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JP2002151271A - 有機ｅｌ素子及びその製造方法 - Google Patents

有機ｅｌ素子及びその製造方法

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JP2002151271A
JP2002151271A JP2000347996A JP2000347996A JP2002151271A JP 2002151271 A JP2002151271 A JP 2002151271A JP 2000347996 A JP2000347996 A JP 2000347996A JP 2000347996 A JP2000347996 A JP 2000347996A JP 2002151271 A JP2002151271 A JP 2002151271A
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JP
Japan
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organic
light emitting
electrode
light
capacitance
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JP2000347996A
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English (en)
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Yoshiyuki Okuda
義行 奥田
Masami Tsuchida
正美 土田
Satoshi Miyaguchi
敏 宮口
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Pioneer Corp
Original Assignee
Pioneer Electronic Corp
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Publication date
Application filed by Pioneer Electronic Corp filed Critical Pioneer Electronic Corp
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Priority to US09/987,363 priority patent/US6720735B2/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光層における劣化を低減するとともに、高
い発光強度を得ることのできる有機ＥＬ発光素子を提供
する。 【解決手段】 有機薄膜からなる発光部及び発光部に直
列に接続された有機薄膜からなる整流部からなる有機Ｅ
Ｌ素子であって、整流部の静電容量が発光部の静電容量
よりも小なることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子としての
有機エレクトロルミネセンス（以下、有機ＥＬと称す
る）素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】互いに直交する方向にストライプ状に配
列された一対の電極間に発光層を含む有機薄膜多層体を
挟み込み、電極間に電圧を印加すると、発光層が発光し
て画像を表示する有機ＥＬパネルが知られている。いわ
ゆるシンプルマトリクス駆動方式では、陽極若しくは陰
極のいずれか一方の電極を順次走査しつつ、他方の電極
に信号電圧を印加して、陽極及び陰極の交差点に形成さ
れた所定の画素を発光させて画像を表示する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記したシンプルマト
リクス駆動方式においては、線順次駆動で画像を表示す
るので、１フレーム内における各画素の発光時間は短
く、所定の明るさの画像を得るためには各発光素子が高
い瞬間輝度で発光することが必要である。故に、発光時
の素子電圧が高くなって、消費電力が増大するととも
に、発光層の有機薄膜が発熱等によって劣化し易いので
ある。
【０００４】そこで、本発明は、上記の如き有機ＥＬパ
ネルに使用される有機ＥＬ素子であって、発光層の劣化
を低減できるとともに、高い発光強度を得ることのでき
る有機ＥＬ素子及びその製造方法を提供することを目的
とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明による有機ＥＬ素
子は、有機薄膜からなる発光部と、前記発光部に直列に
接続された整流部と、からなる有機ＥＬ素子であって、
前記整流部は有機薄膜からなり、且つ前記整流部の静電
容量Ｃdは前記発光部の静電容量Ｃelよりも小なること
を特徴とする。
【０００６】さらに、本発明による有機ＥＬ素子の製造
方法は、独立した第１電極及び第２電極を形成する電極
形成ステップと、前記第１電極上に有機薄膜ダイオード
を成膜するダイオード形成ステップと、前記有機薄膜ダ
イオード上を覆い且つ前記第２電極の少なくとも一部に
亘ってリード電極を成膜するリード電極形成ステップ
と、前記第２電極及び前記リード電極上に有機ＥＬ発光
層を含む有機ＥＬ多層体を成膜する発光部形成ステップ
と、からなることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１に示すように、本発明による
有機ＥＬ素子を使用した有機ＥＬパネルは、有機ＥＬ素
子である発光素子１をＮ×Ｎ個（図１では、４個のみを
示している。）のマトリクス状に配列して形成されてい
る。すなわち、Ｎ個の素子が接続されたＮ本の走査線を
具備するのである。各々の発光素子１は、発光部２と、
これに直列に接続された整流部３とから構成されてい
る。
【０００８】図２に示すように、本発明による発光素子
１は、ガラス基板10上に形成された発光部２と、有機薄
膜及び金属薄膜からなる整流部３と、からなる一体の多
層構造体である。詳細には、発光部２は、ガラス基板10
上にＩＴＯの如き透明電極11を配し、CuPc（銅フタロシ
アニン）の如き材料からなる正孔輸送層12、ＮＰＢ（4,
4'-bis［N-(1-naphthyl)-N-phenylamino］ biphenyl）
の如き材料からなる発光層13、ＡＬＱ（tris(β-hydrox
yquinolinato) aluminum）の如き材料からなる電子注入
層14及び金属電極15を積層した構造を有している。さら
に整流部３は、発光部２の金属電極15上に、ＮＰＢの如
き材料からなる有機薄膜層21及びアルミニウム電極22を
積層した構造を有する有機薄膜ダイオードである。
【０００９】また、図３に示すように、他の実施例とし
て、発光素子１は、発光部２と整流部３とを別個独立に
設けて、例えば、整流部３をガラス基板10上に直接形成
しても良い。この場合、発光部２に含まれる金属電極15
aと整流部３に含まれる金属電極15bとは、リード線16の
如き電気的導通手段によって接続される。ところで、上
記の如き、薄膜多層構造体によって構成された発光部２
及び整流部３からなる発光素子１では、発光部２及び整
流部３が各々、静電容量を有している。
【００１０】図４及び図５は、有機ＥＬパネル（図１参
照）における上記の如き有機ＥＬ素子の電気的等価回路
を示している。正味の発光部２'と、これに直列に正味
の整流部３'が接続され、それぞれにコンデンサを構成
する部分、すなわちキャパシタ４及び５が並列に接続さ
れた回路となる。図４に示すように、発光動作時におい
ては、矢印Ａの方向に電流が流れて、正味の発光部２'
へ電流が流れて発光するとともに、キャパシタ４及び５
にはそれぞれ電荷Ｑc4及びＱc5（定常状態）がチャージ
される。
【００１１】図５に示すように、発光動作に続いて電源
の極性が反転すると、キャパシタ４及び５にチャージさ
れていた電荷Ｑc4及びＱc5は、回路に放出される。ここ
で、かかる電荷が回路に放出された後、さらに定常状態
に達したときのキャパシタ４及び５の電荷をそれぞれＱ
c4'及びＱc5'とする。翻って、キャパシタ４に蓄えられ
ていた電荷Ｑc4は、整流部３'を経由して矢印Ｚの方向
から電源側へ流出することはできない（整流部３’の弁
作用）。一方、キャパシタ５には、矢印Ｂの向きに電源
側から電荷が流入する。電源からキャパシタ５に電荷Ｑ
（＝Ｑc5'＋Ｑc5）だけ流入して、キャパシタ５の電荷
がＱc5'となって定常状態に達したとすると、矢印Ｃの
方向にも電荷Ｑだけ流れる。よって、矢印Ｄの方向に
は、＋Ｑc4'＋Ｑc4−Ｑ（＝Ｑ’とする）の電荷が流れ
る。つまり、電源の極性が反転しても、キャパシタ４が
電荷Ｑc4'に達するまでの一定時間だけ矢印Ｄの方向に
電荷が移動して、素子が残留発光するのである。ここ
で、上記Ｑ’の式から判るように、矢印Ｂの向きに電源
側から流入する電荷Ｑは、残留発光に寄与しうる電荷
Ｑ’の量を減少させる作用を有する。故に、残留発光を
有効に得るためには、電荷Ｑは、Ｑc4に比べてなるべく
小さいことが好ましい。ところで、電荷Ｑは、キャパシ
タ５の静電容量Ｃdに比例し、また、電荷Ｑc4は、キャ
パシタ４の静電容量Ｃelに比例する。つまり、電荷Ｑを
電荷Ｑc4に比べて小さくするためには、キャパシタ５の
静電容量Ｃdをキャパシタ４の静電容量Ｃelに比べて小
さくすることが好ましいのである。特に、かかる効果が
顕著であるのは、静電容量Ｃdが、静電容量Ｃelの１／
２以下の場合である。
【００１２】翻って、図２及び図３において、キャパシ
タ４の静電容量をキャパシタ５の静電容量よりも大きく
するためには、 整流部３の対向電極の面積を小さく
する、 整流部３の対向電極間距離を大きくする、若
しくは、 誘電率の低い材料を整流部３の薄膜層に使
用する、といった方法を採用することが出来る。次に、
本発明による発光素子を含む有機ＥＬパネルの製造方法
について、図を参照しつつ詳細に説明する。
【００１３】図６及び図７に示すように、まず、透明な
ガラス基板10上に透光性のＩＴＯからなる透明電極11を
パターニングして形成する。詳細には、その上に整流部
を形成するための第１電極31と、その上に発光部を形成
するための第２電極32とに分けて電極パターンを蒸着に
よって形成する。ここで、整流部、すなわち有機薄膜ダ
イオードをその上に形成するための第１電極31の面積
は、整流部のキャパシタを小さくするためになるべく小
さく形成することが好ましいが、一方で、整流部におけ
る上記弁作用が劣化しない大きさであることが必要であ
る。また、第２電極32は、島状に互いに電気的に独立し
て形成されるが、第１電極31は、電極接続部31'によっ
て互いに電気的に接続して形成される。電極接続部31'
は、ＩＴＯよりも導電性に優れる金属からなる材料を使
用すると、最終的に得られるＥＬパネルの電気抵抗を低
減できて好ましい。
【００１４】次に、図８及び図９に示すように、第１電
極31及び第２電極32との間にポリイミド等の絶縁樹脂を
注入して絶縁膜33を形成する。更に、電極接続部31'の
伸長する方向と垂直方向の絶縁膜33の上には、絶縁物か
らなる陰極隔壁34を形成する。次に、図10及び図11に示
すように、シャドウマスクを使用して（図示せず）、第
１電極31上に、例えば、ＮＰＢからなる有機薄膜ダイオ
ード35を形成する。
【００１５】次に、図12及び図13に示すように、シャド
ウマスクを使用して（図示せず）、有機薄膜ダイオード
35、絶縁膜33及び第２電極32の一部を覆うリード電極36
を成膜する。かかるリード電極36は、有機薄膜ダイオー
ド35の電極であって、第２電極32とを電気的に接続する
役割を有する。ここで、リード電極36は、仕事関数の高
いLi2O＋Alを100〜200オングストロームの厚さに成膜し
て、さらにこの上から仕事関数の高いＩＴＯなどの透明
導電膜を数百オングストロームの厚さに成膜して形成す
ることが好ましい。
【００１６】更に、図14及び図15に示すように、陰極隔
壁34によって区切られた領域に正孔輸送層、発光層、電
子注入層及び金属電極からなる有機ＥＬ多層体37を形成
すると有機ＥＬパネルが完成する。なお、有機ＥＬ多層
体37で発生する光が、有機薄膜ダイオード35及びリード
電極36を透過してガラス基板10へ達するようにリード電
極36を薄く成膜すると、第１電極31の部分においても有
機ＥＬパネルは発光を得られるので好ましい。
【００１７】
【発明の効果】本発明による有機ＥＬ素子は、発光部
と、これに直列に接続された整流部とを具備し且つ整流
部の静電容量Ｃdが発光部の静電容量Ｃelよりも小であ
るので、一走査における発光時間をキャパシタの放出電
荷による残留発光分だけ増やすことが出来る。故に、素
子の瞬間輝度を低下させても十分な発光輝度を得られる
ため、発光部の劣化が抑制されるので発光パネルの寿命
を向上させることが出来るのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による有機ＥＬ素子を使用した有機ＥＬ
パネルの電気回路図である。
【図２】本発明による有機ＥＬ素子の断面図である。
【図３】本発明による他の有機ＥＬ素子の断面図であ
る。
【図４】本発明による有機ＥＬ素子の発光動作時の等価
電気回路図である。
【図５】本発明による有機ＥＬ素子の発光動作に続く動
作時の等価電気回路図である。
【図６】本発明による有機ＥＬ素子を使用した有機ＥＬ
パネルでのＩＴＯ電極を形成した後の平面図である。
【図７】図６の有機ＥＬパネルのＡ−Ａ線における断面
図である。
【図８】本発明による有機ＥＬ素子を使用した有機ＥＬ
パネルでの絶縁膜及び陰極隔壁を形成した後の平面図で
ある。
【図９】図８の有機ＥＬパネルのＡ−Ａ線における断面
図である。
【図10】本発明による有機ＥＬ素子を使用した有機ＥＬ
パネルでの有機薄膜ダイオードを形成した後の平面図で
ある。
【図11】図10の有機ＥＬパネルのＡ−Ａ線における断面
図である。
【図12】本発明による有機ＥＬ素子を使用した有機ＥＬ
パネルでのリード電極を形成した後の平面図である。
【図13】図12の有機ＥＬパネルのＡ−Ａ線における断面
図である。
【図14】本発明による有機ＥＬ素子を使用した有機ＥＬ
パネルでの有機ＥＬ多層体を形成した後の平面図であ
る。
【図15】図14の有機ＥＬパネルのＡ−Ａ線における断面
図である。
【主要部分の符号の説明】
１ 発光素子 ２ 発光部 ３ 整流部 ４，５ キャパシタ 11 透明電極 12 正孔輸送層 13 発光層 14 電子注入層 15 金属電極 16 リード線 20 電流駆動源 31 第１電極 32 第２電極 33 絶縁膜 34 陰極隔壁 35 有機薄膜ダイオード 36 リード電極 37 有機ＥＬ多層体
フロントページの続き (72)発明者 宮口 敏 埼玉県鶴ヶ島市富士見６丁目１番１号 パ イオニア株式会社総合研究所内 Ｆターム(参考） 3K007 AB02 AB11 AB18 BA06 CA01 CB01 DA01 DB03 EA00 EB00 FA01 FA02

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 有機薄膜からなる発光部と、前記発光部
    に直列に接続された整流部と、からなる有機ＥＬ素子で
    あって、 前記整流部は有機薄膜からなり、且つ前記整流部の静電
    容量Ｃdは前記発光部の静電容量Ｃelよりも小なること
    を特徴とする有機ＥＬ素子。
  2. 【請求項２】 前記整流部の静電容量Ｃdは、前記発光
    部の静電容量Ｃelの１／２以下であることを特徴とする
    請求項１記載の有機ＥＬ素子。
  3. 【請求項３】 前記整流部は、前記発光部に積層して形
    成されていることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ
    素子。
  4. 【請求項４】 前記整流部は、前記発光部の一部分に積
    層して形成されていることを特徴とする請求項３記載の
    有機ＥＬ素子
  5. 【請求項５】 前記整流部は、前記発光部からの光の取
    り出し方向に形成されていることを特徴とする請求項４
    記載の有機ＥＬ素子
  6. 【請求項６】 前記整流部は、前記発光部で形成された
    光を透過することを特徴とする請求項５記載の有機ＥＬ
    素子。
  7. 【請求項７】 独立した第１電極及び第２電極を形成す
    る電極形成ステップと、前記第１電極上に有機薄膜ダイ
    オードを成膜するダイオード形成ステップと、前記有機
    薄膜ダイオード上を覆い且つ前記第２電極の少なくとも
    一部に亘ってリード電極を成膜するリード電極形成ステ
    ップと、前記第２電極及び前記リード電極上に有機ＥＬ
    発光層を含む有機ＥＬ多層体を成膜する発光部形成ステ
    ップと、からなることを特徴とする有機ＥＬ素子の製造
    方法。
  8. 【請求項８】 前記有機薄膜ダイオードの静電容量Ｃd
    は、前記有機ＥＬ多層体の静電容量Ｃelよりも小なるこ
    とを特徴とする請求項７記載の有機ＥＬ素子の製造方
    法。
  9. 【請求項９】 前記静電容量Ｃdは、前記静電容量Ｃel
    の１／２以下であることを特徴とする請求項８記載の有
    機ＥＬ素子の製造方法。
  10. 【請求項10】 前記有機薄膜ダイオード及び前記リード
    電極は、光を透過することを特徴とする請求項７記載の
    有機ＥＬ素子の製造方法。
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