JP2012074276A

JP2012074276A - 有機エレクトロルミネッセンスパネル及びその製造方法

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Publication number: JP2012074276A
Application number: JP2010218572A
Authority: JP
Inventors: Tomoko Tsuruta; 知子鶴田
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2010-09-29
Filing date: 2010-09-29
Publication date: 2012-04-12

Abstract

【課題】薄型固体封止をしてもレーザリペア時のダメージを抑制でき、ＥＬ発光特性が低下することなく長期間にわたり維持することが可能な有機ＥＬ素子及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】基材上に、少なくとも、第一電極層、有機発光媒体層、第二電極層、パッシベーション層をこの順に積層して有機ＥＬ素子を形成する工程と、前記有機ＥＬ素子中の異物を検査する工程と、前記異物又は前記異物の接する範囲の前記第一電極層若しくは前記第二電極層に焦点を持つマイクロレンズを前記パッシベーション層上に形成する工程と、前記マイクロレンズを介してレーザを照射する工程と前記マイクロレンズを備えたパッシベーション層上に封止層を積層し、有機ＥＬ素子を形成する工程と、を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンスパネルの製造方法としたもの。
【選択図】図１

Description

本発明は、テレビ、パソコンモニタ、携帯電話等の携帯端末などに使用されるフラットパネルディスプレイや、面発光光源、照明、発光型広告体などとして、幅広い用途が期待される有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子）を用いる有機エレクトロルミネッセンスパネル及びその製造方法に関する。

有機ＥＬ素子を画素に用いた有機ＥＬディスプレイは、広視野角、応答速度が速い、低消費電力などの利点から、ブラウン管や液晶ディスプレイに替わるフラットパネルディスプレイとして期待されている。

有機ＥＬ素子は、少なくともどちらか一方が透光性を有する二枚の電極層（第一電極層と第二電極層）の間に、有機発光媒体層を挟持した構造であり、両電極間に電圧を印可し電流を流すことにより有機発光媒体層で発光が生じる自発光型の表示素子である。しかし、有機ＥＬ素子は、電流注入型の発光素子であるために、例えば、厚みが０．１μｍ程度の有機発光層の中に、１μｍの金属異物が存在すると、両電極で短絡してしまい、画素が光らなくなる滅点と呼ばれるパネル表示不良が発生する。

このような問題を解決するために、異物などの欠陥部にレーザを照射し、有機層や電極層、欠陥部分を除去する技術が報告されている。しかし、有機ＥＬ素子では、このような高エネルギーの照射によって欠陥箇所が焼き切る際に、以下のような問題があった。

つまり、有機層と電極層との熱伝導率が異なる為に剥離が生じたり、有機層や電極層を含んだ塊がレーザ照射部周辺に飛散したり、レーザ照射によって熱エネルギーが周囲の層へ加わり収縮して亀裂が生じる等のダメージを受けることがある。このようなレーザリペアによるダメージが原因となり、レーザリペアを行った箇所から酸素や水分の浸入が起こり、ダークスポットが発生したり、エージング中に上部電極と下部電極間でリークが進行して、不良箇所の再発や広がりが生じるという問題が発生する。

また、近年において一般的な封止構造である薄型固体封止は、パッシベーション層、接着剤層、ガラスを順に積層した構造である場合が多い。このため、薄型固体封止をした後にレーザ照射を行うと、パッシベーション層に亀裂等の欠陥が生じるといった問題や、レーザ照射時の熱により接着剤層の剥離が生じ、パネルの表示不良となるだけでなく、薄型固体封止の有する封止性能が大幅に低下するといった問題が発生するおそれがある。

したがって、薄型固体封止の場合、封止する前にレーザリペアすることが好ましいが、薄型固体封止では、有機層や電極層に空いた穴の端面にバリが生じるため、この穴をパッシベーション層で完全に塞ぐことは困難であるという問題もある。

特開２００９−１５８４３３号公報

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、薄型固体封止をしてもレーザリペア時のダメージを抑制でき、ＥＬ発光特性が低下することなく長期間にわたり維持することが可能な有機ＥＬ素子及びその製造方法を提供することである。

本発明の請求項１に係る発明は、基板上に有機ＥＬ素子を複数備える有機エレクトロルミネッセンスパネルの製造方法であって、
基材上に、少なくとも、第一電極層、有機発光媒体層、第二電極層、パッシベーション層をこの順に積層して有機ＥＬ素子を形成する工程と、
前記有機ＥＬ素子中の異物を検査する工程と、
前記異物又は前記異物の接する範囲の前記第一電極層若しくは前記第二電極層に焦点を持つマイクロレンズを前記パッシベーション層上に形成する工程と、
前記マイクロレンズを介してレーザを照射する工程と
前記マイクロレンズを備えたパッシベーション層上に封止層を積層し、有機ＥＬ素子を形成する工程と、
を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンスパネルの製造方法である。

本発明の請求項２に係る発明は、前記マイクロレンズを前記パッシベーション層上に形成する工程は、インクジェット法を用いて形成する工程であることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンスパネルの製造方法である。

本発明の請求項３に係る発明は、前記異物を検査する工程は赤外線を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンスパネルの製造方法である。

本発明の請求項４に係る発明は、前記異物を検査する工程は不活性雰囲気下で行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンスパネルの製造方法である。

本発明の請求項５に係る発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の製造方法により製造される有機エレクトロルミネッセンスパネルであって、少なくとも基材上に、第一電極層、有機発光媒体層、第二電極層、パッシベーション層、封止層が順に積層された複数の有機ＥＬ素子を有する有機エレクトロルミネッセンスパネルにおいて、
前記パッシベーション層の第二電極層と接する面の反対面上に、少なくとも１つ以上のマイクロレンズを備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンスパネルである。

本発明の請求項６に係る発明は、前記マイクロレンズの形状が半球形であることを特徴とする請求項５に記載の有機エレクトロルミネッセンスパネルである。

本発明の請求項７に係る発明は、前記マイクロレンズはフッ素樹脂からなることを特徴とする請求項５又は６に記載の有機エレクトロルミネッセンスパネルである。

本発明の請求項８に係る発明は、前記接着層はスペーサを含むことを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンスパネルである。

以上から、本発明によれば、薄型固体封止する前に、パッシベーション層上にインクジェット法で半球形のフッ素樹脂からなるマイクロレンズを形成し、マイクロレンズを介してレーザ光を集束してレーザ強度を高めることで、容易にレーザリペアすることができる。且つ、マイクロレンズがリペア部の上部に備えられることで、リペアすることによって発生する飛散物の抑制、及び、パッシベーション層に亀裂が生じた影響による酸素や水分の浸入を防ぐことが可能となり、生産性に優れた有機ＥＬ素子及びその製造方法を提供することができる。

レーザリペア時の本発明の有機ＥＬ素子の断面概略図。第二電極層の異物に接する部分をレーザリペアした後の本発明の有機ＥＬ素子の断面概略図。レーザリペア後、封止プロセスまで行った後の本発明の有機ＥＬ素子の断面概略図。

以下、本発明の有機ＥＬ素子の一例を、図面を参照しながら、説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。

本発明により製造される有機ＥＬ素子は、電極基材１０を用いる。電極基材１０としては、ガラスや石英、ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネート等のプラスチックフィルムに、後述する第一電極層１１が少なくとも形成されていれば良いが、有機エレクトロルミネッセンスパネルを表示装置として用いる場合には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成された駆動用基板を用いる。なお、有機エレクトロルミネッセンスパネルを単色のバックライトのような発光装置や照明装置として用いる場合には、薄膜トランジスタを形成しなくとも良く、第一電極層が形成されていれば良い。

薄膜トランジスタとしては、公知の薄膜トランジスタを用いることができる。具体的には、主として、ソース／ドレイン領域及びチャネル領域が形成される活性層、ゲート絶縁膜及びゲート電極から構成される薄膜トランジスタが挙げられる。薄膜トランジスタの構造としては、特に限定されるものではなく、例えば、スタガ型、逆スタガ型、トップゲート型、ボトムゲート型、コプレーナ型等が挙げられる。

活性層は、特に限定されるものではなく、例えば、非晶質シリコン、多結晶シリコン、微結晶シリコン、セレン化カドミウム等の無機半導体材料又はチオフエンオリゴマー、ポリ（ｐ−フェリレンビニレン）等の有機半導体材料により形成することができる。これらの活性層は、例えば、アモルファスシリコンをプラズマＣＶＤ法により積層し、イオンドーピングする方法、ＳｉＨ_４ガスを用いてＬＰＣＶＤ法によりアモルファスシリコンを形成し、固相成長法によりアモルファスシリコンを結晶化してポリシリコンを得た後、イオン打ち込み法によりイオンドーピングする方法、Ｓｉ_２Ｈ_６ガスを用いてＬＰＣＶＤ法により、また、ＳｉＨ_４ガスを用いてＰＥＣＶＤ法によりアモルファスシリコンを形成し、エキシマレーザ等のレーザによりアニールし、アモルファスシリコンを結晶化してポリシリコンを得た後、イオンドーピング法によりイオンドーピングする方法（低温プロセス）、減圧ＣＶＤ法又はＬＰＣＶＤ法によりポリシリコンを積層し、１０００℃以上で熱酸化してゲート絶縁膜を形成し、その上にｎ^＋ポリシリコンのゲート電極を形成し、その後、イオン打ち込み法によりイオンドーピングする方法（高温プロセス）等が挙げられる。

ゲート絶縁膜としては、通常、ゲート絶縁膜として使用されているものを用いることができ、例えば、ＰＥＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法等により形成されたＳｉＯ_２、ＳｉＮｘ；ポリシリコン膜を熱酸化して得られるＳｉＯ_２等を用いることができる。

ゲート電極としては、通常、ゲート電極として使用されているものを用いることができ、例えば、アルミ、銅等の金属、チタン、タンタル、タングステン等の高融点金属、ポリシリコン、高融点金属のシリサイド、ポリサイド等が挙げられる。また、薄膜トランジスタは、シングルゲート構造、ダブルゲート構造、ゲート電極が３つ以上のマルチゲート構造であってもよい。また、ＬＤＤ構造、オフセット構造を有していてもよい。さらに、１つの画素中に２つ以上の薄膜トランジスタが配置されていてもよい。

有機ＥＬ素子は、薄膜トランジスタが有機ＥＬ素子のスイッチング素子として機能するように接続し、トランジスタのドレイン電極と有機ＥＬ素子の第一電極１１が電気的に接続されている。薄膜トランジスタとドレイン電極と有機ＥＬ素子の第一電極層１１との接続は、平坦化膜を貫通するコンタクトホール内に形成された接続配線を介して行われる。

また、第一電極層１１は隔壁２０によって区画され、有機エレクトロルミネッセンスパネルを表示装置として用いる場合には各画素に対応した画素電極となるようパターニングされる第一電極層１１の材料としては、ＩＴＯなど仕事関数の高い材料を選択することが好ましく、ＩＴＯ（インジウムスズ複合酸化物）やインジウム亜鉛複合酸化物、亜鉛アルミニウム複合酸化物などの金属複合酸化物や、金、白金などの金属材料や、これら金属酸化物や金属材料の微粒子をエポキシ樹脂やアクリル樹脂などに分散した微粒子分散膜を、単層もしくは積層したものをいずれも使用することができる。また、上面発光型の有機ＥＬ素子の場合のように、第一電極層として正孔注入性と反射性を必要な場合には、ＡｇやＡｌのような金属材料の上にＩＴＯ膜を積層すればよい。第一電極層１１の膜厚は、有機ＥＬ素子の素子構成により最適値が異なるが、単層、積層にかかわらず、１００Å以上１００００Å以下であり、より好ましくは、３０００Å以下である。

第一電極層１１の形成方法としては、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの乾式成膜法や、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの湿式成膜法などを用いることができる。

本発明の有機エレクトロルミネッセンスパネルを表示装置等に用いる場合には、隔壁２０は画素に対応した発光領域を画素状に区画するように基板上に形成する。一般的にアクティブマトリクス駆動型の表示装置は各画素に対して第一電極層１１が形成され、それぞれの画素ができるだけ広い面積を占有しようとするため、第一電極層１１の端部を覆うように形成される隔壁２０の最も好ましい形状は第一電極層１１を最短距離で区切る格子状を基本とする。なお、有機エレクトロルミネッセンスパネルを単色のバックライトのような発光装置や照明装置として用いる場合には隔壁を設けなくとも良い。

隔壁２０の形成方法としては、従来と同様、基体上に無機膜を一様に形成し、レジストでマスキングした後、ドライエッチングを行う方法や、基体上に感光性樹脂を積層し、フォトリソグラフィ法により所定のパターンとする方法が挙げられる。必要に応じて撥水剤を添加したり、プラズマやＵＶを照射して形成後にインクに対する撥液性を付与したりすることもできる。

隔壁２０の好ましい高さは０．１μｍ以上１０μｍ以下であり、より好ましくは０．５μｍ以上２μｍ以下である。隔壁２０の高さが１０μｍを超えると対向電極の形成及び封止を妨げてしまい、０．１μｍ未満だと第一電極層１１の端部を覆い切れない、あるいは発光媒体層の形成時に隣接する画素とショートしたり混色したりしてしまうからである。

次に、隔壁に区切られた第一電極上に有機発光媒体層１２を形成する。本発明における有機発光媒体層１２としては、発光物質を含む単層膜、あるいは多層膜で形成することができる。多層膜で形成する場合の構成例としては、正孔輸送層、電子輸送性発光層または正孔輸送性発光層、電子輸送層からなる２層構成や正孔輸送層、発光層、電子輸送層からなる３層構成、さらには、必要に応じて正孔（電子）注入機能と正孔（電子）輸送機能を分けたり、正孔や電子の輸送をブロックする層などを挿入することにより、さらに多層形成することがより好ましい。

正孔輸送材料の例としては、銅フタロシアニン、テトラ（ｔ−ブチル）銅フタロシアニン等の金属フタロシアニン類及び無金属フタロシアニン類、キナクリドン化合物、１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン等の芳香族アミン系低分子正孔注入輸送材料や、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリビニルカルバゾール、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）とポリスチレンスルホン酸との混合物などの高分子正孔輸送材料、ポリチオフェンオリゴマー材料、Ｃｕ_２Ｏ，Ｃｒ_２Ｏ_３，Ｍｎ_２Ｏ_３，ＦｅＯｘ（ｘ〜０．１），ＮｉＯ，ＣｏＯ，Ｐｒ_２Ｏ_３，Ａｇ_２Ｏ，ＭｏＯ_２，Ｂｉ_２Ｏ_３，ＺｎＯ，ＴｉＯ_２，ＳｎＯ_２，ＴｈＯ_２，Ｖ_２Ｏ_５，Ｎｂ_２Ｏ_５，Ｔａ_２Ｏ_５，ＭｏＯ_３，ＷＯ_３，ＭｎＯ_２などの無機材料、その他既存の正孔輸送材料の中から選ぶことができる。

高分子ＥＬ素子の場合には、正孔輸送材料に、インターレイヤ層を形成することが好ましい。インターレイヤ層に用いる材料として、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリアリーレン誘導体、アリールアミン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体などの、芳香族アミンを含むポリマーなどが挙げられる。これらの材料は溶媒に溶解または分散させ、スピンコート法等を用いた各種塗布方法や凸版印刷方法を用いて形成することができる。

発光材料としては、９，１０−ジアリールアントラセン誘導体、ピレン、コロネン、ペリレン、ルブレン、１，１，４，４−テトラフェニルブタジエン、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−８−キノリノラート）アルミニウム錯体、ビス（８−キノリノラート）亜鉛錯体、トリス（４−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−５−シアノ−８−キノリノラート）アルミニウム錯体、ビス（２−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラート）［４−（４−シアノフェニル）フェノラート］アルミニウム錯体、ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリノラート）［４−（４−シアノフェニル）フェノラート］アルミニウム錯体、トリス（８−キノリノラート）スカンジウム錯体、ビス〔８−（パラ−トシル）アミノキノリン〕亜鉛錯体及びカドミウム錯体、１，２，３，４−テトラフェニルシクロペンタジエン、ペンタフェニルシクロペンタジエン、ポリ−２，５−ジヘプチルオキシ−パラ−フェニレンビニレン、クマリン系蛍光体、ペリレン系蛍光体、ピラン系蛍光体、アンスロン系蛍光体、ポルフィリン系蛍光体、キナクリドン系蛍光体、Ｎ，Ｎ’−ジアルキル置換キナクリドン系蛍光体、ナフタルイミド系蛍光体、Ｎ，Ｎ’−ジアリール置換ピロロピロール系蛍光体等、Ｉｒ錯体等の燐光性発光体などの低分子系発光材料や、ポリフルオレン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリスピロなどの高分子材料や、これら高分子材料に前記低分子材料の分散または共重合した材料や、その他既存の蛍光発光材料や燐光発光材料を用いることができる。これらの材料のうち赤、青、緑の発光を示すものを第一電極上に画素状に塗りわけることで有機エレクトロルミネッセンスパネルを表示装置とすることができる。また、これらの材料を組み合わせて用いて白色の発光とすることで有機エレクトロルミネッセンスパネルを照明装置とすることができる。

電子輸送材料の例としては、２−（４−ビフェニルイル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、２，５−ビス（１−ナフチル）−１，３，４−オキサジアゾール、オキサジアゾール誘導体やビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリノラート）ベリリウム錯体、トリアゾール化合物等を用いることができる。また、これらの電子輸送材料に、ナトリウムやバリウム、リチウムといった仕事関数が低いアルカリ金属、アルカリ土類金属を少量ドープすることにより、電子注入層としてもよい。

有機発光媒体層１２の膜厚は、単層または積層により形成する場合においても、１０００ｎｍ以下であり、好ましくは５０〜２００ｎｍ程度である。
有機発光媒体層１２の形成方法としては、材料に応じて、真空蒸着法や、スリットコート、スピンコート、スプレーコート、ノズルコート、フレキソ、グラビア、マイクログラビア、凹版オフセットなどのコーティング法や印刷法、インクジェット法などを用いることができる。

次に、有機発光媒体層１２上に第二電極層１３を形成する。第二電極層１３としては、少なくとも、電子注入性の陰極としての役割があればよく、ＬｉやＢａ、Ｃａなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属と、ＡｌやＡｇといった安定性のある金属膜の積層膜が用いられる。トップエミッション型の有機ＥＬ素子の場合には、透明電極としての役割を兼用する必要があるため、電子注入性の陰極としては、仕事関数が低いＬｉやＢａ、Ｍｇ、Ｃａといったアルカリ金属やアルカリ土類金属や、これら金属の酸化物、フッ化物などの化合物を用いることができる。これら材料は電子注入性に優れるものの、安定性に乏しいため、ＡｌやＡｇなどの安定性に優れた金属との積層膜もしくは合金膜を用いることがより好ましい。

第二電極層１３の形成方法としては、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法を選択すればよい。また、第二電極層１３の厚さに特に制限はないが、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下程度で用いることができる。トップエミッション型ＥＬ素子の場合には、Ｂａなどのアルカリ金属を５ｎｍ程度、Ａｌなどの安定金属を１０ｎｍ程度としてもよく、さらにＩＴＯなどの透明電極を１００ｎｍ程度積層し低抵抗化することもできる。

次に、有機発光媒体層１２及び第二電極層１３の劣化を防ぐために第二電極層１３上にパッシベーション層１８を形成する。パッシベーション層１８としては酸素透過性や水分透過性の低い材料を用いることができ、パッシベーション層１８としては、酸化珪素、酸化アルミニウム等の金属酸化物、弗化アルミニウム、弗化マグネシウム等の金属弗化物、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化炭素などの金属窒化物、酸窒化珪素などの金属酸窒化物、炭化ケイ素などの金属炭化物、必要に応じて、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂などの高分子樹脂膜との積層膜を用いてもよい。特に、バリア性と透明性の面から、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素を用いることが好ましく、さらには、成膜条件により、膜密度を可変した積層膜や勾配膜を使用してもよい。

パッシベーション層１８の形成方法としては、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、ＣＶＤ法を用いることができるが、特に、バリア性や透光性の面でＣＶＤ法を用いることが好ましい。ＣＶＤ法としては、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、触媒ＣＶＤ法、ＶＵＶ−ＣＶＤ法などを用いることができる。また、ＣＶＤ法における反応ガスとしては、モノシランや、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）やテトラエトキシシランなどの有機シリコン化合物に、Ｎ_２、Ｏ_２、ＮＨ_３、Ｈ_２、Ｎ_２Ｏなどのガスを必要に応じて添加してもよく、例えば、シランの流量を変えることにより膜の密度を変化させてもよく、使用する反応性ガスにより膜中に水素や炭素が含有させることもできる。封止層の膜厚としては、有機ＥＬ素子の電極段差や基板の隔壁高さ、要求されるバリア特性などにより異なるが、１０ｎｍ以上１００００ｎｍ以下程度が一般的に用いられている。

ここで、有機発光媒体層の形成工程中には種々の異物が混入する。たとえば、低分子型の有機発光媒体層１２を形成する場合には、主に蒸着法などが用いられるため、チャンバ構成材であるＳＵＳ材の削りカスや、蒸着時に内壁やマスクに付着した蒸着材料などが、成膜時に有機発光媒体層の中に異物１４として取り込まれることがある。また高分子発光材料や、塗布型の低分子発光材料を、ＩＪ法やフレキソ法などの印刷法などを用いて形成する場合には、大気中での膜形成となるため、環境異物や印刷機からの発塵物を、有機発光媒体層１２の中に異物１４として取り込むことがある。

有機発光媒体層１２は、１００ｎｍ程度の薄膜で形成されているため、例えばＳＵＳなど金属異物が混入すると、両電極が短絡してしまい、短絡した画素全体が光らない滅点と呼ばれる表示不良となる。ＳｉＯ_２やＡｌ_２Ｏ_３といった絶縁物であっても、有機発光媒体層１２形成時に混入すると、異物周辺部の有機発光媒体層が薄くなり、両電極が短絡することがある。

このことから、有機発光媒体層１２形成時に混入した異物１４は、表示欠陥を誘引する危険性が大いにある。しかし、封止プロセスを行った後に、有機発光媒体層の欠陥部にレーザを照射する場合には、パッシベーション層に亀裂等の欠陥が生じるといった問題や、レーザ照射時の熱により接着剤層の剥離が生じ、パネルの表示不良となるだけでなく、薄型固体封止の有する封止性能が大幅に低下するといった問題が発生するおそれがある。

そこで、本発明においては、第二電極層１３に対向するパッシベーション層１８上に前記マイクロレンズ１５を形成することにより、前記マイクロレンズ１５を介してレーザ光を集束してレーザ強度を高めることで、パッシベーション層に亀裂などの欠陥を生じることなく異物のみをレーザリペアすることができる。また、封止前の有機ＥＬ素子基板をリペアすることで、封止性能に影響を与えることなく、リペア工程で発生する飛散物の抑制、及びパッシベーション層に亀裂が生じた場合でも酸素や水分の浸入を防ぐことが可能となる。

本発明は基材上に、第一電極層、有機発光媒体層、第二電極層、パッシベーション層からなる有機ＥＬ素子が複数形成された有機エレクトロルミネッセンスパネルに対して行なうものであり、有機エレクトロルミネッセンスパネルの製造ライン中においてパッシベーション層を形成する工程の後で、接着層１７及び封止基材１６と基材とを張り合わせる工程の前に行なう。さらに、リペア工程の前にパッシベーション層が形成された有機エレクトロルミネッセンスパネル上の複数の有機発光媒体層の全てについて、異物の有無を走査し、検出された異物の位置情報をリペア工程に伝達する。

異物１４の検出に用いる検査機の光源としては、有機発光媒体層１２を光劣化させないように赤外線を用いることが好ましい。赤外線であれば透過、反射光源のいずれでも用いることが可能であるが、形成された有機発光媒体層１２は膜厚が非常にうすく、光学的な吸収が小さいため、膜を光線が１回通過する透過光源よりも基板表面で反射する光が２回通過する反射光源のほうがよりコントラストを得やすいため好ましい。また、用いる赤外線はイメージセンサに感度を有する波長領域であれば特に制限はないが、波長が長すぎると画像の解像度が悪くなるため検査光の波長は７００〜１５００ｎｍが好適である。また、イメージセンサはエリアセンサ、ラインセンサのいずれでも用いることが可能である。イメージセンサは、検査時間短縮のため、複数台を並置して処理してもよい。また、検査装置全体を不活性ガス雰囲気中に置き、有機発光層の劣化を防ぐことがより好ましい。異物が検出された場合、その位置情報を後述のリペア工程に伝達し、リペア用のマイクロレンズ形成位置を決定する。

次に、リペア工程で用いるマイクロレンズ１５を形成する。マイクロレンズ１５の大きさとしては、有機ＥＬディスプレイの製造工程で主に混入する異物１４の大きさが０．１μｍ〜１０μｍと小さく、マイクロレンズ１５を１００μｍ以上の大きさとすると非発光エリアとして視認できてしまうことから、直径１０μｍ以上１００μｍ以下、好ましくは５μｍ以上５０μｍ以下の円であることが好ましい。ここで、マイクロレンズ１５は、レーザ光を集束するようなマイクロレンズ形状であることが特に好ましく、大きさは、異物１４がマイクロレンズ１５によって覆われる大きさであれば良い。

次に、マイクロレンズ１５の形成方法について以下に説明する。
マイクロレンズ１５の形成方法としては、フォトリソグラフィにより円柱状のフォトレジストパターンを形成した後、基板を加熱してレジストを流動させ、表面張力によりレンズ形状を形成するリフロー法などを用いることができるが、インクジェットノズルから上記検出工程で検出された異物位置のみにレンズ材料溶液を吐出し、レンズ材料溶液の表面張力によってマイクロレンズ１５を形成するインクジェット法が形成工程、装置、操作が簡便であるため好ましい。

インクジェットノズルにレンズ材料となる透明樹脂を溶媒に溶解又は分散させたものを充填し、インクジェットノズルの吐出口からレンズ材料を異物１４の上に形成されている第二電極層１３に対向するパッシベーション層１８上に１回、又は複数回滴下する。パッシベーション層上に着弾したレンズ材料に、透明樹脂がＵＶ光硬化樹脂であればＵＶ光を照射し、熱硬化樹脂であれば加熱し、透明樹脂を硬化させ凸型のマイクロレンズとして成形する。マイクロレンズの形状は、凸レンズとし、プリズム状、台形状でもよいが、本発明のインクジェット法で形成する場合はパッシベーション層１８表面の状態によって半球状レンズとなる。

ここで、レンズ材料となる透明樹脂としては、後に使用するレーザ光の波長に対して十分な透過性を有するものであればよく、またパッシベーション層１８に着弾後にレンズ形状として硬化できるもの、例えば光硬化樹脂、熱硬化樹脂が用いることができる。
また、レーザリペアのレーザ波長として紫外線領域のレーザ光を用いる場合、ＵＶ透過性の樹脂がより好ましい。例えば、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、メタクリレ−ト樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂の中でＵＶ透過性の樹脂を用いることができる。また、撥液性の材料としてフッ素原子が含まれた樹脂や炭化水素のみで構成された樹脂等は一般にＵＶ透過性も高いため特に好適に用いることができる。より詳しくは、分子内にフッ素原子を含有するモノマーを含む樹脂、或いは全て炭素と水素原子のみから構成されるモノマーを含む樹脂が挙げられる。なお、これらの樹脂材料を用いる場合、その粘度は、溶媒を用いて溶解又は分散することで調整するとよい。他にもＵＶ透過性を有する、アクリル、ベンゾシクロブテン、パリレン、フッ化アリーレンエーテル、ポリイミドなどの有機材料、シロキサン系ポリマー等の重合によってできた化合物材料、水溶性ホモポリマーと水溶性共重合体を含む組成物等を用いることができる。

以上のように本発明では、インクジェット法によってレンズ材料を任意の吐出量で吐出することができるため、パッシベーション層１８上の任意の位置に、必要な仕様のマイクロレンズ１５を検出された異物の数だけ形成することが可能である。すなわち、パッシベーション層１８上の任意の位置にレンズ材料を滴下した後、インクジェットノズルもしくは基板を搭載した走査ステージを移動させ、また別のパッシベーション層１８上の任意の位置にレンズ材料を滴下することで、一度で複数の位置にマイクロレンズ１５を形成することができる。１つも異物が含まれないよう有機発光媒体層を形成することは現在困難であり、通常、有機発光媒体層には１以上の異物が含まれるため、マイクロレンズは少なくとも１つ以上は形成されることになる。なお、上述の検査工程にて異物が検出されない場合にはマイクロレンズは形成されない。

なお、インクジェット法によって滴下された液状物質は、着弾後にパッシベーション層１８との接触角に応じて濡れ広がる場合がある。そこで、液状物質が濡れ広がるのを防止し、所望の形状、レンズ曲率に成形するため、着弾するパッシベーション層１８表面に撥液処理を施しておくことが望ましい。撥液処理としては撥液性の膜のコーティング処理や表面のフッ素プラズマ処理等が挙げられる。本発明においては、前記液状物質の付与時における、前記液状物質の前記パッシベーション層１８に対する接触角は、５０°以上９０°未満であることが好ましい。

マイクロレンズ１５を形成する位置は、上述の異物の検出工程から伝達される基板上における異物の位置情報に基づいて決定され、図１に示したように、後述のレーザ光を照射する側から見て異物上を覆うような位置にマイクロレンズが形成される。より詳細には、マイクロレンズの焦点と異物の位置が、後述のレーザ光照射側から見て重なるようにマイクロレンズが形成される。

次に、マイクロレンズ１５にレーザ光を照射し、レーザ光を集光させる。このとき、レーザ光の焦点位置を異物または異物の接する範囲の第一電極層または第二電極層の何れかに合わせる。これによりレーザ光は、焦点位置を昇華させるのに十分なエネルギー密度に高められ、図２のように異物または異物の接する範囲の第一電極層または第二電極層の何れかを光分解・昇華することでその部分は通電しなくなるため、短絡を防ぐことができる。また、異物または異物の接する範囲の第一電極層または第二電極層の何れかが光分解・昇華すればその部分の短絡が防げるため、レンズの焦点がその範囲にあるようにすればよく、レンズ形状の自由度が高い。

ここで用いるレーザとしては、インクジェット法によって形成されたマイクロレンズ１５に十分な透過性を有し、かつマイクロレンズ１５によって屈折されること、また、昇華の対象となる部位に吸収性を有する波長であれば、いかなるレーザを用いてもよく、以下に示すレーザから適宜選択することができる。また、パッシベーション層１８に必要以上のレーザ光が吸収され、ダメージが入ることを防止するため、パルスレーザを用いるのが望ましく、パルス幅が極めて短いピコ秒レーザやフェムト秒レーザを用いることがさらに望ましい。

例えば、紫外光であればＦ_２レーザなどのエキシマレーザや、固体レーザであるＹＡＧレーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ_３レーザ、ＧｄＶＯ_４レーザ、Ｙ_２Ｏ_３レーザ、ＰｂＷＯ_４レーザ、ＹＶＯ_４レーザ等高調波等が挙げられ、可視光であれば、ＡｒレーザやＫｒレーザ、上記固体レーザの高調波等が挙げられ、赤外光であれば、上記固体レーザの基本波やＣＯ_２レーザ、ガラスレーザ、Ｔｉサファイアレーザ、色素レーザ、アレキサンドライトレーザ等が挙げられる。以上の中でも紫外光を発振するレーザであれば、照射による熱の発生が少なく、周囲の熱損失が抑えられるため特に好適に用いることができる。

次に、図３に示すように、リペア後の有機発光媒体層が形成された基材上に封止基材１６と接着層１７からなる封止層を形成する工程を行なう。

本発明は、封止層形成前にリペア工程を行なうため、封止構造によらず、有機発光媒体層１２の欠陥をリペアすることが可能であり、例えば、ガラスキャップからなる封止基材１６を用いたキャップ封止や、接着層１７と封止基材１６を用いたべた封止などである。

接着層１７の材料としては、公知の接着性樹脂を使用することができるが、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂などの光硬化型接着性樹脂、熱硬化型接着性樹脂ポリエチレン、ポリプロピレンなどの酸変性物からなる熱可塑性接着性樹脂などを使用することができる。接着層１７には、必要に応じてギャップ制御のためにガラスや樹脂からなる球状、棒状などのスペーサ１９を混入することができる。

接着層１７の形成方法としては、材料やパターンに応じて、スピンコート、スプレーコート、フレキソ、グラビア、マイクログラビア、凹版オフセットなどのコーティング法、印刷法や、インクジェット法、ディスペンサ塗布、ノズル吐出、転写法、ラミネート法などを用いることができる。

封止基材１６としては、水分や酸素の透過性が低い基材である必要がある。封止基材の材料としては、アルミナ、窒化ケイ素、窒化ホウ素等のセラミックス、無アルカリガラス、アルカリガラス等のガラス、石英、アルミニウムやステンレスなどの金属箔、耐湿性フィルムなどを挙げることができる。耐湿性フィルムの例として、プラスチック基材の両面にＳｉＯｘをＣＶＤ法で形成したフィルムや、透過性の小さいフィルムと吸水性のあるフィルムまたは吸水剤を塗布した重合体フィルムなどがあり、耐湿性フィルムの水蒸気透過率は、１０^−６ｇ／ｍ^２／ｄａｙ以下であることが好ましい。また、これらには必要に応じて色変換層やカラーフィルター層、光取出し層などを設けても良い。

接着層１７を介して電極基材１０と封止基材１６とを貼り合わせる工程は、接着層１７中に有機ＥＬ素子の劣化の原因となる酸素や水分が含まれないように真空中、又は不活性ガス雰囲気中で行う。不活性ガスを用いる場合は、アルゴンなどの希ガスを用いることもできるが、取り扱い易さや経済的な理由から窒素が好適に用いられる。

以下、本発明を実施例１及び比較例により具体例を説明するが、これに限定されるものではない。

＜実施例１＞
ガラス基材からなる電極基材１０上に、第一電極層１１としてＩＴＯ膜（１５０ｎｍ）をスパッタリング法およびフォトリソ、エッチング法を用いてパターン形成した。
次に、有機発光媒体層１２として、正孔輸送層にポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）とポリスチレンスルホン酸との混合物（２０ｎｍ）、発光層にポリ［２−メトキシ−５−（２'−エチル−ヘキシロキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＥＨＰＰＶ）（１００ｎｍ）をそれぞれ、凸版印刷法を用いてパターン形成した。

次に、第二電極層１３として、Ｂａ膜（５ｎｍ）とＡｌ膜（２００ｎｍ）を蒸着法を用いて積層し、さらに、パッシベーション層１８として、ＣＶＤ法により、酸窒化珪素膜（５０ｎｍ）を形成した。

次に、不活性雰囲気下にて、赤外線を光源に持つ異物検査機を用いて、作製した有機ＥＬ素子の画素の有機発光媒体層１２中に含まれる異物１４の検査を行い、大きさ１〜１０μｍの異物１４がある画素１００個の座標情報を記録した。

次いで、パッシベーション層１８表面をフッ素プラズマ処理により撥液処理を施した。レンズ材料となる紫外光透過性に優れた樹脂としてフッ素樹脂であるダイニオン（登録商標：スリーエム社製）のエタノール溶液をインクジェットノズルに充填し、インクジェットの吐出口からレンズ材料を異物１４上の接着層１７に対向するパッシベーション層１８上に滴下、着弾させる。パッシベーション層１８上に着弾したレンズ材料を乾燥硬化させマイクロレンズ１５として成形する。インクジェット法によってレンズ材料を任意の吐出量で吐出することができるため、パッシベーション層１８上の任意の位置に、必要な仕様のマイクロレンズ１５を形成することが可能となる。

次に、異物１４に接する第二電極層１３にレーザの焦点を調整し、不活性化雰囲気下でレーザリペアを行った。

レーザリペアした有機ＥＬ素子を点灯させて、大きさ１〜１０μｍの異物があった１００画素を検査した結果、滅点無く全ての画素が発光しており、レーザリペアが成功したことを確認した。リペアした部分は非発光部にはなっていたが、目視検査では検出できなかった。

その後、マイクロレンズ１５を表面に備えたパッシベーション層１８上に接着層１７（光硬化型のエポキシ接着剤）と、封止基材１６（ガラス基材）を順に積層して、本発明例の有機ＥＬ素子を製造した。
上記のように製造した、本発明例の有機ＥＬ素子を点灯させて、大きさ１〜１０μｍの異物があった１００画素を検査した結果、滅点無く全ての画素が発光しており、封止プロセス後もＥＬ発光特性に変化がないことを確認した。

＜比較例１＞
実施例１に記載した有機ＥＬディスプレイにおいて、１００個の異物１４に、マイクロレンズ１５を形成せずに、実施例１と同様のリペア工程を行った。
レーザリペアした有機ＥＬ素子を点灯させて、大きさ１〜１０μｍの異物があった１００画素を検査した結果、レーザ照射によってパッシベーション層１８に亀裂が生じた影響で酸素や水分が浸入し、全ての画素で、滅点となっていたり、ダークスポットが発生したりしていた。

その後、マイクロレンズ１５を表面に備えたパッシベーション層１８上に接着層１７（光硬化型のエポキシ接着剤）と、封止基材１６（ガラス基材）を順に積層して、本発明例の有機ＥＬ素子を製造した。
上記のように製造した、本発明例の有機ＥＬ素子を点灯させて、大きさ１〜１０μｍの異物があった１００画素を検査した結果、レーザリペア後より滅点の増加及びダークスポットの悪化が見られた。

１０…電極基材
１１…第一電極層
１２…有機発光媒体層
１３…第二電極層
１４…異物
１５…マイクロレンズ
１６…封止基材
１７…接着層
１８…パッシベーション層
１９…スペーサ
２０…隔壁

Claims

基板上に有機ＥＬ素子を複数備える有機エレクトロルミネッセンスパネルの製造方法であって、
基材上に、少なくとも、第一電極層、有機発光媒体層、第二電極層、パッシベーション層をこの順に積層して有機ＥＬ素子を形成する工程と、
前記有機ＥＬ素子中の異物を検査する工程と、
前記異物又は前記異物の接する範囲の前記第一電極層若しくは前記第二電極層に焦点を持つマイクロレンズを前記パッシベーション層上に形成する工程と、
前記マイクロレンズを介してレーザを照射する工程と
前記マイクロレンズを備えたパッシベーション層上に封止層を積層し、有機ＥＬ素子を形成する工程と、
を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンスパネルの製造方法。
前記マイクロレンズを前記パッシベーション層上に形成する工程は、インクジェット法を用いて形成する工程であることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンスパネルの製造方法。
前記異物を検査する工程は赤外線を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンスパネルの製造方法。
前記異物を検査する工程は不活性雰囲気下で行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンスパネルの製造方法。
請求項１乃至４のいずれかに記載の製造方法により製造される有機エレクトロルミネッセンスパネルであって、少なくとも基材上に、第一電極層、有機発光媒体層、第二電極層、パッシベーション層、封止層が順に積層された複数の有機ＥＬ素子を有する有機エレクトロルミネッセンスパネルにおいて、
前記パッシベーション層の第二電極層と接する面の反対面上に、少なくとも１つ以上のマイクロレンズを備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンスパネル。
前記マイクロレンズの形状が半球形であることを特徴とする請求項５に記載の有機エレクトロルミネッセンスパネル。
ンスパネル。
前記マイクロレンズはフッ素樹脂からなることを特徴とする請求項５又は６に記載の有機エレクトロルミネッセンスパネル。
前記接着層はスペーサを含むことを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンスパネル。