JP2000082588A

JP2000082588A - 有機発光素子およびその製造方法

Info

Publication number: JP2000082588A
Application number: JP10254520A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Terao; 豊寺尾; Yotaro Shiraishi; 洋太郎白石; Makoto Uchiumi; 誠内海
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1997-09-22
Filing date: 1998-08-25
Publication date: 2000-03-21
Also published as: GB2329506A; GB9820394D0; GB2329506B; US6133581A

Abstract

(57)【要約】【課題】発光効率が高く、消費電力の小さな有機発光素
子、および高い歩留りの製造方法を提供する。【解決手段】ストライプ状の陽極２、有機物層３および
陰極４からなる積層部分を少なくとも有する有機発光素
子において、前記陽極を、金属酸化物を主成分とする透
明導電膜である第１導電体２ａ、および第１導電体を構
成する材料の１／１０以下の抵抗率の金属からなり、第
１導電体の長手方向に沿って付加された第２導電体２ｂ
から構成し、逆バイアス時にこの第２導電体から有機物
層へは電子が注入されにくいようにする。または、その
ために、第２導電体と前記有機物層との間には絶縁膜を
介在させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディスプレイ装置
に用いられる有機発光素子に関し、特に低電圧、低消費
電力で駆動可能な有機発光素子およびその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図１７は有機発光素子の断面図を示し、
（ａ）は２層構造の有機物層の場合であり、（ｂ）は３
層構造の有機物層の場合である。有機発光素子は、主
に、透明基板１上とその上に形成された透明導電膜から
なる陽極２、有機物層３および金属膜からなる陰極４の
３層により構成されている。有機物層３としては正孔輸
送層３ｈと発光層３ｒからなる２層構造や、正孔輸送層
３ｈ、発光層３ｒおよび電子輸送層３ｅからなる３層構
造が知られている。有機物層全体の符号は３である。正
孔輸送層３ｈは陽極２から発光層３ｒに正孔を注入し易
くさせる機能と、電子の注入をブロックする機能を有し
ており、電子輸送層３ｅは陰極４から電子を注入させ易
くする機能を有している。駆動電源Ｅは陽極２と陰極４
とに接続され、矢印は有機発光素子からの光放出の方向
を示している。また最近では、陽極と正孔輸送層の間
に、さらに正孔注入層を形成した４層有機物層のものも
知られている。

【０００３】有機発光素子は自己発光型素子であるため
視認性が高く、低電圧で駆動できるという特長を持つた
め実用化研究が積極的になされている。有機発光素子の
発光機構は次のように考えられている。陰極から注入さ
れた電子と、陽極から注入された正孔とが、正孔輸送層
と発光層の界面近傍で再結合することにより励起子が生
じ、この励起子が放射失活する過程で光を放出する。こ
の光が陽極である透明導電膜および透明基板を通して外
部に放出される。

【０００４】最も簡易な多数の画素を有する有機発光素
子は単純マトリクス型（またはパッシブマトリクス型と
もいう）素子である。図１８は単純マトリクス型有機発
光素子を示し、（ａ）は透視平面図、（ｂ）は（ａ）に
おけるXX断面図であり、（ｃ）は部分破断斜視図であ
る。パッシブマトリクス型素子は、透明基板１上の複数
の平行に配列されたストライプ状の陽極２と、陽極に直
交して平行に配列されたストライプ状の複数の陰極４お
よび、これら両極に挟まれた有機物層３から構成され
る。陽極２と陰極３の交差領域が１単位の発光部すなわ
ち１画素を形成している。この画素が複数個配列されて
いる領域が表示部Ｄである。陽極および陰極は陽極およ
び陰極の表示部Ｄより外側の基板周囲へ延長された領域
が接続部Ｃである。接続部Ｃを介して外部駆動回路と表
示部Ｄが接続されることによりディスプレイ装置が構成
される。従って陽極２および陰極４は配線も兼ねてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、ディスプレイの
大型化や高精細化が要求され、有機発光素子の表示部内
の配線は長く、微細になる傾向がある。一般に有機発光
素子の陽極には、インジウムスズ酸化物（以下ＩＴＯと
略記）やインジウム亜鉛酸化物（以下ＩＺＯと略記）等
の金属酸化物が用いられ、陰極にはAlやAl合金等の金属
材料が用いられる。金属酸化物の抵抗率は、金属配線材
料として用いられるAl等の金属に比較して大きく、ま
た、透明導電膜を厚くして配線抵抗を低下させることは
可能であるが、膜厚をあまり大きくして可視光透過性を
下げることはできず、陽極の配線抵抗が大きくなる傾向
がある。陽極の配線抵抗に起因する問題としては、電圧
降下を補うためにパネル駆動時に高い駆動電圧が必要と
なり消費電力が大きくなり、また配線で発生するジュー
ル熱が有機物層を加熱する結果、有機発光素子の特性や
寿命を低下させるといった点が挙げられる。

【０００６】陽極の抵抗を低減させる方法として、特開
平5-307997号公報および特開平6-5369号公報の実施例に
示されるように、透明導電膜と金属膜を積層する方法が
ある。特開平5-307997においては「陽極および正孔輸送
層間の一部に積層された陽極より仕事関数の小さい金属
膜を有する」、特開平6-5369号公報においては「陽極は
透明な第１陽極部と正孔輸送層に接する第１陽極部より
仕事関数の高い第２陽極部からなる」と記載されてい
る。このように、陽極に金属膜を積層し配線抵抗を低減
する効果を得ると共に、金属膜の仕事関数を利用し、陽
極部から有機物層へのキャリアの注入を制御することに
より、ディスプレイの電力効率を向上させることが示さ
れている。

【０００７】特開平6-5369号公報では、ホール注入効率
の高い材料を透過率90％以上有するように極薄く積層す
るとあり、Ni、Se、Pd、Ir、Pt、Auが例示されている。
素子作製例において、膜厚100nm のＩＴＯ上全面にAuあ
るいはPtを2nm 積層する結果、駆動電圧が低くなり、発
光素子の発光効率が3.0lm/W から、それぞれ3.2lm/W、
3.6lm/W へ向上するとしている。

【０００８】配線抵抗については明記されていないが、
一般に2nm 程度のごく薄い金属膜は島状構造をとってお
り、均質な膜が形成されていないために、十分厚く形成
された金属膜に比べ抵抗率が高くなる傾向がある。この
ため、表示領域の面積や画素数が大きい場合には、配線
抵抗は十分に低減しない。配線抵抗を低減させるには金
属膜の膜厚を厚くする必要があるが、この場合可視光の
透過率が減少し、発光素子の発光効率を低下させてしま
うため効果的でない。

【０００９】特開平5-307997号公報では、透明導電膜よ
り仕事関数の小さな金属膜を用い透明導電膜上の一部に
金属膜を積層し、陽極を形成する構造をとっている。仕
事関数の小さな金属を用いることの効果は、部分的に正
孔注入性を下げて、外部に放出されない発光に関与する
電流を減少させる点である。仕事関数が透明導電膜とほ
ぼ同じか、大きな金属を用いると、金属の正孔注入性の
ために、有機物層へ正孔が注入され発光し、金属膜が遮
蔽膜となり外部に発光が放出されず、発光損失となり消
費電力が増加してしまう。しかし、仕事関数の小さな金
属膜からは電子は有機物層に注入されやすいので、非発
光とする逆バイアス時にも発光してしまい、クロストー
ク不良が生ずる恐れがある。また、金属膜を透明導電膜
の下側の一部に設けた場合にも、金属膜が遮蔽膜とな
り、電流損失を生じる。

【００１０】実施例中では、ＩＴＯ（仕事関数約5.0eV
）等の仕事関数の大きな材料にAl、Mg、In、Ag等の仕
事関数が4.3eV 以下の金属やこれらの合金との組み合わ
せが例示され、用いる金属は仕事関数が小さな材料の方
が好ましいとされている。しかし、金属膜としてAl、透
明導電膜としてＩＴＯを用いた場合、フォトリソグラフ
工程（Alエッチング用マスクとして用いるフォトレジス
トの現像工程）において、ＩＴＯ膜やAl膜の腐食が引き
起こされ、電極の信頼性を著しく低下させることが知ら
れている（西野浩己、豊吉秀幸他、シャープ技報、第
44号、31〜36、1990）。

【００１１】Alと同様に、Al合金を用いた場合にも見ら
れる現象である。この現象は、仕事関数の差の大きな材
料がそれぞれ正負の電極の役割、現像液（例えばＴＭＡ
Ｈ（(CH₃)₄NO）溶液）が電解液の役割を果たし、局部電
池が構成されるために現れるると考えられる。従って、
仕事関数の差の大きな材料を積層した場合には、例とし
て述べたフォトレジストの現像工程におけるだけでな
く、電極材料のウエットエッチング工程においても引き
起こされる可能性もある。

【００１２】よって、特開平5-307997号公報において例
示されている材料の組み合わせでは腐食が引き起こされ
る可能性が強く、また、逆に透明導電膜より仕事関数の
大きな材料を組み合わせる場合でも留意する必要があ
る。本発明の目的は、上述した問題点を解決し、陽極の
配線抵抗が小さく、電圧降下による輝度ムラの生じな
い、また、逆バイアス時に発光せず従ってクロストーク
不良の生じない、発光効率が高く、消費電力の小さな有
機発光素子を提供し、また、このような有機発光素子を
高い歩留りで得られる有機発光素子の製造方法を提供す
ることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、ストライプ状の陽極、有機物層および陰極からなる
積層部分を少なくとも有する有機発光素子において、前
記陽極は、金属酸化物を主成分とする透明導電膜である
第１導電体、および前記陽極を構成する材料の１／１０
以下の抵抗率の金属からなる第１導電体の長手方向に沿
って付加された第２導電体からなることとする。

【００１４】前記第２導電体は前記透明基板と前記第１
導電体の間に形成されていると良い。前記第２導電体は
前記第２導電体と前記有機物層との間に形成されてお
り、またこの第２導電体の前記有機物層側表面は金属酸
化物層により被覆されていると良い。

【００１５】前記酸化膜は前記第２導電体を酸化処理し
て得られた酸化膜であると良い。前記第２導電体は前記
第１導電体と前記有機物層との間に形成されており、ま
たこの第２導電体は仕事関数が4.8eV 以上の金属からな
ると良い。また、陽極、有機物層および陰極からなる積
層部分を少なくとも有する有機発光素子において、前記
陽極は金属酸化物を主成分とする透明導電膜である第１
導電体および第１導電体に付加された少なくとも１層の
金属膜からなる第２導電体からなり、少なくともこの第
２導電体と前記有機物層との間には絶縁膜が介在してい
ることとする。

【００１６】前記第２導電体は複数の金属膜の積層体で
あると良い。前記第１導電体を形成する材料の仕事関数
と、前記第２導電体のうち有機物層に最も近い金属膜を
形成する金属の仕事関数との差は0.5eV 以下であると良
い。前記絶縁膜は第２導電体を形成する材料の酸化膜で
あると良い。陽極、有機物層および陰極を順に形成する
有機発光素子の製造方法において、前記陽極を形成した
後、前記絶縁膜を形成すると良い。

【００１７】前記絶縁膜の形成は、前記第２導電体の表
面の酸化工程によってなされと良い。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る金属からなる
第２導電体を有する単純マトリクス型の有機発光素子の
部分破断斜視図である。基板１には、ストライプ状にパ
ターニングされた金属からなる第２導電体２ｂ、第２導
電体２ｂを被覆してストライプ状にパターニングされた
透明導電性材料からなる第１導電体２ａ、有機物層３お
よび陽極２に直交するストライプ状にパターニングされ
た金属からなる陰極４が順次積層されている。有機物層
３は陽極側から正孔輸送層３ｈおよび発光層３ｒの２重
層である。発光層３ｒの上に電子輸送層が積層されてい
てもよい。

【００１９】第２導電体２ｂは第１導電体２ａの他の位
置に配設されてもよい。図２は本発明に係る有機発光素
子の金属からなる第２導電体の他の位置の例を示す陽極
付近の断面図である。第２導電体２ｂは第１導電体２ａ
の端部に配されている。第２導電体２ｂを構成する金属
は抵抗率が第１導電体２ａを構成する透明導電性材のそ
れの１／１０以下にしておけば、第２導電体２ｂの幅を
第１導電体２ａより狭くして、外部への発光妨害を少な
くしながら、陽極の抵抗を引き下げることができ、駆動
時の陽極に沿っての駆動電圧の降下は小さい。従って、
陽極に沿っての発光輝度の降下は小さいことが期待でき
る。また、第２導電体２ｂは第１導電体２ａによって被
覆され、有機物層には接しないので、逆バイアス時に、
電子が第２導電体２ｂから有機物層に注入されることは
なく、この陽極に連なる画素が発光することはない。す
なわち、クロストーク不良は生じないことが期待でき
る。

【００２０】図３は本発明に係る酸化膜被覆された金属
からなる第２導電体を有する単純マトリクス型の有機発
光素子の部分破断斜視図である。金属からなる第２導電
体部分を除いては、図１に同じなので、金属からなる第
２導電体部分のみを説明する。金属からなる第２導電体
２ｂは第１導電体２ａと有機物層３の間に形成されてい
る。そして、第２導電体２ｂの有機物層３側には酸化膜
２ｏが形成されている。金属材料としては、Al、Cu、M
o、W 等の他にAl-Si 、Al-Ta 、Al-Nd 等の合金を使用
してもよい。

【００２１】酸化膜２ｏの形成は、金属からなる第２導
電体２ｂを形成した後に、基板１をオゾン雰囲気中、ま
たは酸素プラズマ中に曝すことによって行われる。また
は陽極酸化によって酸化膜２ｏを形成してもよい。第２
導電体２ｂは機能を損なわなければ第１導電体２ａの他
の位置にあってもよい。図４は本発明に係る有機発光素
子の金属からなる第２導電体の他の位置の例を示す陽極
付近の断面図であり、（ａ）は第１導電体の端部に積層
された場合、（ｂ）は第１導電体の端部に部分積層され
た場合である。

【００２２】この場合も第２導電体２ｂの付加による低
抵抗化作用は上記と同じであり、そして、電子注入の阻
止は酸化膜が行っている。従って、上記と同じ効果が期
待できる。図５は本発明に係る高仕事関数金属の金属か
らなる第２導電体を有する単純マトリクス型の有機発光
素子の部分破断斜視図である。金属からなる第２導電体
部分を除いては、図１に同じなので、金属からなる第２
導電体部分のみを説明する。仕事関数は4.8eV 以上であ
る金属からなる第２導電体２ｂは第１導電体２ａと有機
物層３の間に形成されている。

【００２３】金属材料としてはNi(4.84eV)（括弧内は仕
事関数の値）、Pd(4.82eV)、Pt(5.29eV)等を用いること
ができる。また、金属は単体である必要はなく、合金で
もよい。第２導電体は機能を損なわなければ第１導電体
の他の位置にあってもよい。図６は本発明に係る有機発
光素子の金属からなる第２導電体の他の位置の例を示す
陽極付近の断面図であり、（ａ）は第１導電体の端部に
積層された場合、（ｂ）は第１導電体の端部に部分積層
された場合である。

【００２４】この場合も第２導電体２ｂの付加による低
抵抗化作用は上記と同じである。また、電子注入の阻止
は第２導電体金属と有機物層との仕事関数の差によって
行われており、仕事関数が陽極の構成材料（透明導電性
材料）のより大きい金属を用いているので、電子注入の
阻止性能は陽極のみの場合と同等またはより優れること
になる。

【００２５】さらに、本発明によれば、透明陽極に接す
るように金属からなる第２導電体を形成するので、透明
陽極の膜厚を増加することなく陽極の抵抗が低減され
る。従って、陽極表面は平滑であり、有機物層には欠陥
は生じにくい。図７は本発明に係る単純マトリクス型の
有機発光素子を示し、（ａ）は透視平面図であり、
（ｂ）は（ａ）におけるXX断面図である。陽極２は金属
酸化物からなる透明導電膜である第１導電体２ａおよ
び、少なくとも一種類の金属膜である第２導電体２ｂか
らなり、第２導電体２ｂ表面の内、少なくとも有機物層
３に対面する部分に絶縁膜５が形成されている。

【００２６】基板１にはストライプ状にパターニングさ
れた透明導電膜である第１導電体２ａ、およびストライ
プ状にパターニングされた金属膜である第２導電体２ｂ
が形成されており陽極２をなしている。第２導電体２ｂ
の、少なくとも有機物層３に対面する部分には絶縁膜５
が形成されている。その上には有機物層３、および陽極
２に直交するストライプ状にパターニングされた金属か
らなる陰極４が順次積層されている。第２導電体２ｂの
表面の内、少なくとも有機物層３に対面する部分に絶縁
膜５が形成されている。

【００２７】図８は本発明に係る単純マトリクス型の有
機発光素子における陽極の第２導電体の配設位置を示
し、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）および（ｅ）はそ
の例示である。第１導電体２ａと金属膜からなる第２導
電体２ｂとは電気的に導通しており、かつ第２導電体２
ｂ表面の内、少なくとも有機物層３と対面する部分には
絶縁膜５が形成されていれば良い。第２導電体の配設位
置はこれらの例に制限されるものではない。

【００２８】絶縁膜５を挟んで有機物層３に対面する第
２導電体２ｂを構成する金属の仕事関数は、第１導電体
２ａを構成する透明導電膜のそれとは大きく異ならない
ことが材料の選択の一つの基準であり、両者の差は0.5e
V 以内が望ましい。仕事関数の差が0.5eV を超えると、
フォトレジストの現像工程において、または、電極材料
のウエットエッチング工程において仕事関数の差によっ
て生じた電池作用のため、金属膜のまたは透明導電膜の
パターニングが不安定になり、精度の良い形状が得られ
なくなるからである。

【００２９】例えば、透明導電膜として一般に用いられ
るＩＴＯや１ＺＯの仕事関数は約5.0eV であり、この場
合用いられる金属の仕事関数は4.5eV から5.5eV の範囲
が好ましい。例えば、Cr(4.5eV) 、Ni(5.15eV)、Cu(4.6
5eV)、Mo(4.6eV) 、W(4.6eV)等のほかに、これらを主に
含む合金を使用することができる。図９は本発明に係る
他の単純マトリクス型の有機発光素子の第２導電体の他
の層構成を示す断面図である。第２導電体２ｂは第１の
金属からなる金属膜２ｂａが第２の金属からなる金属膜
２ｂｂを挟んでいる３層構造からなっている。第１の金
属として、仕事関数が透明導電膜のそれと大きく異なら
ない金属を用い、第２の金属は仕事関数に制約されず自
由に選択し、第２の金属を第１の金属で被覆することに
よりフォトプロセスにおける歩留まりを向上させること
ができる。また、第２の金属として、抵抗率の小さな材
料を用いることにより、配線抵抗を大きく低減させるこ
とができる。第１の金属は例えば、前記のようにCr、N
i、Cu、Mo、W 等のほかに、これらを主に含む合金を使
用し、第２の金属としては例えばAlやAl合金、Ag、Au、
Cu等を用いることができる。第２の金属は単一である必
要はなく配線抵抗を低減する効果が大きな材料や、プロ
セスの歩留まりを向上させる効果などがあれば良く、こ
こに述べる限りではない。また、第１導電体側の第１の
金属層を省略して、２層構造とすることも可能である。

【００３０】絶縁膜５としては、無機酸化物や有機材料
を用いることができる。例えば、金属膜を形成した後
に、酸化ケイ素や、アルミナなどの酸化物をスパッタリ
ング法や、ゾルゲル法等で形成した後に、例えばフォト
レジストを利用したリフトオフなどの方法で、目的の形
状に形成することや、フォトレジストなどの有機高分子
膜を形成することが可能である。しかし、第２導電体と
して形成した金属膜を、加熱処理や陽極酸化により酸化
したり、特にオゾン暴露、酸化液による処理等により酸
化処理を施す方法を用いると、絶縁膜形成プロセスが簡
便となり、有用である。

【００３１】絶縁膜材料、絶縁膜の形成プロセス、有機
高分子膜の材料、金属膜の酸化方法はここに述べる限り
ではない。本発明においては、基板としてガラス基板の
ほかにポリマーフィルム等のフィルム状基板や、ガラス
基板上のカラーフィルター等の有機膜に対しても適用可
能である。

【００３２】透明導電膜材料としては実施例に示したＩ
ＴＯやＩＺＯの他に、酸化スズや酸化亜鉛、アルミニウ
ムスズ酸化物などを用いることができる。酸化膜の形成
例として実施例１にMoの酸化処理を示し、積層例とし
て、実施例２にインジウム亜鉛酸化物とMoを示し、実施
例３にインジウム亜鉛酸化物とAl、Moの積層を示した。

【００３３】なお、有機物層には一例として、Cuフタロ
シアニン、 N,N'-ジフェニル-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、およびトリス
(8-キノリノール) アルミニウムからなる３層を用い、
陰極としてMgAgを用いたが、用いる材料はこの限りでな
い。実施例１本実施例は図１に示した２層有機物層および陽極下の金
属からなる第２導電体の有機発光素子である。ガラス透
明基板１上に金属膜材料としてMoを用い、スパッタリン
グにより基板加熱200 ℃で膜厚約100nm の薄膜を成膜
し、フォトリソグラフィにより幅15μm のストライプ状
にパターニングして、金属からなる第２導電体２ｂを形
成した。次にスパッタリングにより基板加熱300 ℃で膜
厚約100nmのITO 薄膜を成膜し、フォトリソグラフィに
より金属からなる第２導電体２ｂに平行にまた被覆する
ように、線幅90μm のストライプ状にパターニングし、
第１導電体２ａとした。

【００３４】有機物層は２層構造とした。N,N'- ジフェ
ニル-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（TPD ）からなる膜厚約50nmの有機正孔
輸送層３ｈと、トリス(8- キノリノール) アルミニウム
（Alq₃）からなる膜厚約50nmの有機発光層３ｒを、それ
ぞれ基板温度を室温として蒸着した。この有機物層の上
に、膜厚約100nm のAl-Li 合金層を蒸着した後、陽極２
と直交するように幅300μm のストライプ状の陰極４を
形成した。以上の工程によって90μm ×300 μmの画素
面積の高精細有機発光素子を作製した。

【００３５】有機発光素子に用いたガラス基板のサイズ
は143mm ×112mm ×1.1mmtであり、発光素子のライン数
は960 本×240 本、表示サイズは105.57mm×79.17mm で
ある。陽極ラインは上下２分割して設けてある。上記の
ITO 層およびMo層の抵抗率がそれぞれ、2.5 ×10^-4Ωc
m、1.5 ×10^-5Ωcmであり、表示エリア内の第１導電体
長が39.57mm なので、任意の陽極の給電端子に最も近い
画素（最近画素）と最も遠い画素（最遠画素）の間の第
２導電体抵抗は、ITO のみの単層陽極では11k Ωである
が、本発明に係るITO 層とMo層との２層陽極の場合は2.
9kΩとなる。図１０は本発明に係る有機発光素子の電圧
−輝度特性のグラフである。カーブａは２層陽極の最近
の画素、カーブｂは２層陽極の最遠画素、カーブｃは単
独陽極の最近画素、カーブｄは単独陽極の最遠画素であ
る。ITO 単独陽極では最近画素に対する最遠画素の輝度
低下は電圧20V 印加時で約20% であるが、本実施例では
輝度低下は約6%に抑えられていることが判る。

【００３６】また、逆バイアス時にも発光せず、クロス
トーク不良は生じなかった。実施例２本実施例は図２に示した２層有機物層および第１導電体
上の金属からなる第２導電体の有機発光素子である。第
１導電体２ａと有機正孔輸送層３ｈとの間の一部に、表
面が酸化された金属からなる第２導電体２ｂが形成さ
れ、その表面が酸化（酸化膜２ｏ）されている。

【００３７】この発明は実施例では、金属材料としてAl
を用い、スパッタ成膜（厚さ120 nm）の後、パターニン
グを行い（幅19μm ）、さらに基板をオゾン雰囲気中に
晒し、酸化膜２ｏを形成した。第２導電体以外は実施例
１と同じなので説明を省略する。酸化膜２ｏによって金
属表面は被覆されているので、有機物層と金属層との間
に電荷の授受はなく、実施例１と同じく、最近画素に対
する最遠画素の輝度低下は電圧20V 印加時で約6%に抑え
られ、また、逆バイアス時にも発光せず、クロストーク
不良は生じなかった。

【００３８】また、この構造では、第２導電体から有機
物層へ正孔も注入されず、光が透過しない第２導電体部
分では発光しない。すなわち、発光は第２導電体に遮ら
れず全て外部に放射されるので、外部発光効率は高い。実施例３本実施例は図３に示した２層有機物層および第１導電体
上の金属からなる第２導電体の有機発光素子である。第
１導電体２ａと正孔輸送層３ｈとの間に仕事関数の高い
金属からなる第２導電体２ｂを形成したものである。金
属材料としてNi(4.84eV)を用い、スパッタにより、厚さ
100 nmの成膜を行い、幅19μm のストライプ状にパター
ニングした。第２導電体以外は実施例１と同じなので説
明を省略する。

【００３９】上記の有機発光素子においても、実施例１
と同じく、最近画素に対する最遠画素の輝度低下は電圧
20V 印加時で約6%に抑えられ、また、逆バイアス時にも
発光せず、クロストーク不良は生じなかった。さらに、
第２導電体に用いた金属の仕事関数は4.8ev 以上なの
で、実施例２のように第２導電体上に酸化膜を形成する
工程は不要であり、製造工程は簡略である。実施例４実施例４では、画素数4 ×4 、画素の大きさ2 ×2mm²の
有機発光素子を作製し、Mo酸化膜からのキャリア注入
性、整流性について評価した。

【００４０】透明なガラス基板上に膜厚約220nm のMoを
スパッタリングにより室温で成膜した。さらに、ポジ型
フォトレジスト（東京応化工業 (株) 製、OFPR-800）を
スピンコーターを用いて塗布した後に露光し、現像液
（東京応化工業 (株) 製、NMD-3 ）により幅2mm 、長さ
48mmのパターンを4 本作製した。次に、燐酸、硝酸およ
び酢酸の混合液を用いてエッチングを行った後、フォト
レジストを剥離した。

【００４１】このガラス基板を、過酸化水素水に浸漬
し、Mo表面の酸化処理を行った。図１１は本発明に係る
第２導電体（Mo膜）と絶縁膜のオージェ光電子分光によ
る膜厚方向の組成プロファイルである。酸素濃度の高い
領域が表面から約20nmの深さまで存在していることが判
る。図１２は本発明に係る第２導電体（Mo膜）と絶縁膜
の破断部を示すＳＥＭ写真である。Mo酸化膜がMo膜の表
面を一様に覆っていることが分かる。

【００４２】この基板上に有機正孔注入層としてCuフタ
ロシアニン、、およびトリス (8-キノリノール) アルミ
ニウムCuフタロシアニン、有機正孔輸送層として N,N'-
ジフェニル-N,N'-ビス(3メチルフェニル)-1,1'- ビフェ
ニル-4,4'-ジアミンおよび有機発光層としてトリス (8-
キノリノール) アルミニウムを順に成膜した。そして、
陽極と直交する方向にMgAg合金（体積比10:1）を用いて
２本の陰極パターンを形成し、有機発光素子を作製し
た。

【００４３】図１３は本発明に係る有機発光素子の電圧
―電流特性のグラフである。カーブｅは本発明に係る有
機発光素子の特性であり、カーブｆ、ｇは比較例であ
り、それぞれ、陽極にＩＺＯを用いた素子と、過酸化水
素による処理を行っていないMoを用いた素子の特性であ
る。過酸化水素による処理を行っていないMoの場合、電
流密度の大きさ、すなわちキャリアの注入量はインジウ
ム亜鉛酸化物の場合とほぼ同じであるが、酸化処理を施
すことにより、5V以上でのキャリアの注入量はインジウ
ム亜鉛酸化物の場合の約25分の１に減少していることが
判る。

【００４４】また、逆方向へ電圧を印加した場合には、
いずれの電極を用いた場合にもキャリアの注入はほとん
ど発生せず、整流性が高いことが確かめられた。実施例５実施例５では画素数960 ×240 、画素ピッチ110 ×330
μm で表示部の対角が5 インチのパネルを作製した。な
お表示部を上下に２分割し、１本の陽極は120画素にわ
たっている。

【００４５】図１４は本発明に係る実施例５の有機発光
素子の陽極の形状を示し、（ａ）平面図であり、（ｂ）
は（ａ）におけるXX断面図である。透明なガラス基板１
上に第１導電体２ａとして膜厚約200nm のＩＺＯからな
る透明導電膜をスパッタリングにより室温で成膜した。
さらに、ポジ型フォトレジスト（東京応化工業 (株)
製、OFPR-800）をスピンコーターを用いて塗布した後に
露光し、現像液（東京応化工業 (株) 製、NMD-3 ）によ
り表示部では長さ42mm、幅96μm 、接続部では長さ13m
m、幅70μm のパターンに現像した。次に、塩酸を用い
てエッチングを行った後、フォトレジストを剥離し第１
導電体２ａを形成した。第１導電体２ａの端部の基板に
接する部分の角度θが鋭角なほど、有機物層中の電界が
集中しにくくなる。また、素子の封止を行う際にも外部
からの水や酸素などの浸入を防ぐことができる。

【００４６】この基板１上に、第２導電体として膜厚22
0nm のMoをスパッタにより室温で成膜した。このMoの仕
事関数を測定したところ4.6eV であった。さらに、ポジ
型フォトレジストをスピンコーターを用いて塗布した後
に露光し、現像してパターニングした。次に、燐酸、硝
酸および酢酸の混合液を用いて、Mo膜のエッチングを行
った後、フォトレジストを剥離し第２導電体２ｂを形成
した。第２導電体の表示部での幅は16μm とし、また金
属膜は接続部まで延長されている。

【００４７】次に、この基板を過酸化水素液に浸漬し酸
化処理を施し、絶縁膜５を形成した。この基板上に、実
施例４と同様に有機物層および陰極を形成した。１本の
陽極の接続部から最も遠い位置にある画素までの配線抵
抗を、透明導電膜のみの陽極場合と比較した。抵抗は、
陽極の接続部側に110 μm ピッチのNi-Au メッキ表面処
理を施した電解銅箔を異方導電性テープ（日立化成
(株) 製、AC7201）により接続して測定し、後で電解銅
箔と異方導電性テープの抵抗を差し引いた値を示してい
る。測定結果を次表に示す。

【００４８】陽極接続部に形成された厚さ20nmのMo酸化
膜は電解銅箔との接続の際に、大きな抵抗とならないこ
とを事前に確認している。このため、酸化処理の際に接
続部等をフォトレジスト等で被覆する必要はない。

【００４９】

【表１】金属膜を設けた場合、透明導電膜のみの場合の約17％の
配線抵抗となることが確かめられた。

【００５０】図１５は本発明に係る実施例５の有機発光
素子の電圧−電流特性を示すグラフである。カーブｈは
実施例５の有機発光素子の、カーブｉは酸化処理を施し
ていない膜厚200nm のMoを用いた以外は同様に作製され
た素子の、カーブｊは陽極が透明導電膜のみからなる以
外は同様に作製された有機発光素子の特性である。この
ように金属電極を配設した結果、陽極が透明導電膜のみ
からなる場合よりも低い駆動電圧でより明るく発光し、
さらにMoの酸化処理を施した素子では、酸化を施さない
素子よりも少ない電流で明るく光ることが確かめられ
た。これは、Moから有機物層へ電荷が注入され、発光し
ても外部に取り出すことが出来ないことによる発光損失
が減少したことを示している。

【００５１】デューティ比1/120 、フレーム周波数60Hz
のパッシブマトリクス駆動における、エリアル輝度100c
d/m²の場合の消費電力を次表に示す。実施例５の場合を
1 とすると、膜厚200nm のMoを用いた以外は同様に作製
された素子は約1.2 、陽極が透明導電膜のみからなる以
外は同様に作製された素子は約1.6 であった。

【００５２】

【表２】実施例６実施例５と同様に、透明なガラス基板上に第１導電体と
してＩＺＯ膜を形成した。この基板上に、第２導電体と
して膜厚50nmのMo、膜厚200nm のAlおよび膜厚50nmのMo
をスパッタにより室温で順に成膜し、ポジ型フォトレジ
ストをスピンコーターを用いて塗布した後に露光し、現
像液により実施例５（図１４および図９参照）と同じパ
ターンに現像した。第２導電体の表示部での幅は16μm
であり、第２導電体は外部信号線との接続部まで配設さ
れている。

【００５３】次に、燐酸、硝酸および酢酸の混合液を用
いて、第２導電体のエッチングを行った後、フォトレジ
ストを剥離し、この基板を過酸化水素液に浸漬し酸化処
理を施し、絶縁膜を形成した。この基板上に、実施例４
と同様に有機物層および陰極を形成した。実施例５と同
様の方法で、１本の陽極の接続部から最も遠い位置にあ
る画素までの配線抵抗を測定した。陽極として透明導電
膜のみを用いた以外は同様に作製したパネルおよび実施
例５のパネルの配線抵抗を比較した結果を次表に示す。

【００５４】

【表３】金属膜として抵抗率の小さなAlを用いることにより配線
抵抗を低減する効果が更に大きくなり、陽極が透明導電
膜のみからなる場合の、約5 % となることが確かめられ
た。

【００５５】図１６は本発明に係る実施例６の有機発光
素子電圧−電流特性を示すグラフである。カーブｋは実
施例６の第２導電体が３層の素子、カーブｊは陽極が透
明導電膜のみからなる以外は同様に作製された素子、カ
ーブｈは実施例５の素子の電流特性をそれぞれ示してい
る。抵抗率の小さなAlを用いた結果、実施例５の場合よ
りも低い駆動電圧でより明るく発光することが確かめら
れた。

【００５６】実施例５と同様に消費電力を測定した。測
定結果を次表に示す。消費電力は、実施例６の場合を1
とすると、実施例５の有機発光素子（陽極：ＩＺＯ膜＋
Mo膜＋酸化膜）は1.3 、陽極が透明導電膜（ＩＺＯ）の
みからなる以外は同様に作製された有機発光素子は約1.
7 であった。

【００５７】

【表４】実施例７第２導電体としてMo-2wt%Wを用い、実施例５および６と
同様に有機発光素子を作製した。

【００５８】１本の陽極の接続部から最も遠い位置にあ
る画素までの配線抵抗を測定し、透明導電膜のみの場合
と比較した結果を次表に示す。

【００５９】

【表５】 Mo-2wt%Wの抵抗率がMoの約2 倍となるため、配線抵抗を
低減する効果は実施例５、６の場合よりも小さかった。
Al層を挟む３層の場合は実施例６の３層の場合とほぼ同
じであった。

【００６０】実施例５と同様に消費電力を測定した。消
費電力比を次表に示す。

【００６１】

【表６】金属膜を配設し、金属膜表面に酸化膜を形成することに
より、発光損失が減少し、消費電力が小さくなることが
確かめられた。

【００６２】

【発明の効果】本発明によれば、ストライプ状の陽極、
有機物層および陰極からなる積層部分を少なくとも有す
る有機発光素子において、前記陽極を、金属酸化物を主
成分とする透明導電膜である第１導電体と第１導電体を
構成する材料の１／１０以下の抵抗率の金属からなる第
２導電体の積層とし、第２導電体を透明基板と前記第１
導電体の間に形成し、または第１導電体と有機物層との
間に形成してその有機物層側表面を金属酸化物層により
被覆したため、第２導電体は直接有機物層に接触しな
い。そのため、陽極は低抵抗となり、陽極長手方向の輝
度低下は生じなくなり画像品質は向上する。また逆バイ
アス時にこの第２導電体から有機物層へは電子が注入さ
れないので、クロストークは生じない。

【００６３】または、仕事関数が4.8eV 以上の金属から
なる第２導電体を第１導電体と有機物層との間に形成し
たので、陽極の低抵抗化は上記と同様に得られ、また、
仕事関数により有機物層への電子の注入は阻止され、ク
ロストークは生じない。また、酸化膜付き第２導電体の
場合は、第２導電体からの正孔の注入もなく発光に寄与
しない第２導電体に覆われた部分に電流を流さないの
で、他の構造よりも外部発光効率は高くなる。

【００６４】また、陽極、有機物層および陰極からなる
積層部分を少なくとも有する有機発光素子において、前
記陽極は金属酸化物を主成分とする透明導電膜である第
１導電体および第１導電体に付加された少なくとも１層
の金属膜からなる第２導電体からなり、少なくともこの
第２導電体と前記有機物層との間には絶縁膜を介在させ
たので、第２導電体は陽極の（配線）抵抗を減じまた、
絶縁層は第２導電体から有機物層へのの電荷の注入を防
止するので、本発明に係る有機発光素子は低電圧駆動が
可能で、発光輝度当たりの消費電力は小さくなる。

【００６５】また、第１導電体を形成する材料の仕事関
数と、前記第２導電体のうち有機物層に最も近い金属膜
を形成する金属の仕事関数との差を0.5eV 以下としたの
で、陽極のパターニング工程時の仕事関数差による電池
効果は小さく、第２導電体を有する陽極のパターニング
精度は向上し、歩留りは高くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る金属からなる第２導電体を有する
単純マトリクス型の有機発光素子の部分破断斜視図であ
る。

【図２】本発明に係る有機発光素子の金属からなる第２
導電体の他の位置の例を示す陽極付近の断面図である。

【図３】本発明に係る酸化膜被覆された金属からなる第
２導電体を有する単純マトリクス型の有機発光素子の部
分破断斜視図である。

【図４】本発明に係る有機発光素子の金属からなる第２
導電体の他の位置の例を示す陽極付近の断面図であり、
（ａ）は第１導電体の端部に積層された場合、（ｂ）は
第１導電体の端部に部分積層された場合である。

【図５】本発明に係る高仕事関数金属の金属からなる第
２導電体を有する単純マトリクス型の有機発光素子の部
分破断斜視図である。

【図６】本発明に係る有機発光素子の金属からなる第２
導電体の他の位置の例を示す陽極付近の断面図であり、
（ａ）は第１導電体の端部に積層された場合、（ｂ）は
第１導電体の端部に部分積層された場合である。

【図７】本発明に係る単純マトリクス型の有機発光素子
を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）に
おけるXX断面図である。

【図８】本発明に係る単純マトリクス型の有機発光素子
における陽極の第２導電体の配設位置を示し、（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）および（ｅ）はその例示図であ
る。

【図９】本発明に係る他の単純マトリクス型の有機発光
素子の第２導電体の他の層構成を示す断面図である。

【図１０】本発明に係る有機発光素子の電圧−輝度特性
のグラフである。

【図１１】本発明に係る第２導電体（Mo膜）と絶縁膜の
オージェ光電子分光による膜厚方向の組成プロファイル
である。

【図１２】本発明に係る第２導電体（Mo膜）と絶縁膜の
破断部を示すＳＥＭ写真である。

【図１３】本発明に係る有機発光素子の電圧―電流特性
のグラフである。

【図１４】本発明に係る実施例５の有機発光素子の陽極
の形状を示し、（ａ）平面図であり、（ｂ）は（ａ）に
おけるXX断面図である。

【図１５】本発明に係る実施例５の有機発光素子の電圧
−電流特性を示すグラフである。

【図１６】本発明に係る実施例６の有機発光素子の電圧
−電流特性を示すグラフである。

【図１７】有機発光素子の断面図を示し、（ａ）は２層
構造の有機物層の場合であり、（ｂ）は３層構造の有機
物層の場合である。

【図１８】単純マトリクス型有機発光素子を示し、
（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるXX
断面図であり、（ｃ）は部分破断斜視図である。

【符号の説明】

１ガラス基板２陽極２ａ第１導電体２ｂ第２導電体２ｂａ第１の金属膜２ｂｂ第２の金属膜２ｏ酸化膜３有機物層３ｈ有機正孔輸送層３ｒ有機発光層３ｅ有機電子輸送層４陰極５絶縁膜Ｃ接続部Ｄ表示部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者内海誠神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内Ｆターム(参考） 3K007 AB00 AB02 AB03 AB05 AB06 AB12 AB13 AB18 BA06 BB06 CA01 CA06 CB01 DA00 DB03 EB00 FA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ストライプ状の陽極、有機物層および陰極
からなる積層部分を少なくとも有する有機発光素子にお
いて、前記陽極は、金属酸化物を主成分とする透明導電
膜である第１導電体、および前記陽極を構成する材料の
１／１０以下の抵抗率の金属からなる第１導電体の長手
方向に沿って付加された第２導電体からなることを特徴
とする有機発光素子。
【請求項２】前記第２導電体は前記透明基板と前記第１
導電体の間に形成されていることを特徴とする請求項１
に記載の有機発光素子。
【請求項３】前記第２導電体は前記第１導電体と前記有
機物層との間に形成されており、またこの第２導電体の
前記有機物層側表面は金属酸化物層により被覆されてい
ることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項４】前記酸化膜は前記第２導電体を酸化処理し
て得られた酸化膜であることを特徴とする請求項３に記
載の有機発光素子。
【請求項５】前記第２導電体は前記第１導電体と前記有
機物層との間に形成されており、またこの第２導電体は
仕事関数が4.8eV 以上の金属からなることを特徴とする
請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項６】陽極、有機物層および陰極からなる積層部
分を少なくとも有する有機発光素子において、前記陽極
は金属酸化物を主成分とする透明導電膜である第１導電
体、および第１導電体に付加された少なくとも１層の金
属膜からなる第２導電体からなり、少なくともこの第２
導電体と前記有機物層との間には絶縁膜が介在している
ことを特徴とする有機発光素子。
【請求項７】前記第２導電体は複数の金属膜の積層体で
あることを特徴とする請求項６に記載の有機発光素子。
【請求項８】前記第１導電体を形成する材料の仕事関数
と、前記第２導電体のうち有機物層に最も近い金属膜を
形成する金属の仕事関数との差は0.5eV 以下であること
を特徴とする請求項６または７に記載の有機発光素子。
【請求項９】前記絶縁膜は第２導電体を形成する材料の
酸化膜であることを特徴とする請求項６ないし８に記載
の有機発光素子。
【請求項１０】陽極、有機物層および陰極を順に形成す
る有機発光素子の製造方法において、前記陽極を形成し
た後、前記絶縁膜を形成することを特徴とする請求項６
ないし９に記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項１１】前記絶縁膜の形成は、前記第２導電体の
表面の酸化工程によってなされることを特徴とする請求
項１０に記載の有機発光素子およびその製造方法。