WO2012140736A1 - 有機エレクトロルミネッセンスデバイス - Google Patents
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- H10K71/861—Repairing
Definitions
- the present invention relates to an organic electroluminescence device.
- An organic electroluminescence device (hereinafter referred to as an organic EL device) is a self-luminous surface light-emitting device, and has high visibility, can be driven at a low voltage, and has a broad emission spectrum. Research into the practical use of this is being actively conducted.
- the organic EL device is configured, for example, by sequentially laminating a first electrode (anode), a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and a second electrode (cathode) on a glass substrate.
- An organic EL device is a device that obtains electroluminescence by current injection, and requires a larger current to flow than an electric field device such as a liquid crystal display.
- a dark spot is an irreversible non-light emitting portion that occurs in a light emitting area when an organic EL device is used for a long time.
- the dark spot is considered to be generated by partial deactivation of the organic EL element due to moisture and oxygen entering from the outside, and outgas emitted from the constituent material of the device.
- Such intrusion and outgas such as moisture and oxygen from the outside are dealt with by adopting a hollow sealing structure in which the organic EL element is sealed with a metal can together with an adsorption desiccant (Patent Document 1). reference).
- Another problem with organic EL devices is current leakage between electrodes.
- the thickness of the organic functional layer provided between the anode and the cathode is on the order of submicron, current leakage may occur due to minute dust or defects in the organic functional layer.
- the foreign substance may form a leak path, or the pattern may be lost in the electrode due to the foreign substance, resulting in contact between the anode and the cathode.
- current leakage occurs, a non-light emitting portion may be generated, or damage may spread to surrounding cells due to heat generation.
- Patent Documents 2 and 3 disclose a technique for repairing a short-circuit portion by applying a reverse bias voltage between electrodes to melt and evaporate an electrode material that forms a leak portion.
- Patent Document 4 a peeling suppression film made of an organic conductive material is formed between a lower electrode and an organic light emitting layer, and the peeling suppression layer is evaporated by laser irradiation to form a cavity, thereby repairing a short circuit portion.
- Techniques for performing are disclosed.
- a solid sealing structure is known as a sealing structure that can reduce the thickness of a device.
- Some solid sealing structures are sealed with a plate made of glass, metal, or the like, and others are sealed with a thin film made of an inorganic material such as SiO 2 or SiN x .
- the sealing member since the sealing member is in close contact with the upper electrode, it is possible to reduce the thickness, and there is an advantage that the heat dissipation of the device is high.
- there is an electrode between the upper electrode and the sealing member Since there is no space for evaporating and scattering the material, it is difficult to repair the short-circuited portion by the reverse bias or laser irradiation.
- the sealing member When such a repair is performed in the solid sealing structure, the sealing member may be destroyed by an impact accompanying the fracture of the upper electrode, and the sealing function may be impaired. Further, even when such a repair is performed and the current leak is resolved, there is a possibility that the current leak may reoccur due to the upper electrode and the lower electrode coming into contact again by pressing from the sealing member that is in close contact with the upper electrode.
- the solid sealing structure has advantages such as thinning of the device and improvement of heat dissipation, but it is difficult to execute the repair method performed in the hollow sealing structure such as reverse bias and laser irradiation. ing.
- An object of the present invention is to provide an organic electroluminescent device and a method for repairing a short-circuit portion in the organic electroluminescent device.
- the organic electroluminescence device of the present invention includes a first electrode provided on a substrate, an organic functional layer including at least one layer provided on the first electrode, and a second electrode provided on the organic functional layer.
- the repair method of the short circuit part of this invention is a repair method of the short circuit part which repairs the short circuit part produced between the said 1st and 2nd electrodes in said organic electroluminescent device, Comprising: The said organic electroluminescent device Heating the step of melting the low-melting-point material layer and embedding the short-circuit portion with an insulator constituting the low-melting-point material layer, lowering the temperature of the organic electroluminescence device, and And a cooling step for solidifying the layer.
- the repair method of the short circuit part of this invention is a repair method of the short circuit part which repairs the short circuit part produced between the said 1st and 2nd electrodes in said organic electroluminescent device, Comprising: The said organic electroluminescent device The step of melting and evaporating the short-circuit portion while heating the low-melting-point material layer at a temperature at which the low-melting-point material layer melts, removing the short-circuit portion, lowering the temperature of the organic electroluminescent device, and solidifying the low-melting-point material layer And a step of causing.
- FIG. 2A is a cross-sectional view of an organic electroluminescence device according to an embodiment of the present invention in which a short circuit has occurred
- FIG. 2B is a cross-sectional view of the organic electroluminescence device according to an embodiment of the present invention after the repair of the short circuit portion.
- 3A is a cross-sectional view of an organic electroluminescence device according to an embodiment of the present invention in which a short circuit has occurred
- FIG. 3B is a cross-sectional view of the organic electroluminescence device according to an embodiment of the present invention after the repair of the short circuit portion.
- 4 (a) and 4 (b) are cross-sectional views illustrating the configuration of an organic electroluminescence device according to another embodiment of the present invention.
- An organic electroluminescence device includes a first electrode provided on a substrate, an organic functional layer including at least one layer provided on the first electrode, and a second electrode provided on the organic functional layer. And a low-melting-point material layer covering the upper surface of the second electrode, the first electrode, the organic functional layer, and the second electrode, and an insulator having a melting point lower than the glass transition temperature of the organic material constituting the organic functional layer And a sealing member for sealing the laminated structure made of the low melting point material layer.
- the organic electroluminescence device of the present invention it is possible to easily and effectively repair the short circuit portion. That is, when the foreign matter mixed between the first electrode and the second electrode forms a current leak path, the foreign matter is reduced by heating the organic electroluminescence device and melting the low melting point material layer. It is embedded with an insulator constituting the melting point material layer. Thereafter, the temperature is lowered to solidify the low-melting-point material layer, so that the state where the foreign matter is embedded with the insulator is maintained. Therefore, current leakage between the first electrode and the second electrode can be prevented.
- the second electrode can be broken so as to open upward.
- the short-circuit portion can be removed by applying power or the like.
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of an organic EL device 1 according to an embodiment of the present invention.
- the organic EL device 1 is formed by sequentially laminating a first electrode (lower electrode) 12, an organic functional layer 14, a second electrode (upper electrode) 16, a low melting point material layer 18, and a sealing layer 20 on a substrate 10. Is done.
- the organic EL device 1 is a so-called bottom emission type light emitting device that extracts light generated in the organic functional layer 14 from the substrate 10 side.
- the substrate 10 is made of a light transmissive material such as glass.
- a conductive oxide having a light transmission property such as ITO (Indium (Tin Oxide) or IZO (Indium Zinc Oxide) having a thickness of about 100 nm is formed on the substrate 10 by sputtering, for example. Thereafter, it is formed by patterning by etching.
- the organic functional layer 14 is configured by laminating a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron injection layer in this order so as to cover the first electrode 12 on the substrate 10.
- the hole injection layer is made of, for example, copper phthalocyanine (CuPc) having a thickness of about 25 nm
- the hole transport layer is made of, for example, ⁇ -NPD (Bis [N- (1-naphthyl) -N-pheny] benzidine) having a thickness of about 40 nm.
- the light emitting layer is made of, for example, Alq3 (tris- (8-hydroxyquinoline) aluminum) having a thickness of about 60 nm
- the electron injection layer is made of, for example, lithium oxide (Li 2 O) having a thickness of about 0.5 nm.
- the Each of the layers constituting the organic functional layer 14 can be formed by, for example, a mask vapor deposition method or an ink jet method.
- the second electrode 16 serving as a cathode is formed by depositing Al having a thickness of about 100 nm on the substrate 10 so as to cover the organic functional layer 14 by a mask vapor deposition method or the like.
- an alloy having a relatively low work function such as Mg—Ag or Al—Li is preferable.
- the low-melting-point material layer 18 is made of an insulator that exhibits a solid state at room temperature (about 25 ° C.) and has a melting point lower than the glass transition temperature Tg of each of the above materials constituting the organic functional layer 14.
- the low melting point material layer 18 can be made of, for example, a material (for example, wax) mainly composed of paraffin. Paraffin is a mixture of methane-based hydrocarbons having 16 to 40 carbon atoms, and has a melting point of about 50 to 75 ° C.
- tri-p-tolylamine can be used as another material of the low melting point material layer 18, for example. Tri-p-tolylamine has a melting point of 117 ° C. and is an organic polymer soluble in an organic solvent, and can form a film using an organic solvent solution as a coating solution.
- the low melting point material layer 18 is formed so as to cover the entire upper surface of the second electrode 16.
- the sealing layer 20 is composed of a thin film made of an inorganic material such as SiNx, SiON, SiOx, AlOx, or AlN.
- the sealing layer 20 is provided in close contact with the low-melting-point material layer 18, and is a laminated structure including the first electrode 12, the organic functional layer 14, the second electrode 16, and the low-melting-point material layer 18 on the substrate 10. Seal.
- the sealing layer 20 plays a role of preventing entry of oxygen and moisture from the outside. Examples of the method for forming the sealing layer 20 include vapor deposition, sputtering, and CVD. In particular, the CVD method has good coverage and can easily form a highly moisture-proof film.
- the short-circuit portion can be repaired by two repair methods. First, the first repair method will be described.
- FIG. 2A shows that the organic functional layer 14 between the first electrode 12 and the second electrode 14 is mixed with the conductive foreign matter 30, thereby causing a pattern defect in the organic functional layer 14 and the second electrode 16.
- the second electrode 16 can be electrically connected to the first electrode 12 through the conductive foreign material 30. That is, in the case shown in FIG. 2A, the conductive foreign material 30 can be a short-circuit portion that forms a current leak path.
- a current leak path is formed between the first electrode 12 and the second electrode 16, current injection into the organic function 14 is hindered, resulting in a decrease in light emission luminance or no light emission.
- the heating temperature is set to be not less than the melting point of the low melting point material constituting the low melting point material layer 18 and not more than the glass transition temperature Tg of each material constituting the organic functional layer 14.
- a hot plate, a constant temperature layer, a belt furnace, or the like can be used for the heat treatment.
- the low melting point material constituting the low melting point material layer 18 is melted to become a liquid.
- the liquid low melting point material is impregnated into the gap between the conductive foreign matter 30 and the organic functional layer 14 and the second electrode 14 to embed the conductive foreign matter 30.
- FIG. 2B is a cross-sectional view of the organic EL device 1 repaired by the first repairing method. After the low melting point material is solidified, as long as the organic EL device 1 is used in a room temperature environment, the state shown in FIG. Further, since the heating temperature is set to be equal to or lower than the glass transition temperature Tg of each material constituting the organic functional layer 14, the organic functional layer 14 is not damaged.
- the low melting point material layer 18 is melted by heating the organic EL device 1, and the foreign matter mixed between the first electrode 12 and the second electrode 16 is removed from the low melting point material. By covering with the insulator constituting the layer 18, the occurrence of current leakage is prevented.
- the repair of the short circuit portion is completed only by the heat treatment of the organic EL device 1.
- the low melting point material layer 18 is generated by applying a power so as to be forward biased or reverse biased between the first electrode 12 and the second electrode 16 so as to cause a local current to flow through the shorted part to generate heat. May be melted.
- Such power application can be performed instead of the above heat treatment or together with the heat treatment.
- FIG. 3A is a cross-sectional view showing a state in which the second electrode 16 has entered a defect (pinhole) or the like generated in the organic functional layer 14 and the first electrode 12 and the second electrode 16 are short-circuited. is there.
- the heating temperature is set to be not less than the melting point of the low melting point material constituting the low melting point material layer 18 and not more than the glass transition temperature Tg of each material constituting the organic functional layer 14.
- a hot plate, a constant temperature layer, a belt furnace, or the like can be used. By performing such heat treatment, the low melting point material constituting the low melting point material layer 18 is melted to become a liquid.
- the short-circuit part 31 is irradiated with laser light while the organic EL device 1 is heated at the above heating temperature.
- the position of the short-circuit portion 31 can be specified by digitizing an output image of a camera that captures the light emitting area of the organic EL device 1 and performing image processing on the digital image.
- the laser beam is irradiated from the substrate 10 side with a power for melting and evaporating the second electrode 16.
- the metal that is the constituent material of the second electrode 16 forming the short-circuit portion 31 absorbs the laser beam and generates heat to melt and evaporate.
- the second electrode 16 opens upward as shown in FIG. 3B while avoiding the destruction of the sealing layer 20.
- the short-circuit portion 31 is removed by melting and evaporation together with the second electrode 16 by laser irradiation.
- the defective portion of the organic functional layer 14 from which the short-circuit portion 31 has been removed is impregnated with a liquid low melting point material.
- FIG. 3B is a cross-sectional view of the organic EL device 1 repaired by the second repair method. After the low melting point material is solidified, as long as the organic EL device 1 is used in a room temperature environment, the state shown in FIG.
- the heating temperature is set to be equal to or lower than the glass transition temperature Tg of each material constituting the organic functional layer 14, the organic functional layer 14 is not damaged. Further, since the laser irradiation is performed while heating the organic EL device 1, the impact due to the fracture of the second electrode is absorbed by the liquid low-melting-point material layer 18. Thereby, destruction of the sealing layer 20 is prevented.
- the second repair method heats the organic EL device 1 and melts the low-melting-point material layer 18, thereby maintaining the state in which the second electrode 16 can be broken so as to open upward.
- the portion is melted and evaporated together with the second electrode 16 to remove the short-circuit portion.
- electric power so that the first electrode 12 and the second electrode 16 are forward-biased or reverse-biased while the organic EL device 1 is heated, a current is caused to flow locally in the short-circuit portion 31 and the short-circuit portion 31. It is also possible to remove this by melting and evaporating.
- Such power application can be performed in place of or with the laser irradiation described above.
- the short-circuit portion formed by the electrode material invading the defect portion generated in the organic functional layer 14 is illustrated as an example. As illustrated in FIG. Even when the foreign matter mixed between the electrode 12 and the second electrode 16 is removed, the repair by the second repair method is possible.
- a light-transmitting conductive oxide such as ITO or IZO is deposited on the light-transmitting substrate 10 made of glass or the like by a sputtering method, for example, to a thickness of about 100 nm, and this is patterned into a desired shape by etching.
- the electrode 12 is formed.
- an organic functional layer 14 is formed by sequentially forming a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron injection layer on the first electrode 12 by an inkjet method, a mask vapor deposition method, or the like.
- the hole injection layer is made of, for example, copper phthalocyanine (CuPc) having a thickness of about 25 nm
- the hole transport layer is made of, for example, ⁇ -NPD (Bis [N- (1-naphthyl) -N-pheny] benzidine) having a thickness of about 40 nm.
- the light emitting layer is made of, for example, Alq3 (tris- (8-hydroxyquinoline) aluminum) having a thickness of about 60 nm
- the electron injection layer is made of, for example, lithium oxide (Li 2 O) having a thickness of about 0.5 nm. .
- a resist mask having an opening is formed in the formation region of the second electrode, and Al as an electrode material is deposited on the structure obtained through each of the above steps by vapor deposition or the like. After that, the Al film is patterned by removing the resist mask together with unnecessary portions of Al, and the second electrode 16 is formed on the organic functional layer 14.
- a low melting point material layer 18 is formed on the second electrode 16. Specifically, paraffin, which is a low melting point material, is heated and melted, and liquid paraffin is applied and formed on the second electrode 16. At this time, by heating the structure through the above steps at a temperature higher than the melting point of paraffin, the liquid paraffin uniformly spreads on the second electrode 16 and the layer thickness of the low melting point material layer 18 is uniform. Can be.
- Another method for forming the low melting point material layer 18 is a method in which powder paraffin is dispersed on the second electrode 16 and then the substrate 10 is heated to melt the powder paraffin to form a film.
- Tri-p-tolylamine can also be used as the material of the low melting point material layer 18.
- a film formed by dissolving tri-p-tolylamine in an organic solvent is applied onto the second electrode 16 as a coating solution. Thereafter, a heat treatment at about 50 ° C. is performed to dry the coating solution.
- the organic EL device 1 in the organic EL device 1 according to this example, the low melting point material layer 18 that is in a solid state at room temperature is interposed between the second electrode 16 and the sealing layer 20. . That is, the organic EL device 1 has a solid sealing structure. Therefore, it can be reduced in thickness as compared with a device having a hollow sealing structure, and high heat dissipation can be obtained.
- the low melting-point material layer 18 is comprised by heating the organic EL device 1 and melting the low-melting-point material layer 18. Foreign materials can be embedded with an insulator. As a result, it is possible to prevent the occurrence of current leakage due to foreign matter contamination. According to such a method for repairing a short-circuit portion, since the repair of the short-circuit portion is completed only by heat treatment, the number of steps in the repair process of the short-circuit portion can be significantly reduced as compared with the conventional method.
- the second electrode 16 can be broken so as to open upward.
- the short-circuit portion can be removed by irradiation, power application, or the like. That is, the impact caused by the breakage of the second electrode 16 is absorbed by the liquid low-melting-point material layer 18 and can prevent the sealing layer 20 from being broken.
- the low melting point material layer 18 is in a solid state at room temperature, the low melting point material layer 18 is solidified to maintain the state after the repair of the short-circuit portion. Therefore, recurrence of current leak can be prevented.
- the organic EL device 1 according to the present embodiment it is possible to easily and effectively repair the short circuit portion in the organic EL device having the solid sealing structure.
- 4 (a) and 4 (b) are cross-sectional views showing configurations of organic EL devices 2 and 3 according to other embodiments of the present invention.
- the organic EL device 2 shown in FIG. 4A is different from the organic EL device 1 that performs sealing with a thin film in that a sealing plate 22 that is a plate material is used as a sealing member. That is, an organic EL element including the first electrode 12, the organic functional layer 14, and the second electrode 16 is provided on the substrate 10, and a low-melting point material layer 18 is provided so as to cover the organic EL element. The material and forming method of each layer are the same as those of the organic EL device 1 described above.
- a sealing plate 22 is provided on the substrate 10 via an adhesive 24.
- the adhesive 24 is made of, for example, a thermosetting or ultraviolet curable silicone resin.
- the sealing plate 22 is a plate material such as a glass plate, a plastic plate, or a metal plate.
- a sealing layer made of a thin film of an inorganic material may be further provided between the sealing plate 22 and the low melting point material layer 18.
- the organic EL device 3 shown in FIG. 4B is different from the organic EL device 1 having a solid sealing structure in that it has a hollow sealing structure. That is, an organic EL element including the first electrode 12, the organic functional layer 14, and the second electrode 16 is provided on the substrate 10, and a low-melting point material layer 18 is provided so as to cover the organic EL element.
- the material and forming method of each layer are the same as those of the organic EL device 1 described above.
- a metal can 26 is provided that seals the laminated structure including the organic EL element and the low-melting-point material layer 18 through a gap. That is, the hollow portion 40 extends above the low melting point material layer 18.
- the metal can 26 is bonded to the substrate 10 by an adhesive 28 made of an ultraviolet curable epoxy resin or the like.
- an adsorption drying agent made of BaO or CaO may be provided. Even in the device having such a hollow sealing structure, it is possible to repair the short-circuit portion as in the case of the organic EL device 1 having the solid sealing structure.
- a foreign material mixed between the first electrode 12 and the second electrode 16 or a fracture portion of the second electrode caused by laser irradiation or the like can be used as a low melting point material layer. Therefore, it is possible to ensure the prevention of recurrence of current leakage.
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Abstract
本発明の有機エレクトロルミネッセンスデバイスは、基板上に設けられた第１電極と、第１電極上に設けられた少なくとも１層からなる有機機能層と、有機機能層上に設けられた第２電極と、有機機能層を構成する有機材料のガラス転移温度よりも低い融点を有する絶縁体からなり、第２電極の上面を被覆する低融点材料層と、第１電極、有機機能層、第２電極および低融点材料層からなる積層構造体を封止する封止部材と、を含む。
Description
本発明は、有機エレクトロルミネッセンスデバイスに関する。
有機エレクトロルミネッセンスデバイス（以下有機ＥＬデバイスと称する）は、自己発光型の面発光デバイスであり、視認性が高い、低電圧駆動が可能、ブロードな発光スペクトルを有するといった理由から、ディスプレイや照明用途への実用化の研究が積極的に行われている。有機ＥＬデバイスは、例えば、ガラス基板上に第１電極（陽極）、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、第２電極（陰極）を順次積層して構成される。有機ＥＬデバイスは電流注入によりエレクトロルミネッセンスを得るデバイスであり、液晶ディスプレイのような電界デバイスに比して大きな電流を流す必要がある。
有機ＥＬデバイスの問題として、ダークスポット不良が挙げられる。ダークスポットとは、有機ＥＬデバイスを長時間使用した場合に発光エリアに発生する非可逆性非発光部である。ダークスポットは、外部から浸入する水分や酸素、デバイスの構成材料から発せられるアウトガスによって有機ＥＬ素子が部分的に失活することにより発生するものと考えられている。このような外部からの水分や酸素等の侵入やアウトガスに対しては、有機ＥＬ素子を吸着乾燥剤とともに金属缶で封止する中空封止構造を採用することで対処している（特許文献１参照）。
有機ＥＬデバイスの他の問題として、電極間の電流リークが挙げられる。有機ＥＬデバイスでは、陽極と陰極との間に設けられる有機機能層の厚さがサブミクロンオーダーであるため微小なゴミや有機機能層の欠陥に起因して電流リークが発生する可能性がある。例えば、陽極と陰極との間に異物が混入した場合には、当該異物がリークパスを形成し、または、当該異物によって電極にパターンくずれが生じた結果、陽極と陰極とが接触する場合がある。電流リークが生じると、非発光部が生じたり、発熱により周辺のセルにダメージが波及する場合もある。
特許文献２および３には、電極間に逆バイアス電圧を印加してリーク部を形成する電極材料を融解・蒸発させることにより、短絡部を修復する技術が開示されている。
特許文献４には、下部電極と有機発光層との間に有機導電性材料からなる剥離抑制膜を形成し、レーザ照射により剥離抑制層を蒸発させて空洞部を形成することにより短絡部の修復を行う技術が開示されている。
上記した逆バイアスまたはレーザ照射による短絡部の修復は、有機ＥＬデバイスの封止構造が中空封止構造である場合には有効であると考えられる。中空封止構造の場合、除去すべき電極材料（金属）や異物をレーザ照射によって蒸発・飛散させるための空間が存在するからである。しかしながら、近年デバイスの薄型化やフレキシブル化の要求が高まりつつあるところ、中空封止構造ではこれらの要求に対応するのが困難である。
デバイスの薄型化を可能とする封止構造として固体封止構造が知られている。固体封止構造は、ガラスや金属等からなる板材で封止するものやＳｉＯ２やＳｉＮｘ等の無機材料からなる薄膜で封止するものがある。固体封止構造では、封止部材は上部電極と密着していることから、薄型化が可能であり、デバイスの放熱性が高いという利点がある一方、上部電極と封止部材との間に電極材料を蒸発・飛散させるための空間が存在しない故、上記した逆バイアスまたはレーザ照射による短絡部の修復は困難である。固体封止構造においてそのような修復を行うと、上部電極の破断に伴う衝撃によって封止部材が破壊され、封止機能が害されるおそれがある。また、そのような修復を行って、電流リークが解消した場合でも、上部電極に密着する封止部材からの押圧によって上部電極と下部電極が再び接触して電流リークが再発するおそれもある。
このように、固体封止構造は、デバイスの薄型化や放熱性の改善といった利点を有する一方、逆バイアスやレーザ照射といった中空封止構造で行われている修復方法の実行が困難なものとなっている。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、固体封止構造を有するデバイスであっても上部電極と下部電極との間で生ずる短絡部の修復を容易且つ効果的に行うことができる有機エレクトロルミネッセンスデバイスおよび有機エレクトロルミネッセンスデバイスにおける短絡部の修復方法を提供することを目的とする。
本発明の有機エレクトロルミネッセンスデバイスは、基板上に設けられた第１電極と、前記第１電極上に設けられた少なくとも１層からなる有機機能層と、前記有機機能層上に設けられた第２電極と、前記有機機能層を構成する有機材料のガラス転移温度よりも低い融点を有する絶縁体からなり、前記第２電極の上面を被覆する低融点材料層と、前記第１電極、前記有機機能層、前記第２電極および前記低融点材料層からなる積層構造体を封止する封止部材と、を含むことを特徴としている。
また、本発明の短絡部の修復方法は、上記の有機エレクトロルミネッセンスデバイスにおいて、前記第１および第２電極間で生じた短絡部を修復する短絡部の修復方法であって、前記有機エレクトロルミネッセンスデバイスを加熱して前記低融点材料層を融解させて前記短絡部を前記低融点材料層を構成する絶縁体で包埋する加熱ステップと、前記有機エレクトロルミネッセンスデバイスの温度を降下させ、前記低融点材料層を凝固させる降温ステップと、を含むことを特徴としている。
また、本発明の短絡部の修復方法は、上記の有機エレクトロルミネッセンスデバイスにおいて、前記第１および第２電極間で生じた短絡部を修復する短絡部の修復方法であって、前記有機エレクトロルミネッセンスデバイスを前記低融点材料層が融解する温度で加熱しつつ前記短絡部を融解・蒸発させて前記短絡部を除去するステップと、前記有機エレクトロルミネッセンスデバイスの温度を降下させ、前記低融点材料層を凝固させるステップと、を含むことを特徴としている。
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンスデバイスは、基板上に設けられた第１電極と、第１電極上に設けられた少なくとも１層からなる有機機能層と、有機機能層上に設けられた第２電極と、有機機能層を構成する有機材料のガラス転移温度よりも低い融点を有する絶縁体からなり、第２電極の上面を被覆する低融点材料層と、第１電極、有機機能層、第２電極および低融点材料層からなる積層構造体を封止する封止部材と、を含んでいる。
本発明の有機エレクトロルミネッセンスデバイスの構成によれば、短絡部の修復を容易且つ効果的に行うことが可能となる。すなわち、第１電極と第２電極との間に混入した異物が電流リークパスを形成している場合において、有機エレクトロルミネッセンスデバイスを加熱して低融点材料層を融解させることにより、当該異物は、低融点材料層を構成する絶縁体で包埋される。その後、温度を降下させて低融点材料層を凝固させることにより、当該異物が絶縁体で包埋された状態が維持される。従って、第１電極と第２電極間における電流リークを防止することが可能となる。
また、有機エレクトロルミネッセンスデバイスを加熱して低融点材料層を融解させることにより、第２電極が上方に向けて開くように破断し得る状態となるので、固体封止構造であってもレーザ照射や電力印加等による短絡部の除去が可能となる。
以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ説明する。尚、以下に示す図において、実質的に同一又は等価な構成要素、部分には同一の参照符を付している。
図１は、本発明の実施例に係る有機ＥＬデバイス１の構造を示す断面図である。有機ＥＬデバイス１は、基板１０上に第１電極（下部電極）１２、有機機能層１４、第２電極（上部電極）１６、低融点材料層１８、封止層２０を順次積層することにより形成される。有機ＥＬデバイス１は、有機機能層１４において生成された光を基板１０側から光を取り出す所謂ボトムエミッション型の発光デバイスである。
基板１０は、ガラス等の光透過性を有する材料により構成される。陽極である第１電極１２は、例えばスパッタリング法により厚さ１００ｎｍ程度のＩＴＯ（Indium Tin Oxide）またはＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などの光透過性を有する導電性酸化物を基板１０上に成膜した後、エッチングによりパターニングすることで形成される。
有機機能層１４は、基板１０上において第１電極１２を覆うようにホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子注入層をこの順で積層することにより構成される。ホール注入層は例えば厚さ２５ｎｍ程度の銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）により構成され、ホール輸送層は例えば厚さ４０ｎｍ程度のα－ＮＰＤ(Bis[N-(1-naphthyl)-N-pheny]benzidine)により構成され、発光層は例えば厚さ６０ｎｍ程度のＡｌｑ３(tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum)により構成され、電子注入層は例えば厚さ０．５ｎｍ程度の酸化化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）により構成される。有機機能層１４を構成する上記各層は例えばマスク蒸着法やインクジェット法などにより成膜することができる。
陰極である第２電極１６は、マスク蒸着法等により基板１０上において有機機能層１４を覆うように厚さ１００ｎｍ程度のＡｌを成膜することで形成される。第２電極１６の他の材料としては、Ｍｇ－ＡｇやＡｌ－Ｌｉ等の比較的仕事関数の低い合金が好適である。
低融点材料層１８は、常温下（２５℃程度）にて固体状態を呈し且つ有機機能層１４を構成する上記各材料のガラス転移温度Ｔｇよりも低い融点を有する絶縁体により構成される。低融点材料層１８は、例えばパラフィンを主成分とする材料（例えば蝋）などにより構成することができる。パラフィンは、炭素数１６～４０のメタン系炭化水素の混合物であり、融点は５０～７５℃程度である。低融点材料層１８の他の材料として、例えばトリ－ｐ－トリルアミンを使用することができる。トリ－ｐ－トリルアミンは、融点が１１７℃であり、有機溶剤に可溶な有機ポリマーであり、有機溶媒溶液を塗布液として成膜することが可能である。低融点材料層１８は、第２電極１６の上面全体を覆うように形成される。
封止層２０は、ＳｉＮｘ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯｘ、ＡｌＯｘ、ＡｌＮ等の無機材料からなる薄膜により構成される。封止層２０は、低融点材料層１８上に密着して設けられ、基板１０上において第１電極１２、有機機能層１４、第２電極１６、および低融点材料層１８からなる積層構造体を封止する。封止層２０は、外部からの酸素や水分の侵入を防止する役割を担う。封止層２０の成膜方法としては、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法などが挙げられる。特にＣＶＤ法はカバレッジ性が良好であり、防湿性の高い膜を容易に形成することができる。
以下に、本実施例に係る有機ＥＬデバイス１における短絡部の修復方法について説明する。本実施例に係る有機ＥＬデバイス１では、２つの修復方法で短絡部の修復を行うことが可能である。はじめに第１の修復方法について説明する。
図２（ａ）は、第１電極１２と第２電極１４との間の有機機能層１４に導電性異物３０が混入したことにより、有機機能層１４および第２電極１６にパターンくずれが生じている状態を例示する断面図である。かかる状態においては、第２電極１６は、導電性異物３０を介して第１電極１２に電気的に接続され得る。すなわち、図２（ａ）に示す場合においては、導電性異物３０が電流リークパスを形成する短絡部となり得る。第１電極１２と第２電極１６との間に電流リークパスが形成されると、有機機能１４への電流注入が阻害され、発光輝度が低下し、または非発光となる。
はじめに、図２（ａ）に示す状態にある有機ＥＬデバイス１を加熱する。加熱温度は、低融点材料層１８を構成する低融点材料の融点以上且つ有機機能層１４を構成する各材料のガラス転移温度Ｔｇ以下に設定される。加熱処理には、ホットプレート、恒温層、ベルト炉などを用いることができる。このような加熱処理を行うことにより低融点材料層１８を構成する低融点材料は、融解して液体となる。液体となった低融点材料は、導電性異物３０と、有機機能層１４および第２電極１４との隙間に含浸し、導電性異物３０を包埋する。
次に、有機ＥＬデバイス１を常温（２５℃程度）に戻す。これにより、低融点材料は導電性異物３０を包埋した状態で凝固する。導電性異物３０は、絶縁体である低融点材料で被覆されて電流リークパスとして機能しなくなるので、電流リークを未然に防ぐことが可能となる。図２（ｂ）は、第１の修復方法で修復された有機ＥＬデバイス１の断面図である。低融点材料が凝固した後は、有機ＥＬデバイス１を常温環境下で使用する限り、図２（ｂ）に示す状態が維持される故、電流リークが再発するおそれもない。また、加熱温度は、有機機能層１４を構成する各材料のガラス転移温度Ｔｇ以下に設定される故、有機機能層１４にダメージを与えることもない。
このように、第１の修復方法は、有機ＥＬデバイス１を加熱することにより低融点材料層１８を融解させて、第１電極１２と第２電極１６との間に混入した異物を低融点材料層１８を構成する絶縁体で被覆することにより電流リークの発生を防止するものである。第１の修復方法においては、短絡部の修復は、有機ＥＬデバイス１の加熱処理のみで完了する。尚、第１電極１２－第２電極１６間に順バイアスまたは逆バイアスとなるように電力を印加することにより短絡部に局所的な電流を流して短絡部を発熱させることにより低融点材料層１８を融解させてもよい。かかる電力印加は、上記した加熱処理に代えてまたは加熱処理とともに行うことが可能である。
次に、第２の修復方法について説明する。図３（ａ）は、有機機能層１４に生じた欠陥（ピンホール）等に第２電極１６が侵入して第１電極１２と第２電極１６とが短絡している状態を示す断面図である。
はじめに、図３（ａ）に示す状態にある有機ＥＬデバイス１を加熱する。加熱温度は、低融点材料層１８を構成する低融点材料の融点以上且つ有機機能層１４を構成する各材料のガラス転移温度Ｔｇ以下に設定される。加熱処理には、ホットプレート、恒温層、ベルト炉などを用いることができる。このような熱処理を行うことにより低融点材料層１８を構成する低融点材料は、融解して液体となる。
次に、上記加熱温度で有機ＥＬデバイス１を加熱しつつ短絡部３１にレーザ光を照射する。短絡部３１の位置は、例えば有機ＥＬデバイス１の発光領域を撮影したカメラの出力画像をデジタル化し、そのデジタル画像を画像処理することによって特定することができる。レーザ光は、第２電極１６を融解・蒸発せしめるパワーにて基板１０側から照射される。短絡部３１を形成する第２電極１６の構成材料である金属はレーザ光を吸収して発熱して融解・蒸発する。このとき、低融点材料層１８は、加熱処理によって融解しているので、封止層２０の破壊を回避しつつ第２電極１６は、図３（ｂ）に示すように上方に向けて開くように破断・変形することができる。レーザ照射により短絡部３１は、第２電極１６とともに融解・蒸発して除去される。短絡部３１が除去された有機機能層１４の欠陥部分には、液状の低融点材料が含浸する。
次に、有機ＥＬデバイス１を常温（２５℃程度）に戻す。低融点材料層１８を構成する低融点材料は、上方に向けて開くように破断した第２電極１６の破断部分を包埋した状態で凝固する。また、有機機能層１４の欠陥部分は、固体状態の低融点材料で埋められる。これにより、電流リークの発生および再発を防止することが可能となる。図３（ｂ）は、第２の修復方法で修復された有機ＥＬデバイス１の断面図である。低融点材料が凝固した後は、有機ＥＬデバイス１を常温環境下で使用する限り、図３（ｂ）に示す状態が維持されるので、電流リークが再発するおそれもない。また、加熱温度は、有機機能層１４を構成する各材料のガラス転移温度Ｔｇ以下に設定される故、有機機能層１４にダメージを与えることもない。また、有機ＥＬデバイス１を加熱しつつレーザ照射を行うので、第２電極の破断による衝撃は、液状の低融点材料層１８に吸収される。これにより、封止層２０の破壊が防止される。
このように、第２の修復方法は、有機ＥＬデバイス１を加熱して低融点材料層１８を融解させることにより第２電極１６が上方に向けて開くように破断し得る状態を維持しつつ短絡部を第２電極１６とともに融解・蒸発させて短絡部を除去するものである。尚、有機ＥＬデバイス１を加熱しつつ第１電極１２－第２電極１６間に順バイアスまたは逆バイアスとなるように電力を印加することにより短絡部３１に局所的に電流を流して短絡部３１を融解・蒸発させてこれを除去することも可能である。かかる電力印加は、上記したレーザ照射に代えてまたはレーザ照射とともに行うことが可能である。また、上記の説明では、有機機能層１４に生じた欠陥部分に電極材料が侵入することにより形成された短絡部を修復する場合を例示したが、図２（ａ）に示すように、第１電極１２と第２電極１６との間に混入した異物を除去する場合でも第２の修復方法による修復が可能である。
以下に、本実施例に係る有機ＥＬデバイス１の製造方法について説明する。ガラス等からなる光透過性を有する基板１０上に例えばスパッタリング法によりＩＴＯやＩＺＯ等の光透過性を有する導電性酸化物を１００ｎｍ程度堆積させ、エッチングによりこれを所望の形状にパターニングして第１電極１２を形成する。
次に、インクジェット法やマスク蒸着法等により第１電極１２上にホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子注入層を順次成膜して有機機能層１４を形成する。ホール注入層は例えば厚さ２５ｎｍ程度の銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）により構成され、ホール輸送層は例えば厚さ４０ｎｍ程度のα－ＮＰＤ(Bis[N-(1-naphthyl)-N-pheny]benzidine)により構成され、発光層は例えば厚さ６０ｎｍ程度のＡｌｑ３(tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum)により構成され、電子注入層は例えば厚さ０．５ｎｍ程度の酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）により構成される。
次に、第２電極の形成領域において開口部を有するレジストマスクを形成し、蒸着法等により上記各工程を経て得られた構造体の上に電極材料であるＡｌを堆積させる。その後、レジストマスクを不要部分のＡｌとともに除去することによりＡｌ膜をパターニングして有機機能層１４上に第２電極１６を形成する。
次に、第２電極１６上に低融点材料層１８を形成する。具体的には、低融点材料であるパラフィンを加熱して融解させ、液状のパラフィンを第２電極１６上に塗布成膜する。このとき上記各工程を経た構造体をパラフィンの融点よりも高い温度で加熱しておくことにより、液状のパラフィンが第２電極１６上に均一に濡れ広がり、低融点材料層１８の層厚を均一にすることができる。
低融点材料層１８の他の形成方法としては、粉末のパラフィンを第２電極１６上に散布した後、基板１０を加熱して粉末のパラフィンを融解させて成膜する方法が挙げられる。
低融点材料層１８の材料としてトリ－ｐ－トリルアミンを使用することもできる。この場合、トリ－ｐ－トリルアミンを有機溶剤に溶解させたものを塗布液として第２電極１６上に塗布成膜する。その後、約５０℃程度の熱処理を施して塗布液を乾燥させる。
次に、等方的な成膜が可能なプラズマＣＶＤ法などにより、上記各工程を経て得られた構造体を全体的に覆うようにＳｉＮｘ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯｘ、ＡｌＯｘ、ＡｌＮ等の無機材料からなる封止層２０を形成する。以上の各工程を経ることにより有機ＥＬデバイス１が完成する。
以上の説明から明らかなように、本実施例に係る有機ＥＬデバイス１は、第２電極１６と封止層２０との間に常温下において固体状態を呈する低融点材料層１８が介在している。すなわち、有機ＥＬデバイス１は、固体封止構造を有する。従って中空封止構造のデバイスと比較して薄型化が可能であり、また高い放熱性を得ることができる。
また、第１電極１２と第２電極１６との間に異物が混入した場合には、有機ＥＬデバイス１を加熱して低融点材料層１８を融解させることにより、低融点材料層１８を構成する絶縁体で異物を包埋することができる。これにより、異物混入に起因する電流リークの発生を未然に防止することが可能となる。このような短絡部の修復方法によれば、加熱処理のみで短絡部の修復が完了するので、短絡部の修復工程の工数を従来よりも大幅に削減することが可能となる。
また、有機ＥＬデバイス１を加熱して低融点材料層１８を融解させることにより、第２電極１６が上方に向けて開くように破断し得る状態となるので、固体封止構造であってもレーザ照射や電力印加等による短絡部の除去が可能となる。すなわち、第２電極１６の破断による衝撃は、液状の低融点材料層１８に吸収され、封止層２０の破壊を防止することができる。また、低融点材料層１８は、常温下においては、固体状態を呈するので、低融点材料層１８が凝固することにより短絡部の修復後の状態が維持される。従って、電流リークの再発を防止することができる。このように、本実施例に係る有機ＥＬデバイス１によれば、固体封止構造を有する有機ＥＬデバイスにおいて短絡部の修復を容易且つ効果的に行うことが可能となる。
図４（ａ）および図４（ｂ）は、本発明の他の実施例に係る有機ＥＬデバイス２および３の構成を示す断面図である。
図４（ａ）に示される有機ＥＬデバイス２は、封止部材として板材である封止板２２が用いられる点が薄膜で封止を行う上記の有機ＥＬデバイス１と異なる。すなわち、基板１０上には、第１電極１２、有機機能層１４、第２電極１６からなる有機ＥＬ素子が設けられ、この有機ＥＬ素子を覆うように低融点材料層１８が設けられている。これらの各層の材料および形成方法は、上記の有機ＥＬデバイス１と同様である。基板１０上には接着剤２４を介して封止板２２が設けられている。接着剤２４は、例えば熱硬化型または紫外線硬化型のシリコーン樹脂等により構成される。封止板２２は、例えばガラス板、プラスチック板または金属板等の板材である。このような、板状の封止部材を用いるデバイスにおいても、上記した無機封止膜を有する有機ＥＬデバイス１の場合と同様に短絡部の修復を行うことが可能である。尚、封止板２２と低融点材料層１８との間に無機材料の薄膜からなる封止層を更に設けることとしてもよい。
図４（ｂ）に示される有機ＥＬデバイス３は、中空封止構造を有する点が固体封止構造を有する上記の有機ＥＬデバイス１と異なる。すなわち、基板１０上には、第１電極１２、有機機能層１４、第２電極１６からなる有機ＥＬ素子が設けられ、この有機ＥＬ素子を覆うように低融点材料層１８が設けられている。これらの各層の材料および形成方法は、上記の有機ＥＬデバイス１と同様である。基板１０上には、有機ＥＬ素子および低融点材料層１８からなる積層構造体を空隙を介して封止する金属缶２６が設けられている。すなわち、低融点材料層１８の上方には中空部４０が延在している。金属缶２６は、紫外線硬化型のエポキシ樹脂等からなる接着剤２８によって基板１０に接合されている。尚、中空部４０内にはＢａＯやＣａＯからなる吸着乾燥剤が設けられていてもよい。このような中空封止構造を有するデバイスにおいても、固体封止構造を有する上記の有機ＥＬデバイス１の場合と同様に短絡部の修復を行うことが可能である。本発明を中空封止構造を有するデバイスに適用することにより、第１電極１２と第２電極１６との間に混入した異物やレーザ照射等によって生じた第２電極の破断部を低融点材料層を構成する絶縁体で包埋することが可能となるので、電流リークの再発防止を確実なものとすることができる。
１、２、３ 有機ＥＬデバイス
１０ 基板
１２ 第１電極
１４ 有機機能層
１６ 第２電極
１８ 低融点材料層
２０ 封止層
２２ 封止板
２６ 金属缶
３０ 導電性異物
３１ 短絡部
１０ 基板
１２ 第１電極
１４ 有機機能層
１６ 第２電極
１８ 低融点材料層
２０ 封止層
２２ 封止板
２６ 金属缶
３０ 導電性異物
３１ 短絡部
Claims (12)
- 基板上に設けられた第１電極と、
前記第１電極上に設けられた少なくとも１層からなる有機機能層と、
前記有機機能層上に設けられた第２電極と、
前記有機機能層を構成する有機材料のガラス転移温度よりも低い融点を有する絶縁体からなり、前記第２電極の上面を被覆する低融点材料層と、
前記第１電極、前記有機機能層、前記第２電極および前記低融点材料層からなる積層構造体を封止する封止部材と、を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンスデバイス。 - 前記低融点材料層は、常温下において固体状態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デバイス。
- 前記低融点材料層は、パラフィンを含む材料からなることを特徴とする請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンスデバイス。
- 前記低融点材料層は、トリ－ｐ－トリルアミンを含む材料からなることを特徴とする請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンスデバイス。
- 前記封止部材は、無機材料からなる薄膜を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の有機エレクトロルミネッセンスデバイス。
- 前記封止部材は、金属またはガラスからなる板材を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の有機エレクトロルミネッセンスデバイス。
- 請求項１乃至６のいずれか１つに記載の有機エレクトロルミネッセンスデバイスにおいて、前記第１および第２電極間で生じた短絡部を修復する短絡部の修復方法であって、
前記有機エレクトロルミネッセンスデバイスを加熱して前記低融点材料層を融解させて前記短絡部を前記低融点材料層を構成する絶縁体で包埋する加熱ステップと、
前記有機エレクトロルミネッセンスデバイスの温度を降下させ、前記低融点材料層を凝固させる降温ステップと、を含むことを特徴とする修復方法。 - 前記加熱ステップにおいて、前記有機エレクトロルミネッセンスデバイスは、前記有機材料のガラス転移温度よりも低い温度で加熱されることを特徴とする請求項７に記載の修復方法。
- 請求項１乃至６のいずれか１つに記載の有機エレクトロルミネッセンスデバイスにおいて、前記第１および第２電極間で生じた短絡部を修復する短絡部の修復方法であって、
前記有機エレクトロルミネッセンスデバイスを前記低融点材料層が融解する温度で加熱しつつ前記短絡部を融解・蒸発させて前記短絡部を除去するステップと、
前記有機エレクトロルミネッセンスデバイスの温度を降下させ、前記低融点材料層を凝固させるステップと、を含むことを特徴とする修復方法。 - 前記短絡部を除去するステップは、前記短絡部にレーザを照射する処理を含むことを特徴とする請求項９に記載の修復方法。
- 前記短絡部を除去するステップは、前記第１電極および第２電極間に電力を印加して前記短絡部に電流を流す処理を含むことを特徴とする請求項９に記載の修復方法。
- 前記短絡部を除去するステップにおいて、前記有機エレクトロルミネッセンスデバイスは、前記有機材料のガラス転移温度よりも低い温度で加熱されることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１つに記載の修復方法。
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