(57)【要約】【課題】有機ＥＬ素子の検査方法において、不点故障に至るサンプルを効率的に選別でき、検査による有機ＥＬ素子へのダメージを抑制する。【解決手段】この検査方法は、有機ＥＬ素子の陽極及び陰極間の所定の区間に周期的な電圧を印加する電圧印加ステップＳ１と、周期的な電圧が印加されたときに陽極１０ａ及び陰極１０ｂ間の所定の区間に発生する電荷量を算出する電荷量算出ステップＳ２と、電荷量算出ステップＳ２において算出された電荷量が、所定の閾値を超えるか否かで有機層の良否を判定する判定ステップＳ３と、を含む。この方法によれば、比較的低い電圧で、しかも短時間でサンプルの良否を判定することができるので、不点故障に至るサンプルを効率的に選別でき、検査による有機ＥＬ素子へのダメージを抑制することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極及び陰極間に有機発光層を含む有機層を有する有機ＥＬ素子の検査方法であって、
前記陽極及び陰極間の所定の区間に周期的な電圧を印加する電圧印加ステップと、
前記周期的な電圧が印加されたときに前記陽極及び陰極間の所定の区間に発生する電荷量を算出する電荷量算出ステップと、
前記電荷量算出ステップにおいて算出された電荷量が、所定の閾値を超えるか否かで前記有機層の良否を判定する判定ステップと、を含むことを特徴とする有機ＥＬ素子の検査方法。
【請求項２】
前記電荷量算出ステップにおいて算出される電荷量は、前記有機層の絶縁破壊時に発生するスパイク電流に基づくことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子の検査方法。
【請求項３】
前記周期的な電圧は、少なくともＤＣバイアス成分を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機ＥＬ素子の検査方法。
【請求項４】
前記周期的な電圧は、逆バイアス電圧の半波整流波形であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機ＥＬ素子の検査方法。
【請求項５】
前記周期的な電圧は、逆バイアス電圧のパルス波形であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機ＥＬ素子の検査方法。
【請求項６】
前記周期的な電圧は、負のＤＣ電圧にＡＣ電圧が重畳した波形であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機ＥＬ素子の検査方法。
【請求項７】
前記周期的な電圧は、正弦波電圧の波形であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機ＥＬ素子の検査方法。
【請求項８】
陽極及び陰極間に有機発光層を含む有機層を有する有機ＥＬ素子の検査装置であって、
前記有機ＥＬ素子に周期的な電圧を印加するための電源部と、前記有機ＥＬ素子に発生した電荷を算出する電荷算出部と、前記電源部及び電荷算出部を制御する制御部と、前記有機ＥＬ素子の有機層の良否を判定する判定部と、を備え、
前記制御部は、周期的な電圧が印加されたときに前記陽極及び陰極間の所定の区間に発生する電荷量を算出し、
前記判定部は、前記電荷量が、所定の閾値を超えるか否かで前記有機層の良否を判定することを特徴とする有機ＥＬ素子の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子の検査方法及び検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子）は、各種色調の発光が可能であり、平面状の発光素子体として製造し易い特徴を有する。このような有機ＥＬ素子は、フラットディスプレイ又は液晶表示機用バックライトに利用されるだけでなく、近年では、照明器具の光源としての利用が注目されている。
【０００３】
図１１に、一般的な有機ＥＬ素子の素子構造を示す。有機ＥＬ素子１０１は、透光性を有する基板１０２上に、透光性を有する陽極１０３が設けられ、この陽極１０３の上に、ホール注入層１４１、有機発光層１４２及び電子輸送層１４３から成る有機層１０４が設けられている。また、有機層１０４上に、光反射性を有する陰極１０５が設けられる。陽極１０３及び陰極１０５間に電圧が印加されると、陽極１０３はホールを、陰極１０５は電子を夫々有機発光層１４２を注入し、それらホールと電子とが有機発光層１４２内で再結合する。そして、この再結合により励起子が生成され、この励起子が、基底状態に遷移するときに光子が放出され、陽極１０３及び基板１０２を透過して外部に取り出される。
【０００４】
有機発光層等の有機層は、真空蒸着や塗布によって陽極が形成された基板上に積層される。しかしながら、有機層の膜厚は極めて薄く、電極や有機層に微小な欠陥があると、その部分に電流が集中し、部分的に発光しない不点不良を生じることがある。この微小な欠陥の原因としては、電極や有機層といった膜を形成する際にゴミやチリ等が混入することが挙げられるが、これらの欠陥が全く生じないようにすることは困難であり、特に、有機層の面積を大きくする場合に微小な欠陥が生じ易くなる。
【０００５】
そこで、有機ＥＬ素子の製造においては、有機層に欠陥がある有機ＥＬ素子を選別する検査方法が取り入れられている。この種の検査方法として、有機ＥＬ素子の両電極間に逆バイアス電圧を印加してリーク電流を測定し、有機ＥＬ素子の良否を判断するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２６５６３３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、上記特許文献１に記載の製造方法では、リーク電流の発生し易い欠陥部を顕在化させるために、有機ＥＬ素子の逆方向耐電圧以上となる過剰な電圧印加を行っており、検査によって有機ＥＬ素子がダメージを受ける虞がある。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するものであり、不点故障に至るサンプルを効率的に選別でき、検査による有機ＥＬ素子へのダメージを抑制することができる有機ＥＬ素子の検査方法及び検査装置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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、陽極及び陰極間に有機発光層を含む有機層を有する有機ＥＬ素子の検査方法であって、前記陽極及び陰極間の所定の区間に周期的な電圧を印加する電圧印加ステップと、前記周期的な電圧が印加されたときに前記陽極及び陰極間の所定の区間に発生する電荷量を算出する電荷量算出ステップと、前記電荷量算出ステップにおいて算出された電荷量が、所定の閾値を超えるか否かで前記有機層の良否を判定する判定ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１０】
上記検査方法において、前記電荷量算出ステップにおいて算出される電荷量は、前記有機層の絶縁破壊時に発生するスパイク電流に基づくものであることが好ましい。
【００１１】
上記検査方法において、前記周期的な電圧は、少なくともＤＣバイアス成分を含むことが好ましい。
【００１２】
上記検査方法において、前記周期的な電圧は、逆バイアス電圧の半波整流波形であることが好ましい。
【００１３】
上記検査方法において、前記周期的な電圧は、逆バイアス電圧のパルス波形であることが好ましい。
【００１４】
上記検査方法において、前記周期的な電圧は、負のＤＣ電圧にＡＣ電圧が重畳した波形であることが好ましい。
【００１５】
上記検査方法において、前記周期的な電圧は、正弦波電圧の波形であることが好ましい。
【００１６】
また、本発明は、陽極及び陰極間に有機発光層を含む有機層を有する有機ＥＬ素子の検査装置であって、前記有機ＥＬ素子に周期的な電圧を印加するための電源部と、前記有機ＥＬ素子に発生した電荷を算出する電荷算出部と、前記電源部及び電荷算出部を制御する制御部と、前記有機ＥＬ素子の有機層の良否を判定する判定部と、を備え、前記制御部は、周期的な電圧が印加されたときに前記陽極及び陰極間の所定の区間に発生する電荷量を算出し、前記判定部は、前記電荷量が、所定の閾値を超えるか否かで前記有機層の良否を判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、比較的低い電圧で、しかも短時間でサンプルの良否を判定することができるので、不点故障に至るサンプルを効率的に選別でき、検査による有機ＥＬ素子へのダメージを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る検査方法を実施する検査装置の構成図。
【図２】（ａ）は上記検査装置の検出器に用いられる非接触検出部の構成例を示す図、（ｂ）は増幅器の構成例を示す図。
【図３】上記検査方法の各ステップを示すフロー図。
【図４】（ａ）はサンプルに印加される電圧波形の例を示す図、（ｂ）はサンプルで発生した電荷の例を示す図。
【図５】（ａ）は不安定特性を有するサンプルの電圧波形及び電荷の変化を示す図、（ｂ）は（ａ）におけるＩＶ波形を示す図。
【図６】（ａ）は安定特性を有するサンプルの電圧波形及び電荷の変化を示す図、（ｂ）は（ａ）におけるＩＶ波形を示す図。
【図７】部分放電計測の原理を説明するための図。
【図８】（ａ）は不安定特性を有するサンプルの電圧波形、（ｂ）は（ａ）において検出される部分放電波形を示す図。
【図９】（ａ）乃至（ｃ）は、異物が混入したサンプルにおける不点故障に至る推移を説明する図。
【図１０】（ａ）乃至）ｃ）は、サンプルに印加される周期的な電圧のパターンを示す図。
【図１１】有機ＥＬ素子の概略構成を例示する側断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ素子の検査方法及びこれを実施する検査装置について、図１乃至図４を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態に係る検査装置１は、有機ＥＬ素子１０に電圧を印加するための電源部２、有機ＥＬ素子１０に発生した電荷を算出する電荷算出部３と、電源部２及び電荷算出部３を制御する制御部４と、を備える。また、検査装置１は、有機ＥＬ素子１０の有機層１０ｃの良否を判定する判定部６と、を備える。
【００２０】
電源部２は、商用交流電流を所定の電流に変換し、評価サンプルである有機ＥＬ素子１０に周期的な電圧を印加する。電荷算出部３は、電圧が印加されて有機ＥＬ素子１０の欠陥部が絶縁破壊するときに発生するスパイク電流の電荷量を算出する。制御部４は、電源部２、電荷算出部３を制御して、各種データ、信号の管理を行う。判定部６は、算出されたスパイク電流の電荷量に基づいて有機ＥＬ素子１０の良否を判定する。
【００２１】
電荷算出部３は、カップリングコンデンサを介して有機ＥＬ素子１０の陽極１０ａ及び陰極１０ｂ間に接続され、検出器３１、バントパスフィルタ（ＢＰＦ３２）、増幅器３３、Ａ／Ｄ変換器３４を含む。
【００２２】
有機ＥＬ素子１０は、上記図１１で示した有機ＥＬ素子１０１と同様の構成であり、透光性を有する基板１０２上に、透光性を有する陽極１０３（透明電極）が設けられ、この陽極１０３の上に、有機層１０４が設けられている。有機層１０４は、陽極１０３側から、ホール注入層１４１、有機発光層１４２及び電子輸送層１４３が夫々積層される。また、有機層１０４上に、光反射性を有する陰極１０５（反射性電極）が設けられる。なお、ここでは便宜的に、陽極１０３及び陰極１０５から導出された補助電極等の取出電極をもって陽極１０ａ及び陰極１０ｂという。
【００２３】
検出器３１は、図２（ａ）に示すように、トロイダルコイルを巻き付けたリングコイルの中央に、有機ＥＬ素子１０の陽極１０ａ及び陰極１０ｂに接続された導線を通すことにより、いわゆる非接触での電流測定を行う。出力電圧をＥＬ，付加抵抗ＲＬ、コイルの巻数をＮ、結合係数をＫとしたとき、導線を流れるスパイク電流Ｉｏは、下記式により算出することができる。
【００２４】
【数１】
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【００２５】
ＢＰＦ３２は、周期的な印加電圧の周波数成分を除去し、絶縁破壊時のスパイク電流を高精度に検出するものであり、一般的なＲＣ回路により構成される。増幅器３３は、検出されたスパイク電流を増幅するものであり、図２（ｂ）に示すように、オペアンプを用いた一般的な増幅回路等により構成される。
【００２６】
この検査装置１は、図３に示す各ステップを実施することにより、有機ＥＬ素子における不点故障を検査する。まず、サンプルである有機ＥＬ素子１０が、例えば検査台（不図示）といった所定の位置にセットされる（Ｓ０）。この検査台は、有機ＥＬ素子１０の製造ラインに配設される。次に、有機ＥＬ素子１０が、電源部２及び電荷算出部３に接続される。そして、制御部４は、予め設定された印加電圧の範囲に基づき、電源部２が有機ＥＬ素子１０に印加する電圧を制御する。
【００２７】
電源部２は、図４（ａ）に示すような逆バイアスの正弦波電圧を出力する（図中波線）。ここで、上記図１に示したように有機ＥＬ素子１０の陰極接続部にダイオードを介在させることにより、サンプルの有機ＥＬ素子１０には、半波整流波形（図中実線）が入力される。電源部２によって電圧が印加されている期間、電荷算出部３は、有機ＥＬ素子１０に発生したスパイク電流の電荷量を測定して、図４（ｂ）に示すような電荷波形を得る。また、電荷算出部３は、測定した電流波形からスパイク電流の電荷量を算出する（電荷量算出ステップ：Ｓ２）。そして、電荷量算出ステップＳ２において算出された電荷量が、所定の閾値を超えるか否かで有機ＥＬ素子１０の有機層の良否を判定する（判定ステップ：Ｓ３）。所定の閾値は、有機ＥＬ素子１０自体の大きさや種類、有機ＥＬ素子１０に入力される電圧パターンによっても異なるが、一般には１５ｐ〜１００ｐＣであることが望ましく、例えば、上記のような逆バイアス半波整流波形であれば、２０ｐＣとされる。
【００２８】
図５（ａ）に示すように、所定の閾値を超えるスパイク電流が発生したサンプルにおいては、図５（ｂ）に示すように、７Ｖ以上の電圧が印加されたときに、多量にスパイク電流が発生した。これに対して、図６（ａ）に示すように、スパイク電流が殆ど発生しない、又はその電荷量が所定の閾値以下のサンプルにおいては、図６（ｂ）に示すように、７Ｖ以上の電圧が印加されたときであっても、スパイク電流は発生しなかった。
【００２９】
この検査方法は、部分放電計測の原理を用いたものである。図７に示すように、有機ＥＬ素子１０の有機層１０ｃを絶縁体と考え、有機層に混入した異物や空間等のボイド部を容量成分Ｃｖとすると、有機ＥＬ素子１０は、図示したコンデンサＣ１〜Ｃ３及びコンデンサＣｖのように擬製される。Ｃｖの静電容量は、Ｃ２，Ｃ３と比較して非常に小さい。そのため、陽極１０ａ及び陰極１０ｂ間に電圧を印加すると、図８（ａ）に示すように、静電容量の小さいボイド部分に大きな電圧がかかる。そして、絶縁距離が小さなボイド部は、比較的低い電圧で放電し、図８（ｂ）に示すように、スパイク電流を発生する。
【００３０】
異物（ボイド部）を有するサンプルは、電圧が印加されたとき、図９（ａ）に示すように、異物による脆弱部に過負荷がかかる。そして、図９（ｂ）に示すように、脆弱部が絶縁破壊により空隙になるとき、又はその前兆として電荷が発生する。この電荷を検出することにより、有機層１０ｃの良否を判定することができる。なお、この電荷は、増幅器等を用いることにより、低電圧印加時に発生した小さな電荷でも検出することができるので、一般的なリーク電流測定による判定よりも、検査感度が高く、破壊に至る前であっても不良を検出し得る。比較的低い電圧で、しかも短時間でサンプルの良否を判定することができるので、不点故障に至るサンプルを効率的に選別でき、検査による有機ＥＬ素子へのダメージを抑制することができる。
【００３１】
なお、図９（ｂ）に示したようなサンプルに持続的に電圧が印加されると、図９（ｃ）に示すように、発生した空隙に陰極が覆いかぶさり、陰極１０ｂが陽極１０ａと接触して短絡が発生し、不点故障に至る。
【００３２】
上記実施形態においては、サンプルに半波整流波形を入力する例を示したが、サンプルに入力される周期的な電圧は、これに限られず、例えば、図１０（ａ）に示すように、正弦波電圧の波形であってもよい。ただし、有機ＥＬ素子はＤＣ電圧での使用を前提として製造されているので、順方向と逆方向とで著しく切り替わる電圧に晒されると、有機層等がダメージを受ける虞がある。そこで、図示したように、周期的な電圧は、少なくともＤＣバイアス成分を含むように、電源部２（図１参照）により制御されることが望ましい。
【００３３】
また、周期的な電圧は、図１０（ｂ）に示すように、逆バイアス電圧のパルス波形であってもよい。また、上記図１０（ａ）の波形例とは逆に、周期的な電圧は、負のＤＣ電圧にＡＣ電圧が重畳した波形であってもよい。有機ＥＬ素子の構造上、順方向の電圧では、電流が大きくなるので、異物起因の放電を検知することが難しい。一方、逆方向の電圧では、電流が小さくなるので、異物起因の放電を検知し易く、検知精度を向上させることができる。
【００３４】
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、本検査方法が、製造された有機ＥＬ素子について、その陽極及び陰極間に電圧を印加し、これら挟まれた有機層の良否を判定するものとして説明した。しかしながら、積層された複数の有機層のうち、いずれかの区間に電圧を印加し、その区間における良否を判定することもできる。
【符号の説明】
【００３５】
１    検査装置
１０    有機ＥＬ素子
１０ａ    陽極
１０ｂ    陰極
１０ｃ    有機層
２    電源部
３    電荷測定部
４    制御部
５    判定部
Ｓ１    電圧印加ステップ
Ｓ２    電荷量算出ステップ
Ｓ３    判定ステップ
【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７】
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【図８】
2015153562.tif 000009
【図９】
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【図１０】
2015153562.tif 000011
【図１１】
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【図５】
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【図６】
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