JPH1154287A - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

有機エレクトロルミネッセンス素子

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JPH1154287A
JPH1154287A JP9225812A JP22581297A JPH1154287A JP H1154287 A JPH1154287 A JP H1154287A JP 9225812 A JP9225812 A JP 9225812A JP 22581297 A JP22581297 A JP 22581297A JP H1154287 A JPH1154287 A JP H1154287A
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electrode
metal
cathode
metal electrode
electrodes
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Application number
JP9225812A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Ohata
大畑　　浩
Yoshinori Fukuda
善教 福田
Tatsufumi Murayama
竜史 村山
Yasuhiko Sawada
恭彦 澤田
Teruo Toma
照夫 當摩
Hitoshi Nakada
仁 仲田
Hirofumi Kubota
広文 久保田
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Tohoku Pioneer Corp
Pioneer Corp
Original Assignee
Tohoku Pioneer Corp
Pioneer Electronic Corp
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80—Constructional details
    • H10K59/805—Electrodes
    • H10K59/8052—Cathodes
    • H10K59/80523—Multilayers, e.g. opaque multilayers

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  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 陰極と陽極間のショートを防止し発光不良箇
所の少ない有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。 【解決手段】 有機ＥＬ素子において、透明基板上に少
なくとも陽極、発光層、第１の陰極及び第２の陰極を順
次積層してなる素子であって、第１の陰極の内部応力と
第２の陰極の内部応力とを異ならしめたことを特徴とす
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、有機エレクトロル
ミネッセンス素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ガラス板、あるいは透明な有機フ
ィルム上に形成した蛍光体に電流を流して発光させる有
機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ（El
ectroluminecsence ）素子と称する）が知られている。
有機ＥＬ素子としては、図３に示すように、ガラス透明
基板６上に、ＩＴＯ等の複数の陽極となる透明電極２、
正孔輸送層及び発光層からなる有機層３、透明電極２に
交差する複数の陰極となる金属電極１を順に蒸着積層し
て形成される。有機層３を挾持して互いに対向し対をな
す透明電極２及び金属電極１とによって有機ＥＬ発光素
子となる発光部が形成され、透明電極２及び金属電極１
の各々が互いに対向して交差する交差領域部の発光部を
１単位として１画素が形成される。
【０００３】また、電気抵抗の高い透明電極２の導電性
を補うために、金属膜からなる低抵抗部のバスライン７
が透明電極２及び有機層３間の一部に積層されている。
このような構成の有機ＥＬ素子は、その各層がマトリク
ス状に配列されていることになる。
【０００４】金属電極１には、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｏ（モリ
ブデン）とＴａ（タンタル）の合金、ＡｌとＣｕとＳｉ
の合金等、導電性の良い低抵抗の材料が用いられ、透明
電極２にはＩＴＯ等の仕事関数の大きな導電性材料（Ｉ
ＴＯの仕事関数＝約５．０ｅＶ）又は金（Ａｕの仕事関
数＝約５．１ｅＶ）等が用いられる。なお、金を電極材
料として用いた場合には、電極は半透明の状態となる。
【０００５】透明電極２及び有機層３間の一部に積層さ
れるバスライン７には、Ｃｒ、Ａｌ、ＭｏとＴａの合
金、ＡｌとＣｕとＳｉの合金等が用いられる。そして金
属電極１とバスライン７とに同一材料を用いることでコ
スト低減を図っている。
【０００６】このような有機ＥＬ素子の製造にあたって
は、ゴミや傷等により有機ＥＬ素子の陽極と陰極の２つ
の電極がショート（短絡）すると、その画素が発光不良
になるとともに、そのライン全体が発光不良になる場合
も生じる。陽極上や有機層成膜前後にゴミ等により陽極
と陰極がショートし、そこに電流が集中すると、その電
流によって発熱し、有機層の一部が蒸発してしまい、そ
の結果、陰極と陽極のショートが継続し、有機ＥＬ素子
のディスプレイパネルの発光不良となってしまう。この
様子を図４に示す。すなわち透明電極２上にある図４左
側の傷の付近と、図４右側のゴミ（パーティクル）の付
近でそれぞれ抵抗が小さくなり、ショートしやすい部分
が生じる。そのため、電流が抵抗が小さい部分に集中す
ることによりショート状態となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述したように有機Ｅ
Ｌ素子では、ゴミや傷等による陽極と陰極のショートが
継続すると上記の様な問題があるが、ショートが発生し
たときにそのショートを継続しないようにすることがで
きれば発光不良を狭い範囲に抑えることができる。本発
明は上記の問題点に鑑みなされたものであって、発光不
良箇所の少ない有機ＥＬ素子を提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１に記載の有機ＥＬ素子は、透明基
板上に少なくとも陽極、発光層、第１の陰極及び第２の
陰極を順次積層してなる素子であって、第１の陰極の内
部応力と第２の陰極の内部応力とを異ならしめたことを
特徴とする。
【０００９】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の有機ＥＬ素子であって、第２の陰極の引っ張り
応力が第１の陰極の引っ張り応力より大ならしめたこと
を特徴とする。
【００１０】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
に記載の有機ＥＬ素子であって、第２の陰極の圧縮応力
が第１の陰極の圧縮応力より小ならしめたことを特徴と
する。
【００１１】
【作用】本発明では、有機ＥＬ素子において陰極を内部
応力の異なる第１及び第２の陰極で構成したので、ゴミ
や傷等の存在によりショートが発生した場合でも内部応
力の作用で陰極と陽極とのショートを継続することを防
止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に本発明を図１、図２を参照
しつつ説明する。図１は、本発明による有機ＥＬ素子を
構成する各層の構成を示す断面図であり、図２は本発明
による有機ＥＬ素子の第１及び第２の各陰極を構成する
金属電極の内部応力を説明する断面図である。図１は従
来の有機ＥＬ素子の構造を説明した構造と同様であり、
その一部の材料が異なるものであるので、図３の各部に
相当する部分には同じ番号を付与してある。
【００１３】図１に示すように、ガラス透明基板６上
に、第１の電極となるＩＴＯ等の複数の透明電極２、有
機層３、透明電極２に交差する複数の第２の電極となる
第１の陰極である金属電極１ａ、第１の陰極の金属電極
１ａとは内部応力の異なる第２の陰極である金属電極１
ｂを順に蒸着積層して形成される。有機層３を挾持して
互いに対向し対をなす透明電極２及び金属電極１ａ、１
ｂとによって有機ＥＬ発光素子となる発光部が形成さ
れ、透明電極２及び金属電極１ａ、１ｂの各々が互いに
対向して交差する交差領域部の発光部を１単位として１
画素が形成される。
【００１４】また、電気抵抗の高い透明電極２の導電性
を補うために、該透明電極より仕事関数の大きな金属膜
からなる透明電極２の幅より細幅の低抵抗部の図示しな
いバスラインが透明電極２及び有機層３間の一部に積層
され、その各層はマトリクス状に配列されている。
【００１５】金属電極１ａには、アルミニウム、マグネ
シウム、インジウム、銀又は各々の合金等の仕事関数が
小さな金属（例えば、Ａｌ−Ｌｉ合金）を用いる。金属
電極１ｂには後述するように金属電極１ａとは内部応力
が異なるような金属材料又は製法を用いる。また、透明
電極２には、ＩＴＯ等の仕事関数の大きな導電性材料又
は金等を用いることができる。なお、金を電極材料とし
て用いた場合には、電極は半透明の状態となる。
【００１６】透明電極２及び有機層３間の一部に積層さ
れる図示しないバスラインには、仕事関数の大きな金：
Ａｕ、白金：Ｐｔ、セレン：Ｓｅ、ニッケル：Ｎｉ等
と、あるいはこれら金属を含む合金材料を用いる。
【００１７】金属電極１ａ、１ｂは、例えば金属電極１
ａをアルミニウム（Ａｌ）で成膜し、金属電極１ｂは銅
（Ｃｕ）で金属電極１ａの上に成膜する。金属電極１ａ
のＡｌは、金属電極１ｂのＣｕよりも引っ張り応力が小
さいことが知られている。
【００１８】従って、Ｃｕの金属電極の引っ張り応力が
Ａｌの金属電極の引っ張り応力より大とするため、ゴミ
や傷等で陰極となる各金属電極が陽極となる透明電極と
の間の有機層が薄い部分では駆動電流がこの部分に集中
し、発熱により有機層が蒸発して陰極と陽極間のショー
トを生じ、その部分の陰極は破断して孔を生じる。そこ
で、内部応力により陽極である透明電極の側とは逆の側
の方向へ反ろうとする力が働く。その結果金属電極は、
ゴミや傷等の部分に孔を生じた状態で透明電極とは反対
側へ反り出しショート状態が解消される。
【００１９】上記した内部応力は、アルミニウム：Ａ
ｌ、銀：Ａｇ、金：Ａｕ、鉛：Ｐｂ、銅：Ｃｕの順に大
きいことが報告されているので、適宜選択して各金属電
極として用いることができる。
【００２０】図２にゴミや傷等の部分で金属電極１ａ、
１ｂが互いの引っ張り内部応力の違いにより部分的に撓
みを生じ反った部分を示す。すなわち、発熱により有機
層が蒸発し陰極の透明電極とショートしていた部分が破
断した後、金属電極１ａの引っ張り内部応力を示す図中
Ｓ１に対し、金属電極１ｂの引っ張り内部応力を示す図
中Ｓ２が大きいため、金属電極１ａとともに金属電極１
ｂが収縮しようとする力で図に示すように反る力が作用
し、透明電極とは反対側へ反ってショート状態が解消さ
れる。
【００２１】上述の説明では各金属電極を異種の金属で
構成した場合を説明したが、内部応力は同じ材料でも薄
膜の形成プロセスによっても変化する。そこで、例えば
第１の陰極となる金属電極をＡｌによる抵抗加熱の蒸着
で成膜し、第２の陰極となる金属電極をその上に同じＡ
ｌでＥＢ（電子ビーム）による蒸着を行う。
【００２２】このように異なった成膜方法を金属電極そ
れぞれの形成に用いることにより第１及び第２の陰極と
なる各金属電極の内部応力を異ならせることができ、上
述した材料を異ならせた場合と同様の効果を得ることが
できる。
【００２３】また、成膜のプロセスでは処理時間、処理
温度等成膜状態に影響を与える種々のパラメータが存在
するので、それらを変えることによって成膜することで
も同様の効果を得ることができる。
【００２４】このように第１及び第２の陰極となる各金
属電極の成膜プロセスを異ならせてそれぞれの電極を形
成することにより、上述した異種材料で形成したときと
同様な効果を得ることが可能である。また、上述した説
明では引っ張り応力で説明したが、もちろん圧縮応力で
も力の作用が引っ張り応力の逆となるので、第２の陰極
となる金属電極の圧縮応力が第１の陰極となる金属電極
の圧縮応力よりも小であれば同じ効果が得られることと
なる。
【００２５】上述の説明では２層の金属電極の例で説明
したが、３層やそれ以上の複数の層でも良いことはいう
までもない。
【００２６】上述したように、薄膜の材料又は形成プロ
セスを異ならせることによりそれぞれの内部応力の異な
る第１の陰極となる金属電極と第２の陰極となる金属電
極とを形成することにより、ゴミや傷等がある部分での
陰極と陽極間の電気的ショート状態が発熱等により破断
した後、内部応力によって陰極の電極を対向する陽極と
は反対の側へ変位させることによって、電気的ショート
状態を解消することが可能となる。
【００２７】ゴミや傷等のある部分で陰極を構成する電
極の陽極とショートしていた部分が破断し、内部応力に
より陽極とは反対側へ反って陽極とのショート状態を解
消するのは、製造過程の通電発光エージングの際にも発
生する可能性があるが、ユーザが使用中に通電した際に
も期待することができる。
【００２８】また、上述の説明では陰極を構成する２層
の内部応力の違いを利用したが、他の方法として磁気吸
引力を利用しても同様の効果が期待できる。例えば、上
記第１の陰極をアルミニウム薄膜にて有機層の上に成膜
し、第１の陰極の上に磁性材料又は磁性材料を含む第２
の陰極を蒸着等により成膜する。
【００２９】次にガラス透明基板上の積層部全体を保護
膜で封止した後、保護膜の外側に磁石を配置することに
より、ガラス透明基板とは反対側に配置された磁石と、
封止された内部の第２の陰極を形成する磁性材料との間
に磁気吸引力が働き、ゴミや傷等のある部分で、陰極を
構成する電極の陽極とショートしていた部分の第２の陰
極がこの磁気吸引力により第１の陰極を伴って陽極とは
反対側へ破断し、陽極とのショートを解消することがで
きる。
【００３０】また、一画素全体又はそのライン全てが発
光不良となることもなく、ショート状態が解消されれば
ゴミや傷等のある画素の一部のみ発光不良となるだけで
すむため発光不良箇所の数を著しく減少させることがで
き、品質の向上した有機ＥＬ素子を得ることが可能とな
る。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
有機ＥＬ素子において陰極を内部応力の異なる第１の陰
極及び第２の陰極の各金属電極で構成したので、ゴミや
傷等の存在によりショートが発生した場合でも内部応力
の作用で陰極と陽極とのショートを継続することを防止
することができ、発光不良箇所の少ない有機ＥＬ素子を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による有機ＥＬ素子を構成する各層の構
成を示す断面図である。
【図２】本発明による有機ＥＬ素子の第１及び第２の各
陰極を構成する金属電極の内部応力を説明する断面図で
ある。
【図３】有機ＥＬ素子の構造を示す図である。
【図４】従来の有機ＥＬ素子のゴミや傷等の部分の構造
を示す断面図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ・・・・金属電極 ２・・・・透明電極 ３・・・・有機層 ６・・・・ガラス透明基板 ７・・・・バスライン
フロントページの続き (72)発明者 村山 竜史 山形県米沢市八幡原４丁目3146番地７ 東 北パイオニア株式会社米沢工場内 (72)発明者 澤田 恭彦 山形県米沢市八幡原４丁目3146番地７ 東 北パイオニア株式会社米沢工場内 (72)発明者 當摩 照夫 山形県米沢市八幡原４丁目3146番地７ 東 北パイオニア株式会社米沢工場内 (72)発明者 仲田 仁 山形県米沢市八幡原４丁目3146番地７ 東 北パイオニア株式会社米沢工場内 (72)発明者 久保田 広文 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

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 透明基板上に少なくとも陽極、発光層、
    第１の陰極及び第２の陰極を順次積層してなる素子であ
    って、 前記第１の陰極の内部応力と前記第２の陰極の内部応力
    とを異ならしめたことを特徴とする有機エレクトロルミ
    ネッセンス素子。
  2. 【請求項２】 前記第２の陰極の引っ張り応力が前記第
    １の陰極の引っ張り応力より大ならしめたことを特徴と
    する請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素
    子。
  3. 【請求項３】 前記第２の陰極の圧縮応力が前記第１の
    陰極の圧縮応力より小ならしめた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ッセンス素子。
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