(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、
該支持基板上に、１または複数の電気的に独立した領域に形成される少なくとも第１電極層、該第１電極層上に少なくとも発光材料を含有する有機ＥＬ層、第２電極層、を順次積層してなり、所望の第１電極層と所望の第２電極層とに挟まれてなる画素に電気的信号を入力することで、該画素の発光層を発光させる有機ＥＬ素子と、
を備え、
該有機ＥＬ素子上面へ、該有機ＥＬ素子を外気から遮断するための封止層を形成する有機ＥＬディスプレイの製造方法において、
該封止層形成前に、該有機ＥＬ素子にダメージを与えない環境下にて、該有機ＥＬ素子に電界を印加するとともに該有機ＥＬ素子に用いている有機材料のガラス転移点以下の温度で加熱処理を施し、該有機ＥＬ素子に素子の発光時間が１２時間から１００時間であるエージングする工程を行なうことを特徴とする有機ＥＬディスプレイの製造方法。
【請求項２】
エージング工程を、真空下で実施する請求項１記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法。
【請求項３】
エージング工程を、水分濃度が１０ｐｐｍ以下の雰囲気下で実施する請求項１記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高精細で視認性に優れ、携帯端末機や産業用計測器の表示など広範囲な応用可能性を有する有機ＥＬディスプレイの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬディスプレイの信頼性を低下させる要因に、陰極−陽極間の短絡が挙げられる。両電極間の短絡は、ミクロな形状不良により、素子形成時から両電極間が短絡している場合や、形状不良部の絶縁耐圧が低く、素子駆動時に絶縁破壊が生じる場合等、様々なケースが報告されている。
【０００３】
特に、駆動時に絶縁破壊が生じる場合では、初期は無事に点灯していたものが、ある程度駆動した後に短絡することとなる。これは、ディスプレイの出荷後に表示欠陥が発生することを意味し、重大な問題である。
また、電界がかかった際に、短絡部が破壊し、絶縁が復活する、いわゆるセルフヒーリングという現象も確認されている。これは、短絡部に電流が流れた際に発生するジュール熱により、周辺の有機膜が気化し、短絡部の電極が吹き飛ばされた結果によるものと思われる。
【０００４】
有機ＥＬディスプレイの信頼性を向上させる一つの手段として、出荷前にディスプレイの各画素へ電界を印加し、セルフヒーリングにより、不良画素を健全化する手法が挙げられる。いわゆる、ディスプレイのエージングである。
ガラスや金属板を接着剤にて接着させるという有機ＥＬディスプレイの封止方法に替わる新規な封止方法として、形成した有機ＥＬ素子の上面へ、ガスバリア性を有する封止膜を積層させるという提案がなされている（特開平７−１６９５６９号公報、特開平１１−２６０５４６号公報、特開２０００―２２３２６４号公報等）。これらの封止膜を形成する方法は、従来の封止方法と比較して低コストであり、また、近年報告されているトップエミッション方式の有機ＥＬ素子においては不可欠な技術である。
【０００５】
しかし、上部電極の上面へ封止膜を形成すると、上部電極の機械強度が増加し、セルフヒーリング現象が起こりにくくなる。従って、作製された有機ＥＬ素子の不良画素を健全化することが困難となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、封止膜が配設された有機ＥＬディスプレイにおいて、両電極間における短絡の発生を抑え、信頼性の高い有機ＥＬディスプレイの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、
支持基板と、
該支持基板上に、１または複数の電気的に独立した領域に形成される少なくとも第１電極層、該第１電極層上に少なくとも発光材料を含有する有機ＥＬ層、第２電極層、を順次積層してなり、所望の第１電極層と所望の第２電極層とに挟まれてなる画素に電気的信号を入力することで、該画素の発光層を発光させる有機ＥＬ素子と、
を備え、
該有機ＥＬ素子上面へ、該有機ＥＬ素子を外気から遮断するための封止層を形成する有機ＥＬディスプレイの製造方法において、
該封止層形成前に、該有機ＥＬ素子にダメージを与えない環境下にて、該有機ＥＬ素子に電界を印加するとともに該有機ＥＬ素子に用いている有機材料のガラス転移点以下の温度で加熱処理を施し、該有機ＥＬ素子に素子の発光時間が１２時間から１００時間であるエージングする工程を行なうこととする。
【０００８】
ここで、エージング工程を真空下で実施すること、エージング工程を水分濃度が１０ｐｐｍ以下の雰囲気下で実施することが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の有機ＥＬディスプレイの製造方法について以下に説明する。
図１は、本発明の実施形態を示す有機ＥＬディスプレイの構成断面図である。
以下の説明では、下部の第１電極が陽極の場合を説明するが、下部電極を陰極とすることも可能で、その場合は全く上下逆の膜構成となる。
１：薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板と陽極
ガラスやプラスチックなどからなる絶縁性基板、または、半導電性や導電性基板に絶縁性の薄膜を形成した基板１上にＴＦＴ２がマトリックス状に配置され、各画素に対応した陽極３にソース電極が接続される。
【００１０】
ＴＦＴ２は、ゲート電極をゲート絶縁膜の下に設けたボトムゲートタイプで、能動層として多結晶シリコン膜を用いた構造である。
陽極３は、ＴＦＴ２上に形成された図示を省略した平坦化絶縁膜上に形成される。通常の有機ＥＬ素子では透明で仕事関数が高いＩＴＯが陽極材料として用いられるが、トップエミッション構造の場合は、ＩＴＯの下に反射率の高いメタル電極（Ａｌ，Ａｇ，Ｍｏ，Ｗなど）を用いる。
２：有機ＥＬ素子
有機ＥＬ素子には、下記のような層構成からなるものが採用される。
（１）陽極／有機ＥＬ層／陰極
（２）陽極／正孔注入層／有機ＥＬ層／陰極
（３）陽極／有機ＥＬ層／電子注入層／陰極
（４）陽極／正孔注入層／有機ＥＬ層／電子注入層／陰極
（５）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／有機ＥＬ層／電子注入層／陰極
本実施形態のトップエミッション色変換方式では、上記の層構成において、陰極は、該有機ＥＬ層の発する光の波長域において透明（例えば、４００〜８００ｎｍの可視光領域で６０％以上の透過率を有する）であることが必要で、この透明陰極を通して光を発する。
【００１１】
透明な陰極としては、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、カリウム、カルシウム、マグネシウム、ストロンチウム等のアルカリ土類金属、またはこれらのフッ化物等からなる電子注入性の金属、その他の金属との合金や化合物の極薄膜（１０ｎｍ以下）を電子注入層とし、その上に、ＩＴＯ、またはＩＺＯなどの透明導電膜を形成する構成とする。
【００１２】
上記有機ＥＬ素子の各層の材料としては、公知のものが使用される。例えば、有機ＥＬ層として青色から青緑色の発光を得るためには、例えばベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、ベンゾオキサゾール系などの蛍光増白剤、金属キレート化オキソニウム化合物、スチリルベンゼン系化合物、芳香族ジメチリディン系化合物などが好ましく使用される。
３：エージング
本発明におけるエージングとは、有機ＥＬディスプレイの各画素における、陰極−陽極間の短絡、もしくは、駆動電圧に対して十分な絶縁を有していない部位を、修復する工程を含み、ディスプレイに電界をかける手法や、不良部分へレーザーを照射する手法等が用いられる。
【００１３】
本発明においては、エージングは封止層の形成前に行う。このため、エージングを行う環境は、有機ＥＬ素子に悪影響を与えないことが必要である。例えば、現在検討されている有機ＥＬ素子は水分にきわめて弱く、周辺に水分が存在すると、有機材料の結晶化等が起こり、素子の性能を大きく低下させてしまう。したがって、エージングは、真空中もしくは水分を排除した環境中で実施することが好ましい。より具体的には、水分が１０ｐｐｍ以下の環境であることが好ましい。
【００１４】
また、ディスプレイの絶縁耐圧は駆動により経時的に劣化するため、初期は健全であった部位でも、駆動により絶縁破壊に至るケースも存在する。従って、エージングによって、ディスプレイに十分な信頼性を与えるためには、エージング時間も非常に重要な要素となる。しかし、長時間のエージングは生産性を低下させてしまう。そこで、エージング時にディスプレイを加熱することにより、絶縁耐圧の経時変化を促進し、短時間のエージングでも十分な効果を得ることができる。加熱温度は高いほど効果があるが、有機ＥＬ素子に用いている有機材料のガラス転移点（Ｔｇ）を超える温度をかけてしまうと、有機材料が結晶化してしまい、特性を大きく損なってしまう恐れがある。従って、エージングの際の加熱温度は、有機材料のＴｇ以下であることが好ましい。
４：封止層
封止層として、電気絶縁性を有し、水分や低分子成分に対するバリア性を有し，可視域における透明性が高く（例えば４００〜７００ｎｍの範囲で透過率５０％以上），好ましくは２Ｈ以上の膜硬度を有する材料を用いる。
【００１５】
例えば、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＮｘＯｙ、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、ＺｎＯｘ等の無機酸化物、無機窒化物等が使用できる。該封止層の形成方法としては特に制約はなく、スパッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法等の慣用の手法により形成できる。
上述の封止層は単層でも良いが、複数の層が積層されたものではその封止の効果がより大きい。
【００１６】
積層された封止層の厚さは、０．３〜５．０μｍが好ましい。
５：色変換フィルタ
本発明の図１に示すようなモノクロパネルにおいては封止層上部に色変換フィルタは必要としないが、３原色を発光させる場合は、有機ＥＬ層から発光された光は、陰極ならびに封止層を介して色変換フィルタに入射し、この色変換フィルタにより色変換される。有機ＥＬ層から発光される光が青色光の場合、青色光は色変換フィルタに設けられたフィルタを介して発光される。青色光から変換される緑色光ならびに赤色光は、フィルタと波長変換を行なう蛍光色素層との積層体を介して発光される。色変換フィルタを設ける場合は封止層上に、空隙を介して、もしくは界面における反射による光のロスを防止するために設けられた樹脂層を介して設置する。色変換フィルタの支持は、支持基板と色変換フィルタとの間の外周に設けられた支持層（例えば可視光硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤からなる）により行なう。
実施例
以下に、本発明を適用した実施例を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施例に用いた有機ＥＬディスプレイの断面概略図である。
実施例１
以下に示す手段にて、有機ＥＬディスプレイを５０枚作製した。
［ＴＦＴ基板と陽極］
図１に示すように、ガラス基板１にボトムゲート型のＴＦＴ２を形成し、陽極３にＴＦＴ２のソースが接続されている構成とした。
【００１７】
陽極３は、図には示されていないがＴＦＴ上の絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介してソースに接続されているＡｌが下部に形成され、その上部表面にＩＺＯ（ＩｎＺｎＯ）が形成されている。
Ａｌは、発光層からの発光を反射してトップから効率よく光を放出することと、電気抵抗低減のために設ける。Ａｌ膜の厚さは３００ｎｍとした。上部のＩＺＯは、仕事関数が高く、効率よくホールを注入するために設ける。ＩＺＯの厚さは２００ｎｍとした。
［有機ＥＬ素子］
陽極３の上に、正孔注入層／正孔輸送層／有機ＥＬ層／電子注入層／陰極５を積層した構成とした。
【００１８】
前記陽極３を形成した基板１を抵抗加熱蒸着装置内に装着し、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子注入層を、真空を破らずに順次成膜した。成膜に際して真空槽内圧は１×１０−４  Ｐａまで減圧した。正孔注入層は銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を１００  ｎｍ積層した。正孔輸送層は４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）を２０  ｎｍ積層した。有機ＥＬ層は４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）を３０  ｎｍ積層した。電子注入層はアルミキレート（Ａｌｑ）を２０  ｎｍ積層した。
【００１９】
この後、メタルマスクを用いて、透明な陰極５を真空を破らずに形成した。
透明な陰極５は、電子注入に必要な仕事関数の小さな金属Ｍｇ／Ａｇを共蒸着法にて膜厚２ｎｍ製膜し、その上にＩＺＯ膜をスパッタリング法で膜厚２００ｎｍ製膜することにより形成した。
［素子のエージング］
次に、真空を破らない状態で、素子をエージング用のチャンバーへ移動し、真空下で、素子を６０℃に加熱し、電界を印加して５００ｃｄ／ｍ２の輝度にて１００時間素子を発光させた。
［封止層］
次に、真空を破らない状態で、素子をスパッタチャンバーへ移動し、封止層６として、スパッタ法にてＳｉ０ＮＸ膜を３００ｎｍ堆積させた。
実施例２
有機ＥＬ層の形成後、素子を大気に触れさせることなく、Ｎ２にて置換されたグローブボックスへ移動し、グローブボックス内にて、素子を６０℃に加熱し、５００ｃｄ／ｍ２の輝度にて１００時間素子を発光させた後、再び素子を大気に触れさせることなく、スパッタチャンバへ移動し、封止層６として、スパッタ法にてＳｉ０ＮＸ膜を３００ｎｍ堆積させた以外は、実施例１と同様にして素子を作製した。ここで、グローブボックス内の水分濃度は１０ｐｐｍ以下とした。
実施例３
実施例１のエージング工程において、素子を６０℃に加熱した状態で、５００ｃｄ／ｍ２の輝度にて４８時間素子を発光させた以外は実施例１と同様にして素子を作製した。
実施例４
素子発光時間を２４時間とした以外は、実施例３と同様にして素子を作製した。実施例５
素子発光時間を１２時間とした以外は、実施例３と同様にして素子を作製した。
比較例１
素子のエージング工程は、封止層６を形成後に、実施例１と同様の条件で行なった。この点以外は、実施例１と同様にして、素子を作製した。
比較例２
実施例２のエージング工程において、グローブボックス内の水分濃度を１００ｐｐｍとした以外は、実施例２と同様にして素子を作製した。
評価
▲１▼素子信頼性試験
作製したＥＬ素子を初期１００ｃｄ／ｍ２にて１，０００時間の定電流駆動を実施し、陽極−陰極間の短絡による、表示不良の発生状況を比較した。結果を表１に示す。
▲２▼ダークスポットサイズ
肉眼で確認できるダークスポット径として、５０μｍを設定した。パネル内に５０μｍを超える径のダークスポット（ＤＳ）が存在した場合を不良とし、各パネルを観察した。結果を表１に示す。
【００２０】
ここで、各例においては、５０枚の有機ＥＬディスプレイを駆動させ、下記の表における▲１▼は、５０枚中の不良個数を示すものである。
【００２１】
【表１】
0003575468.tif 000002
この表から明らかなように、実施例１ないし実施例５によれば、良好な結果が得られる。これに対し、封止層形成後にエージングを行なった比較例１は信頼性が低い。また、封止層形成前にエージングを行なったとはいえ、素子に悪影響を与える環境にて素子を形成した比較例２では、ダークスポットが発生した。
【００２２】
【発明の効果】
評価結果より明らかなように、本発明の製造方法にて作製した素子の信頼性は大幅に向上し、かつダークスポットの発生も無く、特性がきわめて優れた有機ＥＬディスプレイが得られる。
【００２３】
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例にて作製した評価用素子の断面図である。
【００２５】
【符号の説明】
１    基板
２    ＴＦＴ
３    陽極または陰極
４    有機ＥＬ層
５    透明陰極または透明陽極
６    封止層
【図１】
0003575468.tif 000003