有機ＥＬ素子の製造方法及び有機ＥＬ素子
【課題】輝度を向上させる有機ＥＬ素子の製造方法及び有機ＥＬ素子を提供する。
【解決手段】陰極３と、陰極３に対向する陽極８と、陰極３と陽極８との間に配置された有機層２３とを有する有機ＥＬ素子の製造方法において、有機ＥＬ素子２が準備され、陰極３を透過させてパルスレーザが有機層２３に照射されて、有機層２３の電気抵抗値より低い電気抵抗値を有する導電性の有機層２４が有機層２３に形成される。
【解決手段】陰極３と、陰極３に対向する陽極８と、陰極３と陽極８との間に配置された有機層２３とを有する有機ＥＬ素子の製造方法において、有機ＥＬ素子２が準備され、陰極３を透過させてパルスレーザが有機層２３に照射されて、有機層２３の電気抵抗値より低い電気抵抗値を有する導電性の有機層２４が有機層２３に形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子の製造方法及び有機ＥＬ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置が注目されている。有機ＥＬ表示装置には複数の画素が存在し、各画素には有機ＥＬ素子（Ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）が用いられる。
【０００３】
図１２に示すように、従来の有機ＥＬ素子１００は、陰極３と、有機材料層４と、陽極８とを有する。有機材料層４は、陰極３と陽極８とによって挟まれている。有機材料層４は、電子伝導性の電子輸送層５、発光層６、及びホール伝導性の正孔輸送層７を含む。なお、発光層６は、電子輸送層５及び正孔輸送層７によって挟まれている。陽極８と陰極３との間に電圧を印加すると、陰極３から電子輸送層５を介して発光層６内に電子が注入されると同時に、陽極８から正孔輸送層７を介して発光層６内に正孔が注入される。注入された電子と正孔とが発光層６内で結合すると発光層６は光１を発する。
【０００４】
有機材料層４の厚さ９（以降、「有機材料層厚９」と称す)は、数百ｎｍ以下と非常に薄い。このような有機材料層４を形成する際に、導体の異物が混入する場合がある。有機材料層４中に異物が存在すると、その部分（以下、「異物部分」とも称す）で陽極８と陰極３とが短絡する場合がある。短絡が生じると、発光層６内に電子も正孔も注入されないために、発光層６から光１が発せられない。このため、短絡を解除して発光層６に光１を発光させるためのリペア方法が実施される。
【０００５】
特許文献１には、短絡の生じた部分をレーザの照射により破壊して短絡を解除するリペア方法が開示されている。また、特許文献２には、逆バイアスを印加することにより短絡の生じた部分を破壊して、短絡を解除するリペア方法が開示されている。これらのリペア方法を実施することで、短絡を解除し、短絡の生じた部分（破壊された部分）以外の部分を正常に機能させ、発光層６から光１が発せられるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−０４２４９８号公報
【特許文献２】特開２００１−１１７５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、リペア方法の実施により破壊された部分は発光しないため、リペア方法が実施された有機ＥＬ素子は、リペア方法を実施する必要のない正常な有機ＥＬ素子に比べて輝度が低下する問題を有する。この問題に鑑みて、本発明は輝度を向上させる有機ＥＬ素子の製造方法及び有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、透明の第１の電極と、当該第１の電極に対向する第２の電極と、当該第１及び第２の電極の間に配置された、第１の電気抵抗値を有する第１の有機層とを有する有機ＥＬ素子の製造方法であって、
前記有機ＥＬ素子を準備するステップと、
前記第１の電極を透過させてパルスレーザを前記第１の有機層に照射して、前記第１の電気抵抗値より低い第２の電気抵抗値を有する第２の有機層を当該第１の有機層中に形成するステップとを備える。
【発明の効果】
【０００９】
上述のように、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法によれば、製造された有機ＥＬ素子の輝度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るパルスレーザ照射による有機ＥＬ素子の輝度向上のメカニズムの説明図であり、（ａ）は有機ＥＬ素子にパルスレーザを照射する様子を示し、（ｂ）はパルスレーザの照射により導電性の有機層が形成された状態を示す図である。
【図３】熱加工による有機層の破壊の説明図であり、（ａ）は有機ＥＬ素子にパルスレーザを照射する様子を示し、（ｂ）はパルスレーザの照射により有機層が破壊された状態を示す図である。
【図４】パルスレーザによる有機ＥＬ素子に対するアブレーション加工及び熱加工の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の加工方法の条件の表を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る、有機ＥＬ素子の輝度向上及びリペアに用いられるパルスレーザの条件を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る、有機ＥＬ素子の輝度向上を実施するための方法の説明図であり、（ａ）はリペア後の有機ＥＬ素子を示し、（ｂ）は輝度向上を実施するために照射されたパルスレーザの領域を示し、（ｃ）は輝度向上を実施するために照射されるパルスレーザの走査軌跡を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る膜厚分布のある有機層を備える有機ＥＬ素子の模式図である。
【図９】本発明の実施の形態に係るパルスレーザの集光位置を示す説明図であり、（ａ）はリペア時のパルスレーザの集光位置を示し、（ｂ）は輝度向上時のパルスレーザの集光位置を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る導電性の有機層の位置を示す模式図であり、（ａ）は有機層の上部に導電性の有機層が位置する状態を示し、（ｂ）は有機層の中部に導電性の有機層が位置する状態を示し、（ｃ）は有機層の下部に導電性の有機層が位置する状態を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法を示すフローチャートである。
【図１２】有機ＥＬ素子の構造を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態に係る、有機ＥＬ素子の製造方法及び有機ＥＬ素子について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、同一構成には同一符号を付して説明を省略する。
【００１２】
図１に、本実施の形態に係る方法により製造される有機ＥＬ素子２を示す。この有機ＥＬ素子２は、前工程において異物１０が検出され、異物１０の上部に位置する陰極３の一部がリペア方法の実施により破壊されている。破壊された部分を絶縁化部１８と呼ぶ。
【００１３】
「破壊する」とは、機能を破壊すること、つまり電流が流れないようにすることを意味する。具体的には、陰極３を破壊することとは、陰極３と有機材料層４との間に空間を形成することや、陰極３を変性させてクラックを形成することや、陰極３を破砕することを意味する。リペア方法は、破壊したい部分にレーザを照射する方法でもよく、陰極３と陽極８とに逆バイアスの電圧を印加する方法でもよい。陰極３と陽極８とに逆バイアスの電圧を印加すると、異物１０にのみ電流が流れるため、異物１０が加熱され、この熱により異物１０を含めた周囲が破壊される。また、以下の説明において、リペア方法を実施することを、単に、リペアすると記載する場合がある。
【００１４】
図１に示す陰極３と陽極８とに電圧を印加した場合、絶縁化部１８から電子が注入されないため、絶縁化部１８の下部に位置する有機材料層４は発光せず、この発光しない部分は非発光部５０となる。有機ＥＬ素子２を陰極３側から見た場合における絶縁化部１８は、非発光部５０の直上に位置するため、この絶縁化部１８は、点灯しない非点灯部となる。この非点灯部の存在により、非点灯部の存在しない正常な有機ＥＬ素子に比べて、有機ＥＬ素子２の発光輝度は低い。
【００１５】
そこで、本実施の形態において、正常部（有機材料層４の正常発光する部分、すなわち非発光部５０と異なる部分）の一部にパルスレーザ１１を照射して、導電性の有機層２４を形成することにより、有機ＥＬ素子２の発光輝度を向上させる。なお、以下の説明において、パルスレーザ１１を照射して、導電性の有機層２４を形成することを、単に、輝度向上と記載することがある。
【００１６】
次に、図２（ａ）、（ｂ）を参照して、導電性の有機層２４を形成する方法について説明する。また、説明を簡略化するために図１における複数層で構成されている有機材料層４を、図２（ａ）、（ｂ）においては単層の有機層２３として表示されている。図１に示した有機材料層４も図２（ａ）、（ｂ）に示す有機層２３も機能は同じである。
【００１７】
本実施の形態において、有機ＥＬ素子２の輝度向上のためにパルスレーザ１１によるアブレーション加工現象が利用される。アブレーション加工とは、固体材料に瞬時的なエネルギーを与えたときに、材料を構成する元素が原子、分子、電子、又はイオン等の様々な形態で放出される現象である。図２（ａ）はパルスレーザ１１の集光位置を有機層２３内に合わせた状態で照射された様子を示し、図２（ｂ）は有機層２３の一部がアブレーション加工により、有機層２３中に導電性の有機層２４が形成されている状態を示している。
【００１８】
有機層２３に対して、アブレーション加工が行われた場合、有機層２３は陰極３及び陽極８に挟まれているため、有機層２３から放出された原子等は外部に放出されずに、有機層２３の内部で原子等が分離して相互反応を起こす。有機層２３は抵抗値（第１の電気抵抗値）が１ＭΩ以上の絶縁物で、導電性は極めて低い。しかし、アブレーション加工に対する反応で有機層２３は導電性を持つようになると考えられる。
【００１９】
具体的には、有機層２３にアブレーション加工を施す事により、高分子である有機層２３の炭素以外の結合物質（水素、窒素、及び酸素原子など）が炭素と切り離される。切り離された炭素同士が新たに結合することで、有機層２３の一部が炭化し、炭化した有機層２３が導電性を持つ事になる。導電性の有機層２４はこのようにパルスレーザ１１を有機層２３に照射し、アブレーション加工を施す事で形成される炭化した有機層２３であると考えられる。なお、炭素は一般的には導電性を有する。
【００２０】
図２（ｂ）を参照して説明したように、有機層２３の内部に有機層２３（図１の有機材料層４）よりも電気抵抗値の低い導電性の有機層２４が生成される。電気抵抗の観点から見ると、導電性の有機層２４の生成により、有機層２３が導電性の有機層２４の分だけ薄くなった状態になる。結果、陰極３と陽極８との間に電圧を印加した際の電流注入効率が上がり、アブレーション加工の前後で同じ電圧を印加した際に、加工後の方が導電性の有機層２４が生成された有機層２３の発光輝度が向上する。
【００２１】
なお、有機層２３の厚さは１μｍ以下であり、導電性の有機層２４の厚さは例えば１ｎｍ以上且つ１００ｎｍ以下である。導電性の有機層２４の導電性（第２の電気抵抗値）は、例えば１００Ω以上且つ１ｋΩ未満であり、導電性の有機層２４を含む有機層２３の導電性（抵抗値）は例えば１ｋΩ以上且つ５００ｋΩ以下である。
【００２２】
一方、アブレーション加工の代わりに熱加工を実施すると、有機層２３は破壊されてしまう。図３（ａ）、（ｂ）を参照して、熱加工による有機層２３の破壊について説明する。図３（ａ）は有機層２３にレーザ１１０が照射された様子を示し、図３（ｂ）は有機層２３の一部が破壊された状態を示している。有機ＥＬ素子２の有機層２３に、レーザ１１０による熱が注入された場合には、熱が有機層２３の内部に広がり、その熱により有機層２３が破壊されて絶縁化して、絶縁層２５が形成される。この場合、陰極３と陽極８との間に電圧を印加しても、絶縁層２５に電流は流れない。よって、絶縁層２５の上下に位置する有機層２３の部分は発光せず、有機層２３の全体としての輝度が低下してしまう。ただし、この絶縁層２５をアブレーション加工することで、図２（ｂ）の導電性の有機層２４を作成することも可能である。
【００２３】
次に、図４を参照して、アブレーション加工及び熱加工のそれぞれのモードの違いについて説明する。図４において、縦軸はレーザパルスのエネルギーＥ（μＪ）を表し、横軸は時間ｔ（ｆｓあるいはｐｓ）を表す。また、実線３１はアブレーション加工に必要なエネルギーを有する（照射されるパルスレーザの）パルス波を表し、点線３２は熱加工に必要なエネルギーを有する（照射されるパルスレーザの）パルス波を表している。
【００２４】
図４に示すように、照射されるパルスレーザのパルス波形は時間方向に幅を持ったガウシアン分布となる。アブレーション加工は、短時間に強いエネルギーが物質に入った際に起こる現象であるため、実線３１が示すパルス波のようにガウシアン分布のピーク値が高いほど、パルスレーザ照射による加工の挙動はアブレーション加工が支配的になる。このようなエネルギー分布のパルスレーザを照射することで、有機層（有機ＥＬ素子）の輝度向上が可能となる。一方、点線３２が示すパルス波のようにエネルギーピーク値が低いと、ガウシアン分布の裾の部分、つまりパルス波形内で時間幅の大きい部分が強く作用し、パルスレーザ照射による加工の挙動は熱加工が支配的になる。
【００２５】
つまり、パルスレーザを低いエネルギーで長時間照射することは、対象物質を加熱すること（熱加工）と同等である。熱加工により対象物を破壊することが可能なため、熱加工は、図１に示す絶縁化部１８を形成する際、すなわちリペアに用いられる。また、図３（ａ）に示すレーザ１１０により熱加工を実施することができる。よって、図３（ａ）に示すレーザ１１０を用いて図１に示す絶縁化部１８を形成できる。以下の説明において、図３（ａ）に示すレーザ１１０を用いて図１に示す絶縁化部１８を形成することを、単に、リペアと記載する場合がある。
【００２６】
図５に、有機ＥＬ素子２（有機層２３）の輝度向上及びリペアを実現するパルスレーザのエネルギー値、パルス幅帯域、加工モード、及び波長帯域をまとめた表を示す。図６に、図５の表に基づく、有機ＥＬ素子２（有機層２３）の輝度向上及びリペアを実現するパルスレーザのエネルギー帯域及びパルス帯域を示す。図６において、パルス幅ｔ（ｓ）は、Ｆｓ（フェムト秒）パルス帯域３５、Ｐｓ（ピコ秒）パルス帯域３６、及びＮｓ（ナノ秒）パルス帯域３７に分類されている。
【００２７】
エネルギー帯域３３は、有機ＥＬ素子２（有機層２３）の輝度向上を可能とするパルスレーザのパルス幅が１ｆｓ以上且つ１０００ｐｓ以下であり、エネルギー幅は３０ｎＪ以上且つ６０ｎＪ以下であることを表している。つまり、この範囲外のパルス幅あるいはエネルギー値のパルスレーザを照射しても、アブレーション加工できず有機ＥＬ素子２の輝度向上は実現できない。つまり、図１に示すパルスレーザ１１が満たすべきエネルギー等の条件は、図６のエネルギー帯域３３の範囲内にある。
【００２８】
エネルギー帯域３４は、リペアのための熱加工に関して、照射されるパルスレーザのパルス幅が６００ｆｓ以上且つ５０ｐｓ以下であり、エネルギー値は２．８ｎＪ以上４．８ｎＪ以下であることを表している。すなわち、図３（ａ）に示すレーザ１１０のエネルギー等の条件は、図６に示すエネルギー帯域３４の範囲内にある。一般的に、パルス幅が１０００ｐｓより大きいパルスレーザではアブレーション加工を実施することができないとされている。
【００２９】
図６に示すように、有機ＥＬ素子２の輝度向上が可能なエネルギー帯域３３におけるエネルギー幅は非常に狭い。これは図２（ａ）に示す有機層２３が数百ｎｍ以下と薄いことに起因すると考えられる。エネルギー帯域３３の範囲外の条件を満たすパルスレーザを図２（ｂ）に示す有機層２３に照射した場合、アブレーション加工が実施されたとしても、陰極３や陽極８に影響が出たり、有機層２３における発光層（図１に示す有機材料層４における発光層６）のほとんどが炭化したりする。
【００３０】
発光層のほとんどが炭化されると、有機ＥＬ素子２は発光しない。つまり、図６に示すエネルギー帯域３３が規定する条件は、有機層２３に導電性の有機層２４を形成しても、有機層２３に含まれる発光層の領域を残すための条件とも考えられる。この条件で形成した導電性の有機層２４の厚さは、有機層２３に含まれる発光層の厚さよりも薄いと発明者は予測する。
【００３１】
なお、図６に示すように、有機ＥＬ素子２の輝度向上及びリペア共に実現する事ができるパルスレーザのパルス幅帯域は６００ｆｓ以上５０ｐｓ以下である。つまり、このパルス幅帯域のパルスレーザを用いれば、有機ＥＬ素子２のリペアと輝度向上との両方が実施可能である。
【００３２】
また、図１に示す有機ＥＬ素子２の陰極３の上に、封止用硬化樹脂、カラーフィルタ、及びガラス板が順番に積層されている場合がある。この場合、有機材料層４を加工するためには、ガラス板、カラーフィルタ、及び封止用硬化樹脂を全て透過する波長のパルスレーザを用いる必要がある。発明者は、それら全てを透過する波長が９００ｎｍ以上であることを実験的に解明した。つまり、図１に示すパルスレーザ１１として、波長が９００ｎｍ以上のレーザを用いると、陰極３の上に、封止用硬化樹脂、カラーフィルタ、及びガラス板が積層されている場合でも、有機層２３の輝度向上が可能である。
【００３３】
次に、図７を参照して、有機ＥＬ素子２（有機層２３）の輝度向上のためのパルスレーザ照射方法について説明する。図７は、図１に示す有機ＥＬ素子２を陰極３側から見た様子を示している。より具体的には、図７（ａ）はリペア後の有機ＥＬ素子２において、陰極３と陽極８とに電圧を印加した場合に、光の点灯する点灯部１７と、光の点灯しない非点灯部１６とを示す。点灯部１７は、図１に示す絶縁化部１８も導電性の有機層２４も形成されていない正常な有機ＥＬ素子２の部分である。非点灯部１６は、リペアにより図１の絶縁化部１８が形成された部分である。非点灯部１６の位置と大きさは、図１に示す絶縁化部１８の下部に位置する発光層６における非発光部５０の位置と大きさと一致する。
【００３４】
図７（ｂ）は輝度向上が実施された有機ＥＬ素子２を表し、輝度の向上した輝度向上部２１を示す。輝度向上部２１は、図１に示すパルスレーザ１１が照射された領域であり、導電性の有機層２４が形成された領域でもある。図７（ａ）に示す点灯部１７の輝度に比べて、図７（ｂ）に示す輝度向上部２１の輝度が５０％以上上昇する状態を輝度の向上した状態と呼ぶ。図７（ｃ）は図７（ｂ）に示す輝度向上部２１を輝度向上のために照射するパルスレーザ（図１のパルスレーザ１１）の走査方向と共に、拡大して示す。
【００３５】
図７（ｃ）に示すように、図７（ａ）に示すリペア後の有機ＥＬ素子２（リペアによる非点灯部１６が既に存在する状態）中の点灯部１７にパルスレーザを照射して、有機ＥＬ素子２の輝度向上が図られる。パルスレーザの照射される位置に図１に示す導電性の有機層２４が形成されるため、図７（ｃ）において矢印で示される軌跡を描くようにパルスレーザを動かすことによって、輝度向上部２１の面積を広げることが可能である。また、輝度向上部２１の面積を制御することで、有機ＥＬ素子２の輝度を制御できる。リペアにより非点灯部１６の形成された有機ＥＬ素子２は、リペアを実施する必要の無い（非点灯部１６の存在しない）正常な有機ＥＬ素子に比べて、輝度が低い。正常な有機ＥＬ素子２との輝度差を補うように、輝度向上部２１の面積を制御すれば、リペアにより非点灯部１６の形成された有機ＥＬ素子２の輝度を、リペアを実施する必要の無い正常な有機ＥＬ素子の輝度と一致させることが可能である。
【００３６】
以下に、輝度向上の効果の具体例について述べる。エネルギー帯が３０ｎＪ以上且つ６０ｎＪ以下、パルス幅が８００ｆｓ、そして波長９００ｎｍ以上のパルスレーザの照射によって形成された輝度向上部２１は、点灯部１７の輝度に対して１．５〜２．５倍の輝度の向上が実験的に達成されている。仮に、リペア後の非点灯部１６の面積を３０μｍ×３０μｍとし、輝度向上部２１の輝度を点灯部１７の輝度の２倍とし、照射するパルスレーザのレーザ照射幅は３μｍであるとする。レーザ走査の軌跡は、図７（ｃ）に示すように、縦方向の走査幅を３０μｍとして、横方向に５回走査する。この場合、パルスレーザの照射された領域の面積は３０μｍ×１５μｍとなる。
【００３７】
レーザ照射幅を大きくすると描画回数を減らす事が出来るが、向上させる輝度の微調整が困難になる。実際の描画速度向上には発振器からのパルスレーザ光をスプリッター等で分岐し、同時に描画させる事が考えられる。また描画の本数は加工前に決める必要は無く、有機ＥＬ素子２の全体の輝度を確認しながらパルスレーザを照射してもよい。例えばパルスレーザをライン状にまず１回走査し、その後、有機ＥＬ素子２を点灯させ、輝度向上の様子や大きさをカメラで確認してから再度パルスレーザを照射し、有機ＥＬ素子２が正常な状態のセルと同等の輝度になるまで走査を続ける。
【００３８】
輝度向上部２１は、非点灯部１６の周囲の任意の位置に形成される。輝度向上部２１は縦長形状に形成する必要は無く、横長形状や正方形に形成してもよい。また、輝度向上部２１は有機ＥＬ素子２内の１箇所に限定されるものではなく、２箇所以上に設けても良い。また、図２に示す有機ＥＬ素子２内で有機層２３の膜厚分布に基づいて、パルスレーザ１１を照射する領域を決めてもよい。
【００３９】
次に、図８を参照して、有機層２３に膜厚分布がある際の輝度向上実施方法について説明する。図８は、図２の有機ＥＬ素子２を陰極３側から見た様子を示す。図８では、非点灯部１６が、（図２における有機層２３の）膜厚の薄い（１００ｎｍ以下）部分２９に存在する場合を示す。膜厚が薄い場合、パルスレーザを照射すると有機層２３の厚さ方向に完全に導電性を持たせてしまい、電極間で短絡を引き起こしてしまう場合がある。そこで、膜厚の厚い部分３０（１５０ｎｍ以上の部分、特に図１に示す発光層６が１５０ｎｍ以上の部分）にパルスレーザを照射して輝度向上部２１を形成することで、有機層２３の厚さ方向に完全に導電性を持たせることを防止する。なお、膜厚分布は、有機層２３を形成する場合に高い確率で発生するため、膜厚分布を事前に把握し、より厚さの大きな箇所で輝度向上部２１を形成する事が有効である。
【００４０】
次に、図９（ａ）、（ｂ）を参照して、有機ＥＬ素子２の厚さ方向におけるパルスレーザの集光位置について述べる。リペアのためのレーザ１１０を照射する際には、図９（ａ）に示すように陰極３の位置に集光位置を合わせてレーザ１１０を照射する。
【００４１】
そして、輝度向上のためにパルスレーザ１１を照射する際には、図９（ｂ）に示すように、有機層２３の位置にパルスレーザ１１の集光位置を合わせる。有機層２３は陰極３よりも下方に位置するため、輝度向上処理時に照射されるパルスレーザ１１の集光位置は、リペア処理時よりも下に合わせる。例えば、陰極３の厚さが１００ｎｍ、有機層２３の厚さが１μｍの場合は、リペア時よりも５００ｎｍ程度パルスレーザ１１の集光位置を下げて、輝度向上のためのパルスレーザ１１の照射を行う。
【００４２】
陰極３に集光位置を合わせてレーザ１１０を照射した場合は、レーザ１１０のエネルギーが陰極３に集中され、有機層２３へは炭素結合が切り離されるようなエネルギーが作用しない。このため有機層２３はアブレーション加工されず、輝度向上は起こらない。
【００４３】
また、輝度向上処理時に有機層２３に集光位置を合わせてパルスレーザ１１を照射した場合、陰極３は加工されずリペアされない。すなわち、リペア処理時には陰極３にレーザ１１０の集光位置を、輝度向上時には有機層２３にパルスレーザ１１の集光位置をそれぞれ合わせる事で、陰極３と有機層２３とがそれぞれ個別に加工される。照射されるパルスレーザ１１の集光位置は、パルスレーザ１１を集光するためのレンズの焦点距離と、陰極３の厚さの設計値と、有機ＥＬ素子２の厚さの設計値とに基づいて、事前に決定される。
【００４４】
次に、導電性の有機層２４の位置について説明する。有機層２３に集光位置を合わせてパルスレーザ１１を照射した場合、輝度向上後の有機ＥＬ素子２は図１０の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の状態が考えられる。図１０（ａ）は、導電性の有機層２４が有機層２３の上部にあって陰極３と接する状態を示す。図１０（ｂ）は、導電性の有機層２４が有機層２３の中間に存在する状態を示す。図１０（ｃ）は、導電性の有機層２４が有機層２３の下部にあって陽極８と接する状態を示す。図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す何れの状態でも輝度向上は可能である。導電性の有機層２４は、陰極３と陽極８とを電気的に接続しなければ、有機層２３内のどの位置に形成されても良い。つまり、図１０（ｃ）及び図１０（ａ）にそれぞれ例示されているように、陰極３及び陽極８の少なくとも一方と非接触な導電性の有機層２４を形成すれば良い。
【００４５】
次に、図１１と図１を参照して、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子２を製造する方法について説明する。ステップＳ１において、絶縁化部１８の形成されていない有機ＥＬ素子２を準備する。準備する有機ＥＬ素子２は、陰極３（透明の第１の電極）と、陰極３に対向する陽極８（第２の電極）と、陰極３と陽極８との間に配置される有機材料層４（第１の有機層）とを備える。このとき準備する有機ＥＬ素子２は、トップエミッション構造、ボトムエミッション構造、３色方式、色変換方式、又はカラーフィルタ方式のいずれの有機ＥＬ素子でもよい。なお、陰極３である透明な電極として、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ（酸化インジウムスズ））が用いられる。
【００４６】
ステップＳ２において、有機ＥＬ素子２の欠陥を検査し、検査の結果、異物１０が検出されれば、異物１０の検出された有機ＥＬ素子２にリペアを実施する。有機ＥＬ素子２の欠陥の検査は、カメラ、光センサ、又は目視などによって実施する。なお、ステップＳ１において、既にリペアの実施された有機ＥＬ素子２を準備する場合は、このステップＳ２を実施せずにステップＳ３に進む。
【００４７】
ステップＳ３において、リペア後の有機ＥＬ素子２をカメラなどで観測し、輝度向上のためにパルスレーザ１１を照射する位置及び領域を決定し、ステップＳ４に進む。
【００４８】
ステップＳ４において、有機材料層４にパルスレーザ１１の集光位置を合わせ、陰極３を透過させたパルスレーザ１１を有機材料層４に照射することで輝度向上を実施する。このステップＳ４にて導電性の有機層２４（第２の有機層）が形成される。
【００４９】
ステップＳ５において、輝度向上が成功したかどうかを評価する。評価には有機ＥＬ素子２をカメラ等で観測する。ここでは、予め設定した良品に比べて一例として５０％以上の輝度向上が認められるかどうかを評価する。輝度向上が一例として５０％未満であれば再度ステップＳ４に戻り（ステップＳ５のＮ）、５０％以上であれば動作を終了する（ステップＳ５のＹ）。
【００５０】
以上のステップＳ１〜ステップＳ５を経て、有機ＥＬ素子２は製造される。
【００５１】
なお、リペアを実施せず、輝度向上のための図１に示すパルスレーザ１１の照射のみを実施して有機ＥＬ素子２を製造しても良い。例えば、異物１０のサイズが数十ｎｍと微小な場合、完全な電極間ショートではなく微小な電流リーク（ｐＡ以下のオーダー）が発生して、有機ＥＬ素子２の輝度が低下することがある。このとき、微細な異物１０が外観観測などの検査で検出できない可能性があるため、リペア（図１１におけるステップＳ２）を実施せず、輝度向上のみを実施すればよい。これにより、輝度を向上させた有機ＥＬ素子２を製造することが可能である。また、導電性の有機層２４を備えることで、有機ＥＬ素子２の輝度を、導電性の有機層２４を備えない状態に比べて高めることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、有機ＥＬディスプレイや有機ＥＬ照明などに用いられる有機ＥＬ素子の製造に適用できる。
【符号の説明】
【００５３】
２ 有機ＥＬ素子
３ 陰極
４ 有機材料層
８ 陽極
１１ パルスレーザ
１６ 非点灯部
１７ 点灯部
１８ 絶縁化部
２１ 輝度向上部
２３ 有機層
２４ 導電性の有機層
５０ 非発光部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子の製造方法及び有機ＥＬ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置が注目されている。有機ＥＬ表示装置には複数の画素が存在し、各画素には有機ＥＬ素子（Ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）が用いられる。
【０００３】
図１２に示すように、従来の有機ＥＬ素子１００は、陰極３と、有機材料層４と、陽極８とを有する。有機材料層４は、陰極３と陽極８とによって挟まれている。有機材料層４は、電子伝導性の電子輸送層５、発光層６、及びホール伝導性の正孔輸送層７を含む。なお、発光層６は、電子輸送層５及び正孔輸送層７によって挟まれている。陽極８と陰極３との間に電圧を印加すると、陰極３から電子輸送層５を介して発光層６内に電子が注入されると同時に、陽極８から正孔輸送層７を介して発光層６内に正孔が注入される。注入された電子と正孔とが発光層６内で結合すると発光層６は光１を発する。
【０００４】
有機材料層４の厚さ９（以降、「有機材料層厚９」と称す)は、数百ｎｍ以下と非常に薄い。このような有機材料層４を形成する際に、導体の異物が混入する場合がある。有機材料層４中に異物が存在すると、その部分（以下、「異物部分」とも称す）で陽極８と陰極３とが短絡する場合がある。短絡が生じると、発光層６内に電子も正孔も注入されないために、発光層６から光１が発せられない。このため、短絡を解除して発光層６に光１を発光させるためのリペア方法が実施される。
【０００５】
特許文献１には、短絡の生じた部分をレーザの照射により破壊して短絡を解除するリペア方法が開示されている。また、特許文献２には、逆バイアスを印加することにより短絡の生じた部分を破壊して、短絡を解除するリペア方法が開示されている。これらのリペア方法を実施することで、短絡を解除し、短絡の生じた部分（破壊された部分）以外の部分を正常に機能させ、発光層６から光１が発せられるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−０４２４９８号公報
【特許文献２】特開２００１−１１７５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、リペア方法の実施により破壊された部分は発光しないため、リペア方法が実施された有機ＥＬ素子は、リペア方法を実施する必要のない正常な有機ＥＬ素子に比べて輝度が低下する問題を有する。この問題に鑑みて、本発明は輝度を向上させる有機ＥＬ素子の製造方法及び有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、透明の第１の電極と、当該第１の電極に対向する第２の電極と、当該第１及び第２の電極の間に配置された、第１の電気抵抗値を有する第１の有機層とを有する有機ＥＬ素子の製造方法であって、
前記有機ＥＬ素子を準備するステップと、
前記第１の電極を透過させてパルスレーザを前記第１の有機層に照射して、前記第１の電気抵抗値より低い第２の電気抵抗値を有する第２の有機層を当該第１の有機層中に形成するステップとを備える。
【発明の効果】
【０００９】
上述のように、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法によれば、製造された有機ＥＬ素子の輝度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るパルスレーザ照射による有機ＥＬ素子の輝度向上のメカニズムの説明図であり、（ａ）は有機ＥＬ素子にパルスレーザを照射する様子を示し、（ｂ）はパルスレーザの照射により導電性の有機層が形成された状態を示す図である。
【図３】熱加工による有機層の破壊の説明図であり、（ａ）は有機ＥＬ素子にパルスレーザを照射する様子を示し、（ｂ）はパルスレーザの照射により有機層が破壊された状態を示す図である。
【図４】パルスレーザによる有機ＥＬ素子に対するアブレーション加工及び熱加工の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の加工方法の条件の表を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る、有機ＥＬ素子の輝度向上及びリペアに用いられるパルスレーザの条件を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る、有機ＥＬ素子の輝度向上を実施するための方法の説明図であり、（ａ）はリペア後の有機ＥＬ素子を示し、（ｂ）は輝度向上を実施するために照射されたパルスレーザの領域を示し、（ｃ）は輝度向上を実施するために照射されるパルスレーザの走査軌跡を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る膜厚分布のある有機層を備える有機ＥＬ素子の模式図である。
【図９】本発明の実施の形態に係るパルスレーザの集光位置を示す説明図であり、（ａ）はリペア時のパルスレーザの集光位置を示し、（ｂ）は輝度向上時のパルスレーザの集光位置を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る導電性の有機層の位置を示す模式図であり、（ａ）は有機層の上部に導電性の有機層が位置する状態を示し、（ｂ）は有機層の中部に導電性の有機層が位置する状態を示し、（ｃ）は有機層の下部に導電性の有機層が位置する状態を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法を示すフローチャートである。
【図１２】有機ＥＬ素子の構造を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態に係る、有機ＥＬ素子の製造方法及び有機ＥＬ素子について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、同一構成には同一符号を付して説明を省略する。
【００１２】
図１に、本実施の形態に係る方法により製造される有機ＥＬ素子２を示す。この有機ＥＬ素子２は、前工程において異物１０が検出され、異物１０の上部に位置する陰極３の一部がリペア方法の実施により破壊されている。破壊された部分を絶縁化部１８と呼ぶ。
【００１３】
「破壊する」とは、機能を破壊すること、つまり電流が流れないようにすることを意味する。具体的には、陰極３を破壊することとは、陰極３と有機材料層４との間に空間を形成することや、陰極３を変性させてクラックを形成することや、陰極３を破砕することを意味する。リペア方法は、破壊したい部分にレーザを照射する方法でもよく、陰極３と陽極８とに逆バイアスの電圧を印加する方法でもよい。陰極３と陽極８とに逆バイアスの電圧を印加すると、異物１０にのみ電流が流れるため、異物１０が加熱され、この熱により異物１０を含めた周囲が破壊される。また、以下の説明において、リペア方法を実施することを、単に、リペアすると記載する場合がある。
【００１４】
図１に示す陰極３と陽極８とに電圧を印加した場合、絶縁化部１８から電子が注入されないため、絶縁化部１８の下部に位置する有機材料層４は発光せず、この発光しない部分は非発光部５０となる。有機ＥＬ素子２を陰極３側から見た場合における絶縁化部１８は、非発光部５０の直上に位置するため、この絶縁化部１８は、点灯しない非点灯部となる。この非点灯部の存在により、非点灯部の存在しない正常な有機ＥＬ素子に比べて、有機ＥＬ素子２の発光輝度は低い。
【００１５】
そこで、本実施の形態において、正常部（有機材料層４の正常発光する部分、すなわち非発光部５０と異なる部分）の一部にパルスレーザ１１を照射して、導電性の有機層２４を形成することにより、有機ＥＬ素子２の発光輝度を向上させる。なお、以下の説明において、パルスレーザ１１を照射して、導電性の有機層２４を形成することを、単に、輝度向上と記載することがある。
【００１６】
次に、図２（ａ）、（ｂ）を参照して、導電性の有機層２４を形成する方法について説明する。また、説明を簡略化するために図１における複数層で構成されている有機材料層４を、図２（ａ）、（ｂ）においては単層の有機層２３として表示されている。図１に示した有機材料層４も図２（ａ）、（ｂ）に示す有機層２３も機能は同じである。
【００１７】
本実施の形態において、有機ＥＬ素子２の輝度向上のためにパルスレーザ１１によるアブレーション加工現象が利用される。アブレーション加工とは、固体材料に瞬時的なエネルギーを与えたときに、材料を構成する元素が原子、分子、電子、又はイオン等の様々な形態で放出される現象である。図２（ａ）はパルスレーザ１１の集光位置を有機層２３内に合わせた状態で照射された様子を示し、図２（ｂ）は有機層２３の一部がアブレーション加工により、有機層２３中に導電性の有機層２４が形成されている状態を示している。
【００１８】
有機層２３に対して、アブレーション加工が行われた場合、有機層２３は陰極３及び陽極８に挟まれているため、有機層２３から放出された原子等は外部に放出されずに、有機層２３の内部で原子等が分離して相互反応を起こす。有機層２３は抵抗値（第１の電気抵抗値）が１ＭΩ以上の絶縁物で、導電性は極めて低い。しかし、アブレーション加工に対する反応で有機層２３は導電性を持つようになると考えられる。
【００１９】
具体的には、有機層２３にアブレーション加工を施す事により、高分子である有機層２３の炭素以外の結合物質（水素、窒素、及び酸素原子など）が炭素と切り離される。切り離された炭素同士が新たに結合することで、有機層２３の一部が炭化し、炭化した有機層２３が導電性を持つ事になる。導電性の有機層２４はこのようにパルスレーザ１１を有機層２３に照射し、アブレーション加工を施す事で形成される炭化した有機層２３であると考えられる。なお、炭素は一般的には導電性を有する。
【００２０】
図２（ｂ）を参照して説明したように、有機層２３の内部に有機層２３（図１の有機材料層４）よりも電気抵抗値の低い導電性の有機層２４が生成される。電気抵抗の観点から見ると、導電性の有機層２４の生成により、有機層２３が導電性の有機層２４の分だけ薄くなった状態になる。結果、陰極３と陽極８との間に電圧を印加した際の電流注入効率が上がり、アブレーション加工の前後で同じ電圧を印加した際に、加工後の方が導電性の有機層２４が生成された有機層２３の発光輝度が向上する。
【００２１】
なお、有機層２３の厚さは１μｍ以下であり、導電性の有機層２４の厚さは例えば１ｎｍ以上且つ１００ｎｍ以下である。導電性の有機層２４の導電性（第２の電気抵抗値）は、例えば１００Ω以上且つ１ｋΩ未満であり、導電性の有機層２４を含む有機層２３の導電性（抵抗値）は例えば１ｋΩ以上且つ５００ｋΩ以下である。
【００２２】
一方、アブレーション加工の代わりに熱加工を実施すると、有機層２３は破壊されてしまう。図３（ａ）、（ｂ）を参照して、熱加工による有機層２３の破壊について説明する。図３（ａ）は有機層２３にレーザ１１０が照射された様子を示し、図３（ｂ）は有機層２３の一部が破壊された状態を示している。有機ＥＬ素子２の有機層２３に、レーザ１１０による熱が注入された場合には、熱が有機層２３の内部に広がり、その熱により有機層２３が破壊されて絶縁化して、絶縁層２５が形成される。この場合、陰極３と陽極８との間に電圧を印加しても、絶縁層２５に電流は流れない。よって、絶縁層２５の上下に位置する有機層２３の部分は発光せず、有機層２３の全体としての輝度が低下してしまう。ただし、この絶縁層２５をアブレーション加工することで、図２（ｂ）の導電性の有機層２４を作成することも可能である。
【００２３】
次に、図４を参照して、アブレーション加工及び熱加工のそれぞれのモードの違いについて説明する。図４において、縦軸はレーザパルスのエネルギーＥ（μＪ）を表し、横軸は時間ｔ（ｆｓあるいはｐｓ）を表す。また、実線３１はアブレーション加工に必要なエネルギーを有する（照射されるパルスレーザの）パルス波を表し、点線３２は熱加工に必要なエネルギーを有する（照射されるパルスレーザの）パルス波を表している。
【００２４】
図４に示すように、照射されるパルスレーザのパルス波形は時間方向に幅を持ったガウシアン分布となる。アブレーション加工は、短時間に強いエネルギーが物質に入った際に起こる現象であるため、実線３１が示すパルス波のようにガウシアン分布のピーク値が高いほど、パルスレーザ照射による加工の挙動はアブレーション加工が支配的になる。このようなエネルギー分布のパルスレーザを照射することで、有機層（有機ＥＬ素子）の輝度向上が可能となる。一方、点線３２が示すパルス波のようにエネルギーピーク値が低いと、ガウシアン分布の裾の部分、つまりパルス波形内で時間幅の大きい部分が強く作用し、パルスレーザ照射による加工の挙動は熱加工が支配的になる。
【００２５】
つまり、パルスレーザを低いエネルギーで長時間照射することは、対象物質を加熱すること（熱加工）と同等である。熱加工により対象物を破壊することが可能なため、熱加工は、図１に示す絶縁化部１８を形成する際、すなわちリペアに用いられる。また、図３（ａ）に示すレーザ１１０により熱加工を実施することができる。よって、図３（ａ）に示すレーザ１１０を用いて図１に示す絶縁化部１８を形成できる。以下の説明において、図３（ａ）に示すレーザ１１０を用いて図１に示す絶縁化部１８を形成することを、単に、リペアと記載する場合がある。
【００２６】
図５に、有機ＥＬ素子２（有機層２３）の輝度向上及びリペアを実現するパルスレーザのエネルギー値、パルス幅帯域、加工モード、及び波長帯域をまとめた表を示す。図６に、図５の表に基づく、有機ＥＬ素子２（有機層２３）の輝度向上及びリペアを実現するパルスレーザのエネルギー帯域及びパルス帯域を示す。図６において、パルス幅ｔ（ｓ）は、Ｆｓ（フェムト秒）パルス帯域３５、Ｐｓ（ピコ秒）パルス帯域３６、及びＮｓ（ナノ秒）パルス帯域３７に分類されている。
【００２７】
エネルギー帯域３３は、有機ＥＬ素子２（有機層２３）の輝度向上を可能とするパルスレーザのパルス幅が１ｆｓ以上且つ１０００ｐｓ以下であり、エネルギー幅は３０ｎＪ以上且つ６０ｎＪ以下であることを表している。つまり、この範囲外のパルス幅あるいはエネルギー値のパルスレーザを照射しても、アブレーション加工できず有機ＥＬ素子２の輝度向上は実現できない。つまり、図１に示すパルスレーザ１１が満たすべきエネルギー等の条件は、図６のエネルギー帯域３３の範囲内にある。
【００２８】
エネルギー帯域３４は、リペアのための熱加工に関して、照射されるパルスレーザのパルス幅が６００ｆｓ以上且つ５０ｐｓ以下であり、エネルギー値は２．８ｎＪ以上４．８ｎＪ以下であることを表している。すなわち、図３（ａ）に示すレーザ１１０のエネルギー等の条件は、図６に示すエネルギー帯域３４の範囲内にある。一般的に、パルス幅が１０００ｐｓより大きいパルスレーザではアブレーション加工を実施することができないとされている。
【００２９】
図６に示すように、有機ＥＬ素子２の輝度向上が可能なエネルギー帯域３３におけるエネルギー幅は非常に狭い。これは図２（ａ）に示す有機層２３が数百ｎｍ以下と薄いことに起因すると考えられる。エネルギー帯域３３の範囲外の条件を満たすパルスレーザを図２（ｂ）に示す有機層２３に照射した場合、アブレーション加工が実施されたとしても、陰極３や陽極８に影響が出たり、有機層２３における発光層（図１に示す有機材料層４における発光層６）のほとんどが炭化したりする。
【００３０】
発光層のほとんどが炭化されると、有機ＥＬ素子２は発光しない。つまり、図６に示すエネルギー帯域３３が規定する条件は、有機層２３に導電性の有機層２４を形成しても、有機層２３に含まれる発光層の領域を残すための条件とも考えられる。この条件で形成した導電性の有機層２４の厚さは、有機層２３に含まれる発光層の厚さよりも薄いと発明者は予測する。
【００３１】
なお、図６に示すように、有機ＥＬ素子２の輝度向上及びリペア共に実現する事ができるパルスレーザのパルス幅帯域は６００ｆｓ以上５０ｐｓ以下である。つまり、このパルス幅帯域のパルスレーザを用いれば、有機ＥＬ素子２のリペアと輝度向上との両方が実施可能である。
【００３２】
また、図１に示す有機ＥＬ素子２の陰極３の上に、封止用硬化樹脂、カラーフィルタ、及びガラス板が順番に積層されている場合がある。この場合、有機材料層４を加工するためには、ガラス板、カラーフィルタ、及び封止用硬化樹脂を全て透過する波長のパルスレーザを用いる必要がある。発明者は、それら全てを透過する波長が９００ｎｍ以上であることを実験的に解明した。つまり、図１に示すパルスレーザ１１として、波長が９００ｎｍ以上のレーザを用いると、陰極３の上に、封止用硬化樹脂、カラーフィルタ、及びガラス板が積層されている場合でも、有機層２３の輝度向上が可能である。
【００３３】
次に、図７を参照して、有機ＥＬ素子２（有機層２３）の輝度向上のためのパルスレーザ照射方法について説明する。図７は、図１に示す有機ＥＬ素子２を陰極３側から見た様子を示している。より具体的には、図７（ａ）はリペア後の有機ＥＬ素子２において、陰極３と陽極８とに電圧を印加した場合に、光の点灯する点灯部１７と、光の点灯しない非点灯部１６とを示す。点灯部１７は、図１に示す絶縁化部１８も導電性の有機層２４も形成されていない正常な有機ＥＬ素子２の部分である。非点灯部１６は、リペアにより図１の絶縁化部１８が形成された部分である。非点灯部１６の位置と大きさは、図１に示す絶縁化部１８の下部に位置する発光層６における非発光部５０の位置と大きさと一致する。
【００３４】
図７（ｂ）は輝度向上が実施された有機ＥＬ素子２を表し、輝度の向上した輝度向上部２１を示す。輝度向上部２１は、図１に示すパルスレーザ１１が照射された領域であり、導電性の有機層２４が形成された領域でもある。図７（ａ）に示す点灯部１７の輝度に比べて、図７（ｂ）に示す輝度向上部２１の輝度が５０％以上上昇する状態を輝度の向上した状態と呼ぶ。図７（ｃ）は図７（ｂ）に示す輝度向上部２１を輝度向上のために照射するパルスレーザ（図１のパルスレーザ１１）の走査方向と共に、拡大して示す。
【００３５】
図７（ｃ）に示すように、図７（ａ）に示すリペア後の有機ＥＬ素子２（リペアによる非点灯部１６が既に存在する状態）中の点灯部１７にパルスレーザを照射して、有機ＥＬ素子２の輝度向上が図られる。パルスレーザの照射される位置に図１に示す導電性の有機層２４が形成されるため、図７（ｃ）において矢印で示される軌跡を描くようにパルスレーザを動かすことによって、輝度向上部２１の面積を広げることが可能である。また、輝度向上部２１の面積を制御することで、有機ＥＬ素子２の輝度を制御できる。リペアにより非点灯部１６の形成された有機ＥＬ素子２は、リペアを実施する必要の無い（非点灯部１６の存在しない）正常な有機ＥＬ素子に比べて、輝度が低い。正常な有機ＥＬ素子２との輝度差を補うように、輝度向上部２１の面積を制御すれば、リペアにより非点灯部１６の形成された有機ＥＬ素子２の輝度を、リペアを実施する必要の無い正常な有機ＥＬ素子の輝度と一致させることが可能である。
【００３６】
以下に、輝度向上の効果の具体例について述べる。エネルギー帯が３０ｎＪ以上且つ６０ｎＪ以下、パルス幅が８００ｆｓ、そして波長９００ｎｍ以上のパルスレーザの照射によって形成された輝度向上部２１は、点灯部１７の輝度に対して１．５〜２．５倍の輝度の向上が実験的に達成されている。仮に、リペア後の非点灯部１６の面積を３０μｍ×３０μｍとし、輝度向上部２１の輝度を点灯部１７の輝度の２倍とし、照射するパルスレーザのレーザ照射幅は３μｍであるとする。レーザ走査の軌跡は、図７（ｃ）に示すように、縦方向の走査幅を３０μｍとして、横方向に５回走査する。この場合、パルスレーザの照射された領域の面積は３０μｍ×１５μｍとなる。
【００３７】
レーザ照射幅を大きくすると描画回数を減らす事が出来るが、向上させる輝度の微調整が困難になる。実際の描画速度向上には発振器からのパルスレーザ光をスプリッター等で分岐し、同時に描画させる事が考えられる。また描画の本数は加工前に決める必要は無く、有機ＥＬ素子２の全体の輝度を確認しながらパルスレーザを照射してもよい。例えばパルスレーザをライン状にまず１回走査し、その後、有機ＥＬ素子２を点灯させ、輝度向上の様子や大きさをカメラで確認してから再度パルスレーザを照射し、有機ＥＬ素子２が正常な状態のセルと同等の輝度になるまで走査を続ける。
【００３８】
輝度向上部２１は、非点灯部１６の周囲の任意の位置に形成される。輝度向上部２１は縦長形状に形成する必要は無く、横長形状や正方形に形成してもよい。また、輝度向上部２１は有機ＥＬ素子２内の１箇所に限定されるものではなく、２箇所以上に設けても良い。また、図２に示す有機ＥＬ素子２内で有機層２３の膜厚分布に基づいて、パルスレーザ１１を照射する領域を決めてもよい。
【００３９】
次に、図８を参照して、有機層２３に膜厚分布がある際の輝度向上実施方法について説明する。図８は、図２の有機ＥＬ素子２を陰極３側から見た様子を示す。図８では、非点灯部１６が、（図２における有機層２３の）膜厚の薄い（１００ｎｍ以下）部分２９に存在する場合を示す。膜厚が薄い場合、パルスレーザを照射すると有機層２３の厚さ方向に完全に導電性を持たせてしまい、電極間で短絡を引き起こしてしまう場合がある。そこで、膜厚の厚い部分３０（１５０ｎｍ以上の部分、特に図１に示す発光層６が１５０ｎｍ以上の部分）にパルスレーザを照射して輝度向上部２１を形成することで、有機層２３の厚さ方向に完全に導電性を持たせることを防止する。なお、膜厚分布は、有機層２３を形成する場合に高い確率で発生するため、膜厚分布を事前に把握し、より厚さの大きな箇所で輝度向上部２１を形成する事が有効である。
【００４０】
次に、図９（ａ）、（ｂ）を参照して、有機ＥＬ素子２の厚さ方向におけるパルスレーザの集光位置について述べる。リペアのためのレーザ１１０を照射する際には、図９（ａ）に示すように陰極３の位置に集光位置を合わせてレーザ１１０を照射する。
【００４１】
そして、輝度向上のためにパルスレーザ１１を照射する際には、図９（ｂ）に示すように、有機層２３の位置にパルスレーザ１１の集光位置を合わせる。有機層２３は陰極３よりも下方に位置するため、輝度向上処理時に照射されるパルスレーザ１１の集光位置は、リペア処理時よりも下に合わせる。例えば、陰極３の厚さが１００ｎｍ、有機層２３の厚さが１μｍの場合は、リペア時よりも５００ｎｍ程度パルスレーザ１１の集光位置を下げて、輝度向上のためのパルスレーザ１１の照射を行う。
【００４２】
陰極３に集光位置を合わせてレーザ１１０を照射した場合は、レーザ１１０のエネルギーが陰極３に集中され、有機層２３へは炭素結合が切り離されるようなエネルギーが作用しない。このため有機層２３はアブレーション加工されず、輝度向上は起こらない。
【００４３】
また、輝度向上処理時に有機層２３に集光位置を合わせてパルスレーザ１１を照射した場合、陰極３は加工されずリペアされない。すなわち、リペア処理時には陰極３にレーザ１１０の集光位置を、輝度向上時には有機層２３にパルスレーザ１１の集光位置をそれぞれ合わせる事で、陰極３と有機層２３とがそれぞれ個別に加工される。照射されるパルスレーザ１１の集光位置は、パルスレーザ１１を集光するためのレンズの焦点距離と、陰極３の厚さの設計値と、有機ＥＬ素子２の厚さの設計値とに基づいて、事前に決定される。
【００４４】
次に、導電性の有機層２４の位置について説明する。有機層２３に集光位置を合わせてパルスレーザ１１を照射した場合、輝度向上後の有機ＥＬ素子２は図１０の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の状態が考えられる。図１０（ａ）は、導電性の有機層２４が有機層２３の上部にあって陰極３と接する状態を示す。図１０（ｂ）は、導電性の有機層２４が有機層２３の中間に存在する状態を示す。図１０（ｃ）は、導電性の有機層２４が有機層２３の下部にあって陽極８と接する状態を示す。図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す何れの状態でも輝度向上は可能である。導電性の有機層２４は、陰極３と陽極８とを電気的に接続しなければ、有機層２３内のどの位置に形成されても良い。つまり、図１０（ｃ）及び図１０（ａ）にそれぞれ例示されているように、陰極３及び陽極８の少なくとも一方と非接触な導電性の有機層２４を形成すれば良い。
【００４５】
次に、図１１と図１を参照して、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子２を製造する方法について説明する。ステップＳ１において、絶縁化部１８の形成されていない有機ＥＬ素子２を準備する。準備する有機ＥＬ素子２は、陰極３（透明の第１の電極）と、陰極３に対向する陽極８（第２の電極）と、陰極３と陽極８との間に配置される有機材料層４（第１の有機層）とを備える。このとき準備する有機ＥＬ素子２は、トップエミッション構造、ボトムエミッション構造、３色方式、色変換方式、又はカラーフィルタ方式のいずれの有機ＥＬ素子でもよい。なお、陰極３である透明な電極として、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ（酸化インジウムスズ））が用いられる。
【００４６】
ステップＳ２において、有機ＥＬ素子２の欠陥を検査し、検査の結果、異物１０が検出されれば、異物１０の検出された有機ＥＬ素子２にリペアを実施する。有機ＥＬ素子２の欠陥の検査は、カメラ、光センサ、又は目視などによって実施する。なお、ステップＳ１において、既にリペアの実施された有機ＥＬ素子２を準備する場合は、このステップＳ２を実施せずにステップＳ３に進む。
【００４７】
ステップＳ３において、リペア後の有機ＥＬ素子２をカメラなどで観測し、輝度向上のためにパルスレーザ１１を照射する位置及び領域を決定し、ステップＳ４に進む。
【００４８】
ステップＳ４において、有機材料層４にパルスレーザ１１の集光位置を合わせ、陰極３を透過させたパルスレーザ１１を有機材料層４に照射することで輝度向上を実施する。このステップＳ４にて導電性の有機層２４（第２の有機層）が形成される。
【００４９】
ステップＳ５において、輝度向上が成功したかどうかを評価する。評価には有機ＥＬ素子２をカメラ等で観測する。ここでは、予め設定した良品に比べて一例として５０％以上の輝度向上が認められるかどうかを評価する。輝度向上が一例として５０％未満であれば再度ステップＳ４に戻り（ステップＳ５のＮ）、５０％以上であれば動作を終了する（ステップＳ５のＹ）。
【００５０】
以上のステップＳ１〜ステップＳ５を経て、有機ＥＬ素子２は製造される。
【００５１】
なお、リペアを実施せず、輝度向上のための図１に示すパルスレーザ１１の照射のみを実施して有機ＥＬ素子２を製造しても良い。例えば、異物１０のサイズが数十ｎｍと微小な場合、完全な電極間ショートではなく微小な電流リーク（ｐＡ以下のオーダー）が発生して、有機ＥＬ素子２の輝度が低下することがある。このとき、微細な異物１０が外観観測などの検査で検出できない可能性があるため、リペア（図１１におけるステップＳ２）を実施せず、輝度向上のみを実施すればよい。これにより、輝度を向上させた有機ＥＬ素子２を製造することが可能である。また、導電性の有機層２４を備えることで、有機ＥＬ素子２の輝度を、導電性の有機層２４を備えない状態に比べて高めることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、有機ＥＬディスプレイや有機ＥＬ照明などに用いられる有機ＥＬ素子の製造に適用できる。
【符号の説明】
【００５３】
２ 有機ＥＬ素子
３ 陰極
４ 有機材料層
８ 陽極
１１ パルスレーザ
１６ 非点灯部
１７ 点灯部
１８ 絶縁化部
２１ 輝度向上部
２３ 有機層
２４ 導電性の有機層
５０ 非発光部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明の第１の電極と、
当該第１の電極に対向する第２の電極と、
当該第１及び第２の電極の間に配置された、第１の電気抵抗値を有する第１の有機層とを有する有機ＥＬ素子の製造方法であって、
前記有機ＥＬ素子を準備するステップと、
前記第１の電極を透過させてパルスレーザを前記第１の有機層に照射して、前記第１の電気抵抗値より低い第２の電気抵抗値を有する第２の有機層を当該第１の有機層中に形成するステップとを備える有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項２】
前記第１の有機層は前記照射されたパルスレーザによってアブレーション加工される請求項１に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項３】
前記照射されたパルスレーザのパルス幅が１ｆｓ以上且つ１０００ｐｓ以下であり、エネルギーが３０ｎＪ以上且つ６０ｎＪ以下である、請求項１及び請求項２のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項４】
前記第２の有機層は、前記第１の電極及び前記第２の電極の少なくとも一方と非接触に形成される、請求項１、請求項２、及び請求項３のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項５】
前記パルスレーザは、前記第１の有機層の厚さが最も大きい部分に照射される、請求項１、請求項２、請求項３、及び請求項４のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項６】
前記第１の有機層に非発光部を形成するステップを更に有し、
前記パルスレーザは、前記第１の有機層において、前記非発光部が形成された部分の周囲の部分に照射される、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、及び請求項５のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項７】
透明の第１の電極と、
当該第１の電極に対向する第２の電極と、
当該第１及び第２の電極の間に配置された、第１の電気抵抗値を有する第１の有機層と、
当該第１の有機層中に配置された、前記第１の電気抵抗値より低い第２の電気抵抗値を有する第２の有機層とを備える有機ＥＬ素子。
【請求項８】
前記第２の有機層は、炭化した前記第１の有機層である請求項７に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項９】
前記第２の有機層は、パルス幅が１ｆｓ以上且つ１０００ｐｓ以下であり、エネルギーが３０ｎＪ以上且つ６０ｎＪ以下であるパルスレーザが前記第１の有機層に照射されて形成される、請求項７及び請求項８のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１０】
前記第２の有機層は、前記第１の電極及び前記第２の電極の少なくとも一方と非接触である、請求項７、請求項８、及び請求項９のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１１】
前記第２の有機層は、前記第１の有機層の厚さが最も大きい部分に位置する、請求項７、請求項８、請求項９、及び請求項１０のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１２】
前記第１の有機層は、非発光部を有し、
前記第２の有機層は、前記非発光部とは異なる位置に配置される、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０、及び請求項１１のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１】
透明の第１の電極と、
当該第１の電極に対向する第２の電極と、
当該第１及び第２の電極の間に配置された、第１の電気抵抗値を有する第１の有機層とを有する有機ＥＬ素子の製造方法であって、
前記有機ＥＬ素子を準備するステップと、
前記第１の電極を透過させてパルスレーザを前記第１の有機層に照射して、前記第１の電気抵抗値より低い第２の電気抵抗値を有する第２の有機層を当該第１の有機層中に形成するステップとを備える有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項２】
前記第１の有機層は前記照射されたパルスレーザによってアブレーション加工される請求項１に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項３】
前記照射されたパルスレーザのパルス幅が１ｆｓ以上且つ１０００ｐｓ以下であり、エネルギーが３０ｎＪ以上且つ６０ｎＪ以下である、請求項１及び請求項２のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項４】
前記第２の有機層は、前記第１の電極及び前記第２の電極の少なくとも一方と非接触に形成される、請求項１、請求項２、及び請求項３のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項５】
前記パルスレーザは、前記第１の有機層の厚さが最も大きい部分に照射される、請求項１、請求項２、請求項３、及び請求項４のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項６】
前記第１の有機層に非発光部を形成するステップを更に有し、
前記パルスレーザは、前記第１の有機層において、前記非発光部が形成された部分の周囲の部分に照射される、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、及び請求項５のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項７】
透明の第１の電極と、
当該第１の電極に対向する第２の電極と、
当該第１及び第２の電極の間に配置された、第１の電気抵抗値を有する第１の有機層と、
当該第１の有機層中に配置された、前記第１の電気抵抗値より低い第２の電気抵抗値を有する第２の有機層とを備える有機ＥＬ素子。
【請求項８】
前記第２の有機層は、炭化した前記第１の有機層である請求項７に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項９】
前記第２の有機層は、パルス幅が１ｆｓ以上且つ１０００ｐｓ以下であり、エネルギーが３０ｎＪ以上且つ６０ｎＪ以下であるパルスレーザが前記第１の有機層に照射されて形成される、請求項７及び請求項８のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１０】
前記第２の有機層は、前記第１の電極及び前記第２の電極の少なくとも一方と非接触である、請求項７、請求項８、及び請求項９のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１１】
前記第２の有機層は、前記第１の有機層の厚さが最も大きい部分に位置する、請求項７、請求項８、請求項９、及び請求項１０のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１２】
前記第１の有機層は、非発光部を有し、
前記第２の有機層は、前記非発光部とは異なる位置に配置される、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０、及び請求項１１のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２３８５７３（Ｐ２０１２−２３８５７３Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２６７２１（Ｐ２０１２−２６７２１）
【出願日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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