JPWO2013190841A1 - 被覆方法および有機el素子の製造方法 - Google Patents

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Abstract

絶縁性材料と溶媒とを含む混合剤を準備する第1工程と、欠陥部を覆うように混合剤を塗布する第2工程と、欠陥部を覆うように塗布した混合剤中の溶媒を蒸発させて、欠陥部を絶縁性材料により被覆させる第3工程とを有する被覆方法である。溶媒の沸点は178℃以上であり、混合剤における溶媒に対する絶縁性材料の重量比は10%以上である。これにより、滅点を引き起こす原因となる欠陥部を絶縁性材料で被覆する場合において、非発光領域の面積を必要最小限に留め、且つ十分な絶縁性および良好な作業性を実現することができる。

Description

本発明は、有機EL(Electro−Luminescence)素子における欠陥部の被覆方法および有機EL素子の製造方法に関する。
近年、表示装置として基板上に有機EL素子を配設した有機EL表示パネルが普及しつつある。有機EL表示パネルは、自己発光を行う有機EL素子を利用するため視認性が高く、さらに完全固体素子であるため耐衝撃性に優れるなどの特徴を有する。
有機EL素子は電流駆動型の発光素子であり、画素電極及び共通電極の電極対の間に、キャリア(正孔、電子)の再結合による電界発光現象を行う発光層等の複数の機能層を積層して構成される。
有機EL表示パネルの製造過程において、ゴミ等の微小な異物が付着したり、レジストの不具合により電極や機能層の表面に局所的な凹凸が生じたりする場合がある。すると、その上に形成された機能層に局所的に膜厚が薄い領域が生じたり、場合によっては局所的に機能層が形成されない領域が生じたりする。このような欠陥領域が形成されると、当該欠陥領域に集中的に電流が流れて他の領域よりも輝度が高い輝点が生じる原因となる。また、画素電極と共通電極との間にショートが発生して発光層が非発光となる、所謂滅点欠陥が生じる原因にもなる。輝点が発生した場合、欠陥領域に集中的に電流が流れるため劣化が促進され、やがて非発光化して滅点欠陥となってしまう。
そこで、このような欠陥領域の上に非導電性の液体材料を塗布して絶縁膜を形成し、当該欠陥領域に電流が流れないようにして滅点欠陥の発生を防止する方法が、従来から知られている(例えば、特許文献1)。
また、このような欠陥領域は、大きさ0.5〜10μm程度の微小な領域であるため、そのような微小領域に絶縁膜を形成するのに適した方法として、特許文献1および特許文献2に示すようなニードル塗布法が従来から知られている。
特開2011−108369号公報 特開2011−33689号公報
ところで、絶縁膜が形成された部分は電流が流れず非発光となるため、絶縁膜形成領域はできるだけ小さい方が良い。また、絶縁膜の膜厚は、絶縁性を確保するのに十分な厚さが必要である。さらには、絶縁膜を形成するための材料は、安定性が高い、即ち粘度の経時変化が小さなものであって、且つ、糸引き等の現象が生じないものが好ましい。
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、有機EL素子の欠陥部を絶縁性の材料で覆う場合に好適な被覆方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様である被覆方法は、積層構造における欠陥部を絶縁性材料で被覆する被覆方法であって、前記絶縁性材料と溶媒とを含む混合剤を準備する第1工程と、前記混合剤を、前記欠陥部を覆うように塗布する第2工程と、前記欠陥部を覆うように塗布した前記混合剤中の前記溶媒を蒸発させて、前記欠陥部を前記絶縁性材料により被覆させる第3工程と、を有し、前記溶媒の沸点は178℃以上であり、前記混合剤における前記溶媒に対する前記絶縁性材料の重量比が10%以上であることを特徴とする。
本発明の一態様に係る被覆方法は、沸点が高く揮発しにくい溶媒を使用しているため、経時的な増粘の速度が小さく混合剤の安定性を高めることが出来る。そして、混合剤中の固形分の割合が高く混合剤の粘度が高いため、欠陥部への塗布後に混合剤が濡れ広がりにくい。これにより、絶縁膜により覆われる面積が必要以上に大きくなるのを防いで、非発光領域の面積が必要以上に大きくなるのを防ぐことができる。それとともに、混合剤が濡れ広がりにくいことにより、絶縁膜が必要以上に薄くなるのを防いで、十分な絶縁性を確保することができる。
本発明の実施形態1に係る表示装置の構成を示す模式ブロック図である。 実施形態1に係る有機EL表示パネルの画素を模式的に示す平面図である。 実施形態1に係る有機EL素子の概略構成を模式的に示す断面図であって、図2のA−A’直線による断面図である。 実施形態1に係る有機EL素子を備えた有機EL表示パネルの製造過程を示す模式工程図である。 実施形態1に係る表示パネルの製造過程の一部を示す模式断面図であって、(a)は、下地基板に画素電極が形成された状態を示す模式断面図であり、(b)は、画素電極上の欠陥部を覆うように絶縁膜が形成された状態を示す模式断面図であり、(c)は、画素電極および絶縁膜で被覆された欠陥部の上にホール注入層が形成された状態を示す模式断面図であり、(d)は、ホール注入層上にバンクが形成された状態を示す模式断面図である。 実施形態1に係る表示パネルの図5の続きの製造過程の一部を示す模式断面図であって、(a)は、開口部内に有機発光層が形成された状態を示す模式断面図であり、(b)は、有機発光層およびバンク上に電子輸送層が形成された状態を示す模式断面図であり、(c)は、電子輸送層上に共通電極が形成された状態を示す模式断面図であり、(d)は、共通電極上に封止層が形成された状態を示す模式断面図である。 実施形態1に係る被覆方法を模式的に示す断面図であって、(a)は、欠陥部に混合剤を塗布する前の状態を示す断面図であって、(b)は、欠陥部にニードルの先端部が接触している状態を示す断面図であって、(c)は、欠陥部が混合剤で覆われている状態を示す断面図である。 (a)は、各種混合剤の絶縁膜適性試験の結果を示すテーブルであって、(b)は、(a)に示す試験結果をグラフにプロットした図である。 実施形態2に係る被覆方法を模式的に示す断面図であって、(a)は、欠陥部に混合剤を塗布する前の状態を示す断面図であって、(b)は、欠陥部にニードルの先端部が接触している状態を示す断面図であって、(c)は、欠陥部が混合剤で覆われている状態を示す断面図である。 実施形態3に係る被覆方法を模式的に示す断面図であって、(a)は、欠陥部に混合剤を塗布する前の状態を示す断面図であって、(b)は、欠陥部にニードルの先端部が接触している状態を示す断面図であって、(c)は、欠陥部が混合剤で覆われている状態を示す断面図である。
≪本発明の一態様の概要≫
本発明の一態様に係る被覆方法は、積層構造における欠陥部を絶縁性材料で被覆する被覆方法であって、前記絶縁性材料と溶媒とを含む混合剤を準備する第1工程と、前記混合剤を、前記欠陥部を覆うように塗布する第2工程と、前記欠陥部を覆うように塗布した前記混合剤中の前記溶媒を蒸発させて、前記欠陥部を前記絶縁性材料により被覆させる第3工程と、を有し、前記溶媒の沸点は178℃以上であり、前記混合剤における前記溶媒に対する前記絶縁性材料の重量比が10%以上であることを特徴とする。
これにより、沸点が高く揮発しにくい溶媒を使用しているため、経時的な増粘の速度が小さく混合剤の安定性を高めることが出来る。そして、混合剤中の固形分の割合が高く混合剤の粘度が高いため、欠陥部への塗布後に混合剤が濡れ広がりにくい。これにより、絶縁膜により覆われる面積が必要以上に大きくなるのを防いで、非発光領域の面積が必要以上に大きくなるのを防ぐことができる。それとともに、混合剤が濡れ広がりにくいことにより、絶縁膜が必要以上に薄くなるのを防いで、十分な絶縁性を確保することができる。
また、本発明の一態様に係る被覆方法の特定の局面では、前記溶媒の沸点は210℃以下であり、且つ、前記溶媒に対する前記絶縁性材料の重量比は40%以下であることを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る被覆方法の特定の局面では、前記混合剤は、前記溶媒に対する前記絶縁性材料の重量比(%)をx、前記溶媒の沸点(℃)をyとした場合に、10≦x≦20、178≦y≦210であって、y≦3.2x+146且つy≧0.97x+20.5であることを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る被覆方法の特定の局面では、前記第1工程において、前記混合剤は、開口部を有する収容容器に充填されており、前記第2工程において、棒形状を有する塗布部材を前記収容容器の開口部に挿入し、前記塗布部材の先端部に混合剤を付着させた後、前記混合剤を付着させた前記塗布部材の先端部を前記欠陥部に接触させて前記混合剤を前記欠陥部に塗布することを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る被覆方法の特定の局面では、前記積層構造は、下地基板と、前記下地基板上に形成された画素電極と、前記画素電極上に積層形成された複数の機能層と、前記複数の機能層上に形成された共通電極と、を有する有機EL素子であって、前記欠陥部は、前記画素電極と前記共通電極との間に位置する異物、または、前記画素電極および前記複数の機能層に形成された突出部または凹入部であることを特徴とする。
本発明の一態様に係る有機EL素子の製造方法は、下地基板と、前記下地基板上に形成された画素電極と、前記画素電極上に積層形成された複数の機能層と、前記複数の機能層上に形成された共通電極と、を有する有機EL素子の製造方法であって、前記画素電極が形成された後で、前記共通電極が形成される前に、前記欠陥部を検出する欠陥部検出工程と、前記欠陥部検出工程において欠陥部が検出された場合に、次の機能層または前記共通電極の形成に先立って、前記欠陥部を絶縁性材料で被覆する被覆工程と、を含み、前記被覆工程は、絶縁性材料と溶媒を含む混合剤を準備する第1工程と、前記混合剤を、前記欠陥部を覆うように塗布する第2工程と、前記欠陥部を覆うように塗布した前記混合剤中の前記溶媒を蒸発させて、前記欠陥部を前記絶縁性材料により被覆させる第3工程と、を有し、前記溶媒の沸点は178℃以上であり、前記混合剤における前記溶媒に対する前記絶縁性材料の重量比が10%以上であることを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る有機EL素子の製造方法の特定の局面では、前記欠陥部は、前記画素電極上に位置することを特徴とする。
≪実施形態1≫
[1−1.全体構成]
図1は、実施形態1に係る有機EL表示パネル100を有する有機EL表示装置1の構成を示す模式ブロック図である。図1に示すように、有機EL表示装置1は、有機EL表示パネル100と、これに接続された駆動制御部20とを有し構成されている。有機EL表示パネル100は、有機材料の電界発光現象を利用したパネルであり、複数の有機EL素子10(図2,3参照)が基板上に、例えばマトリクス状に、配列されている。駆動制御部20は、4つの駆動回路21〜24と制御回路25とから構成されている。
なお、実際の有機EL表示装置1では、有機EL表示パネル100に対する駆動制御部20の配置については、これに限られない。
[1−2.有機EL表示パネルの構成]
有機EL表示パネル100の構成について、図2を用い説明する。
図2は、有機EL表示パネル100の表示面側から見た概略構成を模式的に示す平面図である。図3は、有機EL表示パネル100の図2のA−A’直線による一部拡大断面図である。有機EL表示パネル100は、Z方向側を表示面とする、いわゆるトップエミッション型である。
図3に示すように、有機EL表示パネル100は、その主な構成として、下地基板11、画素電極12、ホール注入層13、バンク14、有機発光層15、電子輸送層16、共通電極17、封止層18を備える。有機EL表示パネル100は、赤(R),緑(G),青(B)の何れかの発光色に対応する有機発光層15を有する有機EL素子10をサブピクセルとし、図2に示すように、サブピクセルがマトリクス状に配設されている。なお、図2においては、図示をわかりやすくするために、電子輸送層16、共通電極17、封止層18を取り除いた状態を示している。
また、有機EL表示パネル100は、ホール注入層13に欠陥部3を有する。
<下地基板>
下地基板11は、基板本体部11a、TFT(薄膜トランジスタ)層11b、層間絶縁層11cを有する。
基板本体部11aは、有機EL表示パネル100の基材となる部分であり、例えば、無アルカリガラス、ソーダガラス、無蛍光ガラス、燐酸系ガラス、硼酸系ガラス、石英、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン、ポリエステル、シリコーン系樹脂、またはアルミナ等の絶縁性材料のいずれかで形成することができる。
TFT層11bは、基板本体部11aの表面にサブピクセル毎に設けられており、各々には薄膜トランジスタ素子を含む画素回路が形成されている。
層間絶縁層11cは、TFT層11b上に形成されており、TFT層11bと画素電極12との間の電気的絶縁性を確保するとともに、TFT層11bの上面の段差を平坦化するためのものである。層間絶縁層11cは、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、ノボラック型フェノール樹脂等の有機絶縁材料や、SiO(酸化シリコン)やSiN(窒化シリコン)等の無機絶縁材料から成る。
<画素電極>
画素電極12は、サブピクセル毎に個別に設けられた画素電極であり、例えば、Ag(銀)、Al(アルミニウム)、アルミニウム合金、Mo(モリブデン)、APC(銀、パラジウム、銅の合金)、ARA(銀、ルビジウム、金の合金)、MoCr(モリブデンとクロムの合金)、MoW(モリブデンとタングステンの合金)、NiCr(ニッケルとクロムの合金)、ACL(アルミニウム、コバルト、ゲルマニウム、ランタンの合金)等の光反射性導電材料からなる。本実施形態においては、画素電極12は、陽極である。
なお、画素電極12の表面にさらに公知の透明導電膜を設けてもよい。透明導電膜の材料としては、例えば酸化インジウムスズ(ITO)や酸化インジウム亜鉛(IZO)を用いることができる。透明導電膜は、画素電極12とホール注入層13の間に介在し、各層間の接合性を良好にする機能を有する。
<ホール注入層>
ホール注入層13は、例えば、銀(Ag)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、バナジウム(V)、タングステン(W)、ニッケル(Ni)、イリジウム(Ir)などの酸化物、あるいは、PEDOT(ポリチオフェンとポリスチレンスルホン酸との混合物)などの導電性ポリマー材料からなる層である。上記の内、酸化金属からなるホール注入層13は、ホールを安定的に生成、またはホールの生成を補助して、有機発光層15に対しホールを注入および輸送する機能を有する。
ここで、ホール注入層13を遷移金属の酸化物から構成する場合には、複数の酸化数をとるため複数の準位をとることができ、その結果、ホール注入が容易になり駆動電圧を低減することができる。
<バンク>
ホール注入層13の表面には、有機発光層15の形成領域となる開口部14aを区画するためのバンク14が設けられている。バンク14は一定の台形断面を持つように形成されており、絶縁性の有機材料(例えばアクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック型フェノール樹脂等)からなる。バンク14は、有機発光層15を塗布法で形成する場合には塗布されたインクがあふれ出ないようにするための構造物として機能し、有機発光層15を蒸着法で形成する場合には蒸着マスクを載置するための構造物として機能する。
また、開口部14aにより規定された領域が発光領域であり、各発光領域が、1サブピクセルに相当する。
<有機発光層>
有機発光層15は、キャリア(正孔と電子)の再結合による発光を行う部位であり、R,G,Bのいずれかの色に対応する有機材料を含むように構成されている。有機発光層15は、バンク14の開口部14a内にそれぞれ形成されており、そのため、サブピクセル毎に形成されていることになる。
有機発光層15として用いることが可能な材料としては、ポリパラフェニレンビニレン(PPV)、ポリフルオレンや、例えば、特許公開公報(特開平5−163488号公報)に記載のオキシノイド化合物、ペリレン化合物、クマリン化合物、アザクマリン化合物、オキサゾール化合物、オキサジアゾール化合物、ペリノン化合物、ピロロピロール化合物、ナフタレン化合物、アントラセン化合物、フルオレン化合物、フルオランテン化合物、テトラセン化合物、ピレン化合物、コロネン化合物、キノロン化合物及びアザキノロン化合物、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、ローダミン化合物、クリセン化合物、フェナントレン化合物、シクロペンタジエン化合物、スチルベン化合物、ジフェニルキノン化合物、スチリル化合物、ブタジエン化合物、ジシアノメチレンピラン化合物、ジシアノメチレンチオピラン化合物、フルオレセイン化合物、ピリリウム化合物、チアピリリウム化合物、セレナピリリウム化合物、テルロピリリウム化合物、芳香族アルダジエン化合物、オリゴフェニレン化合物、チオキサンテン化合物、シアニン化合物、アクリジン化合物、8−ヒドロキシキノリン化合物の金属錯体、2−ビピリジン化合物の金属錯体、シッフ塩とIII族金属との錯体、オキシン金属錯体、希土類錯体等の蛍光物質等が挙げられる。
<電子輸送層>
電子輸送層16は、共通電極17から注入された電子を有機発光層15へ輸送する機能を有し、例えば、オキサジアゾール誘導体(OXD)、トリアゾール誘導体(TAZ)、フェナンスロリン誘導体(BCP、Bphen)などを用い形成されている。
<共通電極>
共通電極17は、各サブピクセル共通に設けられており、例えば、ITO、IZO等の導電性を有する光透過性材料で形成されている。トップエミッション型の有機EL表示パネルの場合においては、光透過性の材料で形成されることが好ましい。
共通電極17の形成に用いる材料としては、上記の他に、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらのハロゲン化物を含む層と銀を含む層とをこの順で積層した構造を用いることもできる。上記において、銀を含む層は、銀単独で形成されていてもよいし、銀合金で形成されていてもよい。また、光取り出し効率の向上を図るためには、当該銀を含む層の上から透明度の高い屈折率調整層を設けることもできる。
本実施形態においては、共通電極17は、陰極である。
<封止層18>
封止層18は、有機EL表示パネル100内に浸入した水分又は酸素からホール注入層13、有機発光層15、電子輸送層16、共通電極17を保護するために設けられている。
なお、図3においては、図示を省略しているが、封止層18の上に、ブラックマトリクス、カラーフィルター等が形成されていてもよい。
<欠陥部>
欠陥部3は、画素電極12と共通電極17との間に存在する異物または突出部または凹入部である。欠陥部3の存在により、その上に形成される各層の欠陥部3に対応する部分(欠陥部3の上方に位置する部分)が上方(Z方向側)に突出または下方(Z方向とは反対側)に凹入する態様で形成される。さらには、欠陥部3に対応する部分の一部が形成されない場合も有る。
本実施形態においては、図3に示すように、欠陥部3は、画素電極12上に存在する異物であり、具体的には、塵や埃等の微小なゴミである。
なお、画素電極12よりも下方の異物や突出部、凹入部が原因で画素電極12と共通電極17との間に欠陥部3が形成される場合もある。例えば、層間絶縁層11c上に異物が存在した状態で画素電極12が形成された場合、画素電極12の異物上に形成された部分が上方に突出する態様となり、それが欠陥部3となる場合がある。
ここでは、上記のように、画素電極12よりも下に存在する要因により画素電極12と共通電極17との間に形成された突出部または凹入部についても、欠陥部3として扱う。また、画素電極12と共通電極17との間には、画素電極表面も含む。
<絶縁膜>
絶縁膜4は、絶縁性材料から成り、欠陥部3を覆うように欠陥部3および画素電極12上に塗布により形成されている。これにより、画素電極12と共通電極17との間において欠陥部3に対応する部分には電流が流れず、当該部分は、非発光領域となる。上記絶縁性材料としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、スチレン系樹脂などが挙げられる。
なお、絶縁膜4は、必ずしも欠陥部3上に直接形成されなくてもよい。例えば、ホール注入層13の欠陥部3の上方に位置する部分の上に絶縁膜4が形成されてもよい。絶縁膜4については、詳しくは、後述する。
なお、図3には、欠陥部3を有する有機EL素子10を示しているが、有機EL表示パネル100に形成された全ての有機EL素子10が欠陥部3を有しているというわけではない。有機EL表示パネル100に形成された複数の有機EL素子10のうちのいくつかのみが欠陥部3を有しており、欠陥部3を有する有機EL素子がゼロである可能性もある。欠陥部3を有する有機EL素子10が所定の割合以上存在する有機EL表示パネル100は、不良品として処理される。
[1−3.有機EL表示パネルの製造方法]
次に、本発明の一態様に係る有機EL素子10を備えた有機EL表示パネル100の製造方法について、図4〜図6を用いて説明する。なお、図4は、有機EL表示パネル100の製造過程を示す模式工程図であり、図5〜図6は、有機EL表示パネル100の製造過程を模式的に示す部分断面図である。
まず、基板本体部11a上にTFT層11bを形成する(図4のステップS1)。
続いて、フォトレジスト法に基づき、TFT層11bの上に絶縁性に優れる有機材料を用いて、厚み約4[μm]の層間絶縁層11cを形成し(図4のステップS2)、下地基板11を得る。
なお、図3,図5,図6に示す断面図および図4の工程図には現れないが、このとき、層間絶縁層11cの各開口部14a(が形成される予定の領域)の間に該当する位置にコンタクトホール2(図2参照)を形成する。コンタクトホール2は、パターン露光と現像を行うことにより形成される。
次に、図5(a)に示すように、下地基板11上に、真空蒸着法またはスパッタ法に基づき、厚み400[nm]程度の金属材料からなる画素電極12をサブピクセル毎に形成する(図4のステップS3)。
そして、画素電極12表面の欠陥部3を検出する(図4のステップS4)。欠陥部3の検出は、例えば、パターン検査器を用いて行う。パターン検査器は、マトリクス状に形成された複数の有機EL素子10(サブピクセル)について、隣接するサブピクセル同士を次々に比較して相違点を検出することにより、欠陥部3を検出する。パターン検査器により欠陥部3が検出された場合、検出された欠陥部3の座標データが不図示の記憶部に記憶される。
次に、図5(b)に示すように、ニードル塗布法により、絶縁性材料を溶媒に溶解させた混合剤を、欠陥部3を覆うように塗布し、絶縁膜4を形成する。このとき、塗布装置に上記の座標データが入力され、当該座標データに基づいて、欠陥部3上に正確に混合剤を塗布することが出来る。
塗布された混合剤は、塗布する前においては液状体であるが、塗布後に溶媒が揮発することにより、固形分である絶縁性材料の割合が高くなり、膜状の固体となる。
ここで、本実施形態において、混合剤に用いられる溶媒は、例えば、DPMA(N-[2-(3,5-ジメトキシフェニル)-2-(2-メチルフェニル)エチル]アデノシン、N-[2-(3,5-ジメトキシフェニル)-2-(o-トリル)エチル]アデノシン、N-[2-(2-メチルフェニル)-2-(3,5-ジメトキシフェニル)エチル]アデノシン)や、シクロヘキサノール、2−オクタノール、1−オクタノールである。
また、本実施形態において、混合剤に用いられる絶縁性材料は、例えば、重合等の架橋反応をするモノマーやオリゴマーである。これにより、詳しくは後述するが、混合剤塗布工程の後工程(例えば、バンク形成工程や有機発光層の成膜工程)における加熱(焼成)工程において、絶縁性材料が架橋して、安定した物性を有する絶縁膜4が形成される。
なお、正確には、上述したように、加熱による架橋反応を経て最終的な絶縁膜4が形成されるのであるが、図4のステップS5および図5(b),(c)においては、混合剤が欠陥部3上に塗布され、溶媒がある程度揮発して物理的にある程度安定した状態(ある程度固体化した状態)を以て、絶縁膜4としている。
続いて、図5(c)に示すように、酸化タングステンによりホール注入層13を下地基板11および画素電極12上に一様にスパッタ成膜する(図4のステップS6)。
次に、図5(d)に示すように、バンク14をフォトリソグラフィー法に基づいて形成する。まずバンクを形成する材料として、感光性レジストを含むペースト状のバンク材料を用意する。このバンク材料をホール注入層13上に一様に塗布する。この上に、図2に示した開口部14aのパターンに形成されたマスクを重ねる。続いてマスクの上から感光させ、バンクパターンを形成する。その後は、余分なバンク材料を水系もしくは非水系エッチング液(現像液)で洗い出す。これにより、バンク材料のパターニングが完了し、この後、焼成(加熱)を行う。バンク14の焼成は、例えば、150℃以上210℃以下の温度で60分間行う。このようにして、有機発光層形成領域となる開口部14aが規定され、バンク14が完成する(図4のステップS7)。
また、バンク14の形成工程においては、さらに、開口部14aに塗布するインク(溶液)に対するバンク14の接触角を調節する、もしくは、表面に撥水性を付与するためにバンク14の表面を所定のアルカリ性溶液や水、有機溶媒等によって表面処理するか、プラズマ処理を施すこととしてもよい。
続いて、図6(a)に示すように、有機発光層15を構成する有機材料と溶媒を所定比率で混合した有機発光層用インクを、インクジェット法を用いて開口部14a内に塗布した後、インクに含まれる溶媒を蒸発乾燥させ、必要に応じて加熱焼成して、有機発光層15を形成する(図4のステップS8)。
次に、図6(b)に示すように、有機発光層15およびバンク14の上に、電子輸送層16を構成する材料を真空蒸着法に基づいて成膜する。これにより、電子輸送層16が形成される(図4のステップS9)。
そして、図6(c)に示すように、ITO、IZO等の材料を用い、真空蒸着法、スパッタ法等で成膜する。これにより共通電極17が形成される(図4のステップS10)。
そして、共通電極17の表面に、SiN、SiON等の光透過性材料をスパッタ法、CVD法等で成膜することで、封止層18を形成する(図4のステップS11)。
以上の工程を経ることにより有機EL表示パネル100が完成する。
[1−4.欠陥部の被覆方法]
次に、本発明の一態様に係る有機EL素子の欠陥部の被覆方法について説明する。ここでは、実施形態1に係る有機EL表示パネル100に対して行われる被覆方法について以下に説明する。
図7は、本実施形態における被覆方法の概要を模式的に示す断面図である。図7(a)は、欠陥部3に混合剤40を塗布する前の状態を模式的に示す断面図である。図7(b)は、欠陥部3にニードル33の先端部33aが接触している状態を模式的に示す断面図である。図7(c)は、ニードル33の先端部33aが欠陥部3から離間し、欠陥部3が混合剤40で覆われている状態を模式的に示す断面図である。
本実施形態における塗布部30は、特許文献2に記載の塗布部10と同様の構成を備えている。即ち、図7(a),(b),(c)に示すように、塗布部30は、塗布ユニット(不図示)の要部であり、塗布部30は、容器31、蓋32、およびニードル33を含む。容器31の底には第1の孔31aが開口されており、容器31内には混合剤40が注入されている。容器31の上側の開口部は、蓋32によって閉じられている。蓋32の中央部には第2の孔32aが開口されている。ニードル33の先端部には、先端に向かって断面積が徐々に小さくなるテーパ部が形成され、ニードル33の先端には、円形の平坦面が形成されている。
なお、図7各図においては、ニードル33以外は断面で示されている。
ニードル33は、第1および第2の孔31a,32aと略同じ径を有する。ニードル33の先端部33aは、第2の孔32aを貫通して混合剤40内に浸漬される。第1および第2の孔31a,32aの径は、それらに貫通するニードル33の径よりも少し大きいが微小であるので、混合剤40の表面張力や容器31の撥液性により、第1の孔31aからの混合剤40の漏れはほとんど無い。たとえば第1の孔31aの径は1mm以下とされる。
ニードル33は、直動軸受(図示せず)によって上下方向に進退可能に支持されている。ニードル33の先端部33aが欠陥部3に接触した際には、ニードル33を含む可動部材の重量が欠陥部3に印加される。また、ニードル33の先端部33aが欠陥部3に接触してからもさらにニードル33を下降させようとしても、ニードル33を含む可動部が上方に退避し、先端部33aの損傷が回避される。
容器31は、第1の孔31aに近づくに従って横断面積が小さくなるテーパ形状を有する。したがって、少ない混合剤40でもニードル33の先端部33aを浸漬することができる。混合剤40の量は、たとえば20μl(マイクロリットル)である。
次に、欠陥部3に混合剤40を塗布して、絶縁性材料により欠陥部3を被覆する被覆工程について説明する。
まず図7(a)に示すように、ニードル33の先端部33aと欠陥部3とを所定の隙間を開けて対峙させる。
次いで図7(b)に示すように、駆動装置(図示せず)によってニードル33を下降させ、第1の孔31aを介してニードル33の先端部33aを容器31の下に突出させ、先端部33aに付着した混合剤40を欠陥部3に塗布する。
次に、図7(c)に示すように、駆動装置(図示せず)によってニードル33を上方に戻し、1回の塗布が完了する。そして、ニードル33の先端部33aは、再び容器31内の混合剤40内に浸漬された状態(図7(a)と同じ状態)となる。このとき、欠陥部3は、混合剤40により覆われた状態となる。そして、混合剤40が欠陥部3に塗布されると、混合剤40は、画素電極12上を欠陥部3の周囲に濡れ広がる。濡れ広がると同時に混合剤40中の溶媒が揮発して混合剤40中の絶縁性材料(固形分)の割合が上昇し、粘度が上昇する。混合剤40の粘度が上昇するにつれて濡れ広がりの速度も遅くなり、やがて、ほぼ濡れ広がりが停止した状態となる。この後、さらに溶媒が揮発し、また、後の工程において加熱されてさらに溶媒が揮発するとともに、絶縁性材料が架橋して、安定した物性を有する絶縁膜4(図3参照)が完成する。
[1−5.絶縁膜適性試験]
絶縁膜4で覆われた部分には電流が流れないため、有機発光層15の絶縁膜4に対応する部分は、非発光領域となる。1つのサブピクセル内で非発光領域が大きいと当該サブピクセルの輝度が低下するため、非発光領域は必要最小限の大きさであることが望ましい。加えて、絶縁膜4には絶縁性を確保するに十分な厚さが必要である。そこで、上記説明した方法において使用される混合剤には、次の3つの特性が求められる。
第1の特性は、欠陥部3に塗布した後、濡れ広がりがあまり大きくない混合剤が望ましい。
第2の特性は、欠陥部3に塗布した後、濡れ広がりが落ち着いた状態において十分な膜厚を有するような混合剤が求められる。
第3の特性は、ニードルによる塗布に適した粘度性質を有し、塗布後に糸引き等の不具合が発生しない粘度の混合剤が求められる。ニードルによる塗布に適した粘度性質とは、増粘速度が低く、安定性が高いことを意味する。
第1および第2の特性については、粘度の高い混合剤であれば、これらの特性を満たすと考えられる。混合剤が濡れ広がるにつれて徐々に膜厚が薄くなっていくが、混合剤の粘度が高いほど、濡れ広がりにくいため、膜厚も薄くなりにくい。粘度を高くするには、混合剤中の固形分の割合を高くするとよい。
しかし、粘度が高すぎると、塗布後に糸引き等の問題が発生しやすくなる。
そこで、沸点の低い溶媒であれば、混合剤中の絶縁性材料の割合が低く、粘度が低い混合剤を用いても、欠陥部3に塗布された後、比較的短時間で溶媒が揮発して粘度が上昇するため、濡れ広がりを抑えることが出来、十分な膜厚を確保することもできると考えられる。
ところが、欠陥部の被覆作業は、数十枚から数百枚のパネルに対して長時間連続して行われることが多く、且つ、1回の塗布で使用される混合剤の量は微量であるために、混合剤40が容器31中に長時間保持される場合が多い。このような場合、溶媒の沸点が低いと、容器31中に保持されている間に溶媒が揮発していき、増粘していく。すると、糸引き等の問題が発生することとなるほか、乾燥して固化した絶縁性材料により第1の孔31aが閉塞されてしまう場合もある。
従って、上記3つの特性をバランス良く満たす混合剤が望まれる。そこで、溶媒の沸点および固形分の割合を変えた13種類の混合剤(1番〜13番)について、絶縁膜適性試験を行った。絶縁膜適性試験は、欠陥部を有しない画素電極12上にニードル塗布法により混合剤40を塗布して行い、以下の3つの測定項目について測定した。
1つめは、第1の特性を評価する指標として塗布面積を測定した。塗布面積は、ニードル塗布法により混合剤40を画素電極上に塗布し、5分後に濡れ広がった混合剤の直径を測定して行った。
2つめは、第2の特性を評価するために膜厚を測定した。膜厚の測定は、ニードル塗布法により混合剤40を画素電極上に塗布し、5分後に濡れ広がった混合剤の膜厚を測定して行った。
3つめは、第3の特性を評価する指標として安定性を測定した。安定性の測定は、上記膜厚の測定を定期的に(例えば、30分おきに)行い、膜厚が初回の膜厚の1.1倍になるまでの時間を測定して行った。
上記3つの測定項目について行った絶縁膜適性試験の結果を、図8(a)のテーブルに表す。塗布面積については、直径60μm以下をGoodとし、60μmよりも大きいものについては、NGと判定した。これは非発光領域が60μm以上あると目視で認識できてしまうためである。
膜厚については、40nm以上をGoodとし、40nmよりも小さいものをNGとした。平面上の膜厚で40nm以上あれば、工程中で最も大きい異物サイズである5μmの異物を絶縁被覆できるからである。
安定性については、膜厚が1.1倍になるまでの時間が12時間以上であれば、Goodとし、12時間未満のものについては、NGとした。膜厚の変動が10%以上になると塗布性に影響を与え、生産ラインにおいて材料交換頻度としては1日2回が限度だからである。
そして、これら3つの測定項目全てにおいてGoodと判定された混合剤については、総合評価をGoodとし、1つでもNGがあれば、総合評価はNGとした。
図8(b)は、図8(a)に示す13種類の混合剤についての絶縁膜適性試験の総合評価の結果を、縦軸に溶媒の沸点を、横軸に固形分の割合を取ってグラフ上にプロットした図である。図中の円で囲まれた数字は、混合剤の種類を示す番号である。
なお、本絶縁膜適性試験に供した混合剤に用いた溶媒は、DPMA(沸点:210℃)およびシクロヘキサノール(沸点:162℃)、2−オクタノール(沸点:178℃)、1−オクタノール(沸点:194℃)を使用した。また混合溶媒でもよく、その場合は、各溶媒の沸点にその溶媒の混合比率を乗算し、各溶媒についての前記乗算した値を足し合わせたものを混合溶媒の沸点と定義する。
また、固形分(%)は、溶媒に対する絶縁性材料の重量比(%)である。
図8(b)に示すように、総合評価がGoodとなった混合剤は、4番,6番,12番,13番,および8番の混合剤の点を結ぶ線分により囲まれる領域内に全て位置している。従って、当該領域内に位置する混合剤であれば、安定性、膜厚、塗布面積の全てにおいて、良好な特性を示すと考えられる。
ここで、4番の混合剤の点と6番の混合剤の点とを結ぶ直線は、数式y=3.2x+146で表される。また、8番の混合剤の点と13番の混合剤の点とを結ぶ直線は、数式y=0.97x+20.5で表される。従って、上記領域は、y軸に溶媒の沸点を、x軸に固形分%をとった場合に、沸点が178℃以上210℃以下、固形分10%以上40%以下の範囲において、直線y=3.2x+146とy=0.97x+20.5とで囲まれる領域である。
≪実施の形態2≫
実施形態1では、欠陥部3は、画素電極12上の異物であった。しかし、欠陥部3は異物に限られない。実施形態1の欠陥部3の項目において説明したように、画素電極12よりも下方の異物や突出部が原因で画素電極12が上方に突出するように形成される場合がある。このような場合、画素電極12の突出部が欠陥部3となる。
実施形態2では、欠陥部3が、層間絶縁層11c表面に形成された突起部が原因で画素電極12に形成された突出部である場合について、説明する。
なお、説明の重複を避けるため、実施形態1と同じ構成要素については、同符号を付して、その説明を省略する。以下、後述する実施形態3および各変形例についても同様である。
図9は、実施形態2に係る有機EL素子における欠陥部3の被覆方法の概要を模式的に示す断面図である。図9(a)は、欠陥部3に混合剤40を塗布する前の状態を模式的に示す断面図である。図9(b)は、欠陥部3にニードル33の先端部33aが接触している状態を模式的に示す断面図である。図9(c)は、ニードル33の先端部33aが欠陥部3から離間し、欠陥部3が混合剤40で覆われている状態を模式的に示す断面図である。
図9(a),(b),(c)に示すように、層間絶縁層11c表面に表面突起部5が形成されている。表面突起部5は、層間絶縁層11cを形成する際の露光ムラやマスクの不具合などによって形成される。このような表面突起部5の上に画素電極12が形成されると、画素電極12の表面突起部5上に位置する部分が上方に突出するように形成され、欠陥部3となる。このような欠陥部3の上に形成されるホール注入層13や有機発光層15等に膜厚の不均一な部分や一部製膜されない部分などが生じることとなる。したがって、このような突出部である欠陥部3についても、絶縁膜4で被覆することが重要である。
実施形態2における欠陥部3に混合剤40を塗布して、絶縁性材料により欠陥部3を被覆する被覆工程については、実施形態1における被覆工程と同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。
このように、実施形態2に係る有機EL素子の欠陥部3についても、実施形態1と同様のニードル塗布法により、欠陥部3を覆うように絶縁膜4を形成することが出来る。そして、この場合においても、実施形態1と同様に、図8(b)の直線および破線で囲まれた領域内に位置する混合剤を用いれば、良好な特性を有する絶縁膜4を形成することが出来ると考えられる。
≪実施の形態3≫
実施形態1では、欠陥部3は、画素電極12上の異物であった。実施形態2では、欠陥部は、画素電極12よりも下に存在する表面突起部が原因で画素電極12に形成された突出部であった。しかし、欠陥部3は異物や突出部に限られない。例えば、欠陥部3は凹入部である場合も考えられる。
図10は、実施形態3に係る有機EL素子における欠陥部3の被覆方法の概要を模式的に示す断面図である。図10(a)は、欠陥部3に混合剤40を塗布する前の状態を模式的に示す断面図である。図10(b)は、欠陥部3にニードル33の先端部33aが接触している状態を模式的に示す断面図である。図10(c)は、ニードル33の先端部33aが欠陥部3から離間し、欠陥部3が混合剤40で覆われている状態を模式的に示す断面図である。
図10(a),(b),(c)に示すように、層間絶縁層11c表面に表面凹部6が形成されている。表面凹部6は、層間絶縁層11cを形成する際の露光ムラやマスクの不具合によって形成される場合や、層間絶縁層11cにコンタクトホール2(図2参照)を形成する際のマスクの不具合によって形成される場合などがある。このような表面凹部6の上に画素電極12が形成されると、画素電極12の表面凹部6上に位置する部分が下方に凹入するように形成され、欠陥部3となる。特に、図10(a),(b),(c)に示すように、表面凹部6のエッジ部分において、画素電極12が一部形成されない個所、所謂段切れが発生した場合、その部分が非発光となる。さらには、段切れ個所の上に積層形成された各機能層にも段切れや局所的に膜厚が非常に薄い部分が形成され、段切れ部分において画素電極と共通電極とが非常に近接してまたは互いに接触して形成された場合、ショート等が発生する原因となる。また、表面凹部6の凹入程度がそれほど大きくなく、画素電極12が表面凹部6の凹入面に沿って連続的に形成された場合であっても、このような欠陥部3の上にホール注入層13や有機発光層15等が形成されると、欠陥部3の凹入のエッジ部分において、膜厚が局所的に薄い部分が形成され、そこに電荷が集中して、劣化が促進され、やがて非発光領域が発生する原因となる。したがって、このような凹入による欠陥部3についても、絶縁膜4で被覆することが重要である。
実施形態3における欠陥部3に混合剤40を塗布して、絶縁性材料により欠陥部3を被覆する被覆工程については、実施形態1および実施形態2における被覆工程と同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。
このように、実施形態3に係る有機EL素子の欠陥部3についても、実施形態1および2と同様のニードル塗布法により、欠陥部3を覆うように絶縁膜4を形成することが出来る。そして、この場合においても、実施形態1と同様に、図8(b)の直線および破線で囲まれた領域内に位置する混合剤を用いれば、良好な特性を有する絶縁膜4を形成することが出来ると考えられる。
[変形例]
以上、本発明の構成を実施形態1,2,3に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限られない。例えば、以下のような変形例を実施することができる。
(1)上記各実施の形態においては、絶縁膜4を画素電極12上に形成したが、これに限られない。例えば、ホール注入層13がスパッタリング法などを用いて、銀(Ag)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、バナジウム(V)、タングステン(W)、ニッケル(Ni)、イリジウム(Ir)などの酸化物により形成される場合には、画素電極12上ではなく、ホール注入層13上に絶縁膜4を形成してもよい。
(2)絶縁膜4は、有機発光層15の欠陥部3の上方に相当する部分への正孔または電子の供給を抑制すればよいので、必ずしも画素電極12と有機発光層15との間に形成されていなくてもよい。例えば、有機発光層15と共通電極17との間のいずれかの層間に形成されてもよい。有機発光層15より下層に絶縁膜4を形成すると、絶縁膜4の端部近傍での有機発光層15の膜厚分布が悪影響を受ける場合があるが、有機発光層15より上層に絶縁膜4を形成することで、このような悪影響を除くことができる。
(3)本発明の一態様に係る有機EL素子は、ホール輸送層、電子注入層、パッシベーション膜、透明導電層などの他の層を更に含む構成とすることもできる。
本発明の被覆方法および有機EL素子の製造方法は、例えば、家庭用もしくは公共施設、あるいは業務用の各種表示装置、テレビジョン装置、携帯型電子機器用ディスプレイ等として用いられる有機EL表示パネル、その製造方法、およびその製造方法において適用される有機EL素子の欠陥部の被覆方法に好適に利用可能である。
1 有機EL表示装置
3 欠陥部
4 絶縁膜
5 表面突起部
6 表面凹部
10 有機EL素子
11 下地基板
11a 基板本体部
11b TFT層
11c 層間絶縁層
12 画素電極
13 ホール注入層
14 バンク
14a 開口部
15 有機発光層
16 電子輸送層
17 共通電極
30 塗布部
31 容器
31a 第1の孔
32 蓋部
32a 第2の孔
33 ニードル
33a 先端部
40 混合剤
100 有機EL表示パネル

Claims (7)

  1. 積層構造における欠陥部を絶縁性材料で被覆する被覆方法であって、
    前記絶縁性材料と溶媒とを含む混合剤を準備する第1工程と、
    前記混合剤を、前記欠陥部を覆うように塗布する第2工程と、
    前記欠陥部を覆うように塗布した前記混合剤中の前記溶媒を蒸発させて、前記欠陥部を前記絶縁性材料により被覆させる第3工程と、を有し、
    前記溶媒の沸点は178℃以上であり、前記混合剤における前記溶媒に対する前記絶縁性材料の重量比が10%以上である
    ことを特徴とする被覆方法。
  2. 前記溶媒の沸点は210℃以下であり、且つ、前記溶媒に対する前記絶縁性材料の重量比は40%以下である
    ことを特徴とする請求項1に記載の被覆方法。
  3. 前記混合剤は、前記溶媒に対する前記絶縁性材料の重量比(%)をx、前記溶媒の沸点(℃)をyとした場合に、10≦x≦20、178≦y≦210であって、y≦3.2x+146且つy≧0.97x+20.5である
    ことを特徴とする請求項2に記載の被覆方法。
  4. 前記第1工程において、前記混合剤は、開口部を有する収容容器に充填されており、
    前記第2工程において、棒形状を有する塗布部材を前記収容容器の開口部に挿入し、前記塗布部材の先端部に混合剤を付着させた後、前記混合剤を付着させた前記塗布部材の先端部を前記欠陥部に接触させて前記混合剤を前記欠陥部に塗布する
    ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の被覆方法。
  5. 前記積層構造は、下地基板と、前記下地基板上に形成された画素電極と、前記画素電極上に積層形成された複数の機能層と、前記複数の機能層上に形成された共通電極と、を有する有機EL素子であって、
    前記欠陥部は、前記画素電極と前記共通電極との間に位置する異物、または、前記画素電極および前記複数の機能層に形成された突出部または凹入部である
    ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の被覆方法。
  6. 下地基板と、前記下地基板上に形成された画素電極と、前記画素電極上に積層形成された複数の機能層と、前記複数の機能層上に形成された共通電極と、を有する有機EL素子の製造方法であって、
    前記画素電極が形成された後で、前記共通電極が形成される前に、前記欠陥部を検出する欠陥部検出工程と、
    前記欠陥部検出工程において欠陥部が検出された場合に、次の機能層または前記共通電極の形成に先立って、前記欠陥部を絶縁性材料で被覆する被覆工程と、を含み、
    前記被覆工程は、
    絶縁性材料と溶媒を含む混合剤を準備する第1工程と、
    前記混合剤を、前記欠陥部を覆うように塗布する第2工程と、
    前記欠陥部を覆うように塗布した前記混合剤中の前記溶媒を蒸発させて、前記欠陥部を前記絶縁性材料により被覆させる第3工程と、を有し、
    前記溶媒の沸点は178℃以上であり、前記混合剤における前記溶媒に対する前記絶縁性材料の重量比が10%以上である
    ことを特徴とする有機EL素子の製造方法。
  7. 前記欠陥部は、前記画素電極上に位置する
    ことを特徴とする請求項6に記載の有機EL素子の製造方法。
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