CN100428530C - 有机电致发光显示装置的制造方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种有机电致发光显示装置的制造方法，该有机电致发光显示装置，在第一电极层和第二电极层之间具有有机发光层，在其任一个象素未点亮时，从第一电极层侧观察该象素的有机发光层，如果含有异物则把第二电极层分离成与异物接触的区域和与该区域和异物都不接触的区域。由此，可以减小点不亮的显示区域，制造显示性能优良的有机EL显示装置。
Description
技术领域
本发明涉及有机电致发光(EL)显示装置的制造技术，尤其涉及可以有效地制造显示性能优良的有机EL显示装置的有机EL显示装置的制造方法。
背景技术
如果在有机EL元件的有机发光层中含有异物，由于在夹持该有机发光层的电极(金属电极、透明电极)之间的短路等，会产生缺陷象素(发光不好象素、不发光象素等)。作为修正这些缺陷象素的技术，已知有专利文献1、2中记载的技术。
根据专利文献1记载的技术，从与缺陷象素对应的金属电极上用激光除去短路等的产生区域。由此，在被部分地除去的金属电极和透明电极之间的有机发光层能够良好地发光，所以修复了缺陷象素。
另外，根据专利文献2记载的技术，各象素被分割成多个象素要素，只用激光除去构成缺陷象素的象素要素中的、包含短路产生处的象素要素的金属电极。由此，可以对除包含短路位置的象素要素以外的象素要素不产生影响地修复缺陷象素。
<专利文献1>日本专利申请特开2001-118684号公报
<专利文献2>日本专利申请特开2000-195677号公报
发明内容
但是，在专利文献2记载的技术中，必须用薄膜图形把所有的象素分别分割成多个象素要素。由于必须有这样的工序，有机EL元件的制造步骤变得复杂化。
而根据对比文件1记载的技术，由于激光直接照射在异物上，异物发生烧熔，可能会污染有机发光层。这样的污染成为有机EL元件的显示性能(例如，亮度等的光学特性、元件寿命)降低的原因。
为此，本发明的目的在于提供可以有效地制造显示性能优良的有机EL显示装置的影像显示装置的制造方法。
根据本发明的一种方式，提供一种有机电致发光显示装置的制造方法，该有机电致发光显示装置具有：有机膜、以及夹着上述有机膜对置的用来使上述有机膜发光的第一和第二电极层，且从上述有机膜发出的光通过上述第一电极层，其特征在于包括：检查上述有机膜是否发光，如果上述有机膜不发光则从上述第一电极层侧检测该有机膜内的异物的处理；以及在检测到上述异物时，把可通过上述第一电极层和上述有机膜的激光，从上述第一电极层侧经不包含上述异物的光路照射到上述第二电极层上，从上述第二电极层中除去围绕在上述异物的周围的带状区域的处理。
根据本发明，可以有效地制造显示性能优良的有机EL显示装置。
附图说明
通过下面的结合附图的详述，本发明的这些和其它特征、目的和优点将更加显而易见。
图1是用来说明本发明的实施方式的有机EL显示装置的制造步骤的流程图；
图2(a)是本发明的实施方式的有机EL显示装置的平面图；
图2(b)是有机EL显示装置的平面图上的A-A剖面图；
图3(a)是用来说明本发明的实施方式的叠层膜的平面图；
图3(b)是有机EL显示装置内的叠层膜的B-B剖面图；
图4是有机EL显示装置内的含异物的叠层膜的剖面图；
图5是用来说明本发明的实施方式的象素修复处理中的向玻璃基板照射激光的方法的图；
图6是展示本发明的实施方式的象素修复处理中可使用的激光的照射区域的形状例的图。
图7是展示修复前后的象素的光学显微镜照片的图；
图8是展示本发明的实施方式的修复后的象素和比较对象象素的各自的亮度和通电时间关系的图；
图9是展示有机EL薄膜的形成材料的吸收谱的图；
图10是用来比较随在象素修复中使用的激光的波长不同有机EL薄膜的加工特性不同的光学显微镜照片的图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的一实施方式。
首先，以将底发射型有机EL显示装置作为制造对象的场合为例，说明本实施方式的有机EL显示装置的制造步骤。
图1是本发明的有机EL显示装置的制造步骤的示意流程图。图2是由该制造步骤制造的有机EL显示装置的平面图(a)和其A-A剖面图(b)。
首先，在玻璃基板210的一个面(以下称背面)210a内以矩阵状确定的多个象素区域200上分别形成用来驱动象素的驱动电路层220，并在各驱动电路层220上分别形成在可见光区光学透明的第一电极230(步骤S110)。
接着，在各第一电极230上分别形成有机EL薄膜240(S120)，在各有机EL薄膜240上分别形成在可见光区不透明的金属膜作为第二电极250(S130)。
在这样形成的各叠层膜270中，如果在第一电极230和第二电极250之间流过直流电流，则夹在第一电极230和第二电极250之间的有机EL薄膜240发光。该光L从玻璃基板210的另一个面(以下称表面)210b侧取出。但是，如果这样的通电在大气中进行，大气中的水分和污染物质侵入叠层膜270，叠层膜270的发光特性会慢慢劣化。
于是，为了使叠层膜270与大气隔离，在与大气隔离的环境下，用例如密封罐等的密封部件260对已设置有叠层膜270的玻璃基板210的背面210a侧进行密封(S140)。由此，完成了有机EL显示面板。
然后，在预定的检查环境下，通过从预定的距离正面观察，进行有机EL显示面板的点亮检查(S150)。
如果该点亮试验的结果是所有的象素200都点亮(S155)，则认定该有机EL显示面板是合格品(S195)，送到性能试验等的其它试验步骤。
而如果如图7(a)所示，点亮试验的结果是多个象素200中有任一个象素(称为200A)未点亮，即发现了象素缺陷(S155)，从玻璃基板210侧用光学显微镜观察有机EL显示面板的内部，进行非点亮象素的抽出(S160)。
结果，在未点亮的象素200A的有机EL薄膜240内含有作为象素缺陷原因的异物300时，判断为该象素200A可以用激光修复，在除此之外的场合判断为该象素200A不可用激光修复(S170)。
这样，查点可修复的象素的数目和不可修复的象素的数目，如果其结果是不可修复的象素的数目大于等于根据制品的要求规格确定的数目N，则不对该有机EL显示面板用激光进行象素修复而将其排除(S199)。相反地，如果不可修复的象素的数目小于N，则对该有机EL显示面板用激光进行象素修复。
例如，在有机EL显示面板全体允许的缺陷数N为4时，如果不可修复的象素数≥4，则排除该有机EL显示面板，如果不可修复的象素数＜4，则用激光对该有机EL显示面板进行修复。
如下所述地，用激光进行象素修复。
首先，检测可修复的象素内的异物(S180)。在本实施方式中，为了高精度地检测象素内的异物的位置，把已对象素摄影的照相机的输出图像数字化，通过对该数字化图像进行图像处理，结合使用检测象素内的异物位置的图像处理系统。
然后，用比异物300的直径d长的方形缝把对驱动电路层220和第一电极230光学透明的波长的激光M整形后，照射到玻璃基板210的表面210b上(S185)。
此时，如图5(1)所示，向离从玻璃基板210的表面210b侧观察的异物300的轮廓位置有适当间隔的区域m1照射激光M。例如，在异物300的直径d为约5μm时，向位于一边约10μm的矩形310A的外侧的、以把该矩形的两端延长相当于激光M的宽度的距离而得到的线长为一边的方形区域m1，照射整形成长约20μm×宽约5μm的激光M。上述矩形310A是以不与从玻璃基板210的表面210b侧看到的异物300的轮廓相接触的方式包围矩形310A而在玻璃基板210的表面210b上确定的假想的矩形。
在此使用的激光M通过有机EL薄膜240，且优选地，具有对有机EL薄膜240的形成材料透射率高的波长，从而在切断对象(第二电极)上可吸收更多的能量。对此后面有描述。
之后，从玻璃基板210的表面201b照射的激光M通过不包含异物300的光路，透过玻璃基板210、驱动电路层220、第一电极230和有机EL薄膜240，到达第二电极250。结果，第二电极250的激光照射区域被瞬间加热，通过所谓的烧熔现象除去。
之后，如图3所示，为了使与异物300接触的区域(与第一电极230之间因异物300短路的区域)250a与第二电极250完全分离，从玻璃基板210的表面210b侧以不照射到异物300上的方式把同样的方形激光M照射多次。具体地，如图5(1)～(4)所示，以多个激光照射区域m1～m4完全包围异物300和第二电极250的接触点，构成封闭的图形的轮廓的方式，向假想的矩形310A的外侧的与该矩形310A的剩余各边相接的方形区域m2～m4依次照射方形的激光M。
由此，如图3所示，从第二电极250中除去成框状地包围异物300的、沿一边约20μm的矩形(外形)的轮廓的带状区域310，结果，比该区域250b窄的与异物300接触的区域250a呈岛状地，从与异物300不接触的区域(与第一电极230不短路的区域)250b，完全分离。
这样，如果和异物300接触的区域250a被分离，通过在和第一电极230无短路的剩余的区域250b与第一电极230之间通电，可以使有机EL薄膜240的除了有异物300的区域以外的区域(即夹在和第一电极230无短路的区域250b和第一电极230之间的区域)可以发光，可以如图7(b)所示地点亮象素200A。即，可以修复象素缺陷，所以可以提高制品的生产率。
之后，再次在预定的检查环境下，通过从预定的距离正面观察来检查有机EL显示装置是否点亮(S190)，在判断成所有的象素200都点亮之前，反复进行S175～S190的处理。由此，在可修复的象素全部点亮时，认定该有机EL显示面板是合格品(S195)。对该有机EL显示面板，与在最初的点亮检查中认定为合格品的有机EL显示面板同样地，进行性能试验等的其它试验。
根据以上的制造处理，(1)在有机EL薄膜240内存在异物300时，通过从第二电极250中只除去完全包围异物300的带状区域310，使与异物300接触的岛状状的区域250a和与异物300不接触的区域(修复后的象素的用作第二电极的区域)250b完全分离，所以即使不把全部象素用薄膜图形分割成多个象素要素，而只对未点亮的象素进行处理，就可以修复该象素。因此，不会导致有机EL显示装置元件的制造步骤的复杂化。
而且，(2)如图3所示，激光M避开异物300，只通过异物300的周边区域320到达第二电极250，所以可以不被异物300吸收，平滑地切断第二电极250。而且，(3)由于激光M不照射到有机EL薄膜240内的异物300上，由于异物300的飞散导致的有机EL薄膜240的污染可以被防止。
因此，根据本实施方式的有机EL显示装置的制造步骤，可以有效地制造显示性能优良的有机EL显示装置。
以上，以作为象素缺陷的原因的异物，是与第一电极230和第二电极250两者都接触的异物300为例进行了说明，但实际上，除这样的状态以外的状态下的异物，也是在第一电极230和第二电极250之间形成电流泄漏路径的原因。在第一电极230和第二电极250之间形成电流泄漏路径的异物的状态例示于图4(a)～(d)。
图4(a)中示出与第一电极230和第二电极250中的某一方相接触的导电性异物300A，图4(b)中示出与第一电极230和第二电极250中的任一方都不接触的导电性异物300B。如果在有机EL薄膜240中含有这样的异物300A、300B，在该异物300A、300B的位置处第一电极230和第二电极250的间隔足够窄。由此，在第一电极230和第二电极250之间施加电压时有可能在异物300A、300B的位置上形成电流泄漏路径。
图4(c)中示出由于异物300C的存在有机EL薄膜240的膜厚局部减薄的场合。此时，在有机EL薄膜240的膜厚减薄的部分第一电极230和第二电极250的间隔变窄。由此，不管异物300C有无导电性，在异物300C的位置上都有可能形成电流泄漏路径。
图4(d)中示出由于异物300D的存在在有机EL薄膜240中产生缺陷的场合。此时，在有机EL薄膜240的缺陷部分第一电极230和第二电极250发生短路。由此，不管异物300D有无导电性，在异物300D的位置上都形成电流泄漏路径。
对于在此作为具体例举出的异物300A-300D，本实施方式的用激光进行的象素修复也有效，即，通过向包围从玻璃基板210的表面210b侧观察到的异物300A-300D的外形的带状区域上照射激光，把第二电极250分离成比异物300A-300D的外形(向着第二电极的面内方向的、异物的断面)大的岛状区域和其它区域(修复后的象素的用作第二电极的区域)，可以防止在第一电极230和第二电极250之间形成电流泄漏路径。
为了确认上述效果中的(2)、(3)，进行使用以下的三种样品的比较实验。
(a)样品1：
正常点亮的有机EL显示元件。
(b)样品2：
用根据本实施方式的制造步骤制作的有机EL显示元件。其中，在制造步骤中对由含Fe、Ni、Cr等的不锈钢系异物(直径约10μm)导致的象素缺陷进行了修正。
(c)样品3：
由于在有机EL薄膜240上存在与样品2同样的异物，通过用激光直接照射该异物区域而修正了象素缺陷的有机EL显示元件。
对这些样品1-3，进行设定成初期亮度1000cd/m2的直流电流的连续通电试验，测量其间的亮度变化。结果示于图8。
样品2的亮度与样品1的亮度以大致相同的速度缓慢降低，而样品3的亮度，由于被激光照射的异物是污染源，从通电刚开始就急剧下降。而且，样品3的亮度减半的时间与样品1、2相比也明显短很多。
另外，在样品2的象素缺陷的修正处理中，用一次激光照射就可以平滑地除去第二电极的激光照射区域，而在样品3的象素缺陷的修正处理中，不锈钢系的异物吸收激光，只用一次激光照射不能完全除去第二电极的激光照射区域，所以必须在同一区域上反复三次照射激光。
从以上的结果可以确认，根据本实施方式的制造步骤，获得了与作为制品的有机EL显示装置有关的上述的效果。
另外，在本实施方式中，虽然从第二电极250中除去了包围异物300的矩形的带状区域310，但只要是包围异物且容易激光加工的形状，第二电极的除去区域可以是任何一种形状。例如，第二电极的除去区域，也可以是沿除矩形以外的多边形轮廓的带状区域、环状区域(参见图6(b)、沿异物300的外形的形状的带状区域(参见图6(c))。
在本实施方式中，虽然多次照射整形成方形的激光M，但只要能把与异物300接触的区域250a和第二电极250分离开，以什么样的方式向玻璃基板210的表面210b照射激光M都可以。
例如，也可以如图6(a)所示，通过把用缝等的光学系统整形为与异物300的大小对应的尺寸的矩形的框状的激光M1向玻璃基板210的表面210b照射1次，从第二电极250一次除去包围异物300的矩形的框状区域310。
也可以如图6(b)所示，通过把用缝等的光学系统整形成与异物300的大小对应的直径的环状的激光M1向玻璃基板210的表面210b上只照射一次。
也可以如图6(c)所示，通过在玻璃基板210的表面210b内用激光的光斑扫描异物300的轮廓，从第二电极250除去沿异物300的外形的形状的带状区域310A。
另外，上述制造步骤中的制造条件对作为成品的有机EL显示装置的品质有影响。下面说明优选的制造条件。
第一，说明第二电极的除去区域310的形状和尺寸。
由于第二电极的除去区域310及它包围的区域是有机EL薄膜240的不发光区域，第二电极的除去区域310的尺寸对用户的视觉有影响。于是，为了确认其影响，在预定的检查环境下，通过从预定距离正面观察，进行第二电极的除去区域310的形状和尺寸互不相同的修复后的象素的点亮试验。
结果，例如，在第二电极的除去区域310为约50μm×约50μm的矩形的框状时(第二电板的除去区域310及它包围的区域的面积，即不发光区域的面积为约2500μm2)，用户用肉眼看没有不舒服感，但第二电极的除去区域310为比这大的矩形的框状，例如80μm×80μm的矩形的框状时(不发光区域的面积为约6400μm2)，用户用肉眼可以看到不发光区域是黑点。
而在第二电极的除去区域310为外径约60μm的环状时(不发光区域的面积为约2827μm2)，用户用肉眼看没有不舒服感，但第二电极的除去区域310为外径约80μm的环状时(不发光区域的面积为约5026μm2)时，用户用肉眼可以看到不发光区域是黑点。
从这些可以确认，第二电极的除去区域310的尺寸对用户的视觉有影响，而且确认在作为实际制品出厂时，最好把第二电极的除去区域310的形状和尺寸定为不发光区域的面积小于等于2500μm2。
第二，说明象素修复用的激光M的波长产生的影响。
如上所述，优选地，象素修复用激光M具有对于有机EL薄膜240的形成材料透射率高的波长。其理由是，由于激光M从玻璃基板210侧照射，透过驱动电路层220、第一电极230和有机EL薄膜240到达切断对象(第二电极250)，如果有机EL薄膜240吸收多，几乎不能到达第二电极250；有机EL薄膜240被加热熔化，在基板的面内方向上也有热的扩散，可能得不到所希望的加工形状。
于是，为了确认有机EL薄膜240的形成材料和激光M的波长的关系，准备吸收特性互不相同的有机EL薄膜，用波长不同的激光进行与这些有机EL薄膜接触的第二电极的切断加工。
在此，以具有用显示出图9所示的吸收谱的三种发光材料(兰色发光材料、绿色发光材料、红色发光材料)形成的有机EL薄膜的象素的第二电极，作为从Nd:YAG激光器得到的三种激光(波长355nm的紫外线、波长532nm的可见光(绿)、波长1064nm的近红外线)的切断对象。图中所示的吸收率是有机EL薄膜的膜厚和该有机EL薄膜的各波长下的吸收系数的乘积。
如图9(a)所示，对于兰色发光材料，上述三种激光的吸收率都是≤0.1的值。另外，如图9(b)所示，对于绿色发光材料，上述三种激光中的波长532nm和波长1064nm的激光的吸收率是≤0.1值，波长355nm的激光的吸收率为约0.25。
而且，如图9(c)所示，对于红色发光材料，上述三种激光中的波长1064nm的激光的吸收率是≤0.1的值，波长355nm激光和波长532nm的激光的吸收率分别是约0.5和约0.4。
用光学显微镜观察各第二电极的切断部的结果，确认对各发光材料有如下结果。
对于具有绿色发光材料的有机EL薄膜的象素，如图10(b)所示，用对绿色发光材料的吸收率为≤0.1的波长532nm的激光进行照射很好地切断第二电极，在有机EL薄膜中几乎不发生熔化。用对绿色发光材料的吸收率≤0.1的波长1064nm的激光进行照射也获得了同样的结果。
与此不同，如图10(a)所示，用对绿色发光材料的吸收率为约0.25的波长355nm的激光进行照射不能完全切断第二电极。
另外，对于具有红色发光材料的有机EL薄膜的象素，用对红色发光材料的吸收率为≤0.1的波长1064nm的激光进行照射很好地切断第二电极，在有机EL薄膜中几乎不发生熔化。用对红色发光材料的吸收率为约0.5的波长355nm的激光和对红色发光材料的吸收率为0.4的532nm激光进行照射不能完全切断第二电极。
对于具有兰色发光材料的有机EL薄膜的象素，用对兰色发光材料的吸收率为≤0.1的波长355nm、波长532nm和波长1064nm的各激光进行照射很好地切断第二电极250，在有机EL薄膜中几乎不发生熔化。
从这些可以看出，如果用对有机EL薄膜的形成材料的吸收率为≤0.1的值的波长的激光，由于难以被有机EL薄膜吸收，所以可以有效地把第二电极切断成所想要的形状。即，已确认，如果与有机EL薄膜的形成材料相应地选择有机EL薄膜的象素修复用的激光的波长，可以不使有机EL薄膜熔化地以良好的效率切断第二电极250。
另外，由于在波长355nm、波长532nm和波长1064中，最长的波长(1064nm)的激光对各发光材料都有良好的加工结果，也可以在具有由上述三种发光材料形成的有机EL薄膜240象素的修复中一律采用波长1064nm的激光。另外，激光的波长越短，光束形状越能聚合得更细，在异物比较大等场合，为了缩小修复后的象素的非点亮区域，可以从能带来良好加工结果的波长的激光中选择最短波长的激光。
尽管在此描述了一些具体实施方式，但应当理解，在不脱离本发明的范围的前提下可以有各种改变。因此，本发明的保护范围不受上述细节的限制，应包含所有落入权利要求书范围内的变更。
Claims (10)
1.一种有机电致发光显示装置的制造方法，该有机电致发光显示装置具有：有机膜、以及夹着上述有机膜对置的用来使上述有机膜发光的第一电极层和第二电极层，且从上述有机膜发出的光通过上述第一电极层，该制造方法的特征在于包括：
第一步骤，检查上述有机膜是否发光，如果上述有机膜不发光则从上述第一电极层侧检测该有机膜内的异物；以及
第二步骤，在上述第一步骤中检测到上述异物时，把可通过上述第一电极层和上述有机膜的激光，经不包含上述异物的光路照射到上述第二电极层上，使得从上述第二电极层中除去围绕在上述异物的周围的上述第二电极层的带状区域，
其中，通过在上述第二步骤中除去上述带状区域而暴露的有机膜的区域，在存在于上述有机膜中的上述异物的上方的、上述第二电极层的岛状区域与上述第二电极层的除了上述岛状区域的其它部分分离。
2.如权利要求1所述的有机电致发光显示装置的制造方法，其特征在于：
以上述第二电极层的被上述激光照射的上述带状区域和在上述异物上方的上述第二电极层的岛状区域的面积小于等于2500μm2的方式，照射上述激光。
3.如权利要求1所述的有机电致发光显示装置的制造方法，其特征在于：
上述第二电极的带状区域的轮廓是50μm×50μm的矩形框状。
4.如权利要求1所述的有机电致发光显示装置的制造方法，其特征在于：
上述有机膜由蓝色发光材料、绿色发光材料、以及红色发光材料中的任一种形成；
照射上述有机膜的激光波长设置为1064nm而与三种上述材料无关。
5.一种有机电致发光显示装置的制造方法，该有机电致发光显示装置具有：有机膜、以及夹着上述有机膜对置的用来使上述有机膜发光的第一电极层和第二电极层，且从上述有机膜发出的光通过上述第一电极层，该制造方法的特征在于包括以下步骤：
检查上述有机膜是否发光，如果上述有机膜不发光则从上述第一电极层侧检测该有机膜内的异物；以及
在检测到上述异物时，把可通过上述第一电极层和上述有机膜的激光，经通过上述有机膜内的上述异物的外侧的路径，从上述第一电极层侧照射到上述第二电极层上，切断围绕在上述异物上方的上述第二电极层的第一区域的外侧的上述第二电极层的带状区域，以使上述第二电极层的第一区域与上述第二电极层的除了上述第一区域的第二区域分离，该第一区域比上述异物的向上述第二电极层的面内方向看时的断面更宽，
其中，在切断上述第二电极层的上述带状区域的步骤后，上述第二电极层的上述第一区域留在上述有机膜上。
6.如权利要求5所述的有机电致发光显示装置的制造方法，其特征在于：
其一侧与上述第二电极层的上述第一区域接触的上述异物是导电性异物，其中上述第一区域与上述第一电极层相对，但是上述第二电极层的上述第二区域不与上述导电性异物接触。
7.如权利要求5所述的有机电致发光显示装置的制造方法，其特征在于：
通过方形激光的多次照射，切断上述第二电极层的上述带状区域，上述方形激光依次照射沿着上述第二电极层中的假想矩形的各方形区域；
上述假想矩形具有完全包围上述第二电极层的第一区域的封闭的外形。
8.如权利要求5所述的有机电致发光显示装置的制造方法，其特征在于：
上述第二电极层的上述带状区域切断为完全包围上述第二电极层的第一区域的环状。
9.一种有机电致发光显示装置的制造方法，该有机电致发光显示装置具有：有机膜、以及夹着上述有机膜对置的用来使上述有机膜发光的第一电极层和第二电极层，且从上述有机膜发出的光通过上述第一电极层，该制造方法的特征在于包括以下步骤：
从上述第一电极层侧检测与上述第二电极层接触的、在上述有机膜中的异物；以及
在检测到上述异物时，把可通过上述第一电极层和上述有机膜的激光，经隔开上述有机膜内的上述异物的外侧的路径，从上述第一电极层侧照射到上述第二电极层上，切断围绕在与上述异物接触的第一区域的周围的上述第二电极层的带状区域，以使上述第二电极层的上述第一区域与上述第二电极层的除了上述第一区域的第二区域完全分离，
其中，在切断上述第二电极层的上述带状区域的步骤后，上述第二电极层的上述第一区域留在上述有机膜上。
10.如权利要求9所述的有机电致发光显示装置的制造方法，其特征在于：
在玻璃基板上依次层叠上述第一电极层、上述有机膜、上述第二电极层，
上述激光照射到上述玻璃基板上，以照射上述第二电极层的上述带状区域。
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