JPH10241861A - 有機発光デバイスと表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精細度画面の実現と大画面化も可能とす
る。 【解決手段】 有機発光材料に電流を流して発光させる
有機発光デバイスにおいて、発光素子電極１２と駆動回
路取り出し電極２３間に金属球又は導電球２２を設けて
接続電極として用い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】本発明は有機材料を用いた有
機発光デバイスと表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】有機材料を用いた発光素子に関する研究
は既に過去２０年以上前から発表されている。実用化の
可能性は１９８７年のコダック社の研究発表後あり、現
時点でも基本特性はその時に発表されたものと同等であ
る。その特徴は輝度が高い、軽い、薄い、応答速度が速
い、高効率等であり、その特性を兼ね備えたものは従来
の発光デバイスの中には見あたらない。

【０００３】有機発光デバイスはデバイスを構成する材
料の多様性からさまざまな特徴が上げられるが、発光色
に関しても現在でも多くの材料が提唱されていることか
ら、フルカラー化の実現化も遠くないものと思われる。
目下課題であった信頼性に関する不安がようやく取り除
かれようとしている状況で、信頼性が確立するならばそ
の応用範囲は急速に広がるものと思われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】有機発光デバイスは数
多くの利点を有しているデバイスであることは理解され
てきたが、従来のデバイスが兼ね備えている特性をすべ
て満足している訳ではない。課題の一つは、高精細化又
は大面積化の問題であり、ディスプレーへの応用を考え
た時にはこの課題の解決は不可欠の要因である。

【０００５】高精細化又は大型化が難しい理由は、有機
発光デバイスは電流を流して発光するデバイスであるた
め（輝度と電流とは完全に５桁の範囲で比例関係にあ
る）発光させるためには常に電流を流さねばならない。
さらに応答特性が早いことも残光を利用することができ
ない等の特徴は大型化に対する課題となってくる（電流
を遮断後の発光停止までの時間はマイクロ秒以下）。デ
ィスプレとして用いるためには常に面全体に電流を流さ
ねばならない。

【０００６】利点として電流が流れない所は発光しない
点はあるが（誘導等の心配がないためシグナル、ノイズ
比の高い表示が得られる）、電流を流すことはリード部
の電気抵抗のため電圧降下が生じて効率の低下を招くこ
とと、駆動電圧の増大を招くことが欠点となる。電圧効
果を防止するための解決手段として、定電流回路で駆動
すればよいが電力損失はやはり問題として残される。特
にパターンを高精細化すればするほどリード線が細くな
り、電力の多くがリード線部で消費される。

【０００７】本発明は以上の欠点を取り除くことを目的
としたものである。もう一つの課題はディスプレーの大
型化に関するもので、小画面の場合にはいわゆる単純マ
トリックス駆動と呼ばれる駆動方式で可能であるが画面
の大型化には課題が生じてくる。以下に有機発光素子で
どの程度までの画面サイズが可能かを示すために実験例
を示す。

【０００８】マトリックス駆動で動作させるためには画
面を線順次で駆動するが、画面を得るためには走査線数
で各線を駆動するが発光ラインは常に一本であるから、
ライン数が増加する分だけ発光時の発光部分の輝度が高
くなければならない。現在の技術のデバイスの発光特性
を記すならば、平均の輝度を１００ｃｄ／ｍ²とし、走
査線数を１００本としたときに、発光輝度は、 １００×１００＝１００００ ｃｄ／ｍ² が必要となる。有機発光素子の瞬間値での最高輝度は１
０万ｃｄ／ｍ²以上が報告されているが素子劣化等を考
えた時には瞬時値の最高輝度は数万ｃｄ／ｍ²が上限と
なりライン数を増加させることも、平均輝度を上げるこ
とも難しくなる。

【０００９】高精細度化のもう一つの課題であるリード
部の電気抵抗はＩＴＯ透明電極の電気抵抗を下げること
になるが、現在面抵抗で１０オーム／平方センチメート
ルの値を桁違いに下げることもやはり難しい。

【００１０】現在の材料とデバイス構成では、２００本
程度の走査線数で、かつ画面サイズも１０ｃｍ程度が上
限となる。

【００１１】上記の欠点を解決するための手段として、
発光素子各部にアクティブ素子を作り、各画素の発光時
間と輝度を制御する方法があるが、デバイスが複雑にな
り、有機発光素子の長所である作製の容易さが失われ
る。

【００１２】本発明は有機発光素子の高精細化と大型化
を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明の有機発光デバイスは、有機発光材料に
電流を流して発光させる有機発光素子を１または複数個
有し、発光素子電極と駆動回路取り出し電極間に金属球
又は導電球を設けて接続電極として用いることを特徴と
する。

【００１４】第２の発明の有機発光デバイスは、デバイ
ス全体を多数の発光領域ブロックに分けて、それぞれの
ブロック領域内をさらに多数の発光素子で構成して駆動
することを特徴とするデバイスにおいて、各ブロックに
通電する方法として、金属球又は導電球を用いて通電し
て用いることを特徴とする。

【００１５】第３の発明は、上記発光素子上に絶縁層を
設け、絶縁層に電流取り出し部として穴を開けて、穴の
中に金属球又は導電球を埋め込んで、取り出し電極と駆
動回路取り出し電線とを接続して用いることを特徴とす
る。

【００１６】第４の発明は、取り出し電極部の金属球又
は導電球において金属球又は導電球の周囲に接着剤又は
導電性接着剤を設けて、球の位置の固定と導電性の確保
を行うことを特徴とする。

【００１７】本発明の表示装置は、有機発光材料に電流
を流して発光させる有機発光素子であって、発光素子電
極と駆動回路取り出し電極とを導電性の略球状体で電気
接続した有機発光素子を複数個用いて１つの発光領域ブ
ロックを形成し、この発光領域ブロックを複数用いて発
光面を形成し、前記１つの発光領域ブロックは、単純マ
トリックス駆動で発光させるように構成したことを特徴
とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明は、有機発光素子の高精細
化と大型化を目指すもので、基本的な考え方は発光画面
を一定の領域の区分ブロックに分けて、その区分ブロッ
ク内で発光画面を構成し、全体の画面は各区分ブロック
を制御して行う。

【００１９】各区分ブロックを独立に制御して発光させ
るためには各ブロック内で独立した回路が必要となる
が、独立の回路部は簡単だが、最大の課題はいかにして
各ブロックに信号を伝えるための配線を行うかにかかっ
てくる。有機発光素子の一般構成はガラス基板上に透明
電極１５００オングストローム、ホール輸送層５００オ
ングストローム、発光層５００オングストローム、カソ
ード電極１５００オングストロームのそれぞれの膜を設
けるが、発光素子を構成する膜全体の厚みはガラス基板
上に０．５ミクロン以下の厚みとなる。

【００２０】有機発光素子のこの特徴すなわち薄いこと
と、電極の後面が自由に使えることが他のデバイスには
ない特徴であり、本発明はこの特徴を生かすことによっ
て、独立に各ブロックに配線を可能とするものである。

【００２１】本発明は、発光素子画素に対して発光面に
対してその裏面から電流を送ることを目的とするもの
で、ドットマトリックス素子の配線電極（カソード電極
を兼ねる）上に導電性の球を設けて信号線と接続するも
のである。

【００２２】有機発光デバイスは構成材料の主要材料で
ある有機物の耐熱性が低いためデバイス作製後に温度上
昇が生じるプロセスの導入はできないことと、デバイス
作製の際に有機材料が有機溶媒に溶けるために半導体の
シリコンデバイスで用いられているプロセス、特にフォ
トリソグラフィーによるパターンニングが有機発光デバ
イスでは用いることができない。

【００２３】有機発光素子を用いたディスプレーにおい
て発光領域を複数個の領域に区分化することによって、
高精細度又は大面積のディスプレーの実現が可能となっ
た。特に区分化は縦、又は横の一方向を複数個の領域に
分けることがもっとも有効である。

【００２４】図２に本発明の一実施の形態における有機
発光素子の構造図を示す。ガラス基板１１上に酸化イン
ジウム酸化スズのいわゆるＩＴＯ透明電極１２を設け、
その上に有機材料からなるホ−ル輸送材料１３、電子輸
送材料１４を蒸着法又は侵漬法又はスピンコ−ト法で設
けて、その上に電極１５を設ける。電極の作成方法は蒸
着又はスパッタリング法での作成が最も容易であり本発
明でも蒸着法を用いて作成した。

【００２５】ここで、各層の厚みを記すならば、ガラス
基板１１は構造的な強度を確保することと製造の際の作
業性を考えて０．７ｍｍにとってある。ガラス基板１１
上にスパッタリング法で作製したＩＴＯ透明電極１２は
０．１５ミクロンの厚みである。ホール輸送材料１３と
電子輸送材料１４はそれぞれ５００オングストロームず
つの厚みである。さらにカソード電極（陰極）の金属電
極１５は１５００オングストロームの厚みで、図２の発
光素子の機能部の厚みは全体でも０．５ミクロン以下で
ある。

【００２６】図１に本発明の有機発光デバイスの構成を
示す。図１では図２の発光部を複数個並べたもので、ガ
ラス基板１１上にＩＴＯ透明電極１２を格子状に配置し
て、その上に有機材料からなるホ−ル輸送材料１３、電
子輸送材料１４を全面に蒸着し、さらに格子状に並べた
金属電極１５をＩＴＯ透明電極１２に直角となるように
配置する。

【００２７】発光させるために、一本のＩＴＯ透明電極
１２にプラス極を印加し、金属電極１５にマイナス側を
印加する時、ＩＴＯ透明電極１２と金属電極１５の交差
部で発光する。面全体を発光させるために、それぞれの
交差点の発光部を切り替えてゆく。そのために走査電極
の接続を切り替える。通常は走査ライン側電源部と接続
して走査ライン線と電源の間に切り替えスイッチを入れ
て順次切り替える。走査ライン線側としてＩＴＯ透明電
極１２と金属電極１５を用いる場合の二通りがある。面
全体を発光させるためには発光線に信号電流を流してそ
の線を順次切り替えてゆき、結果として面全体を発光さ
せることで一画面を構成する。

【００２８】図２では電極に通電するための接続を示し
ている。発光素子に電気信号を供給するための電極は、
一方はＩＴＯ透明電極１２であり、一方は金属電極１５
である。両方の電極間は０．１ミクロンと非常に薄く電
極の取り出しは容易である。ここで問題としなければな
らないことは、いかにして金属電極１５の下側にあるＩ
ＴＯ透明電極１２に電線を接続するかである。

【００２９】図１の構成例はＩＴＯ透明電極１２の上に
直接接するように接続用の導電球２２を設けて取り出し
電極２３と接続する。勿論、導電球２２はカソードの金
属電極１５とは接しないような構成となっている。その
ために金属電極部の一部に導電球が入る場所は確保され
ている（接しないように電極上に穴を設けておく）。な
お、２４は取り出し電極母材である。

【００３０】図１に示す領域は面全体の一部であり、発
光面はこのような領域（ブロック領域）が複数個で成り
立ち、一ブロック内の発光は単純マトリックス駆動で動
作させるが、発光面は複数個のブロックの集合となるた
め単純マトリックス駆動では実現できない高精細度、又
は大型化のディスプレーが実現できる。

【００３１】図３は上部電極から取り出し電極２３を取
り付ける構成例で、基本的には図１と同様の原理であ
る。図３に於て導電球２２は金属電極１５の上に設けて
ある。さらに取り出し電極２３は絶縁層１６を介して金
属電極１５の上にある。

【００３２】ブロック構成ではブロックに通電する電極
は複数本の走査電極と複数本の信号電極である。一例と
してブロック内の画素数を６４×６４と取るとき、走査
電極数は６４本で取出口も６４箇所で、信号線を６４本
取るときやはり取出し口も６４箇所で、取出し部は１２
８箇所となる。

【００３３】図４は接続部を拡大したもので、導体球又
は金属球を安定に電極上に固定するためと、固定後の位
置を保持するために、導体球又は金属球の周囲に接着剤
４１（導電性の接着剤を含めて）を塗布した構成例を示
す。図１から図４で示した構成図では、電極上に金属球
が１個存在する図が書かれているが、この金属球は勿論
１個に限ることはなく、より小さい金属球でも構わな
い。上からの応力で金属球を介して電気的な接続が行わ
れれば良い。

【００３４】さらに金属球は導電性が確保されるために
金属球を選んだ物であり、導電性を確保されるならば、
特に金属球に限るものではなく、導電性の略球状体であ
れば良い。もう一つの要請として、金属球は弾性が要求
されて上からの応力が有効に働くためには、ある程度の
バネ性と適当な柔らかさ（粘性）が望ましい。以上の要
求を満足する材料として、金、銀、銅、鉛、亜鉛、ス
ズ、インジウム、又はそれらの合金（一例としてハン
ダ）等が適している。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明は、有機発光デバイ
ス又はディスプレイデバイスなどの表示装置において、
発光部の電極の接続に金属球を介して通電することによ
って、単純マトリックス駆動を拡大する事ができ、高精
細度画面の実現が可能となる。さらに同一の技術で大画
面化も可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における有機発光デバイ
スの構成図

【図２】本発明の一実施の形態における有機発光素子の
構成図

【図３】本発明の他の実施の形態における有機発光デバ
イスの構成図

【図４】本実施の形態における接続例を示す要部拡大断
面図

【符号の説明】

１１ ガラス基板 １２ ＩＴＯ透明電極 １３ ホール輸送材料 １４ 電子輸送材料 １５ 金属電極 １６ 絶縁層 ２２ 導電球 ２３ 取り出し電極 ２４ 取り出し電極母材 ４１ 接着層

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】有機発光材料に電流を流して発光させる有
   機発光素子を１または複数個有し、発光素子電極と駆動
   回路取り出し電極間に金属球又は導電球を設けて接続電
   極として用いることを特徴とする有機発光デバイス。
2. 【請求項２】デバイス全体を多数の発光領域ブロックに
   分けて、それぞれのブロック領域内をさらに多数の発光
   素子で構成して駆動することを特徴とするデバイスにお
   いて、各ブロックに通電する方法として、金属球又は導
   電球を用いて通電して用いることを特徴とする有機発光
   デバイス。
3. 【請求項３】発光素子上に絶縁層を設け、前記絶縁層に
   電流取り出し部として穴を開けて、前記穴の中に金属球
   又は導電球を埋め込んで、取り出し電極と駆動回路取り
   出し電線とを接続して用いることを特徴とする請求項１
   または２記載の有機発光デバイス。
4. 【請求項４】取り出し電極部の金属球又は導電球におい
   て、前記金属球又は導電球の周囲に接着剤又は導電性接
   着剤を設けて、球の位置の固定と導電性の確保を行うこ
   とを特徴とする有機発光デバイスの電極の取り出し方法
   を用いた有機発光デバイス。
5. 【請求項５】金属球の材料としてインジウム又はインジ
   ウムを主体とする合金を用いることを特徴とする請求項
   １〜４のいずれかに記載の有機発光デバイス。
6. 【請求項６】金属球の代わりに導電性を有する樹脂球又
   はゴム球又は、金属電極を蒸着方法で設けて用いること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の有機発光
   デバイス。
7. 【請求項７】有機発光材料に電流を流して発光させる有
   機発光素子であって、発光素子電極と駆動回路取り出し
   電極とを導電性の略球状体で電気接続した有機発光素子
   を複数個用いて１つの発光領域ブロックを形成し、この
   発光領域ブロックを複数用いて発光面を形成し、前記各
   発光領域ブロックは、マトリックス駆動で発光させるよ
   うに構成したことを特徴とする表示装置。