有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法
【課題】焼付きを生じにくい有機ＥＬ装置の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明は、陽極と陰極との間に有機発光層を有する複数の有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬ装置の製造方法である。基板上に陽極と陰極との間に有機発光層を有する複数の有機ＥＬ素子を形成する形成工程Ｓ２と、複数の有機ＥＬ素子を初期劣化させ、初期劣化後の複数の有機ＥＬ素子における発光輝度の時間変化量を初期劣化前に比べて小さくするエイジング工程Ｓ３１と、エイジング工程Ｓ３１の後に、所定期間において有機ＥＬ素子に所定電圧を印加するとともに、有機ＥＬ素子に流れる電流値、又は有機ＥＬ素子の発光輝度を測定し、この測定値が所定電圧の印加開始からの時間に対して減少する有機ＥＬ素子を不良品として選別する。
【解決手段】本発明は、陽極と陰極との間に有機発光層を有する複数の有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬ装置の製造方法である。基板上に陽極と陰極との間に有機発光層を有する複数の有機ＥＬ素子を形成する形成工程Ｓ２と、複数の有機ＥＬ素子を初期劣化させ、初期劣化後の複数の有機ＥＬ素子における発光輝度の時間変化量を初期劣化前に比べて小さくするエイジング工程Ｓ３１と、エイジング工程Ｓ３１の後に、所定期間において有機ＥＬ素子に所定電圧を印加するとともに、有機ＥＬ素子に流れる電流値、又は有機ＥＬ素子の発光輝度を測定し、この測定値が所定電圧の印加開始からの時間に対して減少する有機ＥＬ素子を不良品として選別する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬと称す）を用いた発光素子として、有機ＥＬ素子が知られている。有機ＥＬ素子は、正孔を供給する陽極と電子を供給する陰極との間に、有機ＥＬ材料からなる有機発光層を含んだ有機機能層を有するものである。供給された正孔と電子とが有機発光層内で結合して、光を生じるようになっている。有機ＥＬ素子は、画像表示装置や画像形成装置等への適用が考えられている。
【０００３】
有機ＥＬ素子にあっては、駆動時間が長くなるにつれて発光輝度が低下することが知られている。複数の有機ＥＬ素子で駆動時間が異なると発光輝度の低下が異なることにより輝度ムラを生じ、画像表示装置や画像形成装置において画像の品質が低下してしまうことがある。また、固定パターンの画像を長期間にわたって表示又は形成すると、この固定パターンに対応して焼付きを生じてしまうこともある。これらは、有機ＥＬ素子の劣化に起因すると考えられており、特許文献１、２には輝度ムラや焼付きを防止する技術が開示されている。
【０００４】
特許文献１では、表示動作時に発光させる有機ＥＬ素子に所定の駆動電圧を印加するとともに発光させない有機ＥＬ素子にも駆動電圧と異なる波形のダミー電圧を印加するようにしている。発光させる有機ＥＬ素子と発光させない有機ＥＬ素子とで劣化の程度を均一にすることにより、輝度ムラが防止される。
特許文献２では、静止画表示モードや待機モードにおいて、有機ＥＬ素子に供給する電流量を制限するようにしている。また、非表示期間に陽極と陰極との間に逆バイアスを印加するようにしている。これにより、有機ＥＬ素子に蓄積される電荷を抑制することができ、焼付きが防止される。
【特許文献１】特開２００１−９２４１１号公報
【特許文献２】特開２００２−１６９５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、２の技術を用いれば、輝度ムラや焼付きを低減することが可能であると考えられるが、駆動系の複雑化、発光させない有機ＥＬ素子に電流を流すことや逆バイアスを印加することによる消費電力の増加や有機ＥＬ素子の短寿命化等の不都合を生じるおそれがある。
本発明は、前記事情に鑑み成されたものであって、駆動系の複雑化や消費電力の増加を生じることなく、輝度ムラや焼付きを防止可能な有機ＥＬ装置が得られる製造方法を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、陽極と陰極との間に有機発光層を有する複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、基板上に陽極と陰極との間に有機発光層を有する複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を形成する形成工程と、前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を初期劣化させ、初期劣化後の前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子における発光輝度の時間変化量を初期劣化前に比べて小さくするエイジング工程と、前記エイジング工程の後に、所定期間において前記有機エレクトロルミネッセンス素子に所定電圧を印加するとともに、該有機エレクトロルミネッセンス素子に流れる電流値、又は該有機エレクトロルミネッセンス素子の発光輝度を測定し、この測定値が前記所定電圧の印加開始からの時間に対して減少する有機エレクトロルミネッセンス素子を不良品として選別する選別工程と、を有していることを特徴とする。
【０００７】
複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を選択的に発光させると、発光させた有機エレクトロルミネッセンス素子が発熱し、その熱が発光させない有機エレクトロルミネッセンス素子に伝わりこれを加熱する。加熱された有機エレクトロルミネッセンス素子は、キャリアの移動度が高くなることにより、所定電圧に対する発光輝度が増加すると考えられる。したがって、選別工程において測定値（例えば発光輝度）が減少する有機エレクトロルミネッセンス素子は、その周囲に加熱よって発光輝度が増加した有機エレクトロルミネッセンス素子があると、これら有機エレクトロルミネッセンス素子の間で発光輝度の差が大きくなる。
【０００８】
このような発光輝度の差は焼付きとして視認されてしまうが、選別工程で発光輝度が減少する有機エレクトロルミネッセンス素子を不良品として選別することができる。したがって、不良品の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた有機エレクトロルミネッセンス装置を除くことにより、焼付きを生じ難い有機エレクトロルミネッセンス装置を製造することができる。なお、有機エレクトロルミネッセンス素子に流れる電流値が大きくなるほど有機エレクトロルミネッセンス素子の発光輝度が大きくなるので、選別工程で電流値を測定しその測定値に基づいて選別を行った場合にも同様の効果が得られる。
【０００９】
一般に、有機エレクトロルミネッセンス素子の形成直後にこれを駆動すると、有機エレクトロルミネッセンス素子の初期劣化によりその発光輝度が急激に低下する。本発明においては、エイジング処理を行った後に測定処理を行うので、測定結果に初期劣化による影響が反映されなくなる。したがって、使用時の輝度変化と近い状態で測定処理を行うことができ、使用時の状態に基づいて有機エレクトロルミネッセンス装置を選別することができる。
【００１０】
また、 前記選別工程では、前記所定期間を、前記有機エレクトロルミネッセンス素子に前記所定電圧を印加することにより前記有機エレクトロルミネッセンス素子の温度が飽和する期間よりも短くすることもできる。
有機エレクトロルミネッセンス素子の温度が飽和するまで加熱すれば、有機エレクトロルミネッセンス素子におけるキャリアの移動度が飽和するので、その発光輝度が理論上は最大値となる。このような状態で発光輝度が低下する有機エレクトロルミネッセンス素子は不良品でありさらに測定を行う必要がないので、所定期間としては有機エレクトロルミネッセンス素子の温度が飽和するよりも短い期間を選択すればよい。
【００１１】
また、前記選別工程では、前記所定期間の開始時における前記測定値である開始値と、前記所定期間の終了時における前記測定値である終了値とを比較して、前記所定電圧の印加開始からの時間に対する前記測定値の減少を判定することもできる。
このようにすれば、使用時に連続して発光させる時間を前記所定期間と対応させることにより、使用時の状態に基づいて選別を行うことができる。また、所定期間のうちの少なくとも開始時と終了時とに測定を行えばよいので、測定を簡略化することや、連続的に測定を行った場合に比べて測定値の解析に要する労力を軽減することができる。
【００１２】
また、前記選別工程では、前記所定電圧を印加する有機エレクトロルミネッセンス素子と前記所定電圧を印加しない有機エレクトロルミネッセンス素子とが隣り合って配置されるように、前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子に選択的に電圧を印加することもできる。
このようにすれば、所定電圧を印加した有機エレクトロルミネッセンス素子の発熱により、これに隣り合って配置され所定電圧を印加しない有機エレクトロルミネッセンス素子が加熱される。したがって、焼付きを生じやすい条件における測定結果を得ることができ、焼付きを生じる確率が極めて低い有機エレクトロルミネッセンス装置を選別することができる。
【００１３】
また、前記形成工程では、前記陰極と前記有機発光層との間に電子輸送層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子を形成し、前記形成工程よりも前に、互いに前記電子輸送層の膜厚が異なる複数の試験用有機エレクトロルミネッセンス素子を形成する試験形成工程と、前記複数の試験用有機エレクトロルミネッセンス素子を初期劣化させ、初期劣化後の前記複数の試験用有機エレクトロルミネッセンス素子における発光輝度の時間変化量を初期劣化前に比べて小さくする試験エイジング工程と、前記試験エイジング工程の後に、所定期間において前記複数の試験用有機エレクトロルミネッセンス素子に所定電圧を印加するとともに、該複数の試験用有機エレクトロルミネッセンス素子に流れる電流値、又は該複数の試験用有機エレクトロルミネッセンス素子の発光輝度を測定し、この測定値が前記所定電圧の印加開始からの時間に対して減少する有機エレクトロルミネッセンス素子を不良品として選別し、この選別結果に基づいて前記電子輸送層の膜厚を規定する試験工程と、を有し、前記形成工程では、前記試験工程で規定した膜厚の前記電子輸送層を形成することが好ましい。
【００１４】
本発明者は、所定電圧が印加された有機エレクトロルミネッセンス素子の発光輝度が印加時間にともなって減少する原因について鋭意研究した。その結果、陰極成分が有機発光層まで拡散していると、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光輝度が減少することが分かった。このことから、電子注入輸送層を陰極成分の拡散防止層として機能させ得る程度に厚くすれば、焼付きが低減されることを思いつくに至ったのである。前記のようにすれば、試験工程において電子輸送層の膜厚が異なる複数の試験用有機エレクトロルミネッセンス素子を選別することにより、焼付きを低減可能な電子注入輸送層の膜厚を規定することができる。この膜厚の電子注入輸送層を有する有機エレクトロルミネッセンス装置を製造することにより、製造数における良品の占める割合が増加し、良好な有機エレクトロルミネッセンス装置を良好な歩留りで製造することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本実施形態の有機ＥＬ装置１００の配線構造を示す模式図である。図１に示すように、有機ＥＬ装置１００は、互いが平行して延びる複数の走査線１１と、走査線１１に直交して延びる複数の信号線２１と、信号線２１と平行に延びる複数の電源線４１と、を有している。信号線２１は、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン及びアナログスイッチ等を有する信号線駆動回路２０と電気的に接続されている。また、走査線１１は、シフトレジスタ及びレベルシフタを有する走査線駆動回路１０と電気的に接続されている。
【００１６】
走査線１１及び信号線２１により区画される領域の各々がサブ画素になっている。各サブ画素には、発光素子として機能する有機ＥＬ素子５０や、有機ＥＬ素子５０に供給される電気信号をスイッチングするスイッチング素子等が設けられている。各有機ＥＬ素子５０は、画素電極（陽極）５１と共通電極（陰極）５３との間に有機発光層を含んだ有機機能層５２を有している。前記スイッチング素子として、第１スイッチング素子３１と第２スイッチング素子３２とが設けられており、第１スイッチング素子３１によりスイッチングされた電気信号を保持する保持容量３４が設けられている。
【００１７】
第１スイッチング素子３１のソース電極は、信号線２１から分岐されたものであり、第１スイッチング素子３１のドレイン電極は、第２スイッチング素子３２のゲート電極に電気的に接続されている。また、第１スイッチング素子３１の能動層は、ゲート絶縁膜を介して信号線２１と重なり合うように設けられており、重なり合う部分の信号線２１がゲート電極として機能するようになっている。
【００１８】
第２スイッチング素子３２のソース電極は、電源線４１から分岐されたものであり、第２スイッチング素子３２のドレイン電極は、有機ＥＬ素子５０の画素電極５１と電気的に接続されている。保持容量３４は、その一端が第１スイッチング素子３１のドレイン電極と第２スイッチング素子３２のゲート電極との間に電気的に接続されているともに、他端が電源線４１に電気的に接続されている。第２スイッチング素子３２のゲート電極に印加された電圧を保持容量３４に所定期間保持することができるようになっている。
【００１９】
図２（ａ）は、有機ＥＬ装置１００における画素の構成を概略して示す平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図２（ａ）に示すように、有機ＥＬ装置１００は、行列状に整列配置された多数のサブ画素Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂを有している。サブ画素Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂはいずれも同様の構成となっているが、有機発光層の形成材料の違いにより、それぞれ赤色光、緑色光、青色光を射出するようになっている。サブ画素Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂの各々は、隔壁５４によって区画された領域の各々と対応している。
【００２０】
図２（ｂ）に示すように、本例の隔壁５４は、無機隔壁５４１と無機隔壁５４１上に設けられた有機隔壁５４２とからなっている。隔壁５４によって区画された領域には、有機ＥＬ素子５０が設けられている。有機ＥＬ素子５０は、素子基板（基板）１００Ａ上に設けられた画素電極５１、有機機能層５２、共通電極５３を有している。素子基板１００Ａには、図１に示した走査線１１、信号線２１、電源線４１等の各種配線、走査線駆動回路１０、信号線駆動回路２０等の各種駆動回路、第１スイッチング素子３１、第２スイッチング素子３２等が設けられている。
【００２１】
画素電極５１は、仕事関数が高い（例えば５ｅＶ以上）導電材料、ここではインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）からなっている。
共通電極５３は、仕事関数が低い（例えば５ｅＶ以下）材料からなっている。仕事関数が低い材料としては、カルシウムやマグネシウム、ナトリウム、リチウム金属、又はこれらの金属化合物であるフッ化カルシウム等の金属フッ化物や酸化リチウム等の金属酸化物、アセチルアセトナトカルシウム等の有機金属錯体等が挙げられる。本例の共通電極５３は、有機機能層５２上に設けられたフッ化リチウム層５３１と、フッ化リチウム層５３１上に設けられたアルミニウム層５３２とからなっている。フッ化リチウム層５３１は、有機機能層５２に電子を注入する電子注入層として機能する。アルミニウム層５３２は、共通電極５３を低抵抗化するとともに有機機能層５２から発せられた光を画素電極５１側に反射させる反射層としても機能するようになっている。
【００２２】
有機機能層５２は、画素電極５１と共通電極５３との間に有機発光層５２３を有するものである。本例の有機機能層５２は、画素電極５１側から順に設けられた正孔注入層５２１、正孔輸送層５２２、有機発光層５２３、電子輸送層５２４を有している。電子輸送層５２４の膜厚は、後述する試験工程において規定されている。これにより、電子輸送層５２４は、共通電極５３の成分（ここではフッ化リチウム）の有機発光層５２３への拡散を防止する拡散防止層としても機能するようになっている。
【００２３】
有機機能層の形成材料としては公知のものを用いることができ、例えば以下のようなものが挙げられる。
正孔注入層５２１の形成材料として、ポリチオフェン誘導体、ポリアニリン誘導体、ポリピロール誘導体等が挙げられる。
正孔輸送層５２２の形成材料としては、ＴＡＰＣ、ＴＰＤ、α‐ＮＰＤ、ｍ‐ＭＴＤＡＴＡ、２‐ＴＮＡＴＡ、ＴＣＴＡ、スピロ‐ＴＡＤ、（ＤＴＰ）ＤＰＰＤ、ＨＴＭ１、ＴＰＴＥ１、ＮＴＰＡ、ＴＦＬＴＦ、ポリフルオレン誘導体（ＰＦ）やポリパラフェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ）、ポリパラフェニレン誘導体（ＰＰＰ）、ポリビニカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）等のポリシラン系有機高分子材料等が挙げられる。
有機発光層５２３の形成材料としては、ペニレン系色素や、クマリン系色素、ローダミン系色素などの有機高分子材料、あるいはこれら有機高分子材料に低分子有機材料をドープしたもの、ＣＢＰ（４．４．‐ジカルバゾール‐４，４‐ビフェニル）誘導体、ＰｔＯＥＰ（白金ポルフィリン錯体）誘導体、Ｉｒ（ｐｐｙ）３（イリジウム錯体）誘導体、ＦＩｒｐｉｃ（イリジウム錯体）誘導体等の燐光材料等が挙げられる。
電子輸送層５２４の形成材料としては、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、フェナンソロリン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン誘導体、ジフェノキノン誘導体、ヒドロキシキノリン誘導体等が挙げられる。
【００２４】
以上のような構成により、電源線４１に電圧が印加された状態で有機ＥＬ素子５０に電気信号が伝達されると、画素電極５１と共通電極５３との間に所定の電圧が印加される。これにより、画素電極５１側から有機発光層５２３に正孔が供給されるとともに、共通電極５３側から有機発光層５２３に電子が供給される。すると、供給された正孔と電子とが有機発光層５２３で結合して励起エネルギーを生じ、これが光エネルギーとなることにより電気信号に応じた光を発する。画素電極５１側に発せられた光が素子基板１００Ａ側から取り出されるとともに、共通電極５３側に発せられた光もアルミニウム層５３２で反射して素子基板１００Ａ側から取り出される。３つのサブ画素から発せられた赤色光、緑色光、青色光が混じり合って視認されることにより、フルカラー表示の最小単位である１画素が構成される。
【００２５】
なお、本例はボトムエミッション型の有機ＥＬ装置であるが、トップエミッション型の有機ＥＬ装置を採用してもよい。また、本例の有機ＥＬ装置は発光波長が異なる３種類の有機ＥＬ素子によりフルカラー表示を行うものであるが、カラーフィルタを用いてフルカラー表示を行うものであってもよいし、単色表示を行うもの等であってもよい。いずれの型を採用する場合であっても、次に説明する本発明の有機ＥＬ装置の製造方法を適用することにより、本発明の効果を得ることができる。
【００２６】
次に、図３、図４（ａ）〜（ｃ）、図５を参照しつつ本発明の有機ＥＬ装置の製造方法の一実施形態を説明する。図３は、本実施形態の有機ＥＬ装置の製造方法を示すフローチャート、図４（ａ）〜（ｃ）は試験用有機ＥＬ素子の形成方法を示す工程図、図５は発光輝度の時間変化の比較を示すグラフである。
【００２７】
図３に示すように本実施形態では、ステップＳ１１〜Ｓ１４で、有機ＥＬ素子を構成する電子輸送層の膜厚を規定し、ステップＳ２で、基板上に規定した膜厚の電子輸送層を有する複数の有機ＥＬ素子を形成する。ステップＳ３１〜Ｓ３３で、複数の有機ＥＬ素子を選別し、不良品を備えたものを除くことにより有機ＥＬ装置を製造する。以下、各ステップについて詳しく説明する。
【００２８】
本実施形態のステップＳ１１では、電子輸送層の膜厚が異なる複数の試験用有機ＥＬ素子を備えた試験片を形成する。この他にも試験用有機ＥＬ素子を備えた複数の試験片を形成し、試験片ごとに電子輸送層の膜厚を均一にするとともに、複数の試験片で電子輸送層の膜厚を異ならせるようにしてもよい。試験用有機ＥＬ素子の形成には公知の形成材料や形成方法を用いることができ、ここでは液滴吐出法を用いて有機ＥＬ素子を形成する。
【００２９】
まず、図４（ａ）に示すように、素子基板１００Ａを用意し、素子基板１００Ａ上に島状の画素電極５１を形成するとともに、画素電極５１の間に無機隔壁５４１と有機隔壁５４２とからなる隔壁５４を形成する。そして、親液処理や撥液処理を適宜行うことにより無機隔壁５４１を有機機能層５２の形成に用いる液状の形成材料に対して親液性とし、有機隔壁５４２を液状の形成材料に対して撥液性にしておく。
【００３０】
次いで、図４（ｂ）に示すように液滴吐出法を用いて有機機能層５２を形成する。具体的には、有機機能層５２を構成する層ごとにその形成材料を含んだ溶液を用意し、隔壁５４間の画素電極５１上に、正孔注入層５２１の形成材料を含んだ溶液の液滴を液滴吐出ヘッド３００から吐出する。そして、配置された溶液を乾燥・焼成等により固化して正孔注入層５２１を形成する。同様にして正孔輸送層５２２を形成し、上層側を順に形成することにより、図４（ｃ）に示すような正孔注入層５２１、正孔輸送層５２２、有機発光層５２３、電子輸送層５２４をからなる有機機能層５２を形成する。
【００３１】
液滴吐出ヘッド３００から吐出する溶液の量（吐出量）を制御することにより、各層を所定の膜厚に形成する。例えば、正孔注入層５２１の膜厚を３０ｎｍ程度、正孔輸送層５２２の膜厚を１５ｎｍ程度、有機発光層５２３の膜厚を５０ｎｍ程度にする。電子輸送層５２４としては、互いに膜厚が異なる複数種のものを形成する。例えば、複数の有機ＥＬ素子５０が配置される領域を複数のブロックに分割し、ブロックによって電子輸送層５２４の形成材料を含んだ溶液の吐出量を異ならせることにより、ブロックごとの電子輸送層５２４の膜厚を異ならせる。ここでは、膜厚が１０ｎｍ程度のものと膜厚が２０ｎｍ程度のものを形成する。
【００３２】
次いで、電子輸送層５２４上に、公知の形成方法等を用いて共通電極５３を形成する。ここでは、電子輸送層５２４上に蒸着法を用いてフッ化リチウム、アルミニウムを順に成膜し、フッ化リチウム層５３１及びアルミニウム層５３２からなる共通電極５３を形成する。以上のようにして、電子輸送層５２４の膜厚が異なる複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた試験片が得られる。
【００３３】
次いで、試験片の有機ＥＬ素子５０に熱処理や通電を行って、有機ＥＬ素子５０を初期劣化させてエイジング処理を行う（ステップＳ１２）。一般に、有機ＥＬ素子を発光させると、発光開始からの時間経過とともに発光輝度が低くなる。発光輝度の低下は、発光開始直後に顕著であり長時間経過後に緩やかである。形成直後の有機ＥＬ素子をそのまま出荷すると、使用時に顕著な発光輝度の低下が生じることや、使用状態によって発光輝度の低下が複数の有機ＥＬ素子でばらついてしまうこと等の不都合を生じてしまう。エイジング処理を行えば、処理後の発光輝度の低下を緩やかにするとともに複数の有機ＥＬ素子で均一にすることができる。エイジング処理については、公知の方法を用いることができ、ここでは基板温度４０〜８５℃程度で有機ＥＬ素子５０を４〜２４時間程度加熱する熱処理を行った後に、有機ＥＬ素子５０に１０〜１００ｍＡ/ｃｍ２程度の電流を流す通電処理を行う。これにより、長時間（例えば１００時間）の表示動作に伴う発光輝度の変化が緩やか（例えば数％程度）になる。
【００３４】
次いで、前記試験片の各々の有機ＥＬ素子５０のうちの適宜選択されるものに所定電圧を印加して発光させて、有機ＥＬ素子５０の発光輝度、有機ＥＬ素子５０に流れる電流値を測定する（ステップＳ１３）。発光輝度と電流値との間には相関関係があるので、これらのうち一方を計測すればその測定値に基づいて後述する方法により有機ＥＬ素子５０を選別することができる。本実施形態では、行列状に配置された有機ＥＬ素子５０（図２（ａ）参照）のうち、有機ＥＬ素子５０が行方向に７個並ぶとともに列方向７個に並ぶ合計４９個の有機ＥＬ素子５０が配置された領域を一つの検査領域とする。また、所定電圧を印加する有機ＥＬ素子５０として検査領域に配置された２行目、４行目、６行目の各々において、２列目、４列目、６列目に配置された合計９個を選択する。これにより、所定電圧を印加する有機ＥＬ素子５０と所定電圧を印加しない有機ＥＬ素子５０とが交互に配置される。ここでは、選択した有機ＥＬ素子５０に６０秒間の発光と６０秒間の消灯とを交互に複数回数行わせるとともに、測定を行う。測定を行う時間（期間）としては、所定電圧を印加された有機ＥＬ素子の温度が飽和する時間よりも短くすればよい。その理由については後述する。
【００３５】
次いで、ステップＳ１３で得られた測定結果に基づいて、試験片の有機ＥＬ素子５０を選別する（ステップＳ１４）。
図５は、有機ＥＬ素子５０ごとの発光輝度の時間変化を示すグラフである。図５において、横軸は有機ＥＬ素子５０の発光開始からの時間を示し、縦軸は発光開始時の発光輝度である初期輝度に対する発光輝度（輝度変化率）を示している。また、試料Ａは電子輸送層５２４の膜厚が１０ｎｍ程度の有機ＥＬ素子５０、試料Ｂは電子輸送層５２４の膜厚が２０ｎｍ程度の有機ＥＬ素子５０をそれぞれ示している。
【００３６】
本発明者は、図５に示すように、発光直後において時間経過とともに輝度変化率が減少する有機ＥＬ素子（試料Ａ）と、輝度変化率が増加する有機ＥＬ素子（試料Ｂ）とがあることを見出した。このような有機ＥＬ素子の特性の違いは、以下の理由により有機ＥＬ装置における焼付きの生じやすさと密接な関係性があると考えられる。前記のように長時間（例えば１００時間）の表示動作における発光輝度は、有機ＥＬ素子の劣化に起因して緩やかに低下するが、短時間（例えば６０秒）の表示動作における発光輝度は、昇温によるキャリアの移動度の変化に起因して上昇する。つまり、電子（キャリア）や正孔（キャリア）の移動度は温度上昇とともに高くなるので、有機ＥＬ素子が昇温するほど有機機能層中を移動する電子や正孔の数が多くなる。有機ＥＬ素子は、電子と正孔とが結合することにより生じる励起エネルギーを光として取り出すものであるから、有機ＥＬ素子の温度が高くなるにつれてその発光輝度が高くなると考えられる。有機ＥＬ素子を連続発光させると、時間経過とともに発熱量と放熱量とが釣り合うことにより、有機ＥＬ素子の温度はある程度まで上昇した後にほとんど変化しなくなる（飽和する）。温度が飽和した後に、長時間（例えば１００時間）にわたって連続発光させると、有機ＥＬ素子の劣化に伴って発光輝度が緩やかに低下していく。図５に示した試料Ｂは、発光直後において有機ＥＬ素子の劣化による発光輝度の低下よりも発熱による発光輝度の上昇が卓越したことにより、輝度変化率が増加したと考えられる。有機ＥＬ素子の温度がほとんど変化しなくなると、発光輝度が上昇しなくなるので、前記のように有機ＥＬ素子の温度が変化しなくなるまで所定電圧を印加し測定すればよい。
【００３７】
このような発光による熱は、発光させた有機ＥＬ素子の周辺部に伝わり、周辺部に配置された有機ＥＬ素子を加熱する。加熱された有機ＥＬ素子を発光させると、加熱されていない場合よりも発光輝度が増加する。試料Ａにあっては、選択された有機ＥＬ素子の発光輝度が減少し、その周辺部に配置された（ここでは隣り合って配置された）有機ＥＬ素子の発光輝度が増加する。したがって、選択された有機ＥＬ素子とその周辺部に配置された有機ＥＬ素子とを一括して発光させると、その発光輝度の差が大きくなっているので焼付きとして視認されてしまう。一方、試料Ｂにあっては、選択された有機ＥＬ素子とその周辺部に配置された有機ＥＬ素子とで、発光輝度がともに増加する。したがって、一括して発光させた場合の発光輝度の差が試料Ａよりも小さくなり、これが焼付きとして視認されにくくなる。すなわち、発光直後において、発光開始からの時間経過とともに輝度変化率が減少する有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬ装置を不良品とし、輝度変化率が増加する有機ＥＬ装置を良品とすれば、使用時において焼付きを生じ難い有機ＥＬ装置を良品として選別することが可能になる。
【００３８】
図５から分かるように、発光直後において輝度変化率が低下した有機ＥＬ素子を消灯の後に再度発光させると、輝度変化率が消灯前よりも回復（上昇）していること、有機ＥＬ素子の劣化による発光輝度に比べて時間に対する輝度変化率が大きいこと等から、このような輝度変化率の低下は、長期的な有機ＥＬ素子の劣化とは異なる現象に起因すると考えられる。試料Ａと試料Ｂとで異なる点は、電子輸送層５２４の膜厚のみであることから、試料Ａと試料Ｂとの特性の違いは電子輸送層５２４の膜厚に起因すると考えられる。その一因として以下のようなメカニズムが考えられる。共通電極５３の成分（ここではフッ化リチウム）は、エイジング処理の熱処理や有機ＥＬ素子の発光によって電子輸送層５２４側に熱拡散する。熱拡散により有機発光層５２３に到達したフッ化リチウムは、有機発光層５２３の成分と電荷移動錯体（分子間化合物）を形成する。これにより、電子と正孔との結合が阻害され有機発光層５２３における励起エネルギーの合計が低くなることや、励起エネルギーが電荷移動錯体の分解に使われて励起エネルギーが光エネルギーに変換されなくなること等により、発光輝度が低下する。試料Ｂでは試料Ａよりも電子輸送層５２４の膜厚を厚くしているので、電子輸送層５２４がフッ化リチウムの拡散防止層として機能し、有機発光層５２３に到達したフッ化リチウムが少なくなることにより電荷移動錯体の形成による発光輝度の減少よりも昇温による発光輝度の増加が卓越したと考えられる。
【００３９】
以上のような原理に基づいて、電子輸送層５２４の膜厚が異なる複数の有機ＥＬ素子５０について、発光開始からの時間経過に対する発光輝度の変化を測定し、発光輝度の時間変化が減少しない試料を選別することにより、焼付きを生じ難い電子輸送層５２４の膜厚を規定することができる。
【００４０】
次いで、素子基板１００Ａ上に、ステップＳ１４で規定した電子輸送層５２４の膜厚の有機ＥＬ素子を形成する。有機ＥＬ素子５０は、前記した試験用有機ＥＬ素子の形成（ステップＳ１１）と同様にして、形成することができる。
次いで、素子基板１００Ａ上に形成された有機ＥＬ素子５０を選別する。ステップＳ１２、Ｓ１３と同様の選別方法により、有機ＥＬ素子５０を選別することができる。具体的には、ステップＳ１２と同様にして有機ＥＬ素子５０を初期劣化させ、ステップＳ１３と同様にして有機ＥＬ素子の発光輝度、有機ＥＬ素子５０に流れる電流値の少なくとも一方を測定する。そして、得られた測定値（発光輝度又は電流値）が発光開始からの時間経過に対して減少する有機ＥＬ素子５０を不良品とし、これが形成された素子基板１００Ａを除くことより、良品の有機ＥＬ素子５０を備えた有機ＥＬ装置１００が得られる。
【００４１】
以上のような製造方法によれば、ステップＳ１１〜Ｓ１４で電子輸送層５２４の膜厚を規定しており、これに基づいて有機ＥＬ素子５０を形成しているので、形成総数に対する良品の割合が格段に高くなる。また、良品の有機ＥＬ素子５０は、不良品よりも複数の有機ＥＬ素子５０を選択的に発光させた後において選択された有機ＥＬ素子５０と選択されなかった有機ＥＬ素子５０とで発光輝度の差が小さくなる。したがって、良品の有機ＥＬ素子５０を備えた有機ＥＬ装置１００にあっては、焼付きがほとんど生じなくなる。
以上のように、本発明の有機ＥＬ装置の製造方法によれば、焼付きを生じにくい有機ＥＬ装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明により得られる有機ＥＬ装置の配線構造を示す模式図である。
【図２】（ａ）は有機ＥＬ装置の概略平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の有機ＥＬ装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、有機ＥＬ装置の形成方法の一例を示す工程図である。
【図５】発光輝度の時間変化の比較を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４３】
有機ＥＬ素子・・・５０、１００・・・有機ＥＬ装置、５１・・・画素電極（陽極）、５２・・・有機機能層、５２３・・・有機発光層、５２４・・・電子輸送層、５３・・・共通電極（陰極）、Ｓ１１・・・試験形成工程、Ｓ１２・・・試験エイジング工程、Ｓ１３、Ｓ１４・・・試験工程、Ｓ２・・・形成工程、Ｓ３１・・・エイジング工程、Ｓ３２、Ｓ３３・・・選別工程
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬと称す）を用いた発光素子として、有機ＥＬ素子が知られている。有機ＥＬ素子は、正孔を供給する陽極と電子を供給する陰極との間に、有機ＥＬ材料からなる有機発光層を含んだ有機機能層を有するものである。供給された正孔と電子とが有機発光層内で結合して、光を生じるようになっている。有機ＥＬ素子は、画像表示装置や画像形成装置等への適用が考えられている。
【０００３】
有機ＥＬ素子にあっては、駆動時間が長くなるにつれて発光輝度が低下することが知られている。複数の有機ＥＬ素子で駆動時間が異なると発光輝度の低下が異なることにより輝度ムラを生じ、画像表示装置や画像形成装置において画像の品質が低下してしまうことがある。また、固定パターンの画像を長期間にわたって表示又は形成すると、この固定パターンに対応して焼付きを生じてしまうこともある。これらは、有機ＥＬ素子の劣化に起因すると考えられており、特許文献１、２には輝度ムラや焼付きを防止する技術が開示されている。
【０００４】
特許文献１では、表示動作時に発光させる有機ＥＬ素子に所定の駆動電圧を印加するとともに発光させない有機ＥＬ素子にも駆動電圧と異なる波形のダミー電圧を印加するようにしている。発光させる有機ＥＬ素子と発光させない有機ＥＬ素子とで劣化の程度を均一にすることにより、輝度ムラが防止される。
特許文献２では、静止画表示モードや待機モードにおいて、有機ＥＬ素子に供給する電流量を制限するようにしている。また、非表示期間に陽極と陰極との間に逆バイアスを印加するようにしている。これにより、有機ＥＬ素子に蓄積される電荷を抑制することができ、焼付きが防止される。
【特許文献１】特開２００１−９２４１１号公報
【特許文献２】特開２００２−１６９５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、２の技術を用いれば、輝度ムラや焼付きを低減することが可能であると考えられるが、駆動系の複雑化、発光させない有機ＥＬ素子に電流を流すことや逆バイアスを印加することによる消費電力の増加や有機ＥＬ素子の短寿命化等の不都合を生じるおそれがある。
本発明は、前記事情に鑑み成されたものであって、駆動系の複雑化や消費電力の増加を生じることなく、輝度ムラや焼付きを防止可能な有機ＥＬ装置が得られる製造方法を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、陽極と陰極との間に有機発光層を有する複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、基板上に陽極と陰極との間に有機発光層を有する複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を形成する形成工程と、前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を初期劣化させ、初期劣化後の前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子における発光輝度の時間変化量を初期劣化前に比べて小さくするエイジング工程と、前記エイジング工程の後に、所定期間において前記有機エレクトロルミネッセンス素子に所定電圧を印加するとともに、該有機エレクトロルミネッセンス素子に流れる電流値、又は該有機エレクトロルミネッセンス素子の発光輝度を測定し、この測定値が前記所定電圧の印加開始からの時間に対して減少する有機エレクトロルミネッセンス素子を不良品として選別する選別工程と、を有していることを特徴とする。
【０００７】
複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を選択的に発光させると、発光させた有機エレクトロルミネッセンス素子が発熱し、その熱が発光させない有機エレクトロルミネッセンス素子に伝わりこれを加熱する。加熱された有機エレクトロルミネッセンス素子は、キャリアの移動度が高くなることにより、所定電圧に対する発光輝度が増加すると考えられる。したがって、選別工程において測定値（例えば発光輝度）が減少する有機エレクトロルミネッセンス素子は、その周囲に加熱よって発光輝度が増加した有機エレクトロルミネッセンス素子があると、これら有機エレクトロルミネッセンス素子の間で発光輝度の差が大きくなる。
【０００８】
このような発光輝度の差は焼付きとして視認されてしまうが、選別工程で発光輝度が減少する有機エレクトロルミネッセンス素子を不良品として選別することができる。したがって、不良品の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた有機エレクトロルミネッセンス装置を除くことにより、焼付きを生じ難い有機エレクトロルミネッセンス装置を製造することができる。なお、有機エレクトロルミネッセンス素子に流れる電流値が大きくなるほど有機エレクトロルミネッセンス素子の発光輝度が大きくなるので、選別工程で電流値を測定しその測定値に基づいて選別を行った場合にも同様の効果が得られる。
【０００９】
一般に、有機エレクトロルミネッセンス素子の形成直後にこれを駆動すると、有機エレクトロルミネッセンス素子の初期劣化によりその発光輝度が急激に低下する。本発明においては、エイジング処理を行った後に測定処理を行うので、測定結果に初期劣化による影響が反映されなくなる。したがって、使用時の輝度変化と近い状態で測定処理を行うことができ、使用時の状態に基づいて有機エレクトロルミネッセンス装置を選別することができる。
【００１０】
また、 前記選別工程では、前記所定期間を、前記有機エレクトロルミネッセンス素子に前記所定電圧を印加することにより前記有機エレクトロルミネッセンス素子の温度が飽和する期間よりも短くすることもできる。
有機エレクトロルミネッセンス素子の温度が飽和するまで加熱すれば、有機エレクトロルミネッセンス素子におけるキャリアの移動度が飽和するので、その発光輝度が理論上は最大値となる。このような状態で発光輝度が低下する有機エレクトロルミネッセンス素子は不良品でありさらに測定を行う必要がないので、所定期間としては有機エレクトロルミネッセンス素子の温度が飽和するよりも短い期間を選択すればよい。
【００１１】
また、前記選別工程では、前記所定期間の開始時における前記測定値である開始値と、前記所定期間の終了時における前記測定値である終了値とを比較して、前記所定電圧の印加開始からの時間に対する前記測定値の減少を判定することもできる。
このようにすれば、使用時に連続して発光させる時間を前記所定期間と対応させることにより、使用時の状態に基づいて選別を行うことができる。また、所定期間のうちの少なくとも開始時と終了時とに測定を行えばよいので、測定を簡略化することや、連続的に測定を行った場合に比べて測定値の解析に要する労力を軽減することができる。
【００１２】
また、前記選別工程では、前記所定電圧を印加する有機エレクトロルミネッセンス素子と前記所定電圧を印加しない有機エレクトロルミネッセンス素子とが隣り合って配置されるように、前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子に選択的に電圧を印加することもできる。
このようにすれば、所定電圧を印加した有機エレクトロルミネッセンス素子の発熱により、これに隣り合って配置され所定電圧を印加しない有機エレクトロルミネッセンス素子が加熱される。したがって、焼付きを生じやすい条件における測定結果を得ることができ、焼付きを生じる確率が極めて低い有機エレクトロルミネッセンス装置を選別することができる。
【００１３】
また、前記形成工程では、前記陰極と前記有機発光層との間に電子輸送層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子を形成し、前記形成工程よりも前に、互いに前記電子輸送層の膜厚が異なる複数の試験用有機エレクトロルミネッセンス素子を形成する試験形成工程と、前記複数の試験用有機エレクトロルミネッセンス素子を初期劣化させ、初期劣化後の前記複数の試験用有機エレクトロルミネッセンス素子における発光輝度の時間変化量を初期劣化前に比べて小さくする試験エイジング工程と、前記試験エイジング工程の後に、所定期間において前記複数の試験用有機エレクトロルミネッセンス素子に所定電圧を印加するとともに、該複数の試験用有機エレクトロルミネッセンス素子に流れる電流値、又は該複数の試験用有機エレクトロルミネッセンス素子の発光輝度を測定し、この測定値が前記所定電圧の印加開始からの時間に対して減少する有機エレクトロルミネッセンス素子を不良品として選別し、この選別結果に基づいて前記電子輸送層の膜厚を規定する試験工程と、を有し、前記形成工程では、前記試験工程で規定した膜厚の前記電子輸送層を形成することが好ましい。
【００１４】
本発明者は、所定電圧が印加された有機エレクトロルミネッセンス素子の発光輝度が印加時間にともなって減少する原因について鋭意研究した。その結果、陰極成分が有機発光層まで拡散していると、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光輝度が減少することが分かった。このことから、電子注入輸送層を陰極成分の拡散防止層として機能させ得る程度に厚くすれば、焼付きが低減されることを思いつくに至ったのである。前記のようにすれば、試験工程において電子輸送層の膜厚が異なる複数の試験用有機エレクトロルミネッセンス素子を選別することにより、焼付きを低減可能な電子注入輸送層の膜厚を規定することができる。この膜厚の電子注入輸送層を有する有機エレクトロルミネッセンス装置を製造することにより、製造数における良品の占める割合が増加し、良好な有機エレクトロルミネッセンス装置を良好な歩留りで製造することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本実施形態の有機ＥＬ装置１００の配線構造を示す模式図である。図１に示すように、有機ＥＬ装置１００は、互いが平行して延びる複数の走査線１１と、走査線１１に直交して延びる複数の信号線２１と、信号線２１と平行に延びる複数の電源線４１と、を有している。信号線２１は、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン及びアナログスイッチ等を有する信号線駆動回路２０と電気的に接続されている。また、走査線１１は、シフトレジスタ及びレベルシフタを有する走査線駆動回路１０と電気的に接続されている。
【００１６】
走査線１１及び信号線２１により区画される領域の各々がサブ画素になっている。各サブ画素には、発光素子として機能する有機ＥＬ素子５０や、有機ＥＬ素子５０に供給される電気信号をスイッチングするスイッチング素子等が設けられている。各有機ＥＬ素子５０は、画素電極（陽極）５１と共通電極（陰極）５３との間に有機発光層を含んだ有機機能層５２を有している。前記スイッチング素子として、第１スイッチング素子３１と第２スイッチング素子３２とが設けられており、第１スイッチング素子３１によりスイッチングされた電気信号を保持する保持容量３４が設けられている。
【００１７】
第１スイッチング素子３１のソース電極は、信号線２１から分岐されたものであり、第１スイッチング素子３１のドレイン電極は、第２スイッチング素子３２のゲート電極に電気的に接続されている。また、第１スイッチング素子３１の能動層は、ゲート絶縁膜を介して信号線２１と重なり合うように設けられており、重なり合う部分の信号線２１がゲート電極として機能するようになっている。
【００１８】
第２スイッチング素子３２のソース電極は、電源線４１から分岐されたものであり、第２スイッチング素子３２のドレイン電極は、有機ＥＬ素子５０の画素電極５１と電気的に接続されている。保持容量３４は、その一端が第１スイッチング素子３１のドレイン電極と第２スイッチング素子３２のゲート電極との間に電気的に接続されているともに、他端が電源線４１に電気的に接続されている。第２スイッチング素子３２のゲート電極に印加された電圧を保持容量３４に所定期間保持することができるようになっている。
【００１９】
図２（ａ）は、有機ＥＬ装置１００における画素の構成を概略して示す平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図２（ａ）に示すように、有機ＥＬ装置１００は、行列状に整列配置された多数のサブ画素Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂを有している。サブ画素Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂはいずれも同様の構成となっているが、有機発光層の形成材料の違いにより、それぞれ赤色光、緑色光、青色光を射出するようになっている。サブ画素Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂの各々は、隔壁５４によって区画された領域の各々と対応している。
【００２０】
図２（ｂ）に示すように、本例の隔壁５４は、無機隔壁５４１と無機隔壁５４１上に設けられた有機隔壁５４２とからなっている。隔壁５４によって区画された領域には、有機ＥＬ素子５０が設けられている。有機ＥＬ素子５０は、素子基板（基板）１００Ａ上に設けられた画素電極５１、有機機能層５２、共通電極５３を有している。素子基板１００Ａには、図１に示した走査線１１、信号線２１、電源線４１等の各種配線、走査線駆動回路１０、信号線駆動回路２０等の各種駆動回路、第１スイッチング素子３１、第２スイッチング素子３２等が設けられている。
【００２１】
画素電極５１は、仕事関数が高い（例えば５ｅＶ以上）導電材料、ここではインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）からなっている。
共通電極５３は、仕事関数が低い（例えば５ｅＶ以下）材料からなっている。仕事関数が低い材料としては、カルシウムやマグネシウム、ナトリウム、リチウム金属、又はこれらの金属化合物であるフッ化カルシウム等の金属フッ化物や酸化リチウム等の金属酸化物、アセチルアセトナトカルシウム等の有機金属錯体等が挙げられる。本例の共通電極５３は、有機機能層５２上に設けられたフッ化リチウム層５３１と、フッ化リチウム層５３１上に設けられたアルミニウム層５３２とからなっている。フッ化リチウム層５３１は、有機機能層５２に電子を注入する電子注入層として機能する。アルミニウム層５３２は、共通電極５３を低抵抗化するとともに有機機能層５２から発せられた光を画素電極５１側に反射させる反射層としても機能するようになっている。
【００２２】
有機機能層５２は、画素電極５１と共通電極５３との間に有機発光層５２３を有するものである。本例の有機機能層５２は、画素電極５１側から順に設けられた正孔注入層５２１、正孔輸送層５２２、有機発光層５２３、電子輸送層５２４を有している。電子輸送層５２４の膜厚は、後述する試験工程において規定されている。これにより、電子輸送層５２４は、共通電極５３の成分（ここではフッ化リチウム）の有機発光層５２３への拡散を防止する拡散防止層としても機能するようになっている。
【００２３】
有機機能層の形成材料としては公知のものを用いることができ、例えば以下のようなものが挙げられる。
正孔注入層５２１の形成材料として、ポリチオフェン誘導体、ポリアニリン誘導体、ポリピロール誘導体等が挙げられる。
正孔輸送層５２２の形成材料としては、ＴＡＰＣ、ＴＰＤ、α‐ＮＰＤ、ｍ‐ＭＴＤＡＴＡ、２‐ＴＮＡＴＡ、ＴＣＴＡ、スピロ‐ＴＡＤ、（ＤＴＰ）ＤＰＰＤ、ＨＴＭ１、ＴＰＴＥ１、ＮＴＰＡ、ＴＦＬＴＦ、ポリフルオレン誘導体（ＰＦ）やポリパラフェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ）、ポリパラフェニレン誘導体（ＰＰＰ）、ポリビニカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）等のポリシラン系有機高分子材料等が挙げられる。
有機発光層５２３の形成材料としては、ペニレン系色素や、クマリン系色素、ローダミン系色素などの有機高分子材料、あるいはこれら有機高分子材料に低分子有機材料をドープしたもの、ＣＢＰ（４．４．‐ジカルバゾール‐４，４‐ビフェニル）誘導体、ＰｔＯＥＰ（白金ポルフィリン錯体）誘導体、Ｉｒ（ｐｐｙ）３（イリジウム錯体）誘導体、ＦＩｒｐｉｃ（イリジウム錯体）誘導体等の燐光材料等が挙げられる。
電子輸送層５２４の形成材料としては、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、フェナンソロリン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン誘導体、ジフェノキノン誘導体、ヒドロキシキノリン誘導体等が挙げられる。
【００２４】
以上のような構成により、電源線４１に電圧が印加された状態で有機ＥＬ素子５０に電気信号が伝達されると、画素電極５１と共通電極５３との間に所定の電圧が印加される。これにより、画素電極５１側から有機発光層５２３に正孔が供給されるとともに、共通電極５３側から有機発光層５２３に電子が供給される。すると、供給された正孔と電子とが有機発光層５２３で結合して励起エネルギーを生じ、これが光エネルギーとなることにより電気信号に応じた光を発する。画素電極５１側に発せられた光が素子基板１００Ａ側から取り出されるとともに、共通電極５３側に発せられた光もアルミニウム層５３２で反射して素子基板１００Ａ側から取り出される。３つのサブ画素から発せられた赤色光、緑色光、青色光が混じり合って視認されることにより、フルカラー表示の最小単位である１画素が構成される。
【００２５】
なお、本例はボトムエミッション型の有機ＥＬ装置であるが、トップエミッション型の有機ＥＬ装置を採用してもよい。また、本例の有機ＥＬ装置は発光波長が異なる３種類の有機ＥＬ素子によりフルカラー表示を行うものであるが、カラーフィルタを用いてフルカラー表示を行うものであってもよいし、単色表示を行うもの等であってもよい。いずれの型を採用する場合であっても、次に説明する本発明の有機ＥＬ装置の製造方法を適用することにより、本発明の効果を得ることができる。
【００２６】
次に、図３、図４（ａ）〜（ｃ）、図５を参照しつつ本発明の有機ＥＬ装置の製造方法の一実施形態を説明する。図３は、本実施形態の有機ＥＬ装置の製造方法を示すフローチャート、図４（ａ）〜（ｃ）は試験用有機ＥＬ素子の形成方法を示す工程図、図５は発光輝度の時間変化の比較を示すグラフである。
【００２７】
図３に示すように本実施形態では、ステップＳ１１〜Ｓ１４で、有機ＥＬ素子を構成する電子輸送層の膜厚を規定し、ステップＳ２で、基板上に規定した膜厚の電子輸送層を有する複数の有機ＥＬ素子を形成する。ステップＳ３１〜Ｓ３３で、複数の有機ＥＬ素子を選別し、不良品を備えたものを除くことにより有機ＥＬ装置を製造する。以下、各ステップについて詳しく説明する。
【００２８】
本実施形態のステップＳ１１では、電子輸送層の膜厚が異なる複数の試験用有機ＥＬ素子を備えた試験片を形成する。この他にも試験用有機ＥＬ素子を備えた複数の試験片を形成し、試験片ごとに電子輸送層の膜厚を均一にするとともに、複数の試験片で電子輸送層の膜厚を異ならせるようにしてもよい。試験用有機ＥＬ素子の形成には公知の形成材料や形成方法を用いることができ、ここでは液滴吐出法を用いて有機ＥＬ素子を形成する。
【００２９】
まず、図４（ａ）に示すように、素子基板１００Ａを用意し、素子基板１００Ａ上に島状の画素電極５１を形成するとともに、画素電極５１の間に無機隔壁５４１と有機隔壁５４２とからなる隔壁５４を形成する。そして、親液処理や撥液処理を適宜行うことにより無機隔壁５４１を有機機能層５２の形成に用いる液状の形成材料に対して親液性とし、有機隔壁５４２を液状の形成材料に対して撥液性にしておく。
【００３０】
次いで、図４（ｂ）に示すように液滴吐出法を用いて有機機能層５２を形成する。具体的には、有機機能層５２を構成する層ごとにその形成材料を含んだ溶液を用意し、隔壁５４間の画素電極５１上に、正孔注入層５２１の形成材料を含んだ溶液の液滴を液滴吐出ヘッド３００から吐出する。そして、配置された溶液を乾燥・焼成等により固化して正孔注入層５２１を形成する。同様にして正孔輸送層５２２を形成し、上層側を順に形成することにより、図４（ｃ）に示すような正孔注入層５２１、正孔輸送層５２２、有機発光層５２３、電子輸送層５２４をからなる有機機能層５２を形成する。
【００３１】
液滴吐出ヘッド３００から吐出する溶液の量（吐出量）を制御することにより、各層を所定の膜厚に形成する。例えば、正孔注入層５２１の膜厚を３０ｎｍ程度、正孔輸送層５２２の膜厚を１５ｎｍ程度、有機発光層５２３の膜厚を５０ｎｍ程度にする。電子輸送層５２４としては、互いに膜厚が異なる複数種のものを形成する。例えば、複数の有機ＥＬ素子５０が配置される領域を複数のブロックに分割し、ブロックによって電子輸送層５２４の形成材料を含んだ溶液の吐出量を異ならせることにより、ブロックごとの電子輸送層５２４の膜厚を異ならせる。ここでは、膜厚が１０ｎｍ程度のものと膜厚が２０ｎｍ程度のものを形成する。
【００３２】
次いで、電子輸送層５２４上に、公知の形成方法等を用いて共通電極５３を形成する。ここでは、電子輸送層５２４上に蒸着法を用いてフッ化リチウム、アルミニウムを順に成膜し、フッ化リチウム層５３１及びアルミニウム層５３２からなる共通電極５３を形成する。以上のようにして、電子輸送層５２４の膜厚が異なる複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた試験片が得られる。
【００３３】
次いで、試験片の有機ＥＬ素子５０に熱処理や通電を行って、有機ＥＬ素子５０を初期劣化させてエイジング処理を行う（ステップＳ１２）。一般に、有機ＥＬ素子を発光させると、発光開始からの時間経過とともに発光輝度が低くなる。発光輝度の低下は、発光開始直後に顕著であり長時間経過後に緩やかである。形成直後の有機ＥＬ素子をそのまま出荷すると、使用時に顕著な発光輝度の低下が生じることや、使用状態によって発光輝度の低下が複数の有機ＥＬ素子でばらついてしまうこと等の不都合を生じてしまう。エイジング処理を行えば、処理後の発光輝度の低下を緩やかにするとともに複数の有機ＥＬ素子で均一にすることができる。エイジング処理については、公知の方法を用いることができ、ここでは基板温度４０〜８５℃程度で有機ＥＬ素子５０を４〜２４時間程度加熱する熱処理を行った後に、有機ＥＬ素子５０に１０〜１００ｍＡ/ｃｍ２程度の電流を流す通電処理を行う。これにより、長時間（例えば１００時間）の表示動作に伴う発光輝度の変化が緩やか（例えば数％程度）になる。
【００３４】
次いで、前記試験片の各々の有機ＥＬ素子５０のうちの適宜選択されるものに所定電圧を印加して発光させて、有機ＥＬ素子５０の発光輝度、有機ＥＬ素子５０に流れる電流値を測定する（ステップＳ１３）。発光輝度と電流値との間には相関関係があるので、これらのうち一方を計測すればその測定値に基づいて後述する方法により有機ＥＬ素子５０を選別することができる。本実施形態では、行列状に配置された有機ＥＬ素子５０（図２（ａ）参照）のうち、有機ＥＬ素子５０が行方向に７個並ぶとともに列方向７個に並ぶ合計４９個の有機ＥＬ素子５０が配置された領域を一つの検査領域とする。また、所定電圧を印加する有機ＥＬ素子５０として検査領域に配置された２行目、４行目、６行目の各々において、２列目、４列目、６列目に配置された合計９個を選択する。これにより、所定電圧を印加する有機ＥＬ素子５０と所定電圧を印加しない有機ＥＬ素子５０とが交互に配置される。ここでは、選択した有機ＥＬ素子５０に６０秒間の発光と６０秒間の消灯とを交互に複数回数行わせるとともに、測定を行う。測定を行う時間（期間）としては、所定電圧を印加された有機ＥＬ素子の温度が飽和する時間よりも短くすればよい。その理由については後述する。
【００３５】
次いで、ステップＳ１３で得られた測定結果に基づいて、試験片の有機ＥＬ素子５０を選別する（ステップＳ１４）。
図５は、有機ＥＬ素子５０ごとの発光輝度の時間変化を示すグラフである。図５において、横軸は有機ＥＬ素子５０の発光開始からの時間を示し、縦軸は発光開始時の発光輝度である初期輝度に対する発光輝度（輝度変化率）を示している。また、試料Ａは電子輸送層５２４の膜厚が１０ｎｍ程度の有機ＥＬ素子５０、試料Ｂは電子輸送層５２４の膜厚が２０ｎｍ程度の有機ＥＬ素子５０をそれぞれ示している。
【００３６】
本発明者は、図５に示すように、発光直後において時間経過とともに輝度変化率が減少する有機ＥＬ素子（試料Ａ）と、輝度変化率が増加する有機ＥＬ素子（試料Ｂ）とがあることを見出した。このような有機ＥＬ素子の特性の違いは、以下の理由により有機ＥＬ装置における焼付きの生じやすさと密接な関係性があると考えられる。前記のように長時間（例えば１００時間）の表示動作における発光輝度は、有機ＥＬ素子の劣化に起因して緩やかに低下するが、短時間（例えば６０秒）の表示動作における発光輝度は、昇温によるキャリアの移動度の変化に起因して上昇する。つまり、電子（キャリア）や正孔（キャリア）の移動度は温度上昇とともに高くなるので、有機ＥＬ素子が昇温するほど有機機能層中を移動する電子や正孔の数が多くなる。有機ＥＬ素子は、電子と正孔とが結合することにより生じる励起エネルギーを光として取り出すものであるから、有機ＥＬ素子の温度が高くなるにつれてその発光輝度が高くなると考えられる。有機ＥＬ素子を連続発光させると、時間経過とともに発熱量と放熱量とが釣り合うことにより、有機ＥＬ素子の温度はある程度まで上昇した後にほとんど変化しなくなる（飽和する）。温度が飽和した後に、長時間（例えば１００時間）にわたって連続発光させると、有機ＥＬ素子の劣化に伴って発光輝度が緩やかに低下していく。図５に示した試料Ｂは、発光直後において有機ＥＬ素子の劣化による発光輝度の低下よりも発熱による発光輝度の上昇が卓越したことにより、輝度変化率が増加したと考えられる。有機ＥＬ素子の温度がほとんど変化しなくなると、発光輝度が上昇しなくなるので、前記のように有機ＥＬ素子の温度が変化しなくなるまで所定電圧を印加し測定すればよい。
【００３７】
このような発光による熱は、発光させた有機ＥＬ素子の周辺部に伝わり、周辺部に配置された有機ＥＬ素子を加熱する。加熱された有機ＥＬ素子を発光させると、加熱されていない場合よりも発光輝度が増加する。試料Ａにあっては、選択された有機ＥＬ素子の発光輝度が減少し、その周辺部に配置された（ここでは隣り合って配置された）有機ＥＬ素子の発光輝度が増加する。したがって、選択された有機ＥＬ素子とその周辺部に配置された有機ＥＬ素子とを一括して発光させると、その発光輝度の差が大きくなっているので焼付きとして視認されてしまう。一方、試料Ｂにあっては、選択された有機ＥＬ素子とその周辺部に配置された有機ＥＬ素子とで、発光輝度がともに増加する。したがって、一括して発光させた場合の発光輝度の差が試料Ａよりも小さくなり、これが焼付きとして視認されにくくなる。すなわち、発光直後において、発光開始からの時間経過とともに輝度変化率が減少する有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬ装置を不良品とし、輝度変化率が増加する有機ＥＬ装置を良品とすれば、使用時において焼付きを生じ難い有機ＥＬ装置を良品として選別することが可能になる。
【００３８】
図５から分かるように、発光直後において輝度変化率が低下した有機ＥＬ素子を消灯の後に再度発光させると、輝度変化率が消灯前よりも回復（上昇）していること、有機ＥＬ素子の劣化による発光輝度に比べて時間に対する輝度変化率が大きいこと等から、このような輝度変化率の低下は、長期的な有機ＥＬ素子の劣化とは異なる現象に起因すると考えられる。試料Ａと試料Ｂとで異なる点は、電子輸送層５２４の膜厚のみであることから、試料Ａと試料Ｂとの特性の違いは電子輸送層５２４の膜厚に起因すると考えられる。その一因として以下のようなメカニズムが考えられる。共通電極５３の成分（ここではフッ化リチウム）は、エイジング処理の熱処理や有機ＥＬ素子の発光によって電子輸送層５２４側に熱拡散する。熱拡散により有機発光層５２３に到達したフッ化リチウムは、有機発光層５２３の成分と電荷移動錯体（分子間化合物）を形成する。これにより、電子と正孔との結合が阻害され有機発光層５２３における励起エネルギーの合計が低くなることや、励起エネルギーが電荷移動錯体の分解に使われて励起エネルギーが光エネルギーに変換されなくなること等により、発光輝度が低下する。試料Ｂでは試料Ａよりも電子輸送層５２４の膜厚を厚くしているので、電子輸送層５２４がフッ化リチウムの拡散防止層として機能し、有機発光層５２３に到達したフッ化リチウムが少なくなることにより電荷移動錯体の形成による発光輝度の減少よりも昇温による発光輝度の増加が卓越したと考えられる。
【００３９】
以上のような原理に基づいて、電子輸送層５２４の膜厚が異なる複数の有機ＥＬ素子５０について、発光開始からの時間経過に対する発光輝度の変化を測定し、発光輝度の時間変化が減少しない試料を選別することにより、焼付きを生じ難い電子輸送層５２４の膜厚を規定することができる。
【００４０】
次いで、素子基板１００Ａ上に、ステップＳ１４で規定した電子輸送層５２４の膜厚の有機ＥＬ素子を形成する。有機ＥＬ素子５０は、前記した試験用有機ＥＬ素子の形成（ステップＳ１１）と同様にして、形成することができる。
次いで、素子基板１００Ａ上に形成された有機ＥＬ素子５０を選別する。ステップＳ１２、Ｓ１３と同様の選別方法により、有機ＥＬ素子５０を選別することができる。具体的には、ステップＳ１２と同様にして有機ＥＬ素子５０を初期劣化させ、ステップＳ１３と同様にして有機ＥＬ素子の発光輝度、有機ＥＬ素子５０に流れる電流値の少なくとも一方を測定する。そして、得られた測定値（発光輝度又は電流値）が発光開始からの時間経過に対して減少する有機ＥＬ素子５０を不良品とし、これが形成された素子基板１００Ａを除くことより、良品の有機ＥＬ素子５０を備えた有機ＥＬ装置１００が得られる。
【００４１】
以上のような製造方法によれば、ステップＳ１１〜Ｓ１４で電子輸送層５２４の膜厚を規定しており、これに基づいて有機ＥＬ素子５０を形成しているので、形成総数に対する良品の割合が格段に高くなる。また、良品の有機ＥＬ素子５０は、不良品よりも複数の有機ＥＬ素子５０を選択的に発光させた後において選択された有機ＥＬ素子５０と選択されなかった有機ＥＬ素子５０とで発光輝度の差が小さくなる。したがって、良品の有機ＥＬ素子５０を備えた有機ＥＬ装置１００にあっては、焼付きがほとんど生じなくなる。
以上のように、本発明の有機ＥＬ装置の製造方法によれば、焼付きを生じにくい有機ＥＬ装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明により得られる有機ＥＬ装置の配線構造を示す模式図である。
【図２】（ａ）は有機ＥＬ装置の概略平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の有機ＥＬ装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、有機ＥＬ装置の形成方法の一例を示す工程図である。
【図５】発光輝度の時間変化の比較を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４３】
有機ＥＬ素子・・・５０、１００・・・有機ＥＬ装置、５１・・・画素電極（陽極）、５２・・・有機機能層、５２３・・・有機発光層、５２４・・・電子輸送層、５３・・・共通電極（陰極）、Ｓ１１・・・試験形成工程、Ｓ１２・・・試験エイジング工程、Ｓ１３、Ｓ１４・・・試験工程、Ｓ２・・・形成工程、Ｓ３１・・・エイジング工程、Ｓ３２、Ｓ３３・・・選別工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極との間に有機発光層を有する複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって
基板上に陽極と陰極との間に有機発光層を有する複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を形成する形成工程と、
前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を初期劣化させ、初期劣化後の前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子における発光輝度の時間変化量を初期劣化前に比べて小さくするエイジング工程と、
前記エイジング工程の後に、所定期間において前記有機エレクトロルミネッセンス素子に所定電圧を印加するとともに、該有機エレクトロルミネッセンス素子に流れる電流値、又は該有機エレクトロルミネッセンス素子の発光輝度を測定し、この測定値が前記所定電圧の印加開始からの時間に対して減少する有機エレクトロルミネッセンス素子を不良品として選別する選別工程と、を有していることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項２】
前記選別工程では、前記所定期間を、前記有機エレクトロルミネッセンス素子に前記所定電圧を印加することにより前記有機エレクトロルミネッセンス素子の温度が飽和する期間よりも短くす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装置の製造方法。
【請求項３】
前記選別工程では、前記所定期間の開始時における前記測定値である開始値と、前記所定期間の終了時における前記測定値である終了値とを比較して、前記所定電圧の印加開始からの時間に対する前記測定値の減少を判定す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装置の製造方法。
【請求項４】
前記選別工程では、前記所定電圧を印加する有機エレクトロルミネッセンス素子と前記所定電圧を印加しない有機エレクトロルミネッセンス素子とが隣り合って配置されるように、前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子に選択的に電圧を印加することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項５】
前記形成工程では、前記陰極と前記有機発光層との間に電子輸送層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子を形成し、
前記形成工程よりも前に、互いに前記電子輸送層の膜厚が異なる複数の試験用有機エレクトロルミネッセンス素子を形成する試験形成工程と、
前記複数の試験用有機エレクトロルミネッセンス素子を初期劣化させ、初期劣化後の前記複数の試験用有機エレクトロルミネッセンス素子における発光輝度の時間変化量を初期劣化前に比べて小さくする試験エイジング工程と、
前記試験エイジング工程の後に、所定期間において前記複数の試験用有機エレクトロルミネッセンス素子に所定電圧を印加するとともに、該複数の試験用有機エレクトロルミネッセンス素子に流れる電流値、又は該複数の試験用有機エレクトロルミネッセンス素子の発光輝度を測定し、この測定値が前記所定電圧の印加開始からの時間に対して減少する有機エレクトロルミネッセンス素子を不良品として選別し、この選別結果に基づいて前記電子輸送層の膜厚を規定する試験工程と、を有し、
前記形成工程では、前記試験工程で規定した膜厚の前記電子輸送層を形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項１】
陽極と陰極との間に有機発光層を有する複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって
基板上に陽極と陰極との間に有機発光層を有する複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を形成する形成工程と、
前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を初期劣化させ、初期劣化後の前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子における発光輝度の時間変化量を初期劣化前に比べて小さくするエイジング工程と、
前記エイジング工程の後に、所定期間において前記有機エレクトロルミネッセンス素子に所定電圧を印加するとともに、該有機エレクトロルミネッセンス素子に流れる電流値、又は該有機エレクトロルミネッセンス素子の発光輝度を測定し、この測定値が前記所定電圧の印加開始からの時間に対して減少する有機エレクトロルミネッセンス素子を不良品として選別する選別工程と、を有していることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項２】
前記選別工程では、前記所定期間を、前記有機エレクトロルミネッセンス素子に前記所定電圧を印加することにより前記有機エレクトロルミネッセンス素子の温度が飽和する期間よりも短くす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装置の製造方法。
【請求項３】
前記選別工程では、前記所定期間の開始時における前記測定値である開始値と、前記所定期間の終了時における前記測定値である終了値とを比較して、前記所定電圧の印加開始からの時間に対する前記測定値の減少を判定す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装置の製造方法。
【請求項４】
前記選別工程では、前記所定電圧を印加する有機エレクトロルミネッセンス素子と前記所定電圧を印加しない有機エレクトロルミネッセンス素子とが隣り合って配置されるように、前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子に選択的に電圧を印加することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【請求項５】
前記形成工程では、前記陰極と前記有機発光層との間に電子輸送層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子を形成し、
前記形成工程よりも前に、互いに前記電子輸送層の膜厚が異なる複数の試験用有機エレクトロルミネッセンス素子を形成する試験形成工程と、
前記複数の試験用有機エレクトロルミネッセンス素子を初期劣化させ、初期劣化後の前記複数の試験用有機エレクトロルミネッセンス素子における発光輝度の時間変化量を初期劣化前に比べて小さくする試験エイジング工程と、
前記試験エイジング工程の後に、所定期間において前記複数の試験用有機エレクトロルミネッセンス素子に所定電圧を印加するとともに、該複数の試験用有機エレクトロルミネッセンス素子に流れる電流値、又は該複数の試験用有機エレクトロルミネッセンス素子の発光輝度を測定し、この測定値が前記所定電圧の印加開始からの時間に対して減少する有機エレクトロルミネッセンス素子を不良品として選別し、この選別結果に基づいて前記電子輸送層の膜厚を規定する試験工程と、を有し、
前記形成工程では、前記試験工程で規定した膜厚の前記電子輸送層を形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２０９５０（Ｐ２０１０−２０９５０Ａ）
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７８７２０（Ｐ２００８−１７８７２０）
【出願日】平成２０年７月９日（２００８．７．９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月９日（２００８．７．９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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