以
上の波長をもつ光の透過率が２０％以下に形成されたこ
とを特徴としている。

【００１６】請求項７の発明は、請求項１〜５の何れか
の有機ＥＬ素子において、前記絶縁層は、４００ｎｍ以
上の波長をもつ光の反射率が２０％以下に形成されたこ
とを特徴としている。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は本発明による有機ＥＬ素子
の第１実施の形態を示す平面図、図２は図１の部分拡大
側断面図である。

【００１８】第１実施の形態による有機ＥＬ素子は、方
形状に形成された絶縁性部材からなる透光性を有した硝
子基板１を基部としている。

【００１９】硝子基板１の表面には、ＩＴＯ等からなる
透明電極２がエッチング法、マスク蒸着法等により略均
一な厚さで方形状に形成されている。この透明電極２
は、１つの発光パターン３（図１のＥ，Ｌのパターン）
と同等か、１つの発光パターン３より大きい面積で発光
パターン３の１単位毎に形成される。

【００２０】図１、図２に示すように、透明電極２上に
は、例えばエポキシ樹脂、フリットガラスや有機シリカ
化合物の焼成等からなる高抵抗の絶縁層４が方形状に積
層形成されている。絶縁層４は、発光パターン３の形状
にくり抜かれた貫通部４ａを有してパターン化されてお
り、透明電極２の一端部（図１の例では、下端部）を残
し、その他の部分を覆うように積層形成される。

【００２１】絶縁層４は、印刷法、マスク蒸着法、エッ
チング法等により略均一な厚さで形成される。具体的に
は、ＳｉＮやＳｉＯ₂ をエッチング法により所望のパタ
ーン形状に抜く他、フリットガラスや有機シリカ化合物
を所望のパターン形状に印刷して焼成したり、耐熱性感
光樹脂をフォトリソグラフィの手法により所定のパター
ン形状にパターニングすることで絶縁層４を形成でき
る。

【００２２】図１、図２に示すように、絶縁層４上の発
光パターン３を含む領域には、有機層５が積層形成され
ている。この有機層５は、貫通部４ａに入り込むように
して発光パターン３の１単位毎に略均一な厚さで方形状
に積層形成される。本実施の形態において、有機層５
は、例えばＤｉａｍｉｎｅ等の有機化合物からなる正孔
輸送層５ａと、有機化合物からなる発光層５ｂとの２層
で構成され、正孔輸送層５ａ、発光層５ｂの順に積層さ
れる。

【００２３】絶縁層４の貫通部４ａに入り込んだ有機層
５の部分は発光部６を形成している。そして、この発光
部６が発光することにより、硝子基板１側から発光パタ
ーン３の形状による表示を観測することができる。

【００２４】なお、発光層５ｂの発光材料としては、発
光層５ｂそのものを発光させる場合には、例えばアルミ
キノリン（Ａｌｑ）やジスチルアリーレン系化合物等が
使用される。また、発光層５ｂに別の発光材料（ドーパ
ント）を微量ドーピングすることでドーパントを発光さ
せる場合には、ドーパントとしてキナクリドン（Ｑｄ）
やレーザ用の色素等が使用される。

【００２５】図１、図２に示すように、有機層５を構成
する発光層５ｂ上には、２つの発光パターン３を覆うよ
うにして金属電極７が積層形成されている。金属電極７
は、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉ等からなり、
エッチング法、マスク蒸着法等により略均一な厚さで方
形状に形成される。この金属電極７と透明電極２との間
には、透明電極２が陽極、金属電極７が陰極となるよう
に電源（直流電源）９が接続される。

【００２６】上記構成による有機ＥＬ素子では、透明電
極２を陽極として、透明電極２と金属電極７との間に電
圧を印加して電流を流すと、発光パターン３の発光部６
が発光する。このときの発光部６による発光パターン３
の発光は、硝子基板１側から観測される。また、上記構
成において、透明電極２をパルス駆動し、一方の透明電
極２と金属電極７の選択により、何れかの発光パターン
３（図１の例では、ＥまたはＬ）の発光部６を発光させ
ることができる。また、複数の発光パターンを時分割で
発光させ、目の残像特性を利用して複数の発光パターン
を組み合わせて文字や図形を表示することができる。

【００２７】次に、図３は本発明による有機ＥＬ素子の
第２実施の形態を示す平面図、図４は図３の部分拡大側
断面図である。

【００２８】第２実施の形態による有機ＥＬ素子は、方
形状に形成された絶縁基板８を基部としている。この絶
縁基板８は、第１実施の形態のように、必ずしも透光性
を有する必要はない。なお、第１実施の形態と同一の構
成要素には同一番号を付して説明する。また、各電極お
よび各層の形成方法については、第１実施の形態と同様
に行われる。

【００２９】図３、図４に示すように、絶縁基板８の表
面には金属電極７が形成されている。この金属電極７
は、１つの発光パターン３（図３のＥ，Ｌのパターン）
と同等か、１つの発光パターン３より大きい面積で発光
パターン３の１単位毎に略均一な厚さで方形状に形成さ
れる。

【００３０】金属電極７上には、高抵抗の絶縁層４が方
形状に積層形成されている。絶縁層４は、第１実施の形
態と同様に、発光パターン３の形状にくり抜かれた貫通
部４ａを有しており、金属電極７の一端部（図３の例で
は、下端部）を残し、その他の部分を覆うように略均一
な厚さで方形状に積層形成される。

【００３１】図３、図４に示すように、絶縁層４上の発
光パターン３を含む領域には、有機層５が積層形成され
ている。この有機層５は、貫通部４ａに入り込むように
して発光パターン３の１単位毎に略均一な厚さで積層形
成される。本実施の形態において、有機層５は、例えば
Ｄｉａｍｉｎｅ等の有機化合物からなる正孔輸送層５ａ
と、有機化合物からなる発光層５ｂとの２層で構成さ
れ、発光層５ｂ、正孔輸送層５ａの順に積層される。

【００３２】絶縁層４の貫通部４ａに入り込んだ有機層
５の部分は発光部６を形成している。そして、この発光
部６が発光することにより、透明電極２側から発光パタ
ーン３の形状による表示を観測することができる。

【００３３】図３、図４に示すように、有機層５を構成
する正孔輸送層５ａ上には、ＩＴＯ等からなる透明電極
２が略均一な厚さで積層形成されている。この透明電極
２と金属電極７との間には、透明電極２が陽極、金属電
極７が陰極となるように電源（直流電源）９が接続され
る。

【００３４】上記構成による有機ＥＬ素子では、透明電
極２を陽極として、透明電極２と金属電極７との間に電
圧を印加して電流を流すと、発光パターン３の発光部６
が発光する。このときの発光部６による発光パターン３
の発光は、透明電極２側から観測される。また、上記構
成において、金属電極７をパルス駆動し、一方の金属電
極７と透明電極２と一方の金属電極７の選択により、何
れかの発光パターン３（図３の例では、ＥまたはＬ）の
発光部６を発光させることができる。

【００３５】なお、特に図示はしないが、第１実施の形
態の硝子基板１の外周部分、第２実施の形態の絶縁基板
８の外周部分には、水を極力取り除いた不活性ガス（例
えばドライ窒素）やドライエアによる雰囲気において、
封着部材としての基板が接着剤により固着される。これ
により、高精細な固定パタン表示有機ＥＬデバイスを製
造することができる。

【００３６】従って、上述した実施の形態によれば、以
下に示す効果を奏する。 （１）透明電極２または金属電極７を発光パターン３の
形状に合わせて精度良く形成する必要がない。

【００３７】（２）線状の発光パターンを形成する場合
でも電極の配線幅が十分にとれるので、抵抗の高い透明
電極２を線状に形成する必要が無くなり、配線抵抗の差
による輝度ムラが発生しなくなる。

【００３８】（３）電極２，７の端部を発光パターンと
して使用しないため、従来に比べて絶縁破壊を起こす可
能性が低い。

【００３９】（４）透明電極２と金属電極７との位置合
わせ精度をゆるくしてもよいので、製造に要する費用を
低減できる。

【００４０】（５）絶縁層４の膜厚を有機層５より厚く
することにより、絶縁層４の製膜を容易に行うことがで
きる。そして、発光部６が絶縁層４の表面よりも低い位
置で貫通部４ａ内に形成されるので、素子の耐久性の向
上を図るため、封着部材としての基板を封着した場合で
も、接着剤が絶縁層４で塞き止められ、発光層５ｂへの
接着剤の侵入を阻止できる。しかも、封着部材としての
基板が発光部６に直接接触することがなく、振動により
基板が発光部６に損傷を与えることがない。

【００４１】（６）例えば４００ｎｍ以上の波長をもつ
光の透過率が２０％以下になるように、絶縁層４を暗色
（例えば茶色や黒色等）物質で構成して透光性を低下さ
せることにより、絶縁層４を通して金属電極７の反射が
なくなり、明るい場所でのコントラストが向上する。

【００４２】（７）例えば４００ｎｍ以上の波長をもつ
光の反射率が２０％以下になるように、絶縁層４を形成
して反射率を低くすることにより、絶縁層４からの反射
が少なくなり、明るい場所でのコントラストが向上す
る。

【００４３】ところで、上述した各実施の形態では、有
機層５が正孔輸送層５ａと発光層５ｂの２層構造からな
るものとして説明したが、この有機層５は、発光層と電
荷輸送層（正孔輸送層、正孔注入・輸送層、電子注入
層、電子注入・輸送層等）との組合わせで構成してもよ
い。具体的には、発光層１層のみ、発光層と正孔輸送層
の２層、発光層と電子注入層の２層、正孔輸送層と発光
層と電子注入層の３層等で構成される。なお、電子注入
層としては、電子の注入をし易くするため、例えばＬ
ｉ，Ｎａ，Ｍｇ，Ｃａ等の仕事関数の小さい金属材料単
体、或いは例えばＡｌ：Ｌｉ，Ｍｇ：Ｉｎ，Ｍｇ：Ａｇ
等の仕事関数の小さい合金が使用される。

【００４４】また、第１実施の形態では、発光パターン
３の形状に合った貫通部４ａを有する絶縁層４を透明電
極２上に積層形成する構成とし、また、第２実施の形態
では、同絶縁層４を金属電極２上に積層形成する構成と
したが、有機層を構成する何れかの層（例えば正孔輸送
層、発光層、電子注入層の何れか）上に絶縁層４を積層
形成する構成としてもよい。

【００４５】更に、各実施の形態における絶縁層４は、
透明電極２と金属電極７との間の絶縁が得られ、発光パ
ターン３以外の部分が発光しない程度の厚さで形成すれ
ばよい。また、絶縁層４をある程度厚くすれば、電極
（第１実施の形態の金属電極７、または第２実施の形態
の透明電極２）を外部に引き出した状態で、絶縁層４と
同一外形の基板を絶縁層４の外周部分に固着して外囲器
を構成し、大型の素子を作製したときの補強材（支柱）
として作用することができる。

【００４６】ところで、図５に示すように、所望色のフ
ィルタ１１が固着された透光性を有する封着部材として
の基板（例えば硝子基板）１２を、透明電極２表面の凹
部１０にフィルタ１１が位置するように透明電極２上に
固着する構成としてもよい。この構成によれば、凹凸の
出来やすいフィルタを電極上に配設する構成とは違っ
て、電極２，７や絶縁基板８の厚さに関係なくフィルタ
１１を配設することができる。なお、図５は、第２実施
の形態の変形例であり、第２実施の形態と同一の構成要
素には同一番号を付し、その説明を省略する。

【００４７】また、各実施の形態において、透明電極２
と金属電極７によりＸＹマトリックスを構成し、両電極
２，７の交点を時分割して発光させれば、ドットの集合
で画像の表示を行う有機ＥＬ素子を構成することができ
る。

【００４８】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、輝度ムラの極めて少ない素子を作製でき、下記
に示すような効果を奏する。 （１）電極を発光パターンの形状に合わせて精度良く形
成する必要がなく、ラフに形成することができる。 （２）線状の発光パターンを形成する場合でも電極の配
線幅が十分にとれるので、抵抗の高い透明電極を線状に
形成する必要が無く、配線抵抗の差による輝度ムラが発
生しない。 （３）電極の端部を発光パターンとして使用しないた
め、絶縁破壊を起こすことが少ない。 （４）電極同士の位置合わせ精度をゆるくでき、製造費
用を低減できる。 （５）絶縁層の膜厚を有機層より厚くすることにより、
絶縁層の製膜が容易に行える。そして、発光部が絶縁層
の表面よりも低い位置に形成されるので、耐久性の向上
を図るため、封着部材としての基板を封着した場合で
も、接着剤を絶縁層で塞き止めて発光層への侵入を阻止
できる。しかも、封着部材としての基板が発光部に直接
接触することがなく、振動による発光部の損傷を防止で
きる。 （６）４００ｎｍ以上の波長をもつ光の透過率が２０％
以下になるように絶縁層を形成することにより、絶縁層
を通して金属電極の反射がなくなり、明るい場所でのコ
ントラストが向上する。 （７）４００ｎｍ以上の波長をもつ光の反射率が２０％
以下になるように絶縁層を形成することにより、絶縁層
からの反射が少なくなり、明るい場所でのコントラスト
が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による有機ＥＬ素子の第１実施の形態を
示す平面図

【図２】図１の部分拡大側断面図

【図３】本発明による有機ＥＬ素子の第２実施の形態を
示す平面図

【図４】図３の部分拡大側断面図

【図５】本発明による有機ＥＬ素子の他の実施の形態を
示す側断面図

【図６】従来の有機ＥＬ素子の一例を示す側断面図

【符号の説明】

１…硝子基板、２…透明電極、３…発光パターン、４…
絶縁層、４ａ…貫通部、５…有機層、５ａ…正孔輸送
層、５ｂ…発光層、６…発光部、７…金属電極、８…絶
縁基板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮内 寿男 千葉県茂原市大芝629 双葉電子工業株式 会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一方の電極が透光性部材から
   なる２つの電極間に有機層が積層形成され、一方の電極
   を陽極として電圧を印加し、前記２つの電極間に電流を
   流して所定のパターン表示を行う有機エレクトロルミネ
   ッセンス素子において、 発光パターンの形状にくり抜かれた貫通部を有する絶縁
   層が前記２つの電極間に設けられたことを特徴とする有
   機エレクトロルミネッセンス素子。
2. 【請求項２】 前記２つの電極が透明電極と金属電極か
   らなり、前記透明電極は硝子基板上に形成され、該透明
   電極または前記有機層上に前記絶縁層が積層形成された
   請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
3. 【請求項３】 前記２つの電極が透明電極と金属電極か
   らなり、前記金属電極は絶縁基板上に形成され、該金属
   電極または前記有機層上に前記絶縁層が積層形成された
   請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
4. 【請求項４】 前記有機層は、１層の発光層又は発光層
   を含む電荷輸送層との組合わせからなる請求項１〜３の
   何れかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
5. 【請求項５】 前記絶縁層は、発光部を形成する前記貫
   通部内の前記有機層の膜厚よりも厚く形成された請求項
   １〜４の何れかに記載の有機エレクトロルミネッセンス
   素子。
6. 【請求項６】 前記絶縁層は、４００ｎｍ以上の波長を
   もつ光の透過率が２０％以下に形成された請求項１〜５
   の何れかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
7. 【請求項７】 前記絶縁層は、４００ｎｍ以上の波長を
   もつ光の反射率が２０％以下に形成された請求項１〜５
   の何れかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。