説明

有機EL装置の製造方法

【課題】欠陥部を確実に修復しつつ、高い輝度をより長期間維持することができる有機EL表示装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明に係る有機EL表示装置の製造方法は、陽極と、陰極と、陽極および陰極の間に配置された有機発光層とを有する素子基板をエージングする製造方法であり、陽極と陰極の間に第1エージング電圧を印加して素子基板をエージングする第1エージング工程(S203)と、陽極と陰極との間に第2エージング電圧を印加して素子基板をエージングする第2エージング工程(S204)とを備えている。そして、第1エージング電圧の逆バイアス電圧は、有機EL装置の実駆動電圧の逆バイアス電圧よりも大きく、且つ、第2エージング電圧の順バイアス電圧は、有機EL装置の実駆動電圧の順バイアス電圧よりも大きく設定されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機EL装置の製造方法に関し、特にその製造工程におけるエージングの技術に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、FPD(Flat Panel Display)として有機EL(Electro Luminescence)表示装置が注目されている。有機EL表示装置は自発光表示素子であり、液晶表示装置と比較して視野角が広く、バックライトが不要なため薄型化が可能である。また、応答速度も速く、有機物が有する発光性の多様性から、次世代の表示装置として期待されている。
【0003】
有機EL表示装置は、画素となる有機EL素子を複数配置した有機EL表示素子を備えている。たとえば、パッシブ型の有機EL表示素子は、ストライプ状に配列された陽極配線と、当該陽極配線に交差するようにストライプ状に配列された陰極配線との交差部の間に有機発光層が挟持された構造となっている。この一つの交差部に、発光素子としての画素が形成されている。有機EL表示素子は、このような画素がマトリックス状に配列されることにより構成されている。この有機EL表示素子は、携帯電話機などの表示装置や光源装置などとしての利用が期待されている。
【0004】
しかしながら、有機EL表示素子の実用化における問題として、異物の混入、有機発光層の膜厚不均一性などによる素子特性の低下が挙げられる。これらは有機EL表示装置の輝度ムラ、画素の非発光や非選択画素の発光を引き起こし、表示品質を低下させる。また、これらの不良は有機EL表示装置の使用とともに拡大し、有機EL表示素子を表示不良に至らせることもある。従って、有機EL表示素子は製造段階から高い信頼性レベルが要求されている。
【0005】
このような有機EL表示素子を実用に供するのに、初期の発光時における発光特性の変化を取り除くために、数時間から数百時間に亘って発光を行わせ、発光特性の安定化を図る必要がある。この工程はエージングと呼ばれている。
例えば、有機EL表示素子の陽極配線の全てを、接続線を介して共通配線に短絡し、さらに、全ての陰極配線を、他の接続線を介して別の共通配線に短絡する。このエージング工程において、各共通配線から陽極配線の全てと陰極配線の全ての間に電圧パルスを印加する(たとえば、特許文献1)。
【0006】
【特許文献1】特開2004−146212号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献1に記載の従来のエージング処理は、異物の混入、有機発光層の膜厚不均一性などの原因に基づく有機EL表示装置の輝度ムラ、画素の非発光や非選択画素の発光の問題に対しては有効であったが、エージング処理後に輝度が低くなり、高い輝度を長期間維持できず、有機EL表示装置の寿命が短くなってしまう問題があった。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、欠陥部を確実に修復しつつ、高い輝度をより長期間維持することができる有機EL装置の製造方法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】
本発明に係る有機EL装置の製造方法は、陽極と、陰極と、陽極および陰極の間に配置された有機発光層とを有する素子基板をエージングする有機EL装置の製造方法であって、陽極と陰極との間に第1のエージング電圧を印加して素子基板をエージングする第1のエージング工程と、陽極と陰極との間に第2のエージング電圧を印加して素子基板をエージングする第2のエージング工程とを備え、第1のエージング電圧の逆バイアス電圧は、有機EL装置の実駆動電圧の逆バイアス電圧よりも大きく、且つ、第2のエージング電圧の順バイアス電圧は、有機EL装置の実駆動電圧の順バイアス電圧よりも大きいことを特徴とするものである。
このようにしたことにより、欠陥部を確実に修復しつつ、高い輝度をより長期間維持することができる。
【0009】
ここで、第2のエージング工程は、第1のエージングステップの後に行う。また、第2のエージング工程は、素子基板の周囲温度を高温にして行う。このようにすることにより、効率よくエージング処理を行うことができる。
また、第2のエージング工程のエージング時間は、第1のエージング工程のエージング時間よりも短くするとよい。これにより、順バイアス電圧が、有機EL表示装置の輝度の安定化に必要な時間以上に、長時間にわたり印加されるのを防止できる。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、欠陥部を確実に修復しつつ、高い輝度をより長期間維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
まず、有機EL表示装置の構成について、図に基づいて説明する。
図1は、有機EL表示装置の構成を示す図であって、図1(a)は電極が形成される側から基板を観察した状況を示す模式図であり、図1(b)は図1(a)のX−X切断線における断面図である。なお、図1(a)では封止基板8および捕水剤10を省略している。
【0012】
図1(a)および図1(b)に示されるように、有機EL素子基板100は、基板1上に陽極配線2、陰極配線5、有機発光層7、絶縁膜4、陰極隔壁6等が形成されて構成されている。
基板1上に陽極配線2がストライプ状に形成される。基板1には例えばガラス基板が用いられる。陽極配線2の材料には、例えばITO(Indium Tin Oxide)が用いられる。
【0013】
図1(a)および図1(b)に示されるように、陽極配線2上に積層して、開口部3を有する絶縁膜4が形成される。開口部3は、陽極配線2と陰極配線5との交差部に設けられる。図1(a)に示されるように、開口部3はマトリクス状に複数配列されており、これら複数の開口部3を囲うように表示領域100aが設けられている。
図1(a)および図1(b)に示されるように、有機発光層7は陽極配線2上に積層して形成される。なお、有機発光層7は、例えば、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層等の複数層により形成されるが、図1では、これらの複数層をまとめて有機発光層7として示している。
図1(b)に示されるように、陰極配線5は、有機発光層7上に形成される。
【0014】
また、図1(a)および図1(b)に示されるように、陰極隔壁6が、陽極配線2と直交するように、絶縁膜4上に形成されている。陰極隔壁6が有機発光層7や陰極配線5を分離することにより、陰極隔壁6間に有機発光層7が形成され、ストライプ状にされた陰極配線5が形成される。陰極配線5の材料には、通常はアルミニウムAlまたはアルミニウム合金が用いられる。なお、AlやAl合金の他に、Li等のアルカリ金属、Ag、Ca、Mg、Y、Inやこれらを含む合金を、陰極配線5の材料に用いてもよい。陽極配線2と陰極配線5の交差部では、陽極配線2は陽極として、陰極配線5は陰極として機能する。
【0015】
ここで、図1(a)および図1(b)に示されるように、陰極隔壁6は、陰極配線5と平行に配設される。陰極隔壁6は、陰極配線5の配線同士が導通しないように、複数の陰極配線5を空間的に分離する役割を担っている。
図1(b)に示されるように、陰極隔壁6の断面形状は逆テーパ形状となっており、陰極隔壁6を逆テーパ形状にすることにより、陰極隔壁6の側壁およびの立ち上がり部分が影となり、製造工程において、複数の陰極配線5を空間的に分離することができる。
【0016】
図1(b)に示されるように、有機EL素子基板100の表面、すなわち基板1の有機発光層7等が配置された面上には、封止基板8が対向するように配置され、基板1上の有機発光層7等が外気と遮断されるように封止されている。図1(b)に示されるように、封止基板8の基板1との対向側の中央部には、凹部8aが形成されている。
また、図1(b)に示されるように、封止基板8と基板1とは、封止基板8の外周に塗布されたシール材9により貼り合わされる。
基板1上の有機発光層7等は、両基板1、8およびシール材9によって封止されることで、空気中の酸素や水分にさらされないように保たれる。
【0017】
また、基板1と封止基板8との間の封止空間には、酸素や窒素等の支燃性ガスが封入されている。
図1(b)に示されるように、捕水剤10が、基板1上に形成された陽極配線2や陰極配線5や有機層7等と隙間を空けて、封止空間内に設けられている。捕水剤10は、封止基板8に、基板1の表面に対して対向するように取り付けられている。
【0018】
捕水剤10は、吸水剤および不活性液体を主成分とする。吸水剤には、例えば、酸化カルシウムCaO、酸化バリウムBaO等のアルカリ土類金属酸化物、ゼオライト、珪藻土等が用いられる。
また、不活性液体には、例えば、不活性潤滑油が用いられる。捕水剤10に含まれる吸水剤や不活性液体は、それぞれ1種類だけ用いてもよいし、複数種類用いてもよい。
【0019】
次に、本発明の実施の形態に係る有機EL表示装置の製造方法を図に基づいて説明する。図2は、本発明に係る有機EL表示装置の製造方法の工程を示すフロー図である。
有機EL素子基板製造工程(S201)では、基板1の表面に、複数の陽極配線2と、複数の陽極配線2に対して交差して配置された複数の陰極配線5と、陽極配線2および陰極配線5の交差部の間に配置された有機発光層7とを有する有機EL素子基板100を製造する。
【0020】
具体的には、基板1の表面上にITOを成膜し、感光性樹脂をITO上に塗布し、露光、現像、エッチングをして、複数の陽極配線2を形成する。このとき、同時に、複数の陽極配線2の全てを接続する陽極用共通配線(不図示)を形成する。この陽極用共通配線2は、陽極配線2の全てを短絡させるために設け、後述の第1エージング工程(S203)および第2エージング工程(S204)で用いられる。
【0021】
また、各有機EL表示素子内の引き回し配線を、フォトリソグラフィ及びエッチングによって形成する。このとき、同時に、この複数の陰極配線5の全てを接続する陰極用共通配線(不図示)を形成する。この陰極用共通配線は、陰極配線5の全てを短絡させるために設け、陽極用共通配線と同様に、後述の第1エージング工程(S203)および第2エージング工程(S204)で用いられる。
【0022】
次に各有機EL表示素子内の引き回し配線や陽極配線2などの上に、絶縁膜4を塗布し露光、現像を行って開口部3を形成する。さらに、陰極隔壁6を形成した後、有機発光層7を積層する。最後に、陰極配線5を形成し、陰極配線5を引き回し配線に接続する。このとき、陰極隔壁6が有機発光層7や陰極配線5を分離することにより、陰極隔壁6間に有機発光層7が形成され、ストライプ状にされた陰極配線5が形成される。
【0023】
有機EL素子基板製造工程(S201)が終了すると、基板1上に形成された複数のパッシブ型の有機EL表示素子における各陽極配線2が陽極用共通配線(不図示)に接続され、複数の陽極配線2の全てに陽極用共通配線から同じ信号を供給することができる。また、複数の有機EL表示素子における各陰極配線5が陰極用共通配線(不図示)に接続され、複数の陰極配線5の全てに、陰極用共通配線から同じ信号を供給することができる。
【0024】
封止工程(S202)では、有機EL素子基板製造工程(S201)で基板1上に形成された有機発光層7を空気中の水分から守るために、封止基板8を基板1に対して対向配置し、シール材9によって双方の基板1、8を接合する。このとき、2枚の基板1、8とシール材9により形成された封止空間内に、酸素や窒素等の支燃性ガスを封入する。酸素や窒素等の支燃性ガスを封入することにより、第1エージング工程(S203)や第2エージング工程(S204)の際に、陽極配線2や陰極配線5や有機層7を効率よく燃焼させることができる。
【0025】
次に、第1エージング工程(S203)、第2エージング工程(S204)を実施する。第1エージング工程(S203)は、陽極配線2と陰極配線5が短絡した欠陥部を破壊し除去する目的を中心に行われ、第2エージング工程(S204)は、有機EL表示装置の輝度を長期間高く維持できるようにし、当該有機EL表示装置の寿命を長く保つ目的を中心に行われる。1エージング工程(S203)、第2エージング工程(S204)の詳細については、後述する。第1エージング工程(S203)および第2エージング工程(S204)は、それぞれ工程で行ってもよいし、連続的に行ってもよい。
【0026】
次に、切断工程(S205)を実施する。表示領域100aを囲むように切断線を設定し、切断線に沿って基板1および封止基板8を切断して複数の有機EL表示素子に分離する。次に光学フイルム貼付工程(S206)で偏光板等の光学フイルムを有機EL表示素子に貼り付ける。そして、実装工程(S207)で、駆動回路などの周辺回路を各有機EL表示素子に実装して有機EL表示装置を得る。
【0027】
次に、第1エージング工程(S203)および第2エージング工程(S204)について、詳細に説明する。
第1エージング工程(S203)では、全ての陽極配線2が接続されている陽極用共通配線(不図示)と、全ての陰極配線5が接続されている陰極用共通配線(不図示)との間に、エージング用の電圧印加装置を接続し、基板1の周囲温度を室温以上、好ましくは80℃以上の高温(一定値)に設定して、第1エージング電圧を陽極配線2と陰極配線5との間に印加することにより通電処理を行ない、陽極配線2と陰極配線5が短絡した欠陥部を破壊し除去する。ここで、第1エージング工程(S203)の際に、陽極配線2と陰極配線5との間に印加する第1エージング電圧の逆バイアス電圧は、有機EL表示装置の実駆動電圧の逆バイアス電圧よりも大きく設定されている。
【0028】
第2エージング工程(S204)では、基板1の周囲温度を90℃以上150℃以下の高温(一定値)に設定して、第2エージング電圧を陽極配線2と陰極配線5との間に印加することにより、再度、通電処理を行う。ここで、第2エージング工程(S204)の際に、陽極配線2と陰極配線5との間に印加する第2エージング電圧の順バイアス電圧は、有機EL表示装置の実駆動電圧の順バイアス電圧よりも大きく設定されている。このとき、第2エージング電圧の順バイアス電圧は、有機EL表示装置の実駆動電圧の順バイアス電圧の4倍以下とするのがよい。また、第2エージング工程(S204)のdutyは、有機EL表示装置の実駆動のdutyの10倍以下であることが好ましい。第2エージング電圧の順バイアス電圧を大きくし過ぎたり、dutyを必要以上に大きくし過ぎたりすると、陽極配線2や陰極配線5や有機発光層7が必要以上に燃焼してしまい、表示不良の原因となってしまうからである。
【0029】
なお、第1エージング工程(S203)および第2エージング工程(S204)を行うことにより、欠陥部の陽極配線2や、陰極配線5や、陽極配線2および陰極配線5の交差部の有機発光層7、またはこれらの組合せが、封止空間内に封入された酸素や窒素等の支燃性ガスを用いて燃焼され、また、飛散される。
このように、エージング工程を第1エージング工程(S203)および第2エージング工程(S204)の2段階とし、第1エージング工程(S203)を行うことにより、特に、陽極配線2と陰極配線5が短絡した欠陥部を破壊し除去でき、更に、第2エージング工程(S204)を行うことにより、特に、エージング後の輝度の初期低下を低減することができ、有機EL表示装置の輝度を長期間高く維持でき、当該有機EL表示装置の寿命を長く保つことができる。
【0030】
また、更に、第2エージング工程(S204)でのエージング時間は、第1エージング工程(S203)でのエージング時間よりも短くするとよい。具体的には、第2エージング工程(S204)の電圧印加時間を、第1エージング工程(S203)の電圧印加時間よりも短くする。また、この際、第2エージング電圧の印加時間は3時間未満にする必要がある。このようにすることにより、順バイアス電圧が、有機EL表示装置の輝度の安定化に必要な時間以上に、長時間にわたり印加されるのを防止できる。
【0031】
発明者は、実際に、第1エージング工程(S203)および第2エージング工程(S204)を行って製造した有機EL表示装置と、第2エージング工程(S204)を行わず、第1エージング工程(S203)のみを行って製造した有機EL表示装置の輝度の経時的変化を評価する試験を行った。
図3は、有機EL表示装置の実駆動条件、第1および2エージング工程のエージング条件をまとめた図である。図4は、第1および2エージング工程を行った場合と第1エージング工程のみ行った場合の有機EL表示装置の相対輝度の経時的変化を示す図である。図5は、第1および2エージング工程を行った場合と第1エージング工程のみ行った場合の有機EL表示装置の駆動電圧の経時的変化を示す図である。
【0032】
実駆動条件として、逆バイアス電圧をa、順バイアス電圧をb、周波数をcで表す。なお、aは0V〜15Vの範囲、bは10V〜30Vの範囲、cは50Hz〜400Hzの範囲を取り得る。
図3に示されるように、110℃の高温環境下で、第1エージング工程(S203)では、AC−3.5×a(V)/+0.5×b(V)(10%duty)、0.2×c(Hz)の第1エージング電圧を陽極および陰極の間に2時間印加し、第2エージング工程(S204)では、AC−a(V)/+1.2×b(V)(5%duty)、c(Hz)の第2エージング電圧を陽極および陰極の間に0.5時間印加した。
【0033】
ここで、第1エージング工程(S203)の際に、陽極配線2と陰極配線5との間に印加する第1エージング電圧の逆バイアス電圧は、−3.5×a(V)であり、有機EL表示装置の実駆動電圧の逆バイアス電圧の−a(V)よりも大きく設定されている。
また、第2エージング工程(S204)の際に、陽極配線2と陰極配線5との間に印加する第2エージング電圧の順バイアス電圧は、+b(V)であり、有機EL表示装置の実駆動電圧の順バイアス電圧の+1.2×b(V)よりも大きく設定されている。
【0034】
図4に示されるように、第1および第2エージング工程(S203、S204)を行った場合における有機EL表示装置の相対輝度は、第1エージング工程(S203)のみを行った場合よりも、早く減少する傾向にある。また、図4に示されるように、特に、エージング後の初期段階である0時間〜500時間の間で、第1エージング工程(S203)のみを行った場合の相対輝度が大きく減少している。これに対し、第1および第2エージング工程(S203、S204)を行った場合の相対輝度は比較的滑らかに減少している。従って、第1エージング(S203)に加えて、第2エージング(S204)を行うことにより、エージング後の輝度の初期低下を低減することができる。
【0035】
なお、図5に示されるように、有機EL表示装置の駆動電圧は、第1および第2エージング工程(S203、S204)を行った場合と、第1エージング工程(S203)のみを行った場合とを比較すると、ほとんど変わっていないのがわかる。
また、例えば、相対輝度85%以上に維持できる時間は、第1エージング工程(S203)のみを行った場合には約1200時間であるのに対し、第1および第2エージング工程(S203、S204)を行った場合には約1500時間となり、第1および第2エージング工程(S203、S204)を行った場合の方が第1エージング工程(S203)のみを行った場合よりも、高い輝度を長時間維持できることがわかる。
【0036】
以上のように、本発明の実施の形態に係る有機EL表示装置の製造方法を採用することにより、欠陥部を確実に修復しつつ、エージング後の輝度の初期低下を低減することができ、高い輝度をより長期間維持することができる。
以上の説明は、本発明を実施の形態を説明するものであり、本発明が以上の実施の形態に限定されるものではない。また、当業者であれば、以上の実施の形態の各要素を、本発明の範囲において、容易に変更、追加、変換することが可能である。上記発明の実施態様では、パッシブ型有機EL表示装置として説明したが、アクティブ型有機EL表示装置にも本発明を適用できる。また、上記発明の実施態様では、有機EL表示装置として説明したが、有機EL照明装置等の表示以外の目的で製造された有機EL装置にも本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】有機EL表示素子の構成を示す図であって、図1(a)は電極が形成される側から基板を観察した状況を示す模式図であり、図1(b)は図1(a)のX−X切断線における断面図である。
【図2】本発明に係る有機EL表示装置の製造方法の工程を示すフロー図である。
【図3】有機EL表示装置の実駆動条件、第1および2エージング工程のエージング条件をまとめた図である。
【図4】第1および2エージング工程を行った場合と第1エージング工程のみ行った場合の有機EL表示装置の相対輝度の経時的変化を示す図である。
【図5】第1および2エージング工程を行った場合と第1エージング工程のみ行った場合の有機EL表示装置の駆動電圧の経時的変化を示す図である。
【符号の説明】
【0038】
1 基板
2 陽極配線
3 開口部
4 絶縁膜
5 陰極配線
6 陰極隔壁
7 有機発光層
8 封止基板
9 シール材
10 捕水剤
100 有機EL素子基板
100a 表示領域

【特許請求の範囲】
【請求項1】
陽極と、陰極と、上記陽極および上記陰極の間に配置された有機発光層とを有する素子基板をエージングする有機EL装置の製造方法であって、
上記陽極と上記陰極との間に第1のエージング電圧を印加して上記素子基板をエージングする第1のエージング工程と、
上記陽極と上記陰極との間に第2のエージング電圧を印加して上記素子基板をエージングする第2のエージング工程とを備え、
上記第1のエージング電圧の逆バイアス電圧は、上記有機EL装置の実駆動電圧の逆バイアス電圧よりも大きく、且つ、上記第2のエージング電圧の順バイアス電圧は、上記有機EL装置の実駆動電圧の順バイアス電圧よりも大きいことを特徴とする有機EL装置の製造方法。
【請求項2】
上記第2のエージング工程は、上記第1のエージングステップの後に行うことを特徴とする請求項1に記載の有機EL装置。
【請求項3】
上記第2のエージング工程は、上記素子基板の周囲温度を高温にして行うことを特徴とする請求項1に記載の有機EL装置の製造方法。
【請求項4】
上記第2のエージング工程のエージング時間は、上記第1のエージング工程のエージング時間よりも短いことを特徴とする請求項1に記載の有機EL装置の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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