JP2004079364A

JP2004079364A - 有機エレクトロルミネセンス素子及び有機エレクトロルミネセンスパネル

Info

Publication number: JP2004079364A
Application number: JP2002238843A
Authority: JP
Inventors: Tomomi Shimokawa; 下川　知美
Original assignee: Canon Electronics Inc
Current assignee: Canon Electronics Inc
Priority date: 2002-08-20
Filing date: 2002-08-20
Publication date: 2004-03-11

Abstract

【課題】第１電極の電気抵抗を小さくするために第１電極を厚く形成しても、絶縁不良が起こりにくい有機ＥＬ素子を提供すること。
【解決手段】基材上に、第１電極と、発光層を含む有機層と、第２電極とがこの順に少なくとも積層されている有機エレクトロルミネセンス素子であって、前記有機層は前記第１電極を覆って配置されており、前記第１電極の横部における前記第２電極の底部界面最下面の前記基材からの高さが、前記第１電極の頂部界面最上面の前記基材からの高さよりも高い事を特徴とする有機エレクトロルミネセンス素子。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネセンス素子に関し、陽極、陰極間の絶縁不良を抑制した有機エレクトロルミネセンス素子に関する。
【０００２】
【従来技術】
有機エレクトロルミネセンス素子（以下有機ＥＬ素子と略す）は、自己発光性を有するため液晶とバックライトを組合せた、いわゆるＬＣＤモジュールに比較して薄く、広視野角、応答スピードが早いなどの優位性のある表示装置を構成可能である。そのため、ここ数年種々の有機ＥＬ素子が提案され実用化が急速に進んでいる。特に表示装置への実用化は著しく、複数の有機ＥＬ素子を同一平面上に二次元的に複数配列することで有機ＥＬパネルを構成（例えばＸ−Ｙマトリックス型）し、これらの素子を独立に駆動させる表示装置が市場に出てきている。今後は携帯電話をはじめとする携帯端末機器への搭載が期待される。
【０００３】
有機ＥＬ素子は基板上に第１電極としての陽極、発光層を含む有機層、第２電極としての陰極を順次積層した構成を有し、それぞれ陰極から電子を、陽極から正孔を注入する。印加した電場によって電子と正孔は薄膜中を移動し、有機発光材料を含む発光層内で再結合する。それにより生成した励起子の一部は熱失活し、一部は失活する際に発光する。有機ＥＬ素子は、励起子が失活する際の光の放射現象を利用したものである。
【０００４】
陽極と発光層の間に正孔注入層および正孔輸送層、陰極と発光層の間に電子輸送層および電子注入層を設ける場合もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記のような構成をもつ有機ＥＬ素子において、電極を、基板上に複数本の帯状の陽極をストライプ状に配列し、その上に有機層を積層し、陽極と直交するように帯状の陰極を複数本ストライプ状に配置した構造とすれば、有機ＥＬパネルを構成することができる。このような有機ＥＬパネルにおいては、高密度の画素を有する高精細表示装置作成を目標とした場合、陽極の幅を小さくする必要がでてくる。しかし、幅を小さくした場合、陽極の電気抵抗が増加し、電圧降下が増加してしまう。結果として、輝度ムラがおこりやすくなる。
【０００６】
そこで、電気抵抗を小さくするため陽極の膜厚を厚くすると、陽極のアスペクト比が増加してしまい、基板と陽極との段差が大きくなり、陽極を覆うように有機層を積層した場合に陽極のエッジ部での有機層の膜厚が薄くなりがちである。
【０００７】
特に、陽極に比べて有機層の膜厚が薄い場合、陽極のエッジ部で有機層の厚みが薄くなるため、電極間に電圧を印加した際、エッジ部に電流が集中して流れ、リークしたり、陽極と陰極がショートすることもある。また、陽極を形成する際には陽極上にスパイクができてしまうこともあり、これも同様にリークやショートを引き起こす原因になる。
【０００８】
陽極と陰極との間の絶縁不良の問題を解決する方法としては、陽極の表面粗さの最大高さをポリシング、ラッピング、テープラッピング等の手法によって、５ｎｍ以下にする方法（特開平０９−２４５９６５号公報参照）があるが、研磨にコストがかかる上に再現良く表面を研磨するのは非常に困難である。また、発光層または電子輸送層の少なくとも一方が、隣接する画素間で隙間なく形成する方法（特開平１１−２１４１５７号公報参照）、ガラス基板と陽極との間に絶縁膜を設ける方法（特開２０００−０２１５６３号公報参照）、陽極と有機ＥＬ層の間に絶縁膜を形成する方法（特開平１１−２２４７８１号公報参照）、有機層を含有するホール注入輸送性材料のガラス転移温度Ｔｇ以上で加熱処理する方法（特開２００１−０６８２７２号公報参照）があるが、基板上、または陽極上のゴミ、または陽極上のスパイクがある場合には有効であるが、ＩＴＯ（陽極）のエッジ部における絶縁不良抑制の効果は低い。また、ストライプ状に設けられたＩＴＯ（陽極）間の谷間に絶縁膜を設ければ段差が小さくなり有機層の薄部を少なくすることができるが、絶縁膜を設ける等の工程が増えることになる。また、陽極をテーパー状にすることによりエッジ部での有機層の厚みは厚くなるが、高精度のエッチングは困難である。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、第１電極を微細に形成し、これに伴い第１電極の電気抵抗を小さくするために第１電極を厚く形成しても、絶縁不良が起こりにくい有機ＥＬ素子を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための第１の発明は、
基材上に、第１電極と、発光層を含む有機層と、第２電極とがこの順に少なくとも積層されている有機エレクトロルミネセンス素子であって、
前記有機層は前記第１電極を覆って配置されており、
前記第１電極の横部における前記第２電極の底部界面の前記基材からの高さが、前記第１電極の頂部界面の前記基材からの高さよりも高い事を特徴とする有機エレクトロルミネセンス素子である。
【００１１】
本発明は、上記第１の発明において、
「前記第１電極の横部における前記第２電極の底部界面と前記第１電極の頂部界面との基材からの高さの差が２０ｎｍ以上であること」、
「前記第１電極は、２００ｎｍ以上の厚さを有していること」、
をその好ましい態様として含むものである。
上記課題を解決するための第２の発明は、
上記第１の発明の有機エレクトロルミネセンス素子が複数配列されていることを特徴とする有機エレクトロルミネセンスパネルである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の有機ＥＬ素子の一実施形態の断面模式図である。ガラス基板１（基材）上に、陽極２（第１電極）と、発光層を含む有機層３と、陰極４（第２電極）とがこの順に少なくとも積層されていて、有機層３は陽極２を覆って配置されており、陽極２の横部における陰極４の底部界面のガラス基板１からの高さＨ_２が、陽極２の頂部界面の高さＨ_１よりも高くなっている。
【００１３】
第１電極の頂部界面とは、第１電極と有機層との界面のうち基材から最も離れた頂部の界面を指しており、図１のように第１電極（陽極２）が断面略矩形状に形成されている場合には、第１電極の上面とも言える。
【００１４】
第２電極の底部界面とは、第２電極と有機層との界面のうち基板に最も近い底部の界面を指しており、図１のように第１電極（陽極２）の横部Ｌｓにおいて第２電極（陰極４）の下面がほぼ平坦である場合には、第１電極の横部における第２電極の下面とも言える。
【００１５】
なお、第１電極の横部とは、基材上の第１電極が形成されている領域に隣接する近傍領域を指し、第１電極が存在しないため有機層と第２電極とが基材の方向に落ち込んでいる領域である。
【００１６】
このような本発明の構成によれば、有機層の最薄部の膜厚を厚くとることができ、絶縁不良によるリークやショートの問題を抑制可能となる。尚、好ましくは、第１電極の横部Ｌｓにおける第２電極の底部界面と第１電極の頂部界面との基材からの高さの差（Ｈ_２−Ｈ_１）が２０ｎｍ以上であることである。
【００１７】
また、微細な発光点を得るために電極を微細化すると抵抗値が増加するため、その対策としての低抵抗化のために第１電極が２００ｎｍ以上の厚さを有していることが好ましい。このような厚い第１電極を基材上に形成し、これを覆うように有機層を設けると、上記発明が解決しようとする課題において説明したようにショート等の問題が生じやすくなるが、本発明の構成によりこれを抑制することが可能であり、有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬパネルの高精細化にも役立つこととなる。
【００１８】
特に本発明においては、第１電極をこのように２００ｎｍ以上で厚く形成しても、簡単な工程のみで絶縁不良を抑制することができ、製造コストの低減にも効果がある。
【００１９】
本発明の有機ＥＬ素子の具体的な製造方法の例としては、基材としての支持基板上にスパッタリングなどで第１電極を形成し、その上に有機層を蒸着積層し、さらにその上から第２電極を蒸着積層すれば良い。
【００２０】
本発明の有機ＥＬパネルの具体的な製造方法の例としては、基材としての支持基板上にスパッタリングなどで複数本の帯状の第１電極をストライプ状に配列し、その上に有機層を蒸着積層し、第１電極と直交するように帯状の第２電極を複数本ストライプ状に蒸着積層すれば良い。
【００２１】
図１に示す形態において第１電極に対応する陽極には、ＩＴＯ、ＣｕＩ、酸化錫、酸化インジウム、亜鉛酸化物、クロム、アルミニウム、銀などが使用可能である。
【００２２】
また、発光層に使用可能な材料としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体、キノリノール、キノリン誘導体、ビススチルアントラセン誘導体、クマリン誘導体、ペリノン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、オキサジアゾール誘導体、フタルイミド誘導体、アルダジン誘導体、ピラジリン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ピロロピリジン誘導体、スチリルアミン誘導体、アルダジン誘導体、ナフタルイミド誘導体、などがある。
【００２３】
図１に示す形態において第２電極に対応する陰極としては、アルミニウム、錫、インジウム、鉛、マグネシウム、銀、銅、モリブデン、ニッケル、タングステン、またはこれら金属の合金が使用可能である。
【００２４】
さらに、陽極と発光層との間に正孔注入層および正孔輸送層、陰極と有機層との間に電子輸送層および電子注入層を設けても良い。
【００２５】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の例のみに限定されるものではない。
【００２６】
（実施例１）
本例においては、図１に示す形態の本発明の有機ＥＬ素子を作成した。
【００２７】
まず、ガラス基板１上に、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）からなる陽極２を、真空蒸着法により、帯状の孔の穿たれたマスクを用いて、幅０．４ｍｍ、膜厚２００ｎｍで成膜した。そして、これをアセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で順次超音波洗浄し、ＩＰＡで煮沸洗浄、乾燥をし、さらに、紫外線（ＵＶ）／オゾン洗浄した。
【００２８】
次に、正孔輸送材料として、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ｍ−トリル−４、４’−ジアミノ−１、１’−ビフェニル（以下ＴＰＤ）を８０ｎｍだけ、陽極２を覆うように、真空蒸着法により成膜した。
【００２９】
次に、ＴＰＤ膜の上に発光層兼電子輸送層としてトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）を１８０ｎｍだけ、真空蒸着法により成膜した。こうして正孔輸送層と発光層を合わせたものを有機層３とした。有機層の蒸着時の真空度は４．０×１０^−４Ｐａ、成膜速度は０．３ｎｍ／ｓｅｃの条件であった。
【００３０】
その後、さらに陽極２と直交するようにして、陽極２の形成時と同様のマスクを用いて、アルミニウム−リチウム合金（リチウム濃度１原子％）からなる蒸着材料を、有機層の上に真空蒸着法により幅０．２５ｍｍ、厚さ１０ｎｍで成膜し、更に同じマスクを用いて真空蒸着法により幅０．２５ｍｍ、厚さ６５０ｎｍのアルミニウム膜を設け、アルミニウム−リチウム合金膜を電子注入電極（陰極４）とする有機ＥＬ素子を作成した。この陰極４の蒸着時の真空度は４．０×１０^−４Ｐａ、成膜速度は１．０〜１．２ｎｍ／ｓｅｃの条件で成膜した。
【００３１】
その後、不活性雰囲気中で乾燥剤５を備えた封止キャップ６（不図示）とガラス基板１を接着剤によって固定した。このような方法で作成した有機ＥＬ素子に１５Ｖの電圧をかけて素子を観察した結果、ＩＴＯエッジ部もきれいに発光し、また絶縁不良による輝度ムラはみられなかった。
【００３２】
また、ＩＴＯ（第１電極）上の有機層の断面の膜厚を測定した結果、最薄部（図１におけるＨ_２−Ｈ_１）で５０ｎｍであり、２０ｎｍ以上であった。
【００３３】
（比較例１）
正孔輸送層の膜厚を２０ｎｍ、発光層の膜厚を６０ｎｍとした以外は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作成した。
【００３４】
こうして作成した有機ＥＬ素子に１５Ｖの電圧をかけて素子を観察した結果、エッジ部に非発光な部分があり絶縁不良による輝度ムラがみられた。
【００３５】
また、ＩＴＯ（第１電極）上の有機層断面の膜厚を測定した結果、最薄部（図１におけるＨ_２−Ｈ_１）で１５ｎｍであり、２０ｎｍ以下であった。
【００３６】
（実施例２）
本例においては、図２に示す形態の本発明の有機ＥＬパネルを作成した。
【００３７】
まず、ガラス基板１上に、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）からなる陽極２を、真空蒸着法により、ストライプ状に孔の穿たれたマスクを用いて、幅０．４ｍｍ、間隔０．１ｍｍ、膜厚２００ｎｍで成膜した。
【００３８】
有機層３については実施例１と同様に形成した。
【００３９】
その後、さらに陽極２と直交するようにして、陽極２の形成時と同様のマスクを用いて、アルミニウム−リチウム合金（リチウム濃度１原子％）からなる蒸着材料を、有機層の上に真空蒸着法により幅０．２５ｍｍ、間隔０．２５ｍｍ、厚さ１０ｎｍで成膜し、更に同じマスクを用いて真空蒸着法により幅０．２５ｍｍ、間隔０．２５ｍｍ、厚さ６５０ｎｍのアルミニウム膜を設け、アルミニウム−リチウム合金膜を電子注入電極（陰極４）とする有機ＥＬ素子を作成した。この陰極４の蒸着時の真空度は４．０×１０^−４Ｐａ、成膜速度は１．０〜１．２ｎｍ／ｓｅｃの条件で成膜した。
【００４０】
その後、不活性雰囲気中で乾燥剤５を備えた封止キャップ６とガラス基板１を接着剤によって固定した。このような方法で作成した有機ＥＬパネルに１５Ｖの電圧をかけて素子を観察した結果、ＩＴＯエッジ部もきれいに発光し、また絶縁不良による輝度ムラはみられなかった。
【００４１】
また、ＩＴＯ（第１電極）上の有機層の断面の膜厚を測定した結果、最薄部（図２におけるＨ_２−Ｈ_１）で５０ｎｍであり、２０ｎｍ以上であった。
【００４２】
（比較例２）
本例においては、図３に示す形態の有機ＥＬパネルを作成した。
【００４３】
正孔輸送層の膜厚を２０ｎｍ、発光層の膜厚を６０ｎｍとした以外は実施例２と同様にして有機ＥＬパネルを作成した。
【００４４】
こうして作成した有機ＥＬパネルに１５Ｖの電圧をかけて素子を観察した結果、エッジ部に非発光な部分があり絶縁不良による非発光なラインがみられた。
【００４５】
また、ＩＴＯ（第１電極）上の有機層断面の膜厚を測定した結果、最薄部（図２におけるＨ_２−Ｈ_１）で−１５ｎｍであり、陰極４の底部界面が陽極２の頂部界面よりもガラス基板１の近くに落ち込んでおり、図３におけるＨ_２−Ｈ_１は負であって＋２０ｎｍ以下であった。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、少なくとも第１電極、有機層、第２電極を順次積層した有機ＥＬ素子において、第１電極の厚みを２００ｎｍ以上としても、有機層の薄い第１電極エッジ部での絶縁不良による輝度ムラを抑制でき、安定した有機ＥＬ素子を提供することができる。
【００４７】
また、これにより有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬパネルの高精細化も安価に可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の一実施形態の断面模式図である。
【図２】本発明の有機ＥＬパネルの一実施形態の断面模式図である。
【図３】比較例２の有機ＥＬパネルの断面模式図である。
【符号の説明】
１　ガラス基板（基材）
２　陽極（第１電極）
３　有機層
４　陰極（第２電極）
５　乾燥剤
６　封止キャップ

Claims

基材上に、第１電極と、発光層を含む有機層と、第２電極とがこの順に少なくとも積層されている有機エレクトロルミネセンス素子であって、
前記有機層は前記第１電極を覆って配置されており、
前記第１電極の横部における前記第２電極の底部界面の前記基材からの高さが、前記第１電極の頂部界面の前記基材からの高さよりも高い事を特徴とする有機エレクトロルミネセンス素子。
前記第１電極の横部における前記第２電極の底部界面と前記第１電極の頂部界面との基材からの高さの差が２０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネセンス素子。
前記第１電極は、２００ｎｍ以上の厚さを有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネセンス素子。
請求項１から３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネセンス素子が複数配列されていることを特徴とする有機エレクトロルミネセンスパネル。