(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性及び絶縁性を有する基板上に第１電極としての透明な陽極が形成され、前記陽極上面に特定の文字や記号を表示する固定表示パターンと、英数字，記号，片仮名等の複数種類のキャラクターを表示するアルファーニューメリック表示パターンの各セグメントを形作るように開口が形成された前記陽極のエッジ部分をすべて覆うように絶縁層が形成され、前記陽極の露出部上に薄膜の有機層が形成され、前記有機層の上に第２電極としての陰極が表示パターン毎に形成され、前記陽極と前記陰極の一対の電極で挟まれた前記有機層の部分が発光領域となり、
前記アルファーニューメリック表示パターンの各セグメントと発光面積が概略同じになるように前記固定表示パターンの陽極を分割し、
前記固定表示パターン及び前記アルファーニューメリック表示パターンの各陽極が個別に配線パターンにより前記基板の端部に引き出されて定電流駆動回路に接続され、
前記陰極を順次走査するとともに、これに同期して前記陽極に表示信号を入力し、前記固定表示パターンとして本来一体であるべき陽極についてはその駆動を同期させて発光させ、前記固定表示パターン及び前記アルファーニューメリック表示パターンの間で均一な発光を得ることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子とホールの注入・再結合により発光する有機化合物材料のエレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬという）を利用して、上記有機化合物材料の薄膜から構成された有機ＥＬ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ素子は、一対の電極をなす陽極と陰極との間に蛍光性有機化合物を含む薄膜を挟んだ積層構造を有し、前記薄膜にホール及び電子を注入して再結合させることにより励起子（エキシトン）を生成させ、この励起子が失活する際の光の放出（蛍光・燐光）を利用して表示を行う表示素子である。
【０００３】
図３は一般的な有機ＥＬ素子の基本構造を示す側断面図である。
【０００４】
図３に示すように、有機ＥＬ素子１１は、絶縁性及び透明性を有するガラス基板１２を基部としている。このガラス基板１２の上には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる透明導電膜が所定パターン形状に成膜されており、陽極１３を形成している。
【０００５】
図３に示すように、陽極１３の上には有機化合物材料の薄膜による発光層を含む有機層１４が積層されている。有機層１４の上には金属薄膜が所定パターン形状に成膜されている。この金属薄膜は、例えばＡｌ−Ｌｉからなり、陰極１５を形成している。
【０００６】
上記有機ＥＬ素子１１では、陽極１３と陰極１５との間に電圧を印加して定電流を流す。これにより、有機層１４に対し、陽極１３からホールが、陰極１５から電子がそれぞれ注入される。そして、注入されたホールと電子が再結合して励起子を生成し、この励起子が失活する際の光の放出により所望の表示がなされる。その際の発光は、透明導電膜による陽極１３を介してガラス基板１２側から観測される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成による有機ＥＬ素子１１を定電圧駆動方式により駆動した場合、経時変化で電圧が上昇し、素子のＩ（電流）−Ｖ（電圧）特性が電圧の高い方にシフトして劣化を招き、その結果、一対の電極間に流れる電流が低下するといった問題を生ずるため、一般的には定電流駆動方式を採用している。
【０００８】
ところで、図３の構造を基本構成として、図４及び図５に示すような複数種類の固定表示パターン２と複数桁のアルファーニューメリック表示パターン３を有する有機ＥＬ素子２１では、全ての表示パターン２，３の発光面積を同一にすることはできない。
【０００９】
図４に示すように、例えば「ＡＵＴＯ」の固定表示パターン２Ａの陽極１３は、「Ａ」、「Ｕ」、「Ｔ」、「Ｏ」の４つに分割されてガラス基板１２上に成膜され、それぞれの間が配線パターン１６で接続されており、更に「Ｔ」の陽極１３から配線パターン１６を介して不図示の定電流駆動回路が接続される。
【００１０】
「□」の固定表示パターン２Ｃの陽極１３は、正方形状にガラス基板１２上に成膜され、配線パターン１６を介して不図示の定電流駆動回路が接続される。
【００１１】
「ＦＭ」の固定表示パターン２Ｄの陽極１３は、「Ｆ」、「Ｍ」の２つに分割されてガラス基板１２上に成膜され、その間が配線パターン１６で接続されており、更に「Ｆ」の陽極１３から配線パターン１６を介して不図示の定電流駆動回路が接続される。
【００１２】
そして、「ＦＭ」の固定表示パターン２Ｄの発光面積は、「ＡＵＴＯ」の固定表示パターン２Ａの発光面積よりも小さくなっている。また、「ＡＵＴＯ」、「□」、「ＦＭ」の固定表示パターン２Ａ，２Ｃ、２Ｄの発光面積は、アルファーニューメリック表示パターン３の各セグメント３ａ〜３ｎの発光面積よりも大きくなっている。
【００１３】
このように、図４及び図５に示す有機ＥＬ素子２１では、各固定表示パターン２（２Ａ〜２Ｅ）とアルファーニューメリック表示パターン３（３Ａ〜３Ｆ）とが異なった発光面積で形成されることになる。
【００１４】
そして、図４及び図５に示す有機ＥＬ素子２１に定電流駆動方式を採用した場合には、定電流駆動回路とは別にＰＷＭ（Pulse Width Modulation）回路（ＩＣ）等の輝度補正用の回路を付加し、各表示パターンの発光面積の違いによる輝度バラツキを補正する必要があった。
【００１５】
更に説明すると、図４に示すように、「ＡＵＴＯ」の固定表示パターン２Ａは発光面積が大きく、アルファーニューメリック表示パターン３の各セグメント３ａ〜３ｎの発光面積は固定表示パターン２Ａよりも小さくなっている。そして、このまま定電流駆動すると「ＡＵＴＯ」の固定表示パターン２Ａの発光輝度はアルファーニューメリック表示パターン３の各セグメント３ａ〜３ｎの発光輝度よりも相対的に小さくなってしまう。すなわち、有機ＥＬ素子２１を定電流駆動した場合、表示パターン２，３の発光面積が異なるとその差がそのまま輝度の差として現れてしまう。
【００１６】
そこで、従来の有機ＥＬ素子２１では、「ＡＵＴＯ」の固定表示パターン２Ａに加えられるパルス幅に対し、アルファーニューメリック表示パターン３の各セグメント３ａ〜３ｎに加えられるパルス幅をＰＷＭ回路により面積の差分だけ短くして輝度バラツキを抑えていた。
【００１７】
このように、有機ＥＬ素子の定電流駆動方式による表示パターンの発光面積の違いは本質的な問題であり、駆動時に上記のような何らかの補正が必要不可欠であった。
【００１８】
そして、その補正が上記のようなＰＷＭ回路を使う場合には、本来ある輝度を落として発光面積の広い表示パターンに合わせていたため、表示素子としての輝度を低下させてしまっていた。しかも、有機ＥＬ素子を駆動するための回路として、定電流駆動用のＩＣの他にＰＷＭ用のＩＣも必要となり、表示素子の価格上昇を招く結果にもなっていた。
【００１９】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、輝度を補正するための特別な回路を付加することなく、各表示パターン間で均一な発光を得ることができる有機ＥＬ素子を提供することを目的としている。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、透光性及び絶縁性を有する基板上に第１電極としての透明な陽極が形成され、前記陽極上面に特定の文字や記号を表示する固定表示パターンと、英数字，記号，片仮名等の複数種類のキャラクターを表示するアルファーニューメリック表示パターンの各セグメントを形作るように開口が形成された前記陽極のエッジ部分をすべて覆うように絶縁層が形成され、前記陽極の露出部上に薄膜の有機層が形成され、前記有機層の上に第２電極としての陰極が表示パターン毎に形成され、前記陽極と前記陰極の一対の電極で挟まれた前記有機層の部分が発光領域となり、
前記アルファーニューメリック表示パターンの各セグメントと発光面積が概略同じになるように前記固定表示パターンの陽極を分割し、
前記固定表示パターン及び前記アルファーニューメリック表示パターンの各陽極が個別に配線パターンにより前記基板の端部に引き出されて定電流駆動回路に接続され、
前記陰極を順次走査するとともに、これに同期して前記陽極に表示信号を入力し、前記固定表示パターンとして本来一体であるべき陽極についてはその駆動を同期させて発光させ、前記固定表示パターン及び前記アルファーニューメリック表示パターンの間で均一な発光を得ることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による有機ＥＬ素子の平面図、図２は図１のＡ−Ａ線部分拡大断面図である。なお、図１では、第１電極をなす陽極及びその配線パターンのみを図示している。
【００２２】
以下、図１及び図２に基づいて本実施の形態の有機ＥＬ素子の構造を製造工程の手順に沿って説明する。
【００２３】
図１に示すように、有機ＥＬ素子１は、「ＡＵＴＯ」、「ＦＭ」、「□」等の特定の文字や記号を表示する５つの固定表示パターン２（２Ａ〜２Ｅ）と、英数字，記号，片仮名等の複数種類のキャラクターを表示するユニオンジャック状の６桁のアルファーニューメリック表示パターン３（３Ａ〜３Ｆ）とを有している。
【００２４】
図２に示すように、有機ＥＬ素子１は、ガラス等の透光性及び絶縁性を有する基板４を基部としており、この基板４上に透明な第１電極としての陽極５を形成する。陽極５は、例えばＩＴＯ（酸化インジウムと錫の複合酸化物）やＩＤＩＸＯ（商品名：出光透明導電材料、Idemitsu Indium X-Metal Oxide 、酸化インジウムと酸化亜鉛の複合酸化物）等のように、表面の仕事関数が４．０ｅＶ以上の透明な物質で構成される。陽極５は、分子線蒸着法、スパッタ法等のＰＶＤ（Physical Vapor Deposition ）法により、固定表示パターン２Ａ〜２Ｅの各セグメント２ａ〜２ｋ及びアルファーニューメリック表示パターン３Ａ〜３Ｆの各セグメント３ａ〜３ｎの形状に対応して基板４上に成膜される。
【００２５】
また、各陽極５は、各表示パターン２，３のセグメント２ａ〜２ｋ，３ａ〜３ｎ毎に個別に配線パターン６を介して基板４の端部まで引き出されて不図示の定電流駆動回路に接続されており、発光を外部に取り出す電極として機能する。
【００２６】
ここで、上記固定表示パターン２Ａ〜２Ｅ及びアルファーニューメリック表示パターン３Ａ〜３Ｆの陽極５は、通常のデザインのままでは発光面積が大きく異なる。このため、固定表示パターン２Ａ〜２Ｅの陽極５を概略影響がでない（目立たない）程度に分割し、その発光面積をアルファーニューメリック表示パターン３の各セグメント３ａ〜３ｎと同程度に形成する。
【００２７】
上記陽極５の分割例として、「ＡＵＴＯ」の固定表示パターン２Ａと「□」の固定表示パターン２Ｃを例にとって説明する。
【００２８】
まず、「ＡＵＴＯ」の固定表示パターン２Ａの陽極５は、「Ａ」、「Ｕ」、「Ｔ」、「Ｏ」の４つに分割されて基板４上に成膜される。各陽極５は、発光時に目立たない程度のギャップ（例えば５０μｍ以下）を保って基板４上に成膜される。この分割された各陽極５は、個別に配線パターン６が引き出されて不図示の定電流駆動回路に接続される。
【００２９】
また、略正方形状の「□」の固定表示パターン２Ｃの陽極５は、図１において縦方向に同一面積で２つの長方形状に分割されて基板４上に成膜される。各陽極５は、上記「ＡＵＴＯ」の固定表示パターン２Ａと同様に、発光時に目立たない程度のギャップを保って基板４上に成膜される。この分割された各陽極５は、個別に配線パターン６が引き出されて不図示の定電流駆動回路に接続される。
【００３０】
なお、上記のように分割される陽極５間のギャップの維持は、フォトリソグラフィ法や印刷法を用いる蛍光表示管では不可能であるが、ＰＶＤ法を用いて陽極５を形成する有機ＥＬ素子の製法により実現できる。これにより、陽極５が分割された固定表示パターン２を発光駆動させた際に、表示品位を落とすことなく所望の表示を行うことができる。
【００３１】
各表示パターン２，３の陽極５及び配線パターン６が形成されると、固定表示パターン２及びアルファーニューメリック表示パターン３の各セグメント２ａ〜２ｋ，３ａ〜３ｎを形作るように開口７ａを有し、その他の部分を覆うように絶縁層７を形成する。絶縁層７は、３５０℃程度までの耐熱性を有する例えば感光性ポリイミド、ＳｉＯ2 、ＳｉＮ等の材料からなる。絶縁層７は、前記材料をスピンコート法、蒸着法、スパッタ法等の手法を用いて例えば１μｍ前後の膜厚で各陽極５のエッジ部分をすべて覆うように成膜される。
【００３２】
次に、上記陽極５の露出部上に薄膜の有機層８を形成する。この有機層８は、少なくとも発光層を含む単層又は多層で形成される。有機層８の具体例を示すと、陽極５の上に成膜されるホール注入層としてのＣｕＰｃ有機膜、ＣｕＰｃ有機膜の上に成膜されるホール輸送層としてのα−ＮＰＤ有機膜、α−ＮＰＤ有機膜の上に成膜される発光層兼電子輸送層としてのＡｌｑ3 有機膜の３層構造がある。
【００３３】
有機層８としては、上記例の他、発光層と電荷輸送層（ホール輸送層、ホール注入・輸送層、電子注入層、電子注入・輸送層等）との組み合わせ、例えば発光層１層のみ、発光層とホール輸送層の２層、発光層と電子注入層の２層、ホール輸送層と発光層と電子注入層の３層等で構成することができる。
【００３４】
また、発光層の発光材料としては、発光層そのものを発光させる場合には、例えばＡｌｑ3 やジスチルアリーレン系化合物等が使用される。発光層に別の発光材料（ドーパント）を微量ドーピングして発光させる場合には、ドーパントとしてキナクリドン（Ｑｄ）やレーザ用の色素等が使用される。
【００３５】
なお、上記有機層８は、少なくとも固定表示パターン２やアルファーニューメリック表示パターン３のセグメントをカバーする領域に形成されていればよく、そのパターンを特にセグメントの形状にする必要はない。
【００３６】
次に、陽極５上に積層した有機層８の上に、第２電極としての陰極９を各表示パターン２Ａ〜２Ｅ，３Ａ〜３Ｆ毎に形成する。陰極９は、仕事関数の小さい材料、例えばＬｉ，Ｎａ，Ｍｇ，Ｃａ等の単体、及びその化合物、或いはＡｌ：Ｌｉ，Ａｌ：Ａｇ，Ａｇ：Ｍｇ等の各種合金が使用される。この陰極９は、有機層８の上に陽極５とにより有機層８を挟み込むように形成される。そして、陽極５と陰極９の一対の電極で挟まれた有機層８の部分が発光領域となる。
【００３７】
なお、陽極５と陰極９との間の電気的なアイソレートは、通常のマスク蒸着法、予め形成する絶縁リブ等のいずれの方法でも構わない。
【００３８】
陰極９形成後、素子表面が大気に曝されることを防ぐため、水分を十分取り除いた不活性ガス中で不図示の封止部材（封止キャップ）を基板４の上面に封着して封止を行い、有機ＥＬ素子１の作製プロセスを完了する。
【００３９】
上記のようにして構成される有機ＥＬ素子１は、固定表示パターン２及びアルファーニューメリック表示パターン３の各陽極５が個別に配線パターン（リード配線）６により基板４の端部に引き出されて不図示の定電流駆動回路に接続される。また、各表示パターン２，３毎にセグメントを覆うように形成された陰極９は、不図示の配線パターンを介して基板４の端部に引き出されて不図示の定電流駆動回路に接続される。そして、有機ＥＬ素子１を発光駆動させる場合には、陰極９を順次走査するとともに、これに同期して陽極５に表示信号を入力する。その際、固定表示パターン２として本来一体であるべき陽極５については、その駆動を同期させて発光させ、概略所望の発光形状を得る。
【００４０】
なお、アルファーニューメリック表示パターン３について、各表示パターン３Ａ〜３Ｆのセグメント３ａ〜３ｎを幾つかのグループに分け、グループ毎に陰極９をまとめて接続し、各表示パターン３Ａ〜３Ｆのセグメント３ａ〜３ｎ毎に引き出された陽極５に表示信号を入力して発光を行うこともできる。
【００４１】
すなわち、上記有機ＥＬ素子１の所望の表示パターン２，３の発光駆動する場合には、発光対象となる表示パターンの陽極５と陰極９の間に電圧を印加して定電流を流し、その際、同一の表示パターンにおいて分割された陽極５を同期駆動している。
【００４２】
このように、本実施の形態の有機ＥＬ素子１は、アルファーニューメリック表示パターン３の各セグメント３ａ〜３ｎと発光面積が概略同じになるように各固定表示パターン２Ａ〜２Ｅの電極（陽極５）を分割し、この電極分割された本来一体であるべき固定表示パターン２（２Ａ〜２Ｅのいずれか）を同期駆動して発光させるので、定電流駆動方式を用いた場合でも、従来のようなＰＷＭ回路等の輝度補正用の回路が不要であり、何ら輝度バラツキを発生させることなく、各表示パターン２，３（セグメント２ａ〜２ｋ，３ａ〜３ｎ）間で均一な発光を得ることができる。
【００４３】
ところで、上述した有機ＥＬ素子１は、第１電極をなす各陽極５のエッジ部分を全て覆うように絶縁層６が形成された構成であるが、各陽極５を異方性導電膜で形成すれば、数十ｎｍと薄い膜厚方向に対しては導通し、平面方向の絶縁性が保持されるので、前記絶縁層６を省いて構成することができる。その結果、各表示パターン２，３のセグメント間だけでなく、分割した固定表示パターン２のセグメント間もショートすることなく絶縁性を保持することができる。
【００４４】
上記実施の形態では、固定表示パターン２の陽極５を分割した場合について説明したが、アルファーニューメリック表示パターン３の各セグメント３ａ〜３ｎの発光面積が略同一になるように陽極５を分割する構成としてもよい。その際、来一体であるべきセグメントの陽極５については、その駆動を同期させて発光させる。
【００４７】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の有機ＥＬ素子によれば、定電流駆動方式を採用した場合でも、従来のようなＰＷＭ回路等の輝度補正用の回路を用いることなく、また、何ら輝度バラツキを発生させることなく、各表示パターン間で均一な発光を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による有機ＥＬ素子の電極構造を示す平面図
【図２】図１のＡ−Ａ線部分拡大断面図
【図３】一般的な有機ＥＬ素子の基本構造を示す側断面図
【図４】従来の有機ＥＬ素子の電極構造を示す平面図
【図５】図４のＢ−Ｂ線部分拡大断面図
【符号の説明】
１…有機ＥＬ素子、２（２Ａ〜２Ｅ）…固定表示パターン、３（３Ａ〜３Ｆ）…アルファーニューメリック表示パターン、４…基板、５…陽極（第１電極）、８…有機層、９…陰極（第２電極）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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