JP2006253044A - 有機ｅｌディスプレイおよびそのリーク修復方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 駆動電圧を下げるとともに、再リークも抑えることができる有機ＥＬディスプレイおよびそのリーク修復方法を提供する。
【解決手段】 透明な第１の電極４０と、第２の電極７０と、これらの電極に挟まれた有機ＥＬ層５０とを含んでなる有機ＥＬディスプレイにおいて、第２の電極７０を、有機ＥＬ層５０側から順に、第１の金属層７２または導電性透明無機物層と、導電性有機物層７４とを積層した構造にする。この有機ＥＬディスプレイにリークの欠陥がある場合は、透明な第１の電極４０と第２の電極７０との間に逆バイアスを印加することで、リークは修復される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高精細で視認性に優れ、携帯端末機または産業用計測器の表示など広範囲に応用が可能な、有機エレクトロルミネセンス（以下、「有機ＥＬ」という）ディスプレイおよびそのリーク修復方法に関する。

有機ＥＬディスプレイは、第１の電極であるアノードと第２の電極であるカソードとの間に電圧を印加することにより電流を注入して有機ＥＬ層より発光させる自発光素子である。現在、フラットパネルディスプレイの主流である液晶ディスプレイに比較して、視野角が広く、応答速度が速いため、携帯電話、携帯パソコン用次世代のフラットパネルディスプレイとして開発が進められている。

近年では、有機発光素子の発光域の光を吸収し、可視光域の蛍光を発光する蛍光材料をフィルターに用いる色変換方式が開示されている（特許文献１および２等）。青色発光の有機発光素子を用いた色変換方式は、青色光を緑色光や赤色光に波長変換している（特許文献１、３および４等）。このような蛍光色素を含む蛍光変換膜を高精細にパターニングし、ＲＧＢ発光領域を形成すれば、発光体の近紫外光ないし可視光のような弱いエネルギー線を用いてもフルカラーの発光型ディスプレイが構築できる。

このようなＲＧＢの発光領域を区切ったパッシブマトリクス方式の有機ＥＬディスプレイでは、透明電極からなる所定のスキャンラインとアルミ等の金属電極からなる所定のデータラインとの間に電流を流すと、所定のサブピクセルを発光させることができる。

しかしながら、サブピクセルにプロセス上の不具合等によりリークの欠陥が生じると、サブピクセル発光をしなくなるだけではなく、同じデータライン上のサブピクセルにリーク電流が回り込むことにより輝線が発生し、重大な欠陥となる。そこで、このリーク箇所を修復するために、当該データラインとスキャンラインとの間に逆バイアスを印加することによりリーク箇所に逆方向の電流を流し、熱的に焼き切るということをしている。
特開平３−１５２８９７号公報 特開平５−２５８８６０号公報 特開平８−２８６０３３号公報 特開平９−２０８９４４号公報

図３に、従来の有機ＥＬディスプレイの一例の断面図を示す。図３に示すように、このボトムエミッション型の有機ＥＬディスプレイは、基板１０上に、色変換層２０、パッシベーション層３０、透明電極４０、有機ＥＬ層５０、金属電極６０が順次積層されている。このような構造の有機ＥＬディスプレイに上記のリーク修復方法を行うと、有機ＥＬ層５０が熱的に分解し、リーク箇所を破壊して修復がなされるが、裏面の反面鏡として取り出し効率を上げる効果もある金属電極６０も一緒に破壊する必要がある。

金属電極６０の破壊が不十分であると、垂れ下がった金属電極の一部が新たなショートを生み、再リークが発生してしまう。有機ＥＬ層５０の蒸発時に発生する圧力に対して簡単に破壊するほど金属電極６０が薄ければ、このような再リークは発生しない。しかしながら、金属電極６０を薄くしていくと、電極の抵抗が増し、駆動電圧の上昇を招く。一方、駆動電圧を下げようと金属電極６０を厚くすると、再リークが生じてしまう。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、駆動電圧を下げるとともに、再リークも抑えることができる有機ＥＬディスプレイおよびそのリーク修復方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る有機ＥＬディスプレイは、透明な第１の電極と、第２の電極と、これらの電極に挟まれた有機ＥＬ層とを含んでなる有機ＥＬディスプレイであって、第２の電極は、有機ＥＬ層側から順に、第１の金属層または導電性透明無機物層と、導電性有機物層とを積層した構造を有していることを特徴とする。

このように、第２の電極を、有機ＥＬ層側から順に、第１の金属層と導電性有機物層とを積層した構造にすることで、この導電性有機物層が、有機ＥＬ層と直接接することなく、第２の電極の電極抵抗を下げる配線として機能するので、駆動電圧を低下させることができる。また、導電性有機物層は機械強度および熱的強度が低く、リークを修復するために逆バイアスを印加すると、リーク箇所では容易に分解する。よって第１の金属層を破壊し易くし、再リークの発生を防止することができる。なお、第１の導電性透明無機物層も、第１の金属層と同様に、有機ＥＬ層と接触してカソードとして電流注入に寄与するとともに、リーク箇所では逆バイアス印加時に破壊され、再リークの発生を防止することができる。

第２の電極は、導電性有機物層上に、第２の金属層または導電性透明無機物層をさらに積層した構造を有していることが好ましい。なお、この場合、第２の電極は、第１の金属層と第２の金属層の組み合わせか、第１の導電性透明無機物層と第２の導電性透明無機物層の組み合わせが好ましい。また、第１の金属層または導電性透明無機物層は、第２の金属層または導電性透明無機物層よりも厚さが薄いことが好ましい。さらに、第１の金属層または導電性透明無機物層の厚さは１００ｎｍ以下であることが好ましい。

また、本発明は、別の態様として、有機ＥＬディスプレイのリーク修復方法であって、透明な第１の電極と、第２の電極と、これらの電極に挟まれた有機ＥＬ層とを含んでなる有機ＥＬディスプレイであって、第２の電極が、有機ＥＬ層側から順に、第１の金属層または導電性透明無機物層と導電性有機物層とを積層した構造を有している、リークの欠陥がある有機ＥＬディスプレイを準備する工程と、透明な第１の電極と第２の電極との間に逆バイアスを印加する工程とを含んでなることを特徴とする。なお、第２の電極は、導電性有機物層上に、第２の金属層または導電性透明無機物層をさらに積層した構造を有していることが好ましい。

さらに、本発明は、さらに別の態様として、上記の有機ＥＬディスプレイのリーク修復方法により修復された有機ＥＬディスプレイである。

上述したように、本発明によれば、駆動電圧を下げるとともに、再リークも抑えることができる有機ＥＬディスプレイおよびそのリーク修復方法を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る有機ＥＬディスプレイおよびそのリーク修復方法の一実施の形態について説明する。図１は、本発明に係る有機ＥＬディスプレイの一実施の形態であって、基板側から光を取り出すボトムエミッション型の有機ＥＬディスプレイを示す断面図である。

図１に示すように、有機ＥＬディスプレイは、基板１０上に、色変換層２０、パッシベーション層３０、透明な第１の電極４０、有機ＥＬ層５０、第２の電極７０が順次積層されている。さらに第２の電極７０は、２層が積層されたものであり、有機ＥＬ層５０に接触した第１の金属層７２と、有機ＥＬ層５０には直接接しない導電性有機物層７４とで構成されている。

基板１０としては、ガラスまたはポリエチレンテレフタレート、ポリスルホンあるいはポリカーボネート等のプラスチックを材料とする透明な絶縁性の基板を用いることが好ましい。

色変換層２０は、有機ＥＬ層５０からの発光を吸収して波長変換できる蛍光色素を含有する層である。フルカラーのディスプレイとするためには、色変換層２０は、少なくとも赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）の各波長に変換する独立した領域にパターニングされていることが好ましい。このような蛍光色素としては特に限定されず蛍光色素として公知の化合物を使用することができる。

パッシベーション層３０は、外部環境からの酸素、低分子成分および水分の透過を防止して、有機ＥＬ層５０の機能低下を防ぐ任意の絶縁性の層である。パッシベーション層３０は、有機ＥＬ層５０の発光を基板１０側へと透過させるために、透明な必要がある。このようなパッシベーション層３０としては特に限定されずパッシベーション層として公知の化合物により形成することができる。

第１の電極４０は、アノードとして機能し、有機ＥＬ層５０の発光を基板１０側へと透過させるために、透明な必要がある。第１の電極４０としては、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）やインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の導電性透明無機物を用いることが好ましい。また、第１の電極４０は、複数のスキャンラインを形成するようにパターニングされている（図示省略）。

有機ＥＬ層５０は、両電極間に電圧を印加することにより自発光する有機ＥＬ発光層の他、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層および電子注入層を含むことができる（図示省略）。これら各層としては特に限定されず正孔注入層、正孔輸送層、有機ＥＬ発光層、電子輸送層および電子注入層として公知の化合物により形成することができる。

第１の金属層７２は、カソードとして機能し、アルミニウム（Ａｌ）、マンガン（Ｍｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、マグネシウム（Ｍｇ）、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）等の金属またはその合金により成膜することが好ましい。スパッタ、加熱蒸着、電子ビーム蒸着等の成膜方法があるが、各材料に適した成膜方法を適用すればよい。

第１の金属層７２の厚さは、１００ｎｍ以下が好ましく、５０ｎｍ以下がさらに好ましい。第１の金属層７２の厚さが１００ｎｍを超えると、この第１の金属層７２の破壊が不十分となるため、リークの修復確率が９０％以下となり好ましくなく、５０ｎｍ以下にすることでリークを完全に修復することができる。なお、第１の金属層７２の厚さは３０ｎｍ以上あればよい。

また、第１の金属層７２は、複数のデータラインを形成するようにパターニングされている（図示省略）。このデータラインは、第１の電極４０のスキャンラインと交差するように形成されており、この交差した部分の両電極間に、有機ＥＬ層５０のサブピクセル（図示省略）が形成されている。これにより有機ＥＬディスプレイをパッシブマトリクス方式で駆動させることができる。

導電性有機物層７４は、スキャンラインとデータラインとの間に逆バイアスを印加するとリーク箇所では熱的に分解する材料で形成されている。このような材料としては、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリビニール、ポリチオフェン、ポリフェニレン等の導電性有機物が好ましい。導電性有機物はスピンコートや蒸着等により形成することができる。また、導電性有機物層７４は、第１の金属層７２と同様にパターニングされている。

また、導電性有機物層７４は、有機ＥＬ層５０と直接接することなく、第２の電極７０の電極抵抗を下げる配線としても機能する。第２の電極７０の電極抵抗を下げることで、有機ＥＬディスプレイの駆動電圧を低下させることができる。導電性有機物層７４の厚さは５０〜３００ｎｍの範囲が好ましい。この範囲の厚さにすることで導電性有機物層７４の破壊を十分に行うことができる。

以上の構成を備えた有機ＥＬディスプレイにおいて、プロセス上の不具合によって有機ＥＬ層５０のサブピクセルにリークの欠陥が生じている場合は、第１の電極４０のスキャンラインと第２の電極７０のデータラインとの間に逆バイアスを印加してリーク箇所に逆方向の電流を流すことにより、リーク箇所の有機ＥＬ層５０を熱的に分解して破壊し、リークを修復することができる。その際、リーク箇所の第１の金属層７２と導電性有機物層７４も一緒に容易に破壊されるので、再リークの発生も防止することができる。

図２に、本発明に係る有機ＥＬディスプレイの別の実施の形態の断面図を示す。なお、図１と同様な構成要素については同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図２に示すように、本実施の形態では、導電性有機物層７４の上にさらに第２の金属層７６が形成されている。すなわち、第２の電極７０は、有機ＥＬ層５０側から順に、第１の金属層７２、導電性有機物層７４、第２の金属層７６が積層された構造となっている。この第２の金属層７６は、有機ＥＬ層５０と直接接することなく、第２の電極７０の電極抵抗を下げる配線として機能するので、駆動電圧をさらに低下させることができる。

第２の金属層７６の材料は、第１の金属層７２と同じ材料でも良いが、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）等の金属またはこれら金属を主成分とする合金が好ましい。スパッタ、加熱蒸着、電子ビーム蒸着等の成膜方法があるが、各材料に適した成膜方法を適用すればよい。

第２の金属層７６の厚さは５０〜１０００ｎｍが好ましく、１００〜３００ｎｍがより好ましい。なお、第２の金属層７６を第１の金属層７２よりも薄くすると、抵抗の低下が不十分となり、駆動電圧の低下の効果が低くなるので好ましくない。第２の金属層７６も、第１の金属層７２と同様にパターニングされている（図示省略）。

以上の構成によれば、本実施の形態においても、第１の電極４０のスキャンラインと第２の電極７０のデータラインとの間に逆バイアスを印加してリーク箇所に逆方向の電流を流すことにより、リーク箇所の有機ＥＬ層５０を熱的に分解して破壊し、リークを修復することができる。その際、リーク箇所の第１の金属層７２と導電性有機物層７４も一緒に容易に破壊されるので、再リークの発生も防止することができる。

なお、図１および図２では、第２の電極７０が金属層を含むボトムエミッション型の有機ＥＬディスプレイを示したが、第１および第２の金属層７２、７６に代えて、第１および第２の導電性透明無機物層を形成することで、第２の電極７０側からも光が取り出せるようになる。よって、ボトムエミッションとトップエミッションを同時に行うことができるデュアルエミッション型の有機ＥＬディスプレイにすることができる。

第１および第２の導電性透明無機物層は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）やインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の導電性透明無機物を用いて形成することが好ましい。第１および第２の導電性透明無機物層のその他厚さ等の条件は、第１および第２の金属層と同様である。なお、デュアルエミッション型にする場合は、導電性有機物層７４を透明な材料で形成する。

画素数（３２０×ＲＧＢ）×２４０ドット、画素ピッチ１１０×３３０μｍのサブドット数２３０，４００のパッシブマトリクス方式の有機ＥＬディスプレイを以下の手順によって作製した。

（実施例１）
ガラス基板上に色変換層とパッシベーション層を形成した後、第１の電極として、ＩＴＯ層をライン幅８０μｍ、ピッチ１１０μｍ、厚さ２００ｎｍで形成した。さらに、有機ＥＬ層を形成した後、第１の金属層としてスパッタで厚さ１００ｎｍのアルミニウム層と、その上の導電性有機物層として厚さ３００ｎｍのポリアセチレン層を形成した。これら第２の電極は、ライン幅３００μｍ、ピッチ３３０μｍにシャドーマスクで分離、パターニングした。

これにより得られたボトムエミッション型の有機ＥＬディスプレイのリーク箇所に逆バイアスを２０Ｖかけたところ、リーク箇所の有機ＥＬ層、アルミニウム層、ポリアセチレン層が全て破壊され、リークを修復することができた。

（実施例２）
導電性有機物層であるポリアセチレン層の厚さを１００ｎｍにしたとともに、その上の第２の金属層として厚さ３００ｎｍのアルミニウム層を形成したことを除き、実施例１と同様の手順にて、ボトムエミッション型の有機ＥＬディスプレイを作製した。

この実施例２の有機ＥＬディスプレイは、実施例１よりも配線抵抗が低くなり、駆動電圧を２Ｖ低下することができた。また、この有機ＥＬディスプレイのリーク箇所に逆バイアスを２０Ｖかけたところ、リーク箇所の有機ＥＬ層、第１の金属層であるアルミニウム層、ポリアセチレン層が全て破壊され、リークを修復することができた。

（実施例３）
第１および第２の金属層のアルミニウム層に代えて、第１および第２の導電性透明無機物層であるＩＴＯ層にしたことを除き、実施例２と同様の手順にて、デュアルエミッション型の有機ＥＬディスプレイを作製した。

この実施例３の有機ＥＬディスプレイは、アルミニウム層に代えて透明なＩＴＯ層を積層したので、取り出し効率は落ちたものの、リーク箇所に逆バイアスを２０Ｖかけたところ、リーク箇所の有機ＥＬ層、第１の導電性透明無機物層であるＩＴＯ層、ポリアセチレン層が全て破壊され、リークを修復することができた。

本発明に係る有機ＥＬディスプレイの一実施形態を示す断面図である。 本発明に係る有機ＥＬディスプレイの別の実施形態を示す断面図である。 従来の有機ＥＬディスプレイの一例を示す断面図である。

符号の説明

１０ 基板
２０ 色変換層
３０ パッシベーション層
４０ 第１の電極（透明電極）
５０ 有機ＥＬ層
６０ 第２の電極（金属電極）
７０ 第２の電極
７２ 第１の金属層
７４ 導電性有機物層
７６ 第２の金属層

Claims (7)

1. 透明な第１の電極と、第２の電極と、これらの電極に挟まれた有機ＥＬ層とを含んでなる有機ＥＬディスプレイであって、前記第２の電極が、前記有機ＥＬ層側から順に、第１の金属層または導電性透明無機物層と、導電性有機物層とを積層した構造を有している有機ＥＬディスプレイ。
2. 前記第２の電極が、前記導電性有機物層上に、第２の金属層または導電性透明無機物層をさらに積層した構造を有している請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイ。
3. 前記第１の金属層または導電性透明無機物層が、前記第２の金属層または導電性透明無機物層よりも厚さが薄い請求項２に記載の有機ＥＬディスプレイ。
4. 前記第１の金属層または導電性透明無機物層の厚さが１００ｎｍ以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機ＥＬディスプレイ。
5. 透明な第１の電極と、第２の電極と、これらの電極に挟まれた有機ＥＬ層とを含んでなる有機ＥＬディスプレイであって、前記第２の電極が、前記有機ＥＬ層側から順に、第１の金属層または導電性透明無機物層と導電性有機物層とを積層した構造を有している、リークの欠陥がある有機ＥＬディスプレイを準備する工程と、
   前記透明な第１の電極と前記第２の電極との間に逆バイアスを印加する工程と
   を含んでなる有機ＥＬディスプレイのリーク修復方法。
6. 前記第２の電極が、前記導電性有機物層上に、第２の金属層または導電性透明無機物層をさらに積層した構造を有している請求項５に記載の有機ＥＬディスプレイのリーク修復方法。
7. 請求項５または６に記載された有機ＥＬディスプレイのリーク修復方法により修復された有機ＥＬディスプレイ。

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