(57)【要約】　　　（修正有）【課題】発光層からの放熱チャネルを増加して素子の温度上昇を抑制して使用寿命を延長することのできる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供する。【解決手段】基板２１と、前記基板上に形成された第１電極２２、第１電極の表面に形成された放熱層２５を設け、さらに前記放熱層内にコンタクトホールを設けて該コンタクトホールに於いて有機発光層２３が第１電極に接してその上の第２電極２４との間で発光素子を構成する。放熱層は金属或いは熱伝導性化合物からなり、コンタクトホール周縁で発光層と接し、かつ第一電極と共に発光領域外に延長して放熱チャンネルを形成する。【選択図】　図２
2004127705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その主な構造が、
基板と、前記基板上に形成された第１電極、第１電極の表面に形成された放熱層からなり、さらに該放熱層内にコンタクトホールを設けて該コンタクトホールに於いて有機発光層が第１電極に接してその上の第２電極との間で発光素子を構成し、
放熱層は金属或いは熱伝導性化合物からなり、コンタクトホール周縁で発光層と接し、かつ第一電極と共に発光領域外に延長して放熱チャンネルを形成するものである、放熱効率を増大させることのできる有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記放熱層が、銅、金、銀、タングステン、モリブデン、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、ホウ化チタンからなる含金属熱伝導性化合物の中から選択した一材質からつくられるものである、請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記放熱層が、窒化ホウ素、酸化シリコン、炭化ケイ素および非金属熱伝導性化合物中の中から選択した一材質からつくられるものである、請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記放熱層のコンタクトホールが、光源を反射するのに有利な錐型をなすものである、請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記有機発光層が放熱層に形成したコンタクトホールの部分周辺の表面を被覆することのできるものである、請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
前記放熱層の部分表面に、突出した層間隔離リブを更に設けることができるものである、請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
前記放熱層の部分表面に、突出した含金属放熱化合物の材質によりつくられた層間隔離リブを更に設けることができるものである、請求項３記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
前記放熱層の表面に誘電絶縁層を更に設けることができるものである、請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
前記放熱層が良好な導電効率を有する含金属材質によりつくられるものである、請求項８記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１０】
前記誘電絶縁層の部分表面に、突出した層間隔離リブを更に設けることができるものである、請求項８記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１１】
前記層間隔離リブが、銅、金、銀、タングステン、モリブデン、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、ホウ化チタンからなる含金属熱伝導性化合物、又は窒化ホウ素、酸化シリコン、炭化ケイ素からなる非金属熱伝性化合物の中から選択した一材質からつくられるものである、請求項１０記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１２】
前記コンタクトホール内の周縁に、光反射層を更に設けることができるものである、請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１３】
その主なステップが、
ａ．基板上に順次、少なくとも１個の第１電極を形成し、その上に放熱層を形成するステップと、
ｂ．放熱層をエッチングによりパターニングするともに、第１電極の発光領域表面を放熱層外へ露出するコンタクトホールを形成するステップと、
ｃ．有機発光層を放熱層の各コンタクトホールを覆うと共にコンタクトホール内を充填して形成し、発光領域となる第１電極と接触させるステップと、そして
ｄ．第２電極を前記有機発光層の表面に垂直蒸着するステップと
を含むものである、放熱効率を増大させることのできる有機エレクトロルミネッセンス素子の製作方法。
【請求項１４】
前記ステップｂにおいて、異方性エッチング方式により光源を反射するのに有利な錐型コンタクトホールをパターニングして設けるものである、請求項１３記載の放熱効率を増大させることのできる有機エレクトロルミネッセンス素子の製作方法。
【請求項１５】
前記放熱層が、銅、金、銀、タングステン、モリブデン、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、ホウ化チタンからなる含金属熱伝導性化合物の中から選択した一材質からつくられるものである、請求項１３記載の放熱効率を増大させることのできる有機エレクトロルミネッセンス素子の製作方法。
【請求項１６】
前記放熱層が、窒化ホウ素、酸化シリコン樹脂、炭化ケイ素からなる非金属絶縁熱伝導性化合物の中から選択した一材質からつくられるものである、請求項１３記載の放熱効率を増大させることのできる有機エレクトロルミネッセンス素子の製作方法。
【請求項１７】
ステップｂが、また下記の
放熱層の部分表面に隔離物質層を形成して、前記隔離物質層を異方性エッチングすることにより、放熱層の部分表面へ設けられた層間隔離リブとして、
２つの層間隔離リブの放熱層部分の位置を、再びエッチングして少なくとも１個のコンタクトホールをパターニングして、第１電極の部分表面を外へ露出させるステップでもよいものである、請求項１３記載の放熱効率を増大させることのできる有機エレクトロルミネッセンス素子の製作方法。
【請求項１８】
ステップｂが、また下記の
非金属絶縁放熱層の部分表面に、含金属放熱材質によりつくられた隔離物質層が形成されるとともに、前記隔離物質層を異方性エッチングして、放熱層の部分表面へ設けられた含金属層間隔離リブとして、
２つの含金属層間隔離リブの放熱層部分の位置を、再びエッチングして少なくとも１個のコンタクトホールをパターニングして、第１電極の部分表面を外へ露出させるステップでもよいものである、請求項１６記載の放熱効率を増大させることのできる有機エレクトロルミネッセンス素子の製作方法。
【請求項１９】
前記ステップｂの後、更に下記の
放熱層表面に誘電絶縁層を形成して、
誘電絶縁層の部分位置にエッチング技術を利用してコンタクトホールをパターニングして、第１電極の部分表面を外へ露出するステップがあるものである、請求項１３記載の放熱効率を増大させることのできる有機エレクトロルミネッセンス素子の製作方法。
【請求項２０】
前記放熱層が良好な導電効率を有する含金属材質によりつくられるものである、請求項１９記載の放熱効率を増大させることのできる有機エレクトロルミネッセンス素子の製作方法。
【請求項２１】
ステップｂの後、更に下記の
放熱層の表面に誘電絶縁層を形成して、
誘電絶縁層の表面に隔離物質層を形成するとともに、前記隔離物質層を異方性エッチングして、放熱層の部分表面に設けた層間隔離リブとして、
２つの層間隔離リブの誘電絶縁層の部分位置を再びエッチングして少なくとも１個のコンタクトホールをパターニングして設け、第１電極の部分表面を外へ露出するステップがあるものである、請求項１３記載の放熱効率を増大させることのできる有機エレクトロルミネッセンス素子の製作方法。
【請求項２２】
前記層間隔離リブは、良好な導電効率を有する含金属材質を選択してつくることができるものである、請求項２１記載の放熱効率を増大させることのできる有機エレクトロルミネッセンス素子の製作方法。
【請求項２３】
前記ステップｂの後、更に下記の
コンタクトホールの内部周辺表面上に光反射層を形成するステップがあるものである、請求項１３記載の放熱効率を増大させることのできる有機エレクトロルミネッセンス素子の製作方法。
【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し、特に、放熱チャネルを増加して素子の使用寿命を延長することのできる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】
表示パネルの作用は広く、数多い表示パネルの使用材質あるいは表示方法のうち、エレクトロルミネッセンス素子（ｏｒｇａｎｉｃ　ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ　ｄｅｖｉｃｅ；以下、有機ＥＬ素子と記す。）は、広い視野角、耐衝撃力、良好な表示品質、表示装置を薄型にできること、小さい消耗電力、簡単な製造工程、そして全てのカラー光源を発光することができる長所を有するため、新世代の表示パネルのなかで各方面の期待を受けている。
【０００３】
図１に示すのは、従来の有機エレクトロルミネッセンス素子の構造断面図で、基板１１上に少なくとも第１電極１２を形成し、そして第１電極１１の適当な位置において跨いで接続する方式により順次、有機発光層（ｏｒｇａｎｉｃ　ｅｍｉｔｔｉｎｇ　ｌａｙｅｒ）を含む有機発光層１３そして第２電極１４を形成してから、全ての素子表面上を、例えば樹脂などの隔離密封層あるいは隔離密封蓋１５を利用して各素子を覆い、有機発光層１３が外気酸素あるいは湿気により破壊されることを防止する。
【０００４】
有機ＥＬ発光素子は主に、２個の電極１１，１４がそれぞれ発生する電子あるいは正孔を有機発光層１３内で結合して有機発光層を励起して光源を発光させるが、この過程において熱が発生することは避けられず、これらの発生した熱源は良好な伝熱チャネルが無いために、現在の高密度・高性能化したＩＣ製品は、高温により関係素子の損壊を引き起こした。例えば隔離密封層１５内にあった水分湿気（ｍｏｉｓｔｕｒｅ）あるいは酸素と結合して、有機発光層１３表面に酸化現象の形成およびダークスポット（ｄａｒｋ　ｓｐｏｔ）の発生をおこし、このダークスポットの存在は有機ＥＬ素子の発光強度および発光均一性などの発光品質に影響を与えて、映像表示の品質へ大きな傷害を与えることとなった。また、一般業界で言う所謂「１０度法則」、つまり素子温度が１０℃増加する毎に、ＩＣ使用寿命が半分になる現象があるが、このことからも動作温度熱源の放熱が、素子の信頼性および使用寿命に対していかに重要かが分かり、当然、従来の有機エレクトロルミネッセンス素子構造にとって、どのように熱を導き出すかということは非常に大きな挑戦であった。
【０００５】
このため近来、業界も放熱問題に対して多くの種類の解決方法を提示し、例えば米国特許第５，９４８，５５２号においてＡｎｔｏｎｉａｄｉｓ，　ｅｔ　ａｌ．　が開示した「Ｈｅａｔ−ｒｅｓｉｓｔａｎｔ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ　ｄｅｖｉｃｅ」、あるいは米国特許第４，８９５，７３４号においてＹｏｓｈｉｄａ，　ｅｔ　ａｌ．が開示した「Ｐｒｏｃｅｓｓ　ｆｏｒ　ｆｏｒｍｉｎｇ　ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ　ｆｉｌｍ　ｕｓｅｄｉｎ　ｔｈｉｎ　ｆｉｌｍ　ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ　ｄｅｖｉｃｅ」がある。しかしながら、これら良く知られた解決方法においては、その大部分がみな使用材質の添加物成分の変更・組合わせによる解決を目指すものであり、その構造を変化させる考えは少なかった。そのため、有機エレクトロルミネッセンス素子が発展する道は狭かった。
【０００６】
そのため、本発明は上で述べた各種の従来の有機エレクトロルミネッセンス素子が発生する問題に対して、新規性のある解決方法を提供し、現在ある構造体の中へ少しばかりの変化を加えて、良好な伝導放熱の目的を達成して、素子の使用寿命と信頼性を高めることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主な目的は、新な有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製作方法を提供して、第１電極と有機発光層の間に先ず放熱層を形成し、放熱層の中に有機発光層と第１電極を接触させて導電させる接触ホールが存在し、有機発光層が動作する時に高熱が発生する際、容易に熱を作用領域の外へ伝導して、発光素子の使用寿命を延ばし信頼性を高める。
【０００８】
本発明の次の目的は、有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製作方法を提供して、放熱層およびコンタクトホールの構造を変えることにより、素子により高熱が発生する問題を容易に解決し、このように有機エレクトロルミネッセンス素子へ新規な発展する道および研究開発思考ロジックを提供する。
【０００９】
本発明の他の目的は、有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製作方法を提供して、僅かの製造工程ステップを加えるだけで構造体を変化させて、熱伝導の問題を解決することができるだけでなく、製品の製造コストを下げて、ユーザの使用を広げることができる。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製作方法を提供して、放熱層も良好な導電効率を有することにより、第１電極が動作する際の電圧が降下する問題をなくすことができる。
【００１１】
【実施例】
まず、図２Ａから図２Ｅおよび図３Ａから図３Ｅに示すのは、それぞれ本発明の良好な実施形態で、製作時の各ステップの構造断面図およびそれに対応する斜視図である。図が示すように、本発明の主なステップは次のものを含む。
【００１２】
ステップ１は、図２Ａおよび図３Ａが示すように、先ず基板２１上に、基板２１表面を横切るように第１電極２２および放熱層２５を順次形成する。
基板２１はガラス基板で良く、第１電極２２はＩＴＯなど透明な材質によりつくられ、放熱層２５は良好な熱伝導効果を有する材質により製造し、例えば銅、金、銀、タングステン、モリブデン、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、ホウ化チタンなどの含金属化合物、あるいは窒化ホウ素、酸化シリコン樹脂、炭化ケイ素など非金属熱伝導性の化合物でも良い。
【００１３】
ステップ２は、図２Ｂおよび図３Ｂが示すように、放熱層２５の部分位置にフォトリソグラフィあるいはエッチングなどの技術を利用して複数のコンタクトホール２５５をエッチングして設け、各コンタクトホール２５５は全てその位置にある第１電極２２の部分表面を外へ露出させて、放熱層２５で被覆されていない。
【００１４】
ステップ３は、図２Ｃおよび図３Ｃが示すように、放熱層２５の適当な表面位置において跨いで接触する方式で蒸着して、有機正孔輸送層（ｏｒｇａｎｉｃ　ｈｏｌｅ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　ｌａｙｅｒ）、有機発光層（ｏｒｇａｎｉｃ　ｅｍｉｔｔｉｎｇ　ｌａｙｅｒ）、あるいは有機電子輸送層（ｏｒｇａｎｉｃ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　ｌａｙｅｒ）のうちの一つ、或いはそれらを組合せた有機発光層２３を形成し、その有機発光層２３は放熱層２５および第１電極２２と交差した形態で、有機発光層２３の部分体積をコンタクトホール２５５内全体に充填して、有機発光層２３を外に露出している第１電極２２表面と接触させる。
【００１５】
ステップ４は、図２Ｄおよび図３Ｄが示すように、有機発光層２３の表面に再び蒸着して第２電極２４を形成して、第２電極２４はコンタクトホール２５５内に存在する有機発光層と第１電極２２の間に良好な導電チャネルを形成する。
【００１６】
ステップ５は、図２Ｅおよび図３Ｅに示すように、最後は従来のように、一般的に全ての構造の外でさらに樹脂の隔離密封層あるいは隔離密封蓋２５を利用して各素子をカバーし、有機発光層２３が外部の酸素あるいは湿気を受けて破壊されることを防止する。
【００１７】
本発明の放熱層２５は有機発光層２３へ直接に接触することができるため、第１電極２２と第２電極２４の間を導電させて、有機発光層２３を発光させる時、それが発生する熱を、放熱層２５により簡単に発光作用領域の外へ伝導させ、このように僅かな構造変化および製造工程ステップを利用するだけで、効果的に有機エレクトロルミネッセンス素子の放熱問題を解決することができる。
【００１８】
第２電極２４が第１電極２２と間違って接触し、漏電およびクロストーク（ｃｒｏｓｓｔａｌｋ）が形成されることがないように、また有機発光層２３が確実に放熱層２５と接触して効果的な放熱を達成することを確実にするため、有機発光層２３が蒸着される時、放熱層２５付近のコンタクトホール２５５の部分周辺表面を覆うこともできる。当然、有機発光層２３も青光を照射することのできる有機発光層（Ｂ）、緑光の有機発光層（Ｇ）、赤光の有機発光層（Ｒ）のうちの一つあるいはそれらの組合せから選択することができる。
【００１９】
そして図４に示すのは本発明のもう一つの実施形態の構造断面図である。図が示すように、それは主に上述の実施形態のステップ２を実施した後、放熱層２５の表面に再び誘電絶縁層２７が形成される。それから誘電絶縁層２７の部分位置において再びフォトリソグラフィあるいはエッチング技術を利用して複数個のコンタクトホール２５５をエッチングで設けて、上述の後に続く製造工程ステップをおこなう。絶縁隔離層２７を設置することにより、第２電極２４と第１電極２２の間が不当に接触して漏電およびクロストーク（ｃｒｏｓｓｔａｌｋ）が形成される心配がなくなるほかに、絶縁隔離層２７の設置により放熱層に良好な導電機能を有する材質、例えば含金属化合物の材質を選択してつくることにより横向きに電流が流れる際、その部分導電線路に導電機能が第１電極２２と比べて優れている放熱層２５を選択することができるため、第１電極２２の高抵抗による電圧降下の問題を相対的に大幅減少することもできる。
【００２０】
また図５に示すのは本発明のもう一つの実施形態の構造断面図である。図が示すように、この実施形態において、主に本発明の図２が示す実施形態のコンタクトホール２５５を非垂直エッチング方式により錐型形態を有するコンタクトホール４０へパターニングして設けることにより、有機発光層２３が発光する際、それが発生する横方向の発光は、矢印Ｌが示すように、放熱層２５の周辺により有効作用領域まで反射されることにより、発光強度を増大させることができる。当然、図４が示すのは底が広く上が狭い錐型コンタクトホール４０で、その主要な目的は発光を基板２１から伝導して導き出すことである。反対に、もし製品設計が第２電極２４の所から発光して出ていくなら、錐型コンタクトホール４０は錐型を反対にした設計でも良い。また光反射作用効果を増大させるために、コンタクトホール４０の周辺には光反射効果を有する光反射層２５７が設けられる。
【００２１】
最後に、図６は本発明のもう一つの実施形態を示すものである。図が示すように、それは主に放熱層２５の表面に誘電絶縁層２７を設置するとともに、誘電絶縁層２７の中央位置近くに絶縁隔離で、第２電極２４を蒸着成型およびパターンを精細化するのに便利なように層間隔離リブ５０を設ける。層間隔離リブ５０は主に誘電絶縁層２７のステップ形成を完成した後、先ず誘電絶縁層２７の部分表面に絶縁隔離物質層（層間隔離リブ５０の材質）を形成するとともに、フォトリソグラフィ技術を利用して、その隔離物質層を方向性エッチングして放熱層部分の表面に設けた層間隔離リブ５０とする。その後、二つの層間隔離リブ５０の誘電絶縁層２７および放熱層２５の部分位置において、エッチング技術を利用してコンタクトホール２５５をパターニングして上述した後に続くステップ製造工程を行う。もし放熱層２５が非金属絶縁放熱材質を選択して用いるとすると、層間隔離リブ５０も含金属材質を選択してつくってもよく、このようにして熱の放熱チャンスを増大して、さらに優れた放熱効果を達成することもできる。当然、誘電絶縁層２７の作用のために、放熱層２５を良好な導電効率を持った材質を選択してつくり、第１電極２２が発生する電圧降下問題を解決することができ、層間隔離リブ５０が良好な放熱特性を有することを利用して放熱チャネルの増加と黒点の発生を抑制する。
【００２２】
以上のごとく、この発明を好適な実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、同業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。
【００２３】
【発明の効果】
上記構成により、本発明は有機エレクトロルミネッセンス素子に関し、特に放熱チャネルを増加して素子の使用寿命を延ばすことのできる有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製作方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術にかかる、有機エレクトロルミネッセンス素子の構造断面図である。
【図２】（Ａ）から（Ｅ）は、本発明の実施形態にかかる、製作時の各ステップの構造断面図である。
【図３】（Ａ）から（Ｅ）は、図２（Ａ）から図２（Ｅ）が示す本発明の実施形態にかかる、製作時の各ステップの斜視図である。
【図４】本発明のもう一つの実施形態の部分構造を示す断面図である。
【図５】本発明のもう一つの実施形態の部分構造を示す断面図である。
【図６】本発明のもう一つの実施形態の部分構造を示す断面図である。
【符号の説明】
２１　　基板
２２　　第１電極
２３　　有機発光層
２４　　第２電極
２５　　放熱層
２５５　コンタクトホール
２５７　光反射層
２６　　隔離密封層
２７　　誘電絶縁層
４０　　錐型コンタクトホール
５０　　層間隔離リブ
【図１】
2004127705.tif 000003
【図２】
2004127705.tif 000004
【図３】
2004127705.tif 000005
【図４】
2004127705.tif 000006
【図５】
2004127705.tif 000007
【図６】
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