有機ＥＬ素子の基板
【課題】熱伝導性が高いので放熱性が高く、有機ＥＬ素子に対する保護能力が高く、しかも製造工程が簡単な、又これに加えて、最小限の額縁領域しか要せず、可撓性のある、トップエミッション型有機ＥＬ素子の基板を提供する。
【解決手段】マグネシウム、アルミニウム、又はそれらを含む合金からなる金属母体と、前記金属母体に設けられたビアと、前記金属母体の、ビアの内面を含む表面を酸化して形成される絶縁層とを含み、さらに好ましくは、第１の表面と第２の表面の各々に、選択的に前記ビアを介して接続された配線からなる第１と第２の配線層を備え、前記第１の表面には少なくとも有機ＥＬ層が付着され、前記第２の表面には少なくとも外部取り出しリード又は駆動回路チップが搭載されていることを特徴とする。
【解決手段】マグネシウム、アルミニウム、又はそれらを含む合金からなる金属母体と、前記金属母体に設けられたビアと、前記金属母体の、ビアの内面を含む表面を酸化して形成される絶縁層とを含み、さらに好ましくは、第１の表面と第２の表面の各々に、選択的に前記ビアを介して接続された配線からなる第１と第２の配線層を備え、前記第１の表面には少なくとも有機ＥＬ層が付着され、前記第２の表面には少なくとも外部取り出しリード又は駆動回路チップが搭載されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子の基板に係り、特に、トップエミッション型の有機ＥＬ素子用に金属材を用いた基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、略して「有機ＥＬ素子」という。）は、近年の薄膜形成技術の進歩により、厚さｎｍクラスの高純度、良質の積層膜が形成できるようになり、５Ｖ程度の低電圧動作が可能となった。
このようにして有機ＥＬ素子は、低消費電力、高品質で、薄型で、さらには曲面表示も可能な、次世代表示システム用の素子として注目されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子では、所定の有機分子成分からなる複数の膜を上下に積層して有機ＥＬ層とし、その上下両側に各々電極層を付着してＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）を形成し、両電極を通じて所定の電圧又は電流を印加して電子とホールを有機ＥＬ層に注入し、電子とホールが再結合する際に発光する現象を利用する。
従って、この発光を外部に導いて表示機能を果たさせるためには、上下に備えた電極の内、少なくとも一方の電極は透明でなければならない。
【０００４】
透明電極としては、電気伝導度と透明度の両立を図ることができる材質としてＩＴＯ（酸化インジウム錫）が普及しているが、一般にはＩＴＯの電気抵抗を下げるためアニールが必要であり、且つ、ＩＴＯの表面の平滑度を上げるため（粗度を下げるため）研磨が必要であった。
【０００５】
有機ＥＬ層はＩＴＯのアニールの際に高温になると変質してしまうので、有機ＥＬ層は、従来はＩＴＯより後に形成する必要があった。
即ち、積層順が［基板−第１電極（ＩＴＯ）−有機ＥＬ層−第２電極（不透明電極）］となり、基板側から発光させる（ボトムエミッション）ため、基板も透明でなければならず、通常、ガラス基板を用いている。
【０００６】
しかしながら、ガラス基板は熱伝導性が悪く、作動中の発熱に対し放熱が不十分で高温になり有機ＥＬ層の劣化を招き易い。
【０００７】
さらに、高速高精細の表示システムを得るためには、アクティブマトリクス（ＴＦＴ）駆動にしなければならないが、その場合、ＴＦＴトランジスタを基板とＩＴＯ電極の間に形成しなければならないので、ＴＦＴトランジスタの存在する分だけ開口率が低下し、発光の外部変換効率が低下する。
即ち、所要の発光量を確保するためには消費電力が増大し、従って消費電力に比例する発熱量が増大し、さらに高温になってしまい、有機ＥＬ層の劣化を一層招き易い。
【０００８】
そこで、第２電極を透明化して［基板―ＴＦＴ−第１電極−有機ＥＬ層−第２電極（ＩＴＯ）］とし、基板の反対側から発光させる（トップエミッション）方式が研究されている。
その際、第２電極の形成により有機ＥＬ層を変質させないように、種々の工夫がなされている。
【０００９】
例えば特許文献１には、第２電極（透明電極）を多層ＩＴＯ薄膜化し、従来と同程度の電気伝導度を確保しつつ透明度を向上し、ＩＴＯ成膜の際の基板の温度を低温に抑える技術が開示されている。
【００１０】
また例えば特許文献２には、ボトムエミッション型で作成した有機ＥＬ層基板（色変換基板）と、別に作成したＴＦＴ基板を貼り合わせる（その際、両基板間のギャップ調整と応力緩和用にオーバコート層を設ける）ことによりトップエミッション型に切り替える技術が開示されている。
しかしながら、これらの技術には、基板の温度上昇抑制が必ずしも十分でなく、また、工程数が増加して製造方法が複雑になるという問題がある上に、ガラス基板に頼っているので放熱が十分でなく、有機ＥＬ層の劣化を招き易いという問題があった。
【００１１】
さらにガラス基板の場合、ガラスはドリルを当てると割れ易く、ビア加工、特にファインピッチのビア加工が殆ど不可能であるので、第１電極（基板側の電極）に対する駆動回路をコンパクトに取り付けることができない。
【００１２】
なぜならば基板上に、有機ＥＬ層の搭載された部分を囲む周縁部、いわゆる額縁を設け、額縁上に外部取り出しリード用のボンディングパッドを設けるか、駆動回路チップを搭載するか、例えばテープケーブルの各配線を第１電極に額縁上で接続して引き出し配線とし、テープケーブルを基板の裏側に曲げ返して、基板裏側に搭載した駆動回路に接続しなければならず、これらの接続工程が複雑である上に、額縁領域の分だけ発光表示できない領域が増えてしまい表示システム全体をコンパクトにできないからである。
【００１３】
これを、図１〜３を参照して説明すると、いずれもガラス基板１００の上面にはＯＬＥＤの第１電極となる下部配線１１０及び、有機ＥＬ層１２０が形成されている。
【００１４】
図１の場合、下部配線１１０はガラス基板上に、一体となって付着されているか、又は図で奥行き方向に複数本に分かれて互いに平行に付着されている。
いずれの場合でも、下部配線１１０は基板の周縁部に延伸されて、ボンディングパッド１１０ａを備え、そこに、後の工程で外部取り出しリード１９０が接着される。
この結果ガラス基板には、少なくともボンディングパッド１１０ａのサイズに見合って図示したａ−ｂだけ延伸された額縁部が必要になる。
【００１５】
図２の場合、パッシブマトリクス駆動型の有機ＥＬ素子を対象とする。
有機ＥＬ層１２０の上にさらに、複数の第２電極１２８が複数の下部配線（第１電極）１１０と互いに直交するように形成されている。
第１電極１１０は直接に、第２電極１２８は適当な配線（図示せず）を介して下部配線１１１に接続され、第１、第２電極共に基板の周縁部に延伸され、駆動回路チップ１５０の端子バンプ１６０に接続される。
この結果ガラス基板には、少なくとも駆動回路チップのサイズに見合って図示したａ−ｃだけ延伸された額縁部が必要になる。
【００１６】
図３の場合、上記図２の場合と同じパッシブマトリクス駆動型の有機ＥＬ素子を対象とする。
テープケーブル１４０の各ライン１３０の一端は基板の周縁部で、第１電極である下部配線１１０の延伸部、及び第２電極１２８の延伸部である下部配線１１１（図示せず）に接着され、ガラス基板１００の裏側に曲げ返されて、裏面配線１７０に接着される。
裏面配線１７０の他端に駆動回路チップ１５０の端子バンプ１６０が接続されている。
この結果、テープケーブル１４０の接着部及び折り曲げ部のサイズに見合って図示したａ−ｄだけ延伸された額縁部が必要になる。
なお、ボトムエミッション型の場合は、さらに図示したａ−ｃだけ額縁部が増加する。
【００１７】
さらに基板の材質としては、特にＴＦＴの基板を兼ねることができるポリシリコン又はアモルファスシリコンが注目されているが、ビア加工が可能な厚さでは脆く、十分な強度を有する厚さではビア加工が困難になり、単独の基板材料としては使い難い。
【００１８】
さらにまた、基板の材質としては、特に有機ＥＬ層の基板を兼ねることができるプラスチックが注目されており、プラスチックは可撓性、曲面表示可能性の点からも注目されているが、一般にプラスチック単独では有機ＥＬ層の変質、劣化を招く酸素と水の侵入を防ぐ十分な保護能力がない。
【特許文献１】特開２００４−１３９９９１号公報
【特許文献２】特開２００３−２８２２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、熱伝導性が高いので放熱性が高く、有機ＥＬ素子に対する保護能力が高く、しかも製造工程が簡単な、トップエミッション型有機ＥＬ素子の基板を提供することを目的とする。
【００２０】
本発明は、又これに加えて最小限の額縁領域しか要せず、しかも可撓性のある、トップエミッション型有機ＥＬ素子の基板を提供することを目的とする。
【００２１】
本発明は、又これらに加えて接地面としても使える、トップエミッション型有機ＥＬ素子の基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成するために、本発明による有機ＥＬ素子の基板は請求項１に記載のとおり、マグネシウム、アルミニウム、又はそれらを含む合金からなる金属母体と、前記金属母体に設けられたビアと、前記金属母体の、ビアの内面を含む表面を酸化して形成される絶縁層と、を含むことを特徴とする。
【００２３】
また、請求項２に記載のとおり、前記有機ＥＬ素子の基板は、さらに、第１の表面と第２の表面の各々に、選択的に前記ビアを介して接続された配線からなる第１と第２の配線層を備え、前記第１の表面には少なくとも有機ＥＬ層が付着され、前記第２の表面には少なくとも外部取り出しリードが搭載されていることを特徴とする。
【００２４】
また、請求項３に記載のとおり、前記有機ＥＬ素子の基板は、さらに、第１の表面と第２の表面の各々に、選択的に前記ビアを介して接続された配線からなる第１と第２の配線層を備え、前記第１の表面には少なくとも有機ＥＬ層が付着され、前記第２の表面には少なくとも駆動回路チップが搭載されていることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項４に記載のとおり、前記有機ＥＬ素子の基板は、さらに、前記絶縁層にコンタクトホールを備え、前記第１の配線層の一部が選択的に前記コンタクトホールを介して前記金属母体に接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明による有機ＥＬ素子の基板によれば、基板母体が金属であるので基板からの放熱性が高く、保護能力が高いので有機ＥＬ層の劣化を招かず、しかも工程が簡単であるので、信頼性の高いトップエミッション型有機ＥＬ素子を経済的に提供できる。
【００２７】
また、本発明による有機ＥＬ素子の基板によれば、最小限の額縁領域しか要しないので、コンパクトな表示システムを実現でき、しかも可撓性があるので、必要ならば曲面表示の可能な、トップエミッション型有機ＥＬ素子を経済的に提供できる。
【００２８】
また、本発明による有機ＥＬ素子の基板によれば、金属基板母体をそのまま面状の接地配線として使えるので、動作の安定なトップエミッション型有機ＥＬ素子を経済的に提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明に係る実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００３０】
図４は、本発明による第１の有機ＥＬ素子の基板を用いた有機ＥＬ素子の構造を示す断面模式図であり、図７は、その有機ＥＬ基板の製法を示す断面模式図である。
図５は、本発明による第２の有機ＥＬ素子の基板を用いた、パッシブマトリクス駆動型の有機ＥＬ素子の構造を示す断面模式図であり、図８は、その有機ＥＬ基板の製法を示す断面模式図である。
図６は、本発明による第２の有機ＥＬ素子の基板を用いた、パッシブマトリクス駆動型の有機ＥＬ素子の構造を示す断面模式図であり、図９は、その有機ＥＬ基板の製法を示す断面模式図である。
【実施例１】
【００３１】
最初に図７（Ａ）〜（Ｅ）を参照すると、本発明による有機ＥＬ素子の基板は次の順序で形成される。
ステップ１で、図７（Ａ）のように、最初に金属母体２００を用意する。金属母体の材質としては、加工性、熱伝導性が高く、経済的に入手できることが望ましく、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）もしくはそれらを含む合金が好適である。
【００３２】
金属母体の表面側（図では上側）を研磨して、所定の平滑度を得ておく。この平滑度は、後の工程で付着される有機ＥＬ層の光学的品質レベルに大きく影響するものである。
Ｍｇの場合は、バフ研磨、電界研磨、もしくはバフ研磨と電界研磨を併用することにより、０．０１０μ台の優秀な平滑度が得られることが報告されている。
【００３３】
次にステップ２で、図７（Ｂ）のように、金属母体２００には、ビア２３０が設けられる。金属母体がＭｇの場合、ビア加工はドリルもしくはレーザによるドリリングによって精密かつ容易になされる。
また、特に可撓性を求めて薄い金属母体を用いる場合、ビア加工は所望のパターンに合わせたマスキングの後、選択的にエッチングすることによりなされる。
【００３４】
次にステップ３で、図７（Ｃ）のように、金属母体２０２の表面である、上表面、裏面、側面、ビア２３０の内表面に、各々、絶縁層２０４、２０５、２０６、２０８を形成する。
【００３５】
これらの絶縁層は、金属母体の酸化によって形成する。
その際Ａｌの場合は、アルミナを形成するためには陽極酸化、即ち電気化成を要するのに対し、Ｍｇの場合は、例えば２塩化マグネシウムＭｇＣｌ２の２〜５％溶液にディップ（浸す）し、焼成するだけでよい。 形成された酸化Ｍｇの膜厚は５０〜１００ｎｍと薄いが、有機ＥＬ素子に要求される耐圧１５Ｖを十分クリアできる。
【００３６】
また、金属母体の表面には研磨によっても除ききれないミニ突起が存在し、後工程でその上にＯＬＥＤ層などを付着するとＯＬＥＤ層の一部を突き破る場合があるが、この酸化により、ミニ突起もその形状のまま表面が酸化されているので、電気的な短絡故障に至らない。
【００３７】
ＭｇＣｌ２液浸の場合、表面にムラ、アレを生ずる場合があるが、この問題は、適切な濃度のＮａＯＨ＋ＮａＣｌにディップし焼成することにより解決できることが報告されている。
（Ａ．Ｙａｍａｍｏｔｏ ａｎｄ Ｈ．Ｔｓｕｂａｋｉｎｏ，Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｒａｎｓ．，４４−４（２００３），ｐｐ５１１−５１７，Ｊｐｎ．Ｉｎｓｔ．Ｍｅｔａｌｓ）
以上のような加工性の観点から、以下の説明では金属基板をＭｇ基板で代表する。
【００３８】
次に、例えばスクリーン印刷により、マスキングの後、ビア２３０の内部に導電性ペーストを流し込んでビアの上面と下面が各々フラットになるように埋める。
【００３９】
なお、金属母体が極薄の薄膜の場合、ステップ２に戻って、所望とは逆パターンにしたマスキングの後、陽極酸化により、ビア部分の金属を残して、金属全体を酸化して絶縁物とする方法もある。
この方法は、電気化成を要し、熱伝導性が低下するが、マスキングが１回ですむ上にビア部分に自動的に金属が残り、導電性ペーストなどにより埋め戻す必要がない。
【００４０】
次にステップ４で、図７（Ｄ）のように、基板の上表面に一体もしくは複数本の下部配線１１０が形成される。
【００４１】
次にステップ５で、図７（Ｅ）のように、裏面絶縁層２０５の上に、所定の形状のボンディングパッドを備えた裏面配線１７０が形成される。
【００４２】
次に図４を参照すると、上記の図７（Ｅ）の状態の金属基板を用いて、裏面配線１７０のボンディングパッドに外部取り出しリード１９０が接続される。
次に、上面側に有機ＥＬ層１２０が形成される。
【００４３】
このように図４において、有機ＥＬ層１２０は、基板の端（破線ａで示す）まで延伸して有効に発光させることができる。
即ち、金属基板の特長である、可撓性、加工性、熱伝導性の良さを活かしながら、額縁部のサイズを最小限にできる。（実際には、封止用のキャップを図で上方から被せて、基板との間を封止しなければならないので、そのために基板側には最小限の額縁部が必要である。）
【実施例２】
【００４４】
図８（Ａ）〜（Ｅ）を参照すると、本発明による、第２の有機ＥＬ素子の基板は、パッシブマトリクス駆動型用の場合、次の順序で形成される。
【００４５】
即ち、上記実施例１の場合と同様にステップ１〜５の順に進められるが、ステップ２、３において、複数のビア２３０の組と並んで別の複数のビア２３１の組が同時に形成される。
【００４６】
次にステップ４で、図８（Ｄ）のように、基板の上表面に複数本の下部配線１１０が互いに平行に、図で左右方向に形成され、ビア２３０の上面側を被覆して接続され、第１電極となる。同時に別の複数本の下部配線１１１（図示せず）が形成され、ビア２３１の上面側を被覆して接続される。
下部配線１１０の材質は第１電極として使うので、障壁電位が低く電気伝導性の高いＭｇもしくはＭｇ−Ａｇが好適である。
【００４７】
次にステップ５で、図８（Ｅ）のように、裏面絶縁層２０５の上に、所定の形状のボンディングパッドを備えた裏面配線１７０、１７１が形成され、各々ビア２３０、２３１の裏面側を被覆して接続される。
【００４８】
次に図５を参照すると、上記の図８（Ｅ）の状態の金属基板を用いて、裏面配線１７０、１７１のボンディングパッドに駆動回路チップ１５０の端子バンプ１６０が接続される。
次に、上面側に有機ＥＬ層１２０と、第１電極１１０に直交する第２電極１２８が形成される。
次に第２電極１２８は適切な配線を介して上記下部配線１１１に接続される（図示せず）。
【００４９】
以上において、裏面配線１７０、１７１の形状を適切に取れば、駆動回路チップの端子バンプ１６０ではなく、上記実施例１の場合と同じように、外部取り出しリード１９０を接続することができる。
【００５０】
また、アクティブマトリクス駆動型の場合は例えば、ステップ３において、金属基板の絶縁層２０４の上にポリシリコン又はアモルファスシリコンからなるＴＦＴ層が設けられ、ＴＦＴ層には、各々ゲート、ソース、ドレーンを有するＴＦＴトランジスタが形成され、ドレーン配線Ｚが対応するＯＬＥＤの第１電極に接続され、ゲート配線Ｘ、ソース配線Ｙは互いに直交する行列をなし、第１電極１２０は、その行列の交点の数だけアレイ状に形成される（図示せず）。
【００５１】
この内、ゲート配線Ｘは図８（Ｄ）における下部配線１１０として形成され、上記ビア２３０に接続される。
また、ソース電極Ｙは下部配線１１０の上に、絶縁層を介して下部配線１１０と直交するように形成され、上記別のビア２３１に接続される（図示せず）。
次に、ステップ４以降は上記パッシブマトリクス駆動型の場合と同じであるが、第２電極は一体でよく、所定の一定電圧が与えられるよう適切に配線される。
【００５２】
この結果、いずれの場合も、実施例１の場合と同様に、基板の端（破線ａで示す）まで有機ＥＬ層が有効に作動することができ、基板の額縁部は最小限に抑えられる。
【実施例３】
【００５３】
図９（Ａ）〜（Ｅ）を参照すると、本発明による、第３の有機ＥＬ素子の基板は、次の順序で形成される。
即ち、上記実施例１の場合と同様にステップ１〜５の順に進められるが、ステップ３において、（Ｃ）に示すように、さらにコンタクトホール２４０が形成される。
【００５４】
この結果、コンタクトホール２４０上に形成された下部配線１１１は、コンタクトホールを介し、金属母体２０２全体に接続される。下部配線１１１は最寄りに形成されたビア２３９を介して裏面の配線１７９に接続することができる。
【００５５】
図６を参照すると、図９（Ｅ）に示す金属基板を用いて、裏面配線１７０、１７９に設けられたボンディングパッドに、各々、外部取り出しリード１９０、１９９が接続される。
あるいは、裏面配線１７０、１７９に、上記図５と同じように、駆動回路チップ１５０の端子バンプ１６０が接続される（図示せず）。
いずれの場合も、次に、上面側に有機ＥＬ層１２０が形成される。
【００５６】
従って図６において、有機ＥＬ層１２０は、下部配線１１９の存在する僅かな部分を除いて、基板の端（破線ａで示す）まで有効に延伸することができ、
即ち、金属基板の特長である、可撓性、加工性、熱伝導性の良さを活かし、額縁部のサイズを最小限に抑えながら、金属母体２０２は例えば、有機ＥＬ素子領域全体に対応する接地面として使えるので、ノイズが抑えられ、安定で正確な動作が確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】従来の技術による、有機ＥＬ素子の基板実装を示す模式図であり、外部取り出しリードを基板の表面側に接続した場合である。
【図２】従来の技術による、パッシブマトリクス駆動型の有機ＥＬ素子の基板実装を示す模式図であり、駆動回路を基板の表面側に搭載した場合である。
【図３】従来の技術による、パッシブマトリクス駆動型の有機ＥＬ素子の基板実装を示す模式図であり、駆動回路を基板の裏面側に搭載した場合である。
【図４】本発明による、第１の有機ＥＬ素子の基板を用いた、有機ＥＬ素子の構造を示す断面模式図である。
【図５】本発明による、第２の有機ＥＬ素子の基板を用いた、パッシブマトリクス駆動型の有機ＥＬ素子の構造を示す断面模式図である。
【図６】本発明による、第３の有機ＥＬ素子の基板を用いた、パッシブマトリクス駆動型の有機ＥＬ素子の構造を示す断面模式図である。
【図７】本発明による、第１の有機ＥＬ素子の基板の、製法を示す断面模式図である。
【図８】本発明による、第２の有機ＥＬ素子の基板の、製法を示す断面模式図である。
【図９】本発明による、第３の有機ＥＬ素子の基板の、製法を示す断面模式図である。
【符号の説明】
【００５８】
１００ ガラス基板
１１０ 下部配線（第１電極）
１１１ 下部配線
１１０ａ ボンディングパッド
１２０ 有機ＥＬ層
１２８ 第２電極
１３０ テープケーブルのライン
１４０ テープケーブル
１５０ 駆動回路チップ
１６０ 端子バンプ
１７０、１７１、１７９ 裏面配線
１９０、１９９ 外部取り出しリード
２００、２０２ 金属母体
２０４、２０５、２０６、２０８ 絶縁層
２３０、２３１、２３９ ビア
２４０ コンタクトホール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子の基板に係り、特に、トップエミッション型の有機ＥＬ素子用に金属材を用いた基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、略して「有機ＥＬ素子」という。）は、近年の薄膜形成技術の進歩により、厚さｎｍクラスの高純度、良質の積層膜が形成できるようになり、５Ｖ程度の低電圧動作が可能となった。
このようにして有機ＥＬ素子は、低消費電力、高品質で、薄型で、さらには曲面表示も可能な、次世代表示システム用の素子として注目されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子では、所定の有機分子成分からなる複数の膜を上下に積層して有機ＥＬ層とし、その上下両側に各々電極層を付着してＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）を形成し、両電極を通じて所定の電圧又は電流を印加して電子とホールを有機ＥＬ層に注入し、電子とホールが再結合する際に発光する現象を利用する。
従って、この発光を外部に導いて表示機能を果たさせるためには、上下に備えた電極の内、少なくとも一方の電極は透明でなければならない。
【０００４】
透明電極としては、電気伝導度と透明度の両立を図ることができる材質としてＩＴＯ（酸化インジウム錫）が普及しているが、一般にはＩＴＯの電気抵抗を下げるためアニールが必要であり、且つ、ＩＴＯの表面の平滑度を上げるため（粗度を下げるため）研磨が必要であった。
【０００５】
有機ＥＬ層はＩＴＯのアニールの際に高温になると変質してしまうので、有機ＥＬ層は、従来はＩＴＯより後に形成する必要があった。
即ち、積層順が［基板−第１電極（ＩＴＯ）−有機ＥＬ層−第２電極（不透明電極）］となり、基板側から発光させる（ボトムエミッション）ため、基板も透明でなければならず、通常、ガラス基板を用いている。
【０００６】
しかしながら、ガラス基板は熱伝導性が悪く、作動中の発熱に対し放熱が不十分で高温になり有機ＥＬ層の劣化を招き易い。
【０００７】
さらに、高速高精細の表示システムを得るためには、アクティブマトリクス（ＴＦＴ）駆動にしなければならないが、その場合、ＴＦＴトランジスタを基板とＩＴＯ電極の間に形成しなければならないので、ＴＦＴトランジスタの存在する分だけ開口率が低下し、発光の外部変換効率が低下する。
即ち、所要の発光量を確保するためには消費電力が増大し、従って消費電力に比例する発熱量が増大し、さらに高温になってしまい、有機ＥＬ層の劣化を一層招き易い。
【０００８】
そこで、第２電極を透明化して［基板―ＴＦＴ−第１電極−有機ＥＬ層−第２電極（ＩＴＯ）］とし、基板の反対側から発光させる（トップエミッション）方式が研究されている。
その際、第２電極の形成により有機ＥＬ層を変質させないように、種々の工夫がなされている。
【０００９】
例えば特許文献１には、第２電極（透明電極）を多層ＩＴＯ薄膜化し、従来と同程度の電気伝導度を確保しつつ透明度を向上し、ＩＴＯ成膜の際の基板の温度を低温に抑える技術が開示されている。
【００１０】
また例えば特許文献２には、ボトムエミッション型で作成した有機ＥＬ層基板（色変換基板）と、別に作成したＴＦＴ基板を貼り合わせる（その際、両基板間のギャップ調整と応力緩和用にオーバコート層を設ける）ことによりトップエミッション型に切り替える技術が開示されている。
しかしながら、これらの技術には、基板の温度上昇抑制が必ずしも十分でなく、また、工程数が増加して製造方法が複雑になるという問題がある上に、ガラス基板に頼っているので放熱が十分でなく、有機ＥＬ層の劣化を招き易いという問題があった。
【００１１】
さらにガラス基板の場合、ガラスはドリルを当てると割れ易く、ビア加工、特にファインピッチのビア加工が殆ど不可能であるので、第１電極（基板側の電極）に対する駆動回路をコンパクトに取り付けることができない。
【００１２】
なぜならば基板上に、有機ＥＬ層の搭載された部分を囲む周縁部、いわゆる額縁を設け、額縁上に外部取り出しリード用のボンディングパッドを設けるか、駆動回路チップを搭載するか、例えばテープケーブルの各配線を第１電極に額縁上で接続して引き出し配線とし、テープケーブルを基板の裏側に曲げ返して、基板裏側に搭載した駆動回路に接続しなければならず、これらの接続工程が複雑である上に、額縁領域の分だけ発光表示できない領域が増えてしまい表示システム全体をコンパクトにできないからである。
【００１３】
これを、図１〜３を参照して説明すると、いずれもガラス基板１００の上面にはＯＬＥＤの第１電極となる下部配線１１０及び、有機ＥＬ層１２０が形成されている。
【００１４】
図１の場合、下部配線１１０はガラス基板上に、一体となって付着されているか、又は図で奥行き方向に複数本に分かれて互いに平行に付着されている。
いずれの場合でも、下部配線１１０は基板の周縁部に延伸されて、ボンディングパッド１１０ａを備え、そこに、後の工程で外部取り出しリード１９０が接着される。
この結果ガラス基板には、少なくともボンディングパッド１１０ａのサイズに見合って図示したａ−ｂだけ延伸された額縁部が必要になる。
【００１５】
図２の場合、パッシブマトリクス駆動型の有機ＥＬ素子を対象とする。
有機ＥＬ層１２０の上にさらに、複数の第２電極１２８が複数の下部配線（第１電極）１１０と互いに直交するように形成されている。
第１電極１１０は直接に、第２電極１２８は適当な配線（図示せず）を介して下部配線１１１に接続され、第１、第２電極共に基板の周縁部に延伸され、駆動回路チップ１５０の端子バンプ１６０に接続される。
この結果ガラス基板には、少なくとも駆動回路チップのサイズに見合って図示したａ−ｃだけ延伸された額縁部が必要になる。
【００１６】
図３の場合、上記図２の場合と同じパッシブマトリクス駆動型の有機ＥＬ素子を対象とする。
テープケーブル１４０の各ライン１３０の一端は基板の周縁部で、第１電極である下部配線１１０の延伸部、及び第２電極１２８の延伸部である下部配線１１１（図示せず）に接着され、ガラス基板１００の裏側に曲げ返されて、裏面配線１７０に接着される。
裏面配線１７０の他端に駆動回路チップ１５０の端子バンプ１６０が接続されている。
この結果、テープケーブル１４０の接着部及び折り曲げ部のサイズに見合って図示したａ−ｄだけ延伸された額縁部が必要になる。
なお、ボトムエミッション型の場合は、さらに図示したａ−ｃだけ額縁部が増加する。
【００１７】
さらに基板の材質としては、特にＴＦＴの基板を兼ねることができるポリシリコン又はアモルファスシリコンが注目されているが、ビア加工が可能な厚さでは脆く、十分な強度を有する厚さではビア加工が困難になり、単独の基板材料としては使い難い。
【００１８】
さらにまた、基板の材質としては、特に有機ＥＬ層の基板を兼ねることができるプラスチックが注目されており、プラスチックは可撓性、曲面表示可能性の点からも注目されているが、一般にプラスチック単独では有機ＥＬ層の変質、劣化を招く酸素と水の侵入を防ぐ十分な保護能力がない。
【特許文献１】特開２００４−１３９９９１号公報
【特許文献２】特開２００３−２８２２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、熱伝導性が高いので放熱性が高く、有機ＥＬ素子に対する保護能力が高く、しかも製造工程が簡単な、トップエミッション型有機ＥＬ素子の基板を提供することを目的とする。
【００２０】
本発明は、又これに加えて最小限の額縁領域しか要せず、しかも可撓性のある、トップエミッション型有機ＥＬ素子の基板を提供することを目的とする。
【００２１】
本発明は、又これらに加えて接地面としても使える、トップエミッション型有機ＥＬ素子の基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成するために、本発明による有機ＥＬ素子の基板は請求項１に記載のとおり、マグネシウム、アルミニウム、又はそれらを含む合金からなる金属母体と、前記金属母体に設けられたビアと、前記金属母体の、ビアの内面を含む表面を酸化して形成される絶縁層と、を含むことを特徴とする。
【００２３】
また、請求項２に記載のとおり、前記有機ＥＬ素子の基板は、さらに、第１の表面と第２の表面の各々に、選択的に前記ビアを介して接続された配線からなる第１と第２の配線層を備え、前記第１の表面には少なくとも有機ＥＬ層が付着され、前記第２の表面には少なくとも外部取り出しリードが搭載されていることを特徴とする。
【００２４】
また、請求項３に記載のとおり、前記有機ＥＬ素子の基板は、さらに、第１の表面と第２の表面の各々に、選択的に前記ビアを介して接続された配線からなる第１と第２の配線層を備え、前記第１の表面には少なくとも有機ＥＬ層が付着され、前記第２の表面には少なくとも駆動回路チップが搭載されていることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項４に記載のとおり、前記有機ＥＬ素子の基板は、さらに、前記絶縁層にコンタクトホールを備え、前記第１の配線層の一部が選択的に前記コンタクトホールを介して前記金属母体に接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明による有機ＥＬ素子の基板によれば、基板母体が金属であるので基板からの放熱性が高く、保護能力が高いので有機ＥＬ層の劣化を招かず、しかも工程が簡単であるので、信頼性の高いトップエミッション型有機ＥＬ素子を経済的に提供できる。
【００２７】
また、本発明による有機ＥＬ素子の基板によれば、最小限の額縁領域しか要しないので、コンパクトな表示システムを実現でき、しかも可撓性があるので、必要ならば曲面表示の可能な、トップエミッション型有機ＥＬ素子を経済的に提供できる。
【００２８】
また、本発明による有機ＥＬ素子の基板によれば、金属基板母体をそのまま面状の接地配線として使えるので、動作の安定なトップエミッション型有機ＥＬ素子を経済的に提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明に係る実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００３０】
図４は、本発明による第１の有機ＥＬ素子の基板を用いた有機ＥＬ素子の構造を示す断面模式図であり、図７は、その有機ＥＬ基板の製法を示す断面模式図である。
図５は、本発明による第２の有機ＥＬ素子の基板を用いた、パッシブマトリクス駆動型の有機ＥＬ素子の構造を示す断面模式図であり、図８は、その有機ＥＬ基板の製法を示す断面模式図である。
図６は、本発明による第２の有機ＥＬ素子の基板を用いた、パッシブマトリクス駆動型の有機ＥＬ素子の構造を示す断面模式図であり、図９は、その有機ＥＬ基板の製法を示す断面模式図である。
【実施例１】
【００３１】
最初に図７（Ａ）〜（Ｅ）を参照すると、本発明による有機ＥＬ素子の基板は次の順序で形成される。
ステップ１で、図７（Ａ）のように、最初に金属母体２００を用意する。金属母体の材質としては、加工性、熱伝導性が高く、経済的に入手できることが望ましく、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）もしくはそれらを含む合金が好適である。
【００３２】
金属母体の表面側（図では上側）を研磨して、所定の平滑度を得ておく。この平滑度は、後の工程で付着される有機ＥＬ層の光学的品質レベルに大きく影響するものである。
Ｍｇの場合は、バフ研磨、電界研磨、もしくはバフ研磨と電界研磨を併用することにより、０．０１０μ台の優秀な平滑度が得られることが報告されている。
【００３３】
次にステップ２で、図７（Ｂ）のように、金属母体２００には、ビア２３０が設けられる。金属母体がＭｇの場合、ビア加工はドリルもしくはレーザによるドリリングによって精密かつ容易になされる。
また、特に可撓性を求めて薄い金属母体を用いる場合、ビア加工は所望のパターンに合わせたマスキングの後、選択的にエッチングすることによりなされる。
【００３４】
次にステップ３で、図７（Ｃ）のように、金属母体２０２の表面である、上表面、裏面、側面、ビア２３０の内表面に、各々、絶縁層２０４、２０５、２０６、２０８を形成する。
【００３５】
これらの絶縁層は、金属母体の酸化によって形成する。
その際Ａｌの場合は、アルミナを形成するためには陽極酸化、即ち電気化成を要するのに対し、Ｍｇの場合は、例えば２塩化マグネシウムＭｇＣｌ２の２〜５％溶液にディップ（浸す）し、焼成するだけでよい。 形成された酸化Ｍｇの膜厚は５０〜１００ｎｍと薄いが、有機ＥＬ素子に要求される耐圧１５Ｖを十分クリアできる。
【００３６】
また、金属母体の表面には研磨によっても除ききれないミニ突起が存在し、後工程でその上にＯＬＥＤ層などを付着するとＯＬＥＤ層の一部を突き破る場合があるが、この酸化により、ミニ突起もその形状のまま表面が酸化されているので、電気的な短絡故障に至らない。
【００３７】
ＭｇＣｌ２液浸の場合、表面にムラ、アレを生ずる場合があるが、この問題は、適切な濃度のＮａＯＨ＋ＮａＣｌにディップし焼成することにより解決できることが報告されている。
（Ａ．Ｙａｍａｍｏｔｏ ａｎｄ Ｈ．Ｔｓｕｂａｋｉｎｏ，Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｒａｎｓ．，４４−４（２００３），ｐｐ５１１−５１７，Ｊｐｎ．Ｉｎｓｔ．Ｍｅｔａｌｓ）
以上のような加工性の観点から、以下の説明では金属基板をＭｇ基板で代表する。
【００３８】
次に、例えばスクリーン印刷により、マスキングの後、ビア２３０の内部に導電性ペーストを流し込んでビアの上面と下面が各々フラットになるように埋める。
【００３９】
なお、金属母体が極薄の薄膜の場合、ステップ２に戻って、所望とは逆パターンにしたマスキングの後、陽極酸化により、ビア部分の金属を残して、金属全体を酸化して絶縁物とする方法もある。
この方法は、電気化成を要し、熱伝導性が低下するが、マスキングが１回ですむ上にビア部分に自動的に金属が残り、導電性ペーストなどにより埋め戻す必要がない。
【００４０】
次にステップ４で、図７（Ｄ）のように、基板の上表面に一体もしくは複数本の下部配線１１０が形成される。
【００４１】
次にステップ５で、図７（Ｅ）のように、裏面絶縁層２０５の上に、所定の形状のボンディングパッドを備えた裏面配線１７０が形成される。
【００４２】
次に図４を参照すると、上記の図７（Ｅ）の状態の金属基板を用いて、裏面配線１７０のボンディングパッドに外部取り出しリード１９０が接続される。
次に、上面側に有機ＥＬ層１２０が形成される。
【００４３】
このように図４において、有機ＥＬ層１２０は、基板の端（破線ａで示す）まで延伸して有効に発光させることができる。
即ち、金属基板の特長である、可撓性、加工性、熱伝導性の良さを活かしながら、額縁部のサイズを最小限にできる。（実際には、封止用のキャップを図で上方から被せて、基板との間を封止しなければならないので、そのために基板側には最小限の額縁部が必要である。）
【実施例２】
【００４４】
図８（Ａ）〜（Ｅ）を参照すると、本発明による、第２の有機ＥＬ素子の基板は、パッシブマトリクス駆動型用の場合、次の順序で形成される。
【００４５】
即ち、上記実施例１の場合と同様にステップ１〜５の順に進められるが、ステップ２、３において、複数のビア２３０の組と並んで別の複数のビア２３１の組が同時に形成される。
【００４６】
次にステップ４で、図８（Ｄ）のように、基板の上表面に複数本の下部配線１１０が互いに平行に、図で左右方向に形成され、ビア２３０の上面側を被覆して接続され、第１電極となる。同時に別の複数本の下部配線１１１（図示せず）が形成され、ビア２３１の上面側を被覆して接続される。
下部配線１１０の材質は第１電極として使うので、障壁電位が低く電気伝導性の高いＭｇもしくはＭｇ−Ａｇが好適である。
【００４７】
次にステップ５で、図８（Ｅ）のように、裏面絶縁層２０５の上に、所定の形状のボンディングパッドを備えた裏面配線１７０、１７１が形成され、各々ビア２３０、２３１の裏面側を被覆して接続される。
【００４８】
次に図５を参照すると、上記の図８（Ｅ）の状態の金属基板を用いて、裏面配線１７０、１７１のボンディングパッドに駆動回路チップ１５０の端子バンプ１６０が接続される。
次に、上面側に有機ＥＬ層１２０と、第１電極１１０に直交する第２電極１２８が形成される。
次に第２電極１２８は適切な配線を介して上記下部配線１１１に接続される（図示せず）。
【００４９】
以上において、裏面配線１７０、１７１の形状を適切に取れば、駆動回路チップの端子バンプ１６０ではなく、上記実施例１の場合と同じように、外部取り出しリード１９０を接続することができる。
【００５０】
また、アクティブマトリクス駆動型の場合は例えば、ステップ３において、金属基板の絶縁層２０４の上にポリシリコン又はアモルファスシリコンからなるＴＦＴ層が設けられ、ＴＦＴ層には、各々ゲート、ソース、ドレーンを有するＴＦＴトランジスタが形成され、ドレーン配線Ｚが対応するＯＬＥＤの第１電極に接続され、ゲート配線Ｘ、ソース配線Ｙは互いに直交する行列をなし、第１電極１２０は、その行列の交点の数だけアレイ状に形成される（図示せず）。
【００５１】
この内、ゲート配線Ｘは図８（Ｄ）における下部配線１１０として形成され、上記ビア２３０に接続される。
また、ソース電極Ｙは下部配線１１０の上に、絶縁層を介して下部配線１１０と直交するように形成され、上記別のビア２３１に接続される（図示せず）。
次に、ステップ４以降は上記パッシブマトリクス駆動型の場合と同じであるが、第２電極は一体でよく、所定の一定電圧が与えられるよう適切に配線される。
【００５２】
この結果、いずれの場合も、実施例１の場合と同様に、基板の端（破線ａで示す）まで有機ＥＬ層が有効に作動することができ、基板の額縁部は最小限に抑えられる。
【実施例３】
【００５３】
図９（Ａ）〜（Ｅ）を参照すると、本発明による、第３の有機ＥＬ素子の基板は、次の順序で形成される。
即ち、上記実施例１の場合と同様にステップ１〜５の順に進められるが、ステップ３において、（Ｃ）に示すように、さらにコンタクトホール２４０が形成される。
【００５４】
この結果、コンタクトホール２４０上に形成された下部配線１１１は、コンタクトホールを介し、金属母体２０２全体に接続される。下部配線１１１は最寄りに形成されたビア２３９を介して裏面の配線１７９に接続することができる。
【００５５】
図６を参照すると、図９（Ｅ）に示す金属基板を用いて、裏面配線１７０、１７９に設けられたボンディングパッドに、各々、外部取り出しリード１９０、１９９が接続される。
あるいは、裏面配線１７０、１７９に、上記図５と同じように、駆動回路チップ１５０の端子バンプ１６０が接続される（図示せず）。
いずれの場合も、次に、上面側に有機ＥＬ層１２０が形成される。
【００５６】
従って図６において、有機ＥＬ層１２０は、下部配線１１９の存在する僅かな部分を除いて、基板の端（破線ａで示す）まで有効に延伸することができ、
即ち、金属基板の特長である、可撓性、加工性、熱伝導性の良さを活かし、額縁部のサイズを最小限に抑えながら、金属母体２０２は例えば、有機ＥＬ素子領域全体に対応する接地面として使えるので、ノイズが抑えられ、安定で正確な動作が確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】従来の技術による、有機ＥＬ素子の基板実装を示す模式図であり、外部取り出しリードを基板の表面側に接続した場合である。
【図２】従来の技術による、パッシブマトリクス駆動型の有機ＥＬ素子の基板実装を示す模式図であり、駆動回路を基板の表面側に搭載した場合である。
【図３】従来の技術による、パッシブマトリクス駆動型の有機ＥＬ素子の基板実装を示す模式図であり、駆動回路を基板の裏面側に搭載した場合である。
【図４】本発明による、第１の有機ＥＬ素子の基板を用いた、有機ＥＬ素子の構造を示す断面模式図である。
【図５】本発明による、第２の有機ＥＬ素子の基板を用いた、パッシブマトリクス駆動型の有機ＥＬ素子の構造を示す断面模式図である。
【図６】本発明による、第３の有機ＥＬ素子の基板を用いた、パッシブマトリクス駆動型の有機ＥＬ素子の構造を示す断面模式図である。
【図７】本発明による、第１の有機ＥＬ素子の基板の、製法を示す断面模式図である。
【図８】本発明による、第２の有機ＥＬ素子の基板の、製法を示す断面模式図である。
【図９】本発明による、第３の有機ＥＬ素子の基板の、製法を示す断面模式図である。
【符号の説明】
【００５８】
１００ ガラス基板
１１０ 下部配線（第１電極）
１１１ 下部配線
１１０ａ ボンディングパッド
１２０ 有機ＥＬ層
１２８ 第２電極
１３０ テープケーブルのライン
１４０ テープケーブル
１５０ 駆動回路チップ
１６０ 端子バンプ
１７０、１７１、１７９ 裏面配線
１９０、１９９ 外部取り出しリード
２００、２０２ 金属母体
２０４、２０５、２０６、２０８ 絶縁層
２３０、２３１、２３９ ビア
２４０ コンタクトホール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシウム、アルミニウム、又はそれらを含む合金からなる金属母体と、前記金属母体に設けられたビアと、前記金属母体の、ビアの内面を含む表面を酸化して形成される絶縁層と、を含むことを特徴とする有機ＥＬ素子の基板。
【請求項２】
第１の表面と第２の表面の各々に、選択的に前記ビアを介して接続された配線からなる第１と第２の配線層を備え、前記第１の表面には少なくとも有機ＥＬ層が付着され、前記第２の表面には少なくとも外部取り出しリードが搭載されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子の基板。
【請求項３】
第１の表面と第２の表面の各々に、選択的に前記ビアを介して接続された配線からなる第１と第２の配線層を備え、前記第１の表面には少なくとも有機ＥＬ層が付着され、前記第２の表面には少なくとも駆動回路チップが搭載されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子の基板。
【請求項４】
前記絶縁層にコンタクトホールを備え、前記第１の配線層の一部が選択的に前記コンタクトホールを介して前記金属母体に接続されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の有機ＥＬ素子の基板。
【請求項１】
マグネシウム、アルミニウム、又はそれらを含む合金からなる金属母体と、前記金属母体に設けられたビアと、前記金属母体の、ビアの内面を含む表面を酸化して形成される絶縁層と、を含むことを特徴とする有機ＥＬ素子の基板。
【請求項２】
第１の表面と第２の表面の各々に、選択的に前記ビアを介して接続された配線からなる第１と第２の配線層を備え、前記第１の表面には少なくとも有機ＥＬ層が付着され、前記第２の表面には少なくとも外部取り出しリードが搭載されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子の基板。
【請求項３】
第１の表面と第２の表面の各々に、選択的に前記ビアを介して接続された配線からなる第１と第２の配線層を備え、前記第１の表面には少なくとも有機ＥＬ層が付着され、前記第２の表面には少なくとも駆動回路チップが搭載されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子の基板。
【請求項４】
前記絶縁層にコンタクトホールを備え、前記第１の配線層の一部が選択的に前記コンタクトホールを介して前記金属母体に接続されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の有機ＥＬ素子の基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−４０５８１（Ｐ２００６−４０５８１Ａ）
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２１４７４６（Ｐ２００４−２１４７４６）
【出願日】平成１６年７月２２日（２００４．７．２２）
【出願人】（５０２０２８２５６）株式会社エーエムエス (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２２日（２００４．７．２２）
【出願人】（５０２０２８２５６）株式会社エーエムエス (6)
【Ｆターム（参考）】
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