JPH0482197A - 薄膜ｅｌ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は薄膜ＥＬ素子に係り、特に、低駆動電圧でマル
チカラー化に好適な有機薄膜ＥＬ素子に関する。

〔従来の技術〕

従来の薄膜ＥＬ素子は、ＺｎＳ母体中に発光中心として
Ｍｎを添加した発光層を絶縁層で挟んだ、二重絶縁構造
からなっており、高輝度・長寿命が得られている。（日
経エレクトロニクス１９８１゜１１．９Ｎα２７７ｐ、
８６　（１９８１）に記載）しかし、この構造のＥＬ素
子は駆動電圧が２００Ｖ程度と高いという問題があった
。

最近、低駆動電圧の薄膜ＥＬ素子として、蛍光性の有機
薄膜と正孔、又は、電子伝導性の有機薄膜を積層した構
造の有機薄膜ＥＬ素子が報告されている。たとえば、有
機発光層として、ＡＱキノリツール錯体、正孔注入層と
してジアミン化合物を用いた有機ＥＬ素子がアプライド
・フィジックス・レタース、第５１巻（１９８７年）、
第９１３頁から９１５頁（Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔ
ｔ、　、ｖｏ　Ｑ　、　５１（１９８７）　ｐ　ｐ、９
１３〜９１５）に記載されており、駆動電圧１０Ｖ程度
で１０００　ｃ　ｄ　／　ｍ以上の高輝度が得られてい
る。また、発光層材料としてアントラセン、コロネン、
ペリレンを用いることで、それぞれ青、緑、オレンジの
発光色が得られることがジャパニーズ・ジャーナル・オ
ブ・アプライド・フィジックス、第２７巻（１９８８年
）、第Ｌ　２６９頁からＬ２７１頁（Ｊｐｎ、Ｊ、Ａｐ
ｐｌ。

Ｐｈｙｓ、、ｖｏ（ｉ　２７（１９８８）　ｐ　ｐ、Ｌ
　２６９−Ｌ２７１）に記載されている。また、有機Ｅ
Ｌ素子でマトリクス表示した例は平成元年電気・情報関
連学会連合大会講演論文集、第２−１２３頁から第２１
２５頁に記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、有機ＥＬ素子を大面積高精細表示の平
面デイスプレィへ適用するための考慮がなされておらず
、画面内で明るさにむらが生じるという問題があった。

特に、高精細化のために電極幅を１．　ｍｍ程度以下に
細くすると電極抵抗が増大し、画面内での明るさのむら
が著しく大きくなる。

本発明の目的は、大面積・高精細表示可能な有機ＥＬ素
子を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明はＥＬ素子の各画素
を流れる電流値のばらつきを一定範囲に抑えたものであ
る。

電流値のばらつきを生じる原因は、ＥＬ素子の配線抵抗
である、特に、透明電極は抵抗が大きいので、透明電極
に接して、金属線を設けることで抵抗を低減した。

また、画素面積を変えることで、画素を流れる電流が一
定となるようにした。

〔作用〕

有機ＥＬ素子の発光輝度（単位面積当りの光度）は、素
子に流れる電流密度に比例する。従ってＥＬ素子の各画
素を均一な明るさで発光させるには、画素面積が一定の
場合各画素に流れる電流を一定にすれば良い。

ＥＬ素子を用いてデイスプレィを構成するには第２図の
ように、透明電極、及び、金属電極をそれぞれライン状
に、互いに直交するように形成すれば良い。このような
行９列のマトリクス形パルスでは、適当な行及び列を選
択して、電圧を印加することで表示を行う。このときの
等何回路を第３図に示した。ここで、駆動電圧は■、画
素１〜ｎに流れる電流を１１〜Ｉｎ、画素１〜ｎに印加
される電圧をＶ１〜ｖｎ、電源から見て画素１〜ｎに直
列に結合した配線抵抗をｒ１〜ｒｎとした。

有機ＥＬに印加される電圧Ｖと流れる電流■との関係は Ｉ　＝Ａ　ｅａ“　　　　　　　　　　　　　・・・（
１）と表わすことができる。ここでＡとαは定数であり
、Ａは画素面積に比例する。

式（１）より、画素面積が等しい場合について画素１及
びｎの電流−電圧特性を求めると、となる。１１と■。

どの関係を求めと、α　　　　Ａ　　　　　　　　　　
α　　　　Ａとなりｒ　１　＝ｒ　ｎならばＩｔ＝Ｉ。

となり、各画素に流れる電流は一定になるが、一般にｒ
１≠ｒｎであるので各画素に流れる電流は異なる、工１
と■。どの差をΔ■（ΔＩ＝Ｆｉ　　Ｉｎ）とおくとΔ
Ｉ＜Ｉ□。

ΔＩ＜Ｉ。ならば α　°工１ となり、抵抗の差ｒ。−ｒｌが小さいほどΔ工／■１を
小さくすることができる。

電極の膜厚ｄと幅ωが一定ならば画素１及びｎに直列に
結合する電極の長さをそれぞれＱｘ、　１２ｎ電極の抵
抗率をρとすると ｒｎ　−ｒ＋＝　　　　　＜Ｑｎ　　　Ｑｌ）　　　　
　　　　・−（５）ｄ　・　ω である。従って、電極の抵抗率ρを小さくすることで、
配線抵抗の差ｒ　ｎ　　ｒ　１を減少させ、輝度に均一
化することができる。

ただし、デイスプレィが大面積化、高積化するとωが減
少、Ｑｎ−Ｑｌが増大するため、電極の低抵抗化だけで
は輝度の均一性が不十分となる。この問題は、配線抵抗
が大きく、電流が小さい画素の面積を増すことで解決で
きる。すなわち、各画素の光量は、画素面積Ｓと輝度り
との積に比例し、輝度りは、画素に流れる電流密度ｉに
比例するので、画素１及びｎの面積をＳｉ、Ｓｎとする
と、１１ｓｔ＝ｉｎＳｎ　　　　　　　　　　　−（６
）とすれば、各画素の光度は一定となる。（３）式を電
流密度の関係とみて、（６）式を代入するととなる。こ
こで、ｒｎ／ｒｔ＝ｘ、Ｓｎ／Ｓ＋＝ｙ＋１／αＨｉｘ
・ｒｔ＝ｃとおくと ｘ＝ｙ（１＋Ｃ−Ｑ　ｎ　ｙ）　　　　　　　　−（８
）が得られる。式（８）をグラフに示したのが第４図で
あり、配線抵抗の比ｒ。／ｒ＋の増大とともに、画素面
積の比Ｓ。／Ｓｌを増せば、各画素の明るさを一定に保
つことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細な説明する。

第一の実施例を第１図に示す。

ガラス基板１上に陽極（透明電極）２として、Ｉ　Ｔｏ
　（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　０ｘｊｄｅ）膜をスパッタ
リング法により、１ｍｍの幅で約２００ｎｍの厚さに形
成する。次に、陽極の低抵抗化のため、金属電極３とし
て、ＡＱ膜を蒸着法により、０．５ｍｍの幅で、約２０
０ｎｍの厚さに形成した。ＩＴＯ膜とＡＱ膜とは電気的
に接触していれば、上下に積層、あるいは、平面上で並
置されていても良い。この上に、正孔注入層として、ト
リフェニルアミン誘導体、発光層として、８−ヒドロキ
シＡＱ錯体を、それぞれ、５００人の膜厚に蒸着法によ
り形成した。最後に陰極６としてＩｎ膜を蒸着法により
１１の幅で約２００ｎｍの厚さに形成した。電極の長さ
はＩＴＯ，Ｉｎともに１５ａｎである。

陰極６に用いたＩｎは体積抵抗率が８　Ｘ　Ｉ　Ｏ−８
Ω・σと低抵抗であるのに対し、陽極３に用いたＩＴＯ
の抵抗率はｌＸｌ０−’Ω・■と桁違いに大きい。この
ため、陽極としてＩＴＯ膜のみを用いた場合、配線抵抗
による電圧低下が生じ、第５図に示すように、接続端子
と画素との間の距離Ｑが長くなるにつれて画素の相対光
量が減少する。これに対して、本発明の、透明電極２と
金属電極３を組み合わせた構造の素子の場合は、金属電
極３として用いたＡＱの抵抗率が３×１０−δΩ・■と
小さいため、陽極での配線抵抗による電圧低下を防ぐこ
とができる。このため、図に示したように、接続端子と
画素との間の距離Ｑによらず一定の光量の発光が得られ
る。

第二の実施例を第６図に示す。

ガラス基板１上に陽極（透明電極）２として、ＩＴＯ膜
を形成する。このＩＴＯ膜は図のように、外部電極との
接続端子側が細く、反対側が広く、くさび型となってい
る。この上に、第一の実施例と同様に、正孔注入層２発
光層、陰極が、順次、積層されている。

ＥＬ素子の画素面積は、陰極と陽極とが交差し重なった
領域の面積であるので、第６図に示した素子の画素面積
は、接続端子から離れるとともに増大することになる。

この面積増加によって、配線抵抗による輝度の低下を補
償するため、各画素の相対光量を、はぼ、一定に保つこ
とができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ＥＬ素子の各画素の光量を一定にする
ことができるので、均一な明るさの大面積・高精細表示
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例の薄膜ＥＬ素子の平面図
（ａ）と断面図（ｂ）、第２図はマトリクス形ＥＬパネ
ルの斜視図、第３図はマトリクス型ＥＬパネルの電気的
等価回路図、第４図は画素の光度を一定とするための、
配線抵抗と画素面積との関係を表わすグラフ、第５図は
第一の実施例の素子について、相対光量の画素位置によ
る変化を示したグラフ、第６図は本発明の第二の実施例
の薄膜ＥＬ素子の平面図（ａ）と断面図（ｂ）である。 １・・・ガラス基板、２・・・陽極（透明電極）、３・
・・陽極（金属電極）、４・・・正孔注入層、５・・・
発光層、６・・・陽極６

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．少なくとも一方が透明な二つの電極間に有機発光層
   を備えた薄膜ＥＬ素子において、 少なくとも一方の電極は最小の幅が１ｍｍ以下の線状に
   形成されており、一方の前記電極と前記有機発光層とを
   はさんでこれに対向する他方の電極が重なる一つの画素
   を流れる電流が、前記薄膜ＥＬ素子の全ての前記画素に
   ついて、同一電圧を印加したときに少なくとも±１０％
   以内の範囲で一定であることを特徴とする薄膜ＥＬ素子
   。
2. ２．請求項１において、透明な電極が、最小の幅が１ｍ
   ｍ以下の線状に形成されており、前記透明な電極と電気
   的に接触して、金属の電極が配設されている薄膜ＥＬ素
   子。
3. ３．請求項１または２において、線状に形成された前記
   透明な電極が、外部電源との接続端子側の幅を狭くし、
   前記接続端子から離れるほど広くした薄膜ＥＬ素子。