JP4721049B2

JP4721049B2 - 有機ｅｌパネルの製造方法

Info

Publication number: JP4721049B2
Application number: JP2005338121A
Authority: JP
Inventors: 久実長谷川; 洋太郎白石
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2005-11-24
Filing date: 2005-11-24
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2025-11-24
Also published as: JP2007149354A

Description

本発明は、異なる発光色を呈する複数種類の有機層をそれぞれ一対の電極で挟持してなる複数の発光画素を基板上に形成する有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネルの製造方法に関するものである。

従来、有機ＥＬパネルとしては、例えば、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）等からなる複数のライン状の陽極と、この各陽極と直交するアルミニウム（Ａｌ）等からなる複数のライン状の陰極との間に少なくとも発光層を有する有機層を形成してなる有機ＥＬ素子を透光性の基板上に設けてなるドットマトリクス型の有機ＥＬパネルが知られている（例えば特許文献１参照）。かかる有機ＥＬ素子は、前記陽極から正孔を注入し、また、前記陰極から電子を注入して正孔及び電子が前記発光層にて再結合することによって光を発するものである。また、前記有機ＥＬ素子は、前記陰極側から前記陽極側へは電流が流れにくい、いわゆるダイオード特性を有するものである。

また、有機ＥＬパネルとしては、複数色による表示を可能とするべく、前記有機層として、異なる発光色を示す複数種類の有機層を隣接して前記陽極と前記陰極との間に形成して複数種類の発光部を得るものが知られており、例えば、フルカラーによる表示を可能とするべく、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の三原色をそれぞれ示す３種類の有機層を隣接して形成し、３種類の発光画素（発光部）を得るものがある（例えば特許文献２参照）。

また、有機ＥＬパネルは、前記有機ＥＬ素子の製造工程において前記有機層の内部に異物が混入する等の原因によって前記有機層に膜厚が部分的に薄い欠陥部分が生じると、前記有機ＥＬパネルを駆動させた際に前記陰極から前記陽極へ逆方向の電流（リーク電流）が流れ、前記有機ＥＬ素子の輝度ムラ等の表示品質の低下が発生するという問題点があった。

前述の問題点に対して、特許文献３に開示されるように、有機ＥＬパネルの製造工程において、前記有機ＥＬ素子形成後に前記陽極と前記陰極との間に電圧を逆バイアス方向に印加して、リーク電流を発生させる前記欠陥部分において前記陰極を除去するエージング処理を行う方法が知られている。また、かかるエージング処理においては、室温状態よりも前記欠陥部分を顕著化させるために前記有機ＥＬ素子を加熱する方法が知られている（特許文献４参照）。
特開平８−３１５９８１号公報特開２００２−２３１４４９号公報特開２００３−２８２２４９号公報特開２００３−２８２２５３号公報

前述の異なる発光色を示す複数種類の前記有機層を備える有機ＥＬパネルにあっては、前記各有機層の特に各発光層はそれぞれ異なる有機材料によって形成されることとなる。また、前記各有機層は、寿命，動作電圧，輝度，あるいは色度等のそれぞれの諸性能を最適化するべく設計するのが一般的であり、その結果、前記各有機層はその膜厚に差異が生じることとなる。しかしながら、前記各有機層の構成材料や膜厚に差異が生じると前記エージング処理において最適な温度が前記各有機層によって異なる。そのため、同一の加熱条件で前記エージング処理を行った場合に、膜厚が薄い前記有機層においては好適な条件に対して過剰なエージング処理がなされて前記陰極除去の範囲が大きくなり、膜厚が厚い前記有機層においては好適な条件に対して過小なエージング処理がなされて前記陰極の除去が不十分となり、有機ＥＬパネルの製造において歩留まりが低下するという問題点があった。

本発明は、前述の問題点に鑑みなされたものであり、本発明は、異なる発光色を呈する複数種類の有機層をそれぞれ一対の電極間に挟持してなる複数の発光画素を基板上に形成する有機ＥＬパネルの製造方法に関し、歩留まりを低下させることなくエージング処理を行うことが可能な有機ＥＬパネル及びその製造方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の有機ＥＬパネルの製造方法は、異なる発光色を呈する複数種類の有機層をそれぞれ一対の電極で挟持してなる複数の発光画素を基板上に形成する発光画素形成工程と、前記各発光画素の前記両電極間に少なくとも逆バイアス電圧成分を含む電圧波形を印加して前記各発光画素の欠陥部分を除去するエージング処理工程と、を少なくとも含む有機ＥＬパネルの製造方法であって、
前記エージング処理工程において、発光色の異なる前記各発光画素の温度を測定し、その測定結果に応じて前記各発光画素毎に異なる値の電圧を印加して前記各発光画素にそれぞれ異なる加熱処理を行って前記各発光画素の温度を前記エージング処理工程において除去するべき前記欠陥部分が顕著化する最適温度となるように調整することを特徴とする。

また、前記エージング処理工程において、前記加熱処理として発光色の異なる前記各発光画素の前記両電極間にそれぞれ異なる値の電圧を順バイアス方向に印加することを特徴とする。

また、前記エージング処理工程を高温雰囲気中で行うことを特徴とする。

また、異なる発光色を呈する前記有機層は、それぞれ膜厚が異なるように形成されてなることを特徴とする。

また、前記各電極は、互いに交差するライン状に形成されてなることを特徴とする。

本発明は、異なる発光色を呈する複数種類の有機層をそれぞれ一対の電極間に挟持してなる複数の発光画素を基板上に形成する有機ＥＬパネルの製造方法に関し、歩留まりを低下させることなくエージング処理を行うことが可能となる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき説明する。

図１は、フルカラーによる表示が可能なドットマトリクス型の有機ＥＬパネル１を示す図である。有機ＥＬパネル１は、基板２上に有機ＥＬ素子３が形成されてなるものである。また、基板２上には有機ＥＬ素子３を気密的に覆う封止部材が配設されるが、図１においては封止部材を省略している。

基板２は、長方形形状の透明ガラス材からなり、電気絶縁性の基板である。

有機ＥＬ素子３は、図２に示すように、ライン状に複数形成される陽極（電極）４と、絶縁層５と、隔壁部６と、有機層７と、ライン状に複数形成される陰極（電極）８と、から主に構成され、各陽極４と各陰極８とが交差する個所にて陽極４と陰極８とで有機層７が挟持されてなる複数の発光画素を備える。

陽極４は、ＩＴＯ等の透光性の導電材料からなり、スパッタリング法等の手段によって基板２上に前記導電材料を層状に形成した後、フォトリソグラフィー法等によって互いに略平行となるようにライン状に複数形成される。陽極４は、陽極配線部４ａ及び陽極部４ｂを有しており、陽極配線部４ａは終端部に陽極端子部４ｃを備える。

絶縁層５は、例えばポリイミド系の電気絶縁性材料から構成され、陽極４と陰極８との間に位置するように陽極４上に形成され、陽極部４ｂを露出させる開口部５ａを有するものである。絶縁層５は、両電極４，８の短絡を防止するとともに、有機ＥＬ素子１の輪郭を明確にするものである。

隔壁部６は、例えばフェノール系の電気絶縁性材料からなり、絶縁層５上に形成される。隔壁部６は、その断面が絶縁層５に対して逆テーパー形状等のオーバーハング形状となるようにフォトリソグラフィー法等の手段によって形成されるものである。また、隔壁部６は、陽極４と直交する方向に等間隔にて複数形成される。隔壁部６は、その上方から蒸着法やスパッタリング法等によって有機層７及び陰極８となる金属膜を形成する場合にオーバーハング形状によって有機層７及び前記金属膜が段切れを起こす構造を得るものである。

有機層７としては、陽極４の陽極部４ｂ上に赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の発光色をそれぞれ呈する第一，第二，第三の有機層７ａ，７ｂ，７ｃがそれぞれ隣接して形成される。なお、本実施形態においては、各有機層７ａ〜７ｃは、正孔注入層，正孔輸送層，発光層及び電子輸送層を蒸着法等の手段によって順次積層形成してなるものである。第一の有機層７ａは、前記発光層として赤色発光層を有するものであり、３ｎ＋１番目に対応する陽極４上に形成され（ｎは０以上の整数）、赤色表示を呈する第一の発光画素群を構成するものである。第二の有機層７ｂは、前記発光層として緑色発光層を有するものであり、３ｎ＋２番目に対応する陽極４上に形成され、緑色表示を呈する第二の発光画素群を構成するものである。第三の有機層７ｃは、前記発光層として青色発光層を有するものであり、３ｎ番目に対応する陽極４上に形成され、青色表示を呈する第三の発光画素群を構成するものである。有機ＥＬパネル１は、この第一〜第三の発光画素群の表示を組み合わせることによってフルカラーによる表示が可能となっている。また隣接する各有機層７ａ〜７ｃは、特に各発光層において異なる有機材料が用いられ、また、寿命，動作電圧，輝度，あるいは色度等のそれぞれの諸性能を最適化するべくそれぞれ異なる膜厚となるように形成されている。なお、以下、第一，第二，第三の有機層７ａ，７ｂ，７ｃの膜厚をそれぞれｄ１，ｄ２，ｄ３とする。

陰極８は、アルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム銀（Ｍｇ：Ａｇ）等の陽極４よりも導電率が高い金属性導電材料を蒸着法等の手段により層状に形成して金属膜を形成し、隔壁部６によってこの金属膜に段切れを生じてライン状に複数形成してなるものである。陰極８は、円弧状の陰極配線部８ａ及び陽極４の陽極部４ｂに略直角に交わる（交差する）陰極部８ｂを有する。また、陰極配線部８ａは接続配線部１０に電気的に接続されている。接続配線部１０は、陽極４とともに形成されるものであり、同一材料のＩＴＯからなるものである。また、接続配線部１０は、終端部に陰極端子部１０ａが形成されている。

次に、有機ＥＬパネル１の製造方法を説明する。

先ず、スパッタリング法等の手段によって基板２上に透光性の前記導電材料を層状に形成した後、フォトリソグラフィー法等によって陽極４を形成する（図３（ａ）参照）。そして、陽極４の陽極部４ｂに対応するように絶縁層５，隔壁部６及び各有機層７ａ〜７ｃを形成し、さらに、有機層７ａ〜７ｃ上に陰極８を積層形成して、前記第一〜第三の発光画素群を有する有機ＥＬ素子３を得る（発光画素形成工程。図３（ｂ）参照）。また、有機ＥＬ素子３の形成後、所定の酸素濃度を有する低露点に管理された窒素雰囲気中にて有機ＥＬ素子３を収納するべく基板２上に凹形状の前記封止部材が配設される。

さらに、有機ＥＬ素子３を形成した後に、陽極４及び陰極８の両電極間に第一〜第三の電源装置Ｐ１〜Ｐ３を保護抵抗（図示しない）を介して接続し、両電極４，８間に、逆バイアス電圧成分と順バイアス電圧成分とを含む交流電圧波形を所定時間印加する（エージング処理工程。図３（ｃ）参照）。なお、前記エージング処理工程は例えば６０℃以上の高温雰囲気に保たれた恒温槽内にて行う。

このとき、交流電圧波形のうち逆バイアス電圧成分が印加される期間においては欠陥部分において陰極８を除去するエージング処理がなされる。すなわち、図４の前記エージング処理工程における等価回路に示すように、第一の電源回路Ｐ１は、一端が３ｎ＋１番目に対応する陽極４に接続され他端が陰極８に接続されており、前記第一の発光画素群を構成する第一の有機層７ａに対して逆バイアス方向に第一の電圧値ｖ１を印加する。また、第二の電源回路Ｐ２は、一端が３ｎ＋２番目に対応する陽極４に接続され他端が陰極８に接続されており、前記第二の発光画素群を構成する第二の有機層７ｂに対して逆バイアス方向に第二の電圧値ｖ２を印加する。また、第三の電源回路Ｐ３は、一端が３ｎ番目に対応する陽極４に接続され他端が陰極８に接続されており、前記第三の発光画素群を構成する第三の有機層７ｃに対して逆バイアス方向に第三の電圧値ｖ３を印加する。前記第一〜第三の発光画素群に対して逆バイアス方向に印加する第一〜第三の電圧値ｖ１〜ｖ３は、前記エージング処理工程において前記欠損部分における陰極８を十分に除去できる条件での電界強度をＥとし、第一〜第三の有機層７ａ〜７ｃの膜厚をｄ１〜ｄ３とする場合に、式（１）にて定められる。
Ｅ＝ｖ１／ｄ１＝ｖ２／ｄ２＝ｖ３／ｄ３・・・式（１）
各有機層７ａ〜７ｃの膜厚ｄ１〜ｄ３及び各電圧値ｖ１〜ｖ３は、製造のバラツキに起因する変化を排除した典型的な値（代表値）であり、具体的には設計値あるいは平均値等を示すものである。

また、前記エージング処理工程において、交流電圧波形のうち順バイアス電圧成分が印加される期間においては、第一〜第三の電源回路Ｐ１〜Ｐ３によって前記第一〜第三の発光画素群にそれぞれ順バイアス方向に異なる値の電圧を印加することでジュール熱を発生させ、このジュール熱によって前記第一〜第三の発光画素群に対してそれぞれ異なる加熱処理を行う。すなわち、第一の電源回路Ｐ１は、前記第一の発光画素群を構成する第一の有機層７ａに対して順バイアス方向に第四の電圧値ｖ４を所定時間印加する。また、第二の電源回路Ｐ２は、前記第二の発光画素群を構成する第二の有機層７ｂに対して順バイアス方向に第五の電圧値ｖ５を所定時間印加する。また、第三の電源回路Ｐ３は、前記第三の発光画素群を構成する第三の有機層７ｃに対して順バイアス方向に第６の電圧値ｖ６を所定時間印加する。この加熱処理によって前記第一〜第三の発光画素群がそれぞれ前記エージング処理工程において除去するべき前記欠陥部分が顕著化する最適温度となるように温度調整が行われる。

前記加熱処理に際しては、まず、前記第一〜第三の発光画素群の温度を測定する。有機ＥＬ素子は、その電流−電圧特性に温度依存性を持ち、順バイアス方向に所定電圧を印加した際に流れる電流値（電流密度）からその素子温度を求めることが可能である。本実施形態においては、事前に前記第一〜第三の発光画素群のうち一種のみを有するテストサンプルとなるモノカラーの有機ＥＬパネルをそれぞれ製造し、この各テストサンプルを所定の温度で駆動させて図５に示す温度別の電流−電圧特性を得た。なお、図５（ａ）は、前記第一の発光画素群を有するテストサンプルの電流−電圧特性を示している。また、図５（ｂ）は、前記第二の発光画素群を有するテストサンプルの電流−電圧特性を示している。また、図５（ｃ）は、前記第三の発光画素群の電流−電圧特性を示している。そして、前記エージング処理工程において順バイアス方向に所定の電圧を印加し、電圧値と前記第一〜第三の発光画素群に流れる電流値とが、事前に得られた温度別の電流−電圧特性の何れに該当あるいは近似するかの比較結果によって前記第一〜第三の発光画素群の温度を求める。そして、現在の温度が最適温度に達しない発光画素群においては、印加する各電圧値ｖ４〜ｖ６を少なくとも温度測定時の電圧よりも高くすることで最適温度となるべく各発光画素群の温度調整を行う。この前記第一〜第三の発光画素群の温度測定は順バイアス方向に電圧を印加する間に所定時間毎に随時行われるものであり、その温度測定の結果に応じて適宜印加する電圧値ｖ４〜ｖ６の値が変更される。なお、前記第一〜第三の発光画素群の最適温度は、その構成材料及び膜厚等の諸条件に応じて適宜定められるものである。また、前記第一〜第三の発光画素群の最適温度が略同一である場合には、前記第一〜第三の発光画素群の温度が略同一となるように各加熱処理を行う。最適温度が同一であっても前記第一〜第三の発光画素群は各有機層７ａ〜７ｃの構成材料や膜厚等が異なることで熱伝導率が異なるが、前記各発光画素群に応じた加熱処理を行うことによって前記発光画素群毎に温度調整をすることが可能である。

以上の工程によって、有機ＥＬパネル１が得られる。

かかる有機ＥＬパネル１及びその製造方法は、発光色の異なる（構成材料や膜厚等の異なる）前記第一〜第三の発光画素群の両電極４，８間に少なくとも逆バイアス電圧成分を含む電圧波形を印加するエージング処理工程において、前記各発光画素にそれぞれ異なる加熱処理を行って前記各発光画素の温度を調整することを含むものであり、前記エージング処理工程において前記第一〜第三の発光画素群のそれぞれの現在の温度に応じて異なる加熱処理をすることで、異なる発光色を示す複数種類の有機層７ａ〜７ｃが隣接して形成される構成であっても全ての発光画素においてそれぞれの最適温度に温度調整することができ、歩留まりを低下させることなくエージング処理を行うことが可能となる。

また、前記エージング処理工程において、発光色の異なる前記各発光画素の両電極４，８間にそれぞれ異なる電源Ｐ１〜Ｐ３を接続し、前記加熱処理として発光色の異なる前記各発光画素の両電極４，８間にそれぞれ異なる電圧値ｖ４〜ｖ６を順バイアス方向に印加することによって、前記加熱処理のために専用の装置を設けることなく容易に前記加熱処理を行うことが可能となる。

また、前記エージング処理工程を高温雰囲気中で行うことによって、まず有機ＥＬパネル全体をある程度の温度まで加熱し、その後に前記各発光画素をそれぞれの温度に応じた前記加熱処理をすることができ、効率よく前記各発光画素を最適温度に調整することが可能となる。

なお、本実施形態では、ドットマトリックス型の有機ＥＬパネル１の製造方法について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、例えばセグメント型の有機ＥＬパネルについても適用可能である。また、有機層として、３原色（ＲＧＢ）の発光色を示す各有機層７ａ〜７ｃを形成するものであったが、有機層の種類としては複数であれば良く、２種類あるいは４種類以上の有機層を隣接して形成するものであっても良い。

本発明の実施形態である有機ＥＬパネルの外観図。同上実施形態の有機ＥＬ素子を示す部分断面図。同上実施形態の有機ＥＬパネルの製造方法を示す図。同上実施形態のエージング処理工程における等価回路を示す図。同上実施形態の第一〜第三の発光画素の電流−電圧特性を示す図。

符号の説明

１有機ＥＬパネル
２基板
３有機ＥＬ素子
４陽極
５絶縁層
６隔壁部
７有機層
７ａ第一の有機層
７ｂ第二の有機層
７ｃ第三の有機層
８陰極
Ｐ１第一の電源装置
Ｐ２第二の電源装置
Ｐ３第三の電源装置

Claims

異なる発光色を呈する複数種類の有機層をそれぞれ一対の電極で挟持してなる複数の発光画素を基板上に形成する発光画素形成工程と、前記各発光画素の前記両電極間に少なくとも逆バイアス電圧成分を含む電圧波形を印加して前記各発光画素の欠陥部分を除去するエージング処理工程と、を少なくとも含む有機ＥＬパネルの製造方法であって、
前記エージング処理工程において、発光色の異なる前記各発光画素の温度を測定し、その測定結果に応じて前記各発光画素毎に異なる値の電圧を印加して前記各発光画素にそれぞれ異なる加熱処理を行って前記各発光画素の温度を前記エージング処理工程において除去するべき前記欠陥部分が顕著化する最適温度となるように調整することを特徴とする有機ＥＬパネルの製造方法。
前記エージング処理工程において、前記加熱処理として発光色の異なる前記各発光画素の前記両電極間にそれぞれ異なる値の電圧を順バイアス方向に印加することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬパネルの製造方法。
前記エージング処理工程を高温雰囲気中で行うことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬパネルの製造方法。
異なる発光色を呈する前記有機層を、それぞれ異なる膜厚にて形成することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬパネルの製造方法。
前記各電極を、互いに交差するライン状に形成することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬパネルの製造方法。