(57)【要約】【課題】有機層を含む発光素子のリーク箇所を特定する。【解決手段】取得工程Ｓ１０では、有機層を含む発光素子のコンダクタンス又はインピーダンスの周波数特性を取得する。解析工程Ｓ２０では、取得工程Ｓ１０で取得した周波数特性と、予め記憶部に保持された基準特性とに基づき、有機層のリーク箇所を特定する。ここで有機層は、二つ以上のサブ有機層を有し、解析工程Ｓ２０では、リーク箇所として、サブ有機層のうちリークが生じている層を特定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機層を含む発光素子のコンダクタンス又はインピーダンスの周波数特性を取得する取得工程と、
前記取得工程で取得した前記周波数特性と、予め記憶部に保持された基準特性とに基づき、前記有機層のリーク箇所を特定する解析工程と、を含む、発光素子の評価方法。
【請求項２】
請求項１に記載の発光素子の評価方法において、
前記発光素子は、第１電極および第２電極をさらに有し、
前記有機層は前記第１電極および前記第２電極の間に位置し、
前記取得工程では、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加して前記周波数特性を取得する発光素子の評価方法。
【請求項３】
請求項２に記載の発光素子の評価方法において、
前記有機層は、二つ以上のサブ有機層を有し、
前記取得工程では、前記周波数特性において、前記有機層が二つ以上の誘電体の積層体として振る舞うような直流成分を有する前記電圧を印加し、
前記解析工程では、前記リーク箇所として、前記サブ有機層のうちリークが生じている層を特定する発光素子の評価方法。
【請求項４】
請求項３に記載の発光素子の評価方法において、
前記解析工程では、前記周波数特性から求められる時定数と、前記基準特性の時定数との関係に基づき、前記リーク箇所を特定する発光素子の評価方法。
【請求項５】
請求項３に記載の発光素子の評価方法において、
前記解析工程では、前記周波数特性のコンダクタンスまたはインピーダンスが予め定められた基準値をとる周波数と、前記基準特性のコンダクタンスまたはインピーダンスが前記基準値をとる周波数との関係に基づき、前記リーク箇所を特定する発光素子の評価方法。
【請求項６】
請求項４に記載の発光素子の評価方法において、
前記時定数は、前記サブ有機層の抵抗成分と容量成分の積で表される発光素子の評価方法。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれか一項に記載の発光素子の評価方法において、
前記解析工程では、前記周波数特性の予め定められた基準周波数におけるコンダクタンスまたはインピーダンスと、前記基準特性の前記基準周波数におけるコンダクタンスまたはインピーダンスとの関係に基づき、前記リーク箇所を特定する発光素子の評価方法。
【請求項８】
請求項３〜７のいずれか一項に記載の発光素子の評価方法において、
前記記憶部には、複数の前記サブ有機層のそれぞれに対応づけられた前記基準特性が保持されており、
前記取得工程では、前記複数の基準特性を取得し、前記複数の基準特性のうち、取得された前記周波数特性に最も近い前記基準特性を選択し、選択された前記基準特性に対応する前記サブ有機層を、リークが生じている前記サブ有機層として特定する発光素子の評価方法。
【請求項９】
請求項３〜８のいずれか一項に記載の発光素子の評価方法において、
前記基準特性は、前記発光素子の構成毎に予め前記記憶部に保持されており、
前記解析工程では、評価しようとする前記発光素子の構成に対応する前記基準特性を前記記憶部から読み出して用いる発光素子の評価方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の発光素子の評価方法において、
前記取得工程では、基材に設けられた発光色が互いに異なる複数の前記発光素子の内の、いずれかの前記発光素子の前記周波数特性を取得し、
前記解析工程では、発光色毎に予め準備された前記基準特性の内、前記取得工程で前記周波数特性が取得された前記発光素子の発光色に対応する前記基準特性を読み出して用いる発光素子の評価方法。
【請求項１１】
請求項３〜１０のいずれか一項に記載の発光素子の評価方法において、
２０Ｈｚから１ＭＨｚまでの周波数範囲の前記周波数特性を取得する発光素子の評価方法。
【請求項１２】
請求項３〜１０のいずれか一項に記載の発光素子の評価方法において、
前記周波数特性を取得する際の条件を示す条件情報が、前記発光素子の構成毎に予め前記記憶部に保持されており、
前記取得工程では、評価しようとする前記発光素子の構成に対応する前記条件情報を前記記憶部から読み出し、読み出した前記条件情報に基づいて前記周波数特性を取得する発光素子の評価方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の発光素子の評価方法において、
前記条件情報は、前記第１電極と前記第２電極との間に印加する前記電圧の前記直流成分の値を示す情報を含む発光素子の評価方法。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載の発光素子の評価方法において、
前記条件情報は、前記周波数特性を取得する周波数範囲を示す情報を含む発光素子の評価方法。
【請求項１５】
有機層を含む発光素子のコンダクタンス又はインピーダンスの周波数特性を取得する取得部と、
前記取得部で取得された前記周波数特性と、予め記憶部に保持された基準特性とに基づき、前記有機層のリーク箇所を特定する解析部と、を含む、
発光素子の評価装置。
【請求項１６】
発光素子を形成する工程と、
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の発光素子の評価方法により前記発光素子を評価する工程を含む、
発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子の評価方法、発光素子の評価装置、および発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機ＥＬを利用した発光装置の開発が進んでいる。この発光装置は、照明装置や表示装置として使用されており、第１電極と第２電極の間に有機層を挟んだ構成を有している。そして、有機層は複数の有機機能層が積層された積層構造を有している。
【０００３】
有機ＥＬを利用した発光素子の製造においては、有機材料を複数回成膜する工程や、各層に所望の機能を発現させるための後工程等が必要である。また、これらの工程を全て一つの装置で実現することは難しく、複数の装置間の搬送を経る必要もある。
【０００４】
この様にして製造された発光素子にリーク等による不具合が生じていた場合、製造過程のうちどの工程に問題があったのかを特定する必要があり、発光素子におけるリーク箇所の特定が重要である。
【０００５】
特許文献１には、発光素子に逆バイアスを印加し、欠陥部に逆電流が流れて生じる発光をエミッション顕微鏡で測定して欠陥箇所を特定する方法が記載されている。
【０００６】
特許文献２には、有機ＥＬ素子のインピーダンス分光の結果から算出した電気容量の正負を用いて、素子に不良が生じているか否かを判定する方法が記載されている。
【０００７】
特許文献３には、電流が供給された有機ＥＬパネルの複数の位置で電圧検出を行い、得られた複数の電圧値同士の差が所定の閾値以上であるか否かを判定することにより、有機層に発生した部分短絡を検出することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−２６０８５７号公報
【特許文献２】国際公開第２０１３／１１１４５９号パンフレット
【特許文献３】特開２０１３−１１４７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１から３の方法はいずれも、基板の面内方向において欠陥箇所を特定する技術であり、有機層に含まれる複数の層のうちどの層でリークが生じているかを特定することはできなかった。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題としては、有機層を含む発光素子のリーク箇所を特定することが一例として挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、
有機層を含む発光素子のコンダクタンス又はインピーダンスの周波数特性を取得する取得工程と、
前記取得工程で取得した前記周波数特性と、予め記憶部に保持された基準特性とに基づき、前記有機層のリーク箇所を特定する解析工程と、を含む、発光素子の評価方法である。
【００１２】
請求項１５に記載の発明は、
有機層を含む発光素子のコンダクタンス又はインピーダンスの周波数特性を取得する取得部と、
前記取得部で取得された前記周波数特性と、予め記憶部に保持された基準特性とに基づき、前記有機層のリーク箇所を特定する解析部と、を含む、
発光素子の評価装置である。
【００１３】
請求項１６に記載の発明は、
発光素子を形成する工程と、
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の発光素子の評価方法により前記発光素子を評価する工程を含む、
発光装置の製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態に係る発光素子の評価方法のフローを示す図である。
【図２】発光素子の構成の例を示す断面模式図である。
【図３】発光素子の等価回路を示す図である。
【図４】素子１を測定して得られたＭプロット（モジュラスプロット）を示す図である。
【図５】有機層への電荷の注入状態と、コンダクタンスが遷移する周波数の関係を示す図である。
【図６】素子１の測定結果から求めた等価回路に基づき、複数のバイアス電圧について算出したコンダクタンスの周波数特性を示す図である。
【図７】コンダクタンスの周波数特性の例を模式的に示す図である。
【図８】第１のサブ有機層にリークが生じていた場合の等価回路である。
【図９】図８の場合における、リーク抵抗ＲＬｅａｋの大きさと、コンダクタンスの周波数特性との関係を示す図である。
【図１０】第２のサブ有機層にリークが生じていた場合の等価回路である。
【図１１】図１０の場合における、リーク抵抗ＲＬｅａｋの大きさと、コンダクタンスの周波数特性との関係を示す図である。
【図１２】第１のサブ有機層と第２のサブ有機層の両方を貫通するリークパスが生じていた場合の等価回路である。
【図１３】図１２の場合における、リーク抵抗ＲＬｅａｋの大きさと、コンダクタンスの周波数特性との関係を示す図である。
【図１４】（ａ）から（ｃ）は、発光素子の容量の周波数特性を模式的に示した図である。
【図１５】第１の実施形態に係る発光素子の評価装置の構成例を示すブロック図である。
【図１６】第１の実施形態に係る基準特性と、取得された周波数特性の関係の例を示す図である。
【図１７】第５の実施形態に係る発光装置の製造方法のフローを示す図である。
【図１８】発光装置の構成例を示す平面図である。
【図１９】素子Ａと素子ＢのＶＩカーブ（電圧−電流特性）を示す図である。
【図２０】−５Ｖの直流成分を有する電圧を印加して得た素子Ａおよび素子Ｂの周波数特性である。
【図２１】３Ｖの直流成分を有する電圧を印加して得た素子Ａおよび素子Ｂの周波数特性である。
【図２２】周波数特性の測定前、測定直後、および測定の１５日後に取得した素子ＡのＶＩカーブである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１６】
以下に示す説明において、評価装置３０の各構成要素は、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。評価装置３０の各構成要素は、ＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされたプログラム、そのプログラムを格納するハードディスクなどの記憶メディア、ネットワーク接続用インタフェースを中心にハードウエアとソフトウエアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置には様々な変形例がある。
【００１７】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る発光素子の評価方法のフローを示す図である。本実施形態に係る発光素子の評価方法は、取得工程Ｓ１０および解析工程Ｓ２０を含む。取得工程Ｓ１０では、有機層を含む発光素子のコンダクタンス又はインピーダンスの周波数特性を取得する。解析工程Ｓ２０では、取得工程Ｓ１０で取得した周波数特性と、予め記憶部に保持された基準特性とに基づき、有機層のリーク箇所を特定する。
以下に詳しく説明する。
【００１８】
図２は、発光素子１０の構成の例を示す断面模式図である。発光素子１０は、有機層１２０に加えて、第１電極１１０および第２電極１３０をさらに有する。有機層１２０は第１電極１１０および第２電極１３０の間に位置する。発光素子１０は、基材上に第１電極１１０、有機層１２０および第２電極１３０を積層して形成することにより、作製できる。
【００１９】
第１電極１１０は陽極であり、たとえば光透過性を有する透明電極である。第１電極１１０を構成する透明導電材料は、金属を含む材料、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、ＩＷＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｕｎｇｓｔｅｎ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）等の金属酸化物である。第１電極１１０の厚さは、例えば１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。第１電極１１０は、例えばスパッタリング法又は蒸着法を用いて形成される。なお、第１電極１１０は、カーボンナノチューブ、又はＰＥＤＯＴ／ＰＳＳなどの導電性有機材料であってもよいし、薄い金属電極であってもよい。
【００２０】
第２電極１３０は陰極であり、例えば、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｚｎ、及びＩｎからなる第１群の中から選択される金属、又はこの第１群から選択される金属の合金からなる金属層を含んでいる。この電極は、例えばスパッタリング法又は蒸着法を用いて形成される。
【００２１】
有機層１２０は複数のサブ有機層１２２を含んでいる。本図では、有機層１２０が第１のサブ有機層１２２ａおよび第２のサブ有機層１２２ｂから成る例を示しているが、これに限定されない。有機層１２０は、三つ以上のサブ有機層１２２から成っていても良い。各サブ有機層１２２は、たとえば発光層、正孔注入層、電子注入層、電子輸送層、および正孔輸送層のいずれかである。また、サブ有機層１２２は、発光層、正孔注入層、電子注入層、電子輸送層、および正孔輸送層のうち、二つ以上の機能を兼ねていてもよい。有機層１２０は、サブ有機層１２２として発光層を有している。有機層１２０は、例えば、正孔注入層、発光層、及び電子注入層をこの順に積層させた構成を有している。正孔注入層と発光層との間には正孔輸送層が形成されていてもよい。また、発光層と電子注入層との間には電子輸送層が形成されていてもよい。サブ有機層１２２は蒸着法で形成されてもよい。また、有機層１２０のうち少なくとも一つのサブ有機層１２２、例えば第１電極１１０と接触するサブ有機層１２２は、インクジェット法、印刷法、又はスプレー法などの塗布法によって形成されてもよい。なお、この場合、有機層１２０の残りのサブ有機層１２２は、蒸着法によって形成されている。また、有機層１２０のすべてのサブ有機層１２２が、塗布法を用いて形成されていてもよい。
【００２２】
なお、発光素子１０は、発光素子１０からの発光が基材１００を透過しないで行われる形式、すなわちトップエミッション型であってもよいし、発光素子１０からの発光が基材１００を透過して行われる形式、すなわちボトムエミッション型でもよい。
【００２３】
発光素子１０は、第１電極１１０と有機層１２０との間に電圧を印加することにより光を発する。具体的には、陰極に対して陽極に所定の大きさ以上の正電圧を印加した場合、陽極から有機層１２０に正孔が、陰極から有機層１２０に電子が注入される。そして、有機層１２０において正孔と電子が再結合することで、光が発生する。
【００２４】
本図の例においては、第１電極１１０から第１のサブ有機層１２２ａに正孔が、有機層１２０から第２のサブ有機層１２２ｂに電子が注入され、第１のサブ有機層１２２ａと第２のサブ有機層１２２ｂとの界面で再結合が生じる。
【００２５】
ここで、発光素子１０では、第１電極１１０と第２電極１３０との間に印加される直流のバイアス電圧に依存して、有機層１２０の電荷の状態が変化する。発光素子１０において生じる現象について、本図の構成の場合を例に、以下に詳しく説明する。
【００２６】
図３は、発光素子１０の等価回路を示す図である。抵抗ＲＯＬ１および容量ＣＯＬ１はそれぞれ第１のサブ有機層１２２ａの抵抗および容量を示し、抵抗ＲＯＬ２および容量ＣＯＬ２はそれぞれ第２のサブ有機層１２２ｂの抵抗および容量を示す。また、抵抗ＲＥ１は、第１電極１１０の抵抗を示す。発光素子１０の等価回路では、第１のサブ有機層１２２ａに対応する抵抗ＲＯＬ１および容量ＣＯＬ１のＲＣ並列回路と、第２のサブ有機層１２２ｂに対応する抵抗ＲＯＬ２および容量ＣＯＬ２のＲＣ並列回路と、第１電極１１０に対応する抵抗ＲＥ１とが直列に接続されている。なお、本図は、第２電極１３０の抵抗が充分低く無視できる場合の例を示している。
【００２７】
より具体的な例として、以下に説明する素子１を作製して評価した例を示す。すなわち、ガラス基板上に、ＩＴＯを１１０ｎｍ、ＭｏＯ３を２０ｎｍ、ＰＰＤ（４，４'−ビス［Ｎ−（９−フェナントリル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル）１５０ｎｍ、Ａｌｑ３（トリス（８−キノリノラト）アルミニウム）１００ｎｍ、ＬｉＦを１ｎｍ、Ａｌを１００ｎｍこの順に積層し、素子１を得た。各層の形成は、真空蒸着法を用いて行った。以下では、ＩＴＯを第１電極１１０、ＰＰＤを第１のサブ有機層１２２ａ、Ａｌｑ３を第２のサブ有機層１２２ｂ、Ａｌを第２電極１３０として説明する。なお、素子１においてＬｉＦは第２電極１３０の一部とみなせる。また、ＭｏＯ３は正孔の輸送性が高いため第１電極１１０の一部と見なせる。さらにＭｏＯ３は、容量が大きいことからＭプロットには殆ど影響を及ぼさない。
【００２８】
図４は素子１を測定して得られたＭプロット（モジュラスプロット）を示す図である。測定で得られた素子１の複素インピーダンスＺに対し、Ｍ＝ｊωＺの関係を用いてモジュラスＭを求めた。そして、モジュラスＭの実部Ｒｅ（Ｍ）を横軸に、モジュラスＭの虚部Ｉｍ（Ｍ）を縦軸にとって、周波数特性をプロットすることで、Ｍプロットを得た。Ｍプロットでは、測定対象が容量および導電性を合わせ持つ場合に、円弧が描かれ、その円弧の直径が容量の大きさに相当する。本図では、素子１の第１電極１１０と第２電極１３０の間に発光素子の駆動電圧に相当する直流のバイアス電圧を印加した状態で、周波数特性を測定した。すなわち、測定時の印加電圧は、直流と交流の電圧を足し合わせたものである。いいかえると、印加電圧の直流成分が、バイアス電圧に相当する。また、バイアス電圧は、陰極に対して陽極の電位が高い場合を正（順方向）とし、陰極に対して陽極の電位が低い場合を負（逆方向）としている。
【００２９】
さらに、本図には、矢印で第１のサブ有機層１２２ａおよび第２のサブ有機層１２２ｂの幾何容量Ｃをそれぞれ示している。なお、幾何容量は、以下において電荷が注入されていない状態での各層の容量をいう。ここで、第１のサブ有機層１２２ａおよび第２のサブ有機層１２２ｂの幾何容量Ｃは、膜厚ｔ、誘電率εおよび面積ＳからＣ＝εＳ／ｔの関係を用いてそれぞれ算出できる。第１のサブ有機層１２２ａおよび第２のサブ有機層１２２ｂの誘電率は、それぞれの膜を電極で挟んだ容量素子を作製して、容量を測定した結果から算出して用いることができる。この容量素子の測定においては、電極として第１電極１１０および第２電極１３０と同じ材料を用い、第１のサブ有機層１２２ａや第２のサブ有機層１２２ｂに電荷が注入されないような逆方向のバイアス電圧を印加して容量の周波数特性を取得する。
【００３０】
素子１を一例として、バイアス電圧の変化に応じて発光素子で生じる現象について以下に説明する。ただし、本実施形態に係る評価方法は、以下の場合に限定されない。
【００３１】
まず、バイアス電圧が−１０Ｖの場合、Ｍプロットには円弧は現れない。すなわち、有機層１２０が導電性を有さず、第１のサブ有機層１２２ａと第２のサブ有機層１２２ｂとをあわせて一つの容量とみなすことができる。この容量は、第１のサブ有機層１２２ａと第２のサブ有機層１２２ｂとの合成幾何容量に一致する。この状態は、大きな逆方向のバイアス電圧により、有機層１２０に電荷が注入されていない状態であると理解できる。
【００３２】
バイアス電圧が−１０Ｖから０Ｖに近づくにつれ、Ｍプロットにおいて一つの円弧が現れ初める。そして、バイアス電圧が大きくなるにつれて円弧が大きくなる。この状態は、第１のサブ有機層１２２ａに正孔が注入され、第１のサブ有機層１２２ａと第２のサブ有機層１２２ｂの界面の第１のサブ有機層１２２ａ側に電荷が蓄積している状態であると理解できる。さらにバイアス電圧が順方向に大きくなるに伴い、第１のサブ有機層１２２ａへの正孔の注入が進み、第１のサブ有機層１２２ａの抵抗は低くなる。
【００３３】
そして、バイアス電圧が０Ｖの場合、低抵抗化した第１のサブ有機層１２２ａおよび第２のサブ有機層１２２ｂの界面と、第２電極１３０との間で容量が生じる。この容量は、第２のサブ有機層１２２ｂの幾何容量に相当する。一方、第２のサブ有機層１２２ｂには電荷は注入されていない。
【００３４】
さらにバイアス電圧が２Ｖより大きくなると、第２のサブ有機層１２２ｂに電子が注入され始める。そして、バイアス電圧が順方向に大きくなるに伴い第２のサブ有機層１２２ｂが低抵抗化する。この状態では、Ｍプロットに二つの円弧が現れ、有機層１２０が二つ以上の誘電体の積層体として振る舞う。第１のサブ有機層１２２ａと第２のサブ有機層１２２ｂとの界面に電荷が蓄積して界面分極が生じているからである。さらに、二つの円弧が示す容量は、予め求めた第１のサブ有機層１２２ａおよび第２のサブ有機層１２２ｂの幾何容量とおよそ一致する。
【００３５】
バイアス電圧が４Ｖ以上の場合、正孔および電子の注入により、第１のサブ有機層１２２ａと第２のサブ有機層１２２ｂの抵抗が下がり、界面分極の緩和が起こることで、有機層１２０が一つの誘電体層として振る舞う。第１のサブ有機層１２２ａと第２のサブ有機層１２２ｂの界面で正孔と電子の再結合が起こり、素子１は発光する。第１のサブ有機層１２２ａの時定数ＲＯＬ１ＣＯＬ１と、第２のサブ有機層１２２ｂの時定数ＲＯＬ２ＣＯＬ２が電荷の注入によって一致した結果、一つの容量性半円がＭプロット上に現れる。このときの容量の大きさは、第１のサブ有機層１２２ａと第２のサブ有機層１２２ｂの合成幾何容量に近づいていく。
【００３６】
次に、図５を用いて、上記の状態の変化を、時定数τの観点から説明する。図５は、有機層１２０への電荷の注入状態と、コンダクタンスが遷移する周波数の関係を示す図である。コンダクタンス（微分コンダクタンス）が遷移する領域、すなわち周波数の高くなるのに伴いコンダクタンスが上昇する領域を以下では遷移領域と呼ぶ。本図では、遷移領域をとる周波数帯をピークの位置で示している。なお、各層の時定数τは、τ＝ＲＣで表され、時定数τが小さいことは、遷移領域をとる周波数帯が高いことを意味する。本図中、第１のサブ有機層１２２ａの時定数に対応するピークをＯＬ１、第２のサブ有機層１２２ｂの時定数に対応するピークをＯＬ２、第１電極１１０の時定数に対応するピークをＥ１で示す。
【００３７】
まず、バイアス電圧が−１０Ｖの場合、第１のサブ有機層１２２ａと第２のサブ有機層１２２ｂはいずれも抵抗が高く、測定可能な周波数帯においてコンダクタンスの遷移は見られない。
【００３８】
そして、バイアス電圧が−５Ｖから２Ｖまでの場合、第１のサブ有機層１２２ａに正孔が注入されて抵抗ＲＯＬ１が下がり、第１のサブ有機層１２２ａの時定数が下がるため、遷移領域の周波数帯は高くなる。ここで、−５Ｖから２Ｖまでの間は、時定数はほとんど変化しない。ＲＯＬ２＞＞ＲＯＬ１が成り立っているため、バイアス電圧がほとんど第２のサブ有機層１２２ｂのみに印加され、抵抗ＲＯＬ１の変化が小さいからである。
【００３９】
そして、バイアス電圧が２Ｖから４Ｖまでの場合、第２のサブ有機層１２２ｂに電子が注入され、抵抗ＲＯＬ２が小さくなる。そうすると、第１のサブ有機層１２２ａの時定数と第２のサブ有機層１２２ｂの時定数とが近づき、合成容量を作り始める。そして、次第に抵抗ＲＯＬ１と抵抗ＲＯＬ２の差が小さくなる。
【００４０】
バイアス電圧が５Ｖ以上になると、第１のサブ有機層１２２ａの時定数と第２のサブ有機層１２２ｂの時定数が一致し、第１のサブ有機層１２２ａと第２のサブ有機層１２２ｂが一つの誘電体として機能する。すなわち、時定数が等しくなるように電界が分配される。そして、バイアス電圧の上昇と共に、第１のサブ有機層１２２ａおよび第２のサブ有機層１２２ｂの時定数は、一つの誘電体の時定数として小さくなっていく。すなわち、遷移領域の周波数帯は高くなっていく。
【００４１】
以上に説明したように、バイアス電圧によって電荷の注入状態等が変化するため、第１のサブ有機層１２２ａおよび第２のサブ有機層１２２ｂの抵抗や容量の値も変化する。表１に、バイアス電圧毎の、抵抗ＲＯＬ１、抵抗ＲＯＬ２、容量ＣＯＬ１、および容量ＣＯＬ２の値を示す。表１に示す値は、図４で示した素子１の測定結果に基づいて算出した。具体的には、Ｍプロットのフィッティングを行うことで、等価回路の回路定数が求められる。ここで、ＥＬ素子は非線形素子であるため、抵抗ＲＯＬ１および抵抗ＲＯＬ２はそれぞれ微分抵抗であり、容量ＣＯＬ１および容量ＣＯＬ２はそれぞれ微分容量である。
【００４２】
【表１】
2017168224.tif 000003
【００４３】
図６は、上記の様にして素子１の測定結果から求めた等価回路に基づき、複数のバイアス電圧について算出したコンダクタンスの周波数特性を示す図である。バイアス電圧に依存して、異なる周波数特性を生じることが分かる。本図中、電荷が注入されておらず第１のサブ有機層１２２ａと第２のサブ有機層１２２ｂとが合わせて一つの容量とみなされた場合のコンダクタンスレベルをコンダクタンスＧ０で示している。また、素子の発光状態において、有機層１２０が一つの誘電体層として振る舞っている場合のコンダクタンスレベルをコンダクタンスＧ１で示している。このように、バイアス電圧が−１０Ｖである場合や５Ｖである場合には、周波数特性には、一つの層としてのコンダクタンスしか顕在化しない。一方、バイアス電圧が０Ｖや２．４Ｖの場合のように、各層の特徴が顕在化するような状態で取得した周波数特性を用いることで、リークが生じた層を特定しやすくなる。よって、各サブ有機層１２２に関する情報を得るためには、適切なバイアス電圧を印加した状態で取得した周波数特性を用いることが重要である。
【００４４】
図７は、コンダクタンスの周波数特性の例を模式的に示す図である。たとえば、第１のサブ有機層１２２ａのコンダクタンスは、第１のサブ有機層１２２ａに正孔が注入される過程で、本図に示す領域αにおいて特に顕在化する。また、第２のサブ有機層１２２ｂのコンダクタンスは、第２のサブ有機層１２２ｂに電子が注入される過程で、本図に示す領域βにおいて特に顕在化する。
【００４５】
このように、有機ＥＬ素子を構成する各サブ有機層１２２のバイアス電圧よる電荷注入状態の違いから、周波数特性において、各サブ有機層１２２のコンダクタンス（抵抗）を互いに分離することができる。このとき、周波数特性のプロットにおいて、各サブ有機層１２２のコンダクタンスが顕在化される領域は、周波数が低い方から、そのバイアス電圧におけるコンダクタンスが低い順に並ぶ。
【００４６】
以下に、有機層１２０に含まれるサブ有機層１２２にリークが生じた場合の周波数特性の変化について、詳しく説明する。
【００４７】
図８は、第１のサブ有機層１２２ａにリークが生じていた場合の等価回路である。図３の等価回路に対し、リーク抵抗ＲＬｅａｋが追加されている。また、図９は、図８の場合における、リーク抵抗ＲＬｅａｋの大きさと、コンダクタンスの周波数特性との関係を示す図である。なお本図では、バイアス電圧が発光閾値より低い一定の電圧であり、リーク抵抗ＲＬｅａｋのみが異なる複数の場合の、周波数特性を表している。本図に示す様に、コンダクタンスが増加（遷移）し始める周波数は、リーク抵抗ＲＬｅａｋが小さくなるほど高くなる。すなわち、第１のサブ有機層１２２ａの時定数は、リークがない場合に比べて小さくなる。また、領域αに見られるコンダクタンスの大きさは、リーク抵抗ＲＬｅａｋが小さくなるほど高くなる。なお、リークによって第１電極１１０と第２のサブ有機層１２２ｂとが完全にショートした場合には、周波数特性は、第２のサブ有機層１２２ｂと第１電極１１０とからなる素子構成で得られる周波数特性と等しくなる。
【００４８】
このように、バイアス電圧が発光閾値電圧より低い場合は、第１のサブ有機層１２２ａに生じたリークが影響を与えるのは、領域αの中のみであり、それより低周波側の領域β等での挙動には影響を与えない。一方、バイアス電圧が発光閾値電圧以上の場合は、上記の時定数の説明からもわかるように、第１のサブ有機層１２２ａと第２のサブ有機層１２２ｂは一つの時定数を持つ誘電体として振る舞うので、リーク箇所が第１のサブ有機層１２２ａにあるか、第２のサブ有機層１２２ｂにあるか判別しにくくなる。
【００４９】
図１０は、第２のサブ有機層１２２ｂにリークが生じていた場合の等価回路である。また、図１１は、図１０の場合における、リーク抵抗ＲＬｅａｋの大きさと、コンダクタンスの周波数特性との関係を示す図である。なお本図では、バイアス電圧が発光閾値電圧より低い一定の電圧であり、リーク抵抗ＲＬｅａｋのみが異なる複数の場合の、周波数特性を表している。本図に示す様に、領域βに見られるコンダクタンスの大きさは、リーク抵抗ＲＬｅａｋが小さくなるほど高くなり、第１のサブ有機層１２２ａのコンダクタンスＧＯＬ１に近づいていく。そして、バイアス電圧が発光閾値電圧より低くても、リークの大きさによっては、領域αに見られるコンダクタンスにも影響が現れる。なお、リークによって第２電極１３０と第１のサブ有機層１２２ａとが完全にショートした場合には、周波数特性は、第１のサブ有機層１２２ａと第１電極１１０とからなる素子構成で得られる周波数特性と等しくなる。
【００５０】
さらに、図１２は、第１のサブ有機層１２２ａと第２のサブ有機層１２２ｂの両方を貫通するリークパスが生じていた場合の等価回路である。また、図１３は、図１２の場合における、リーク抵抗ＲＬｅａｋの大きさと、コンダクタンスの周波数特性との関係を示す図である。なお本図では、バイアス電圧が発光閾値電圧より低い一定の電圧であり、リーク抵抗ＲＬｅａｋのみが異なる複数の場合の周波数特性を想定している。本図に示す様に、領域βに見られるコンダクタンスの大きさは、リーク抵抗ＲＬｅａｋが小さくなるほど高くなる。また、リーク抵抗ＲＬｅａｋが小さくなるにつれて、発光閾値電圧や周波数によらず、コンダクタンスは第１電極１１０のコンダクタンスＧＥ１に近づいていく。
【００５１】
ここで、第２のサブ有機層１２２ｂのみにリークが生じていた場合と第１のサブ有機層１２２ａと第２のサブ有機層１２２ｂの両方を貫通するリークパスが生じていた場合とを判別することは、コンダクタンスの周波数特性からのみでは難しい場合があるが、たとえば、容量の周波数特性を確認することで可能となる。
【００５２】
図１４（ａ）から図１４（ｃ）は、発光素子の容量の周波数特性を模式的に示した図である。図１４（ａ）から図１４（ｃ）において、リークが無い場合の特性を実線で、リークが生じている場合の特性を破線で示している。図１４（ａ）は第１のサブ有機層１２２ａでリークが生じている場合、図１４（ｂ）は第２のサブ有機層１２２ｂでリークが生じている場合、図１４（ｃ）は、第１のサブ有機層１２２ａと第２のサブ有機層１２２ｂを貫通するリークパスがある場合を示している。図１４（ｂ）に示すように、第２のサブ有機層１２２ｂのみにリークが生じている場合、低周波数域での容量が低下する。一方、図１４（ｃ）に示すように、第１電極１１０から有機層１２０まで貫通するようなリークパスが有機層１２０にある場合、発光素子１０の容量の周波数特性には影響が現れない。したがって、コンダクタンスの周波数特性に加えて、容量の周波数特性を確認することにより、発光素子１０におけるリーク箇所を特定できる。なお、容量の周波数特性は、コンダクタンスの周波数特性と同時に得ることができる。
【００５３】
なお、上記では、有機層１２０がＰＰＤ層（第１のサブ有機層１２２ａ）とＡｌｑ３層（第２のサブ有機層１２２ｂ）の二層のサブ有機層１２２からなる場合について説明したが、本実施形態に係る発光素子１０の評価方法の適用対象はこれに限定されない。すなわちサブ有機層１２２はＰＰＤ層やＡｌｑ３層とは異なる物質であっても良いし、有機層１２０が含むサブ有機層１２２は三層以上であっても良い。有機層１２０が三層以上のサブ有機層１２２を含む場合、たとえば、上記した領域αや領域βのように、各サブ有機層１２２の特徴を顕在化する領域がコンダクタンスの周波数特性において生じ得る。
【００５４】
また、上記においてコンダクタンスの代わりにインピーダンスの周波数特性を用いても同様に考えることができる。
【００５５】
本実施形態に係る発光素子１０の評価方法は、発光素子１０のコンダクタンス又はインピーダンスの周波数特性を用いて有機層１２０のリーク箇所を特定する。
【００５６】
図１５は、本実施形態に係る発光素子の評価装置３０の構成例を示すブロック図である。本実施形態に係る発光素子の評価方法は、たとえば以下に説明する評価装置３０を用いて行うことができる。本実施形態に係る評価装置３０は、取得部３１０および解析部３２０を備える。取得部３１０は、有機層１２０を含む発光素子１０のコンダクタンス又はインピーダンスの周波数特性を取得する。解析部３２０は、取得部３１０で取得された周波数特性と、予め記憶部３３０に保持された基準特性とに基づき、有機層１２０のリーク箇所を特定する。
【００５７】
なお、以下の説明において、特に記載がない限り、「周波数特性」とは、「コンダクタンス又はインピーダンスの周波数特性」を示す。
【００５８】
本図の例において、発光素子１０は記憶部３３０を含む。ただし、これに限定されず、記憶部３３０は発光素子１０とは別途設けられた外部メモリやネットワークを介して接続される記憶装置であっても良い。記憶部３３０には、解析部３２０が解析に用いる基準特性を示す情報が保持されている。基準特性を示す情報はたとえば、リークが生じていない発光素子１０の周波数特性を示す表やグラフ、数式等であり得る。基準特性を示す情報は、リークが生じていない正常な発光素子１０の特性を測定することにより予め準備し、記憶部３３０に保持させておくことができる。また基準特性を示す情報は、各層の誘電率等を用いて理論的に算出したりすることにより予め準備し、記憶部３３０に保持させておいてもよい。すなわち、別途測定等を行った各層の誘電率等を用いて、評価しようとする発光素子１０の等価回路を作成し、その等価回路の周波数特性等をシミュレーション等により求めてもよい。
【００５９】
取得部３１０は、測定部３４０から発光素子１０の周波数特性を取得する。測定部３４０は、たとえばインピーダンスアナライザやＬＣＲメータ等の計測装置である。本図の例では、測定部３４０が評価装置３０とは別途設けられている例を示しているが、これに限定されず、評価装置３０が測定部３４０を含んでいても良い。発光素子１０の周波数特性は、予め定められた測定条件で測定部３４０によって測定される。そして、測定された周波数特性を取得部３１０が取得する。取得部３１０は例えば２０Ｈｚから１ＭＨｚまでの周波数範囲の周波数特性を取得する。測定する周波数範囲は、測定可能な最大範囲とすれば、発光素子１０に関する多くの情報が得られる。一方で、リーク箇所を特定するために必要な最小限の周波数範囲とすれば、評価にかかる時間を削減できる。
【００６０】
解析部３２０は、記憶部３３０から、予め保持された基準特性を示す情報を読み出す。そして、取得部３１０で取得された周波数特性と、予め記憶部３３０に保持された基準特性とに基づき、有機層１２０のリーク箇所を特定する。解析部３２０が行う解析の内容については詳しく後述する。解析部３２０での解析結果は、たとえば表示部（不図示）に表示される。
【００６１】
図１に戻り、本実施形態に係る発光素子の評価方法について以下に説明する。
【００６２】
取得工程Ｓ１０では、測定部３４０が発光素子１０の周波数特性を測定し、取得部３１０が測定された周波数特性を示す情報を測定部３４０から取得する。評価対象の発光素子１０は、有機層１２０、第１電極１１０、および第２電極１３０を有する。有機層１２０は第１電極１１０および第２電極１３０の間に位置する。取得工程Ｓ１０では、第１電極１１０と第２電極１３０との間に電圧を印加して周波数特性を取得する。
【００６３】
印加される電圧は、直流成分と交流成分からなる。直流成分は、上記の説明におけるバイアス電圧に相当する電圧である。一方、交流成分は、周波数特性を得るための電圧である。測定においては、各直流成分で、交流成分の周波数を所定の周波数範囲で変化させながら、第１電極１１０と第２電極１３０の間のコンダクタンス又はインピーダンスを取得する。直流成分の電圧値は限定されないが、たとえば−１０Ｖ以上＋１０Ｖ以下である。交流成分の振幅電圧は、特に限定されないが、たとえば実効値で１０ｍＶ以上３０ｍＶ以下とすることができる。振幅電圧は、周波数特性に影響を与えない範囲で大きい方が、ノイズの影響を受けにくいため好ましい。
【００６４】
また、有機層１２０は、二つ以上のサブ有機層１２２を有する。取得工程Ｓ１０では、周波数特性において、有機層１２０が二つ以上の誘電体の積層体として振る舞うような直流成分を有する電圧を印加して、測定を行うことが好ましい。その場合、後述するように、解析工程Ｓ２０では、リーク箇所として、サブ有機層１２２のうちリークが生じている層を特定する。取得部３１０は、一つの周波数特性のみを取得しても良いし、直流成分が互いに異なる二つ以上の周波数特性を取得しても良い。取得部３１０が取得する周波数特性を示す情報には、直流成分の大きさを示す情報が付随している。
【００６５】
周波数特性を取得する際の条件は、測定部３４０が備えるメモリ等に予め記憶された条件であっても良いし、測定者によってその都度設定された条件であっても良い。また、周波数特性を取得する際の条件を示す条件情報が予め記憶部３３０に保持されていてもよい。その場合、取得工程Ｓ１０では、取得部３１０が条件情報を記憶部３３０から読み出し、読み出された条件情報に基づいて周波数特性が取得されるようにしてもよい。
【００６６】
次いで、解析工程Ｓ２０では、取得工程Ｓ１０で取得した周波数特性と、予め記憶部に保持された基準特性とに基づき、有機層１２０のリーク箇所を特定する。具体的には、解析部３２０は記憶部３３０から基準特性を読み出して解析に用いる。たとえば解析工程Ｓ２０では、周波数特性から求められる時定数と、基準特性の時定数との関係に基づき、リーク箇所を特定する。ここで、時定数は、サブ有機層１２２の抵抗成分と容量成分の積で表される値を意味する。
【００６７】
図１６は、第１の実施形態に係る基準特性と、取得された周波数特性の関係の例を示す図である。本図では、基準特性を実線で示し、取得された周波数特性を破線で示している。時定数同士の関係に基づく解析方法の具体例としては、たとえば、以下の様な方法がある。記憶部３３０にはコンダクタンスまたはインピーダンスの予め定められた基準値および、判定基準を示す情報がそれぞれ記憶されている。判定基準は、たとえば、特定のサブ有機層１２２においてリークが生じているか否かを判定する基準である。判定基準は、複数のサブ有機層１２２のそれぞれ、または、二以上のサブ有機層１２２の組み合わせに対応づけて記憶されている。ただし、発光素子１０に含まれる全てのサブ有機層１２２に対して必ずしも記憶されている必要は無く、少なくとも一部のサブ有機層１２２に対して記憶されていればよい。なお、基準値は、複数の判定基準毎に設けられていても良いし、複数の判定基準に対して共通であっても良い。
【００６８】
解析部３２０はその基準値および判定基準を示す情報を読み出す。そして、取得した周波数特性が基準値をとる周波数ｆｍを求める。また、基準特性が基準値をとる周波数ｆｒｅｆを求める。そして、解析部３２０は、周波数ｆｍと周波数ｆｒｅｆの関係が判定基準を満たすかどうか判定する。たとえば、周波数ｆｍが周波数ｆｒｅｆよりも高い周波数であり、かつ、周波数ｆｍと周波数ｆｒｅｆの差が予め定められた差の基準よりも大きい場合、判定基準を満たすと判断される。判定基準を満たす場合、解析部３２０は、その判定基準に対応づけられたサブ有機層１２２において、リークが生じていると判定する。また、判定基準に二以上のサブ有機層１２２の組み合わせが対応づけられている場合には、それらのサブ有機層１２２を貫通するリークが生じていると判定する。なお、周波数ｆｍと周波数ｆｒｅｆの差に基づいて、さらにリーク抵抗の大きさを判定しても良い。たとえば、差が大きいほど、リーク抵抗が小さいと判定することができる。
【００６９】
なお、記憶部３３０には、基準特性として、基準値をとる周波数ｆｒｅｆが予め保持されていても良い。その場合、解析部３２０は、周波数ｆｒｅｆを記憶部３３０から読み出し、取得された周波数特性から求めた周波数ｆｍと共に用いることによって、上記と同様に判定できる。
【００７０】
このように、解析工程Ｓ２０では、取得された周波数特性のコンダクタンスまたはインピーダンスが予め定められた基準値をとる周波数ｆｍと、基準特性のコンダクタンスまたはインピーダンスが基準値をとる周波数ｆｒｅｆとの関係に基づき、リーク箇所を特定できる。
【００７１】
また、解析工程Ｓ２０では、取得部３１０が取得した周波数特性の予め定められた基準周波数におけるコンダクタンスまたはインピーダンスと、基準特性の基準周波数におけるコンダクタンスまたはインピーダンスとの関係に基づき、リーク箇所を特定してもよい。
【００７２】
基準周波数のコンダクタンスまたはインピーダンスに基づく解析方法は、たとえば、以下の様に行える。ここでは、図１６を用いてコンダクタンスの周波数特性を用いる場合の例を説明するが、これに限定されず、インピーダンスの周波数特性に対しても同様に適用できる。記憶部３３０には予め定められた基準周波数および、判定基準を示す情報がそれぞれ記憶されている。判定基準は、たとえば、特定のサブ有機層１２２においてリークが生じているか否かを判定する基準である。判定基準は、複数のサブ有機層１２２のそれぞれ、または、二以上のサブ有機層１２２の組み合わせに対応づけて記憶されている。ただし、発光素子１０に含まれる全てのサブ有機層１２２に対する判定基準が必ずしも記憶されている必要は無く、少なくとも一部のサブ有機層１２２に対して記憶されていればよい。なお、基準周波数は、複数の判定基準毎に設けられていても良いし、複数の判定基準に対して共通であっても良い。
【００７３】
解析部３２０はその基準周波数および判定基準を示す情報を読み出す。そして、取得した周波数特性の基準周波数におけるコンダクタンスＧｍを求める。また、基準特性の基準周波数におけるコンダクタンスＧｒｅｆを求める。そして、解析部３２０は、コンダクタンスＧｍとコンダクタンスＧｒｅｆの関係が判定基準を満たすかどうか判定する。たとえば、コンダクタンスＧｍがコンダクタンスＧｒｅｆよりも大きな値であり、かつ、コンダクタンスＧｍとコンダクタンスＧｒｅｆの差が予め定められた差の基準よりも大きい場合、判定基準を満たすと判断される。判定基準を満たす場合、解析部３２０は、その判定基準に対応づけられたサブ有機層１２２において、リークが生じていると特定する。また、判定基準に二以上のサブ有機層１２２の組み合わせが対応づけられている場合には、それらのサブ有機層１２２を貫通するリークが生じていると判定する。なお、コンダクタンスＧｍとコンダクタンスＧｒｅｆの差に基づいて、さらにリーク抵抗の大きさを判定しても良い。たとえば、差が大きいほど、リーク抵抗が小さいと判定することができる。
【００７４】
なお、記憶部３３０には、基準特性として、基準周波数におけるコンダクタンスＧｒｅｆが予め保持されていても良い。その場合、解析部３２０は、コンダクタンスＧｒｅｆを記憶部３３０から読み出し、取得された周波数特性から求めたコンダクタンスＧｍと共に用いることによって、上記と同様に判定できる。
【００７５】
このように、解析部３２０は、取得された周波数特性の予め定められた基準周波数におけるコンダクタンスまたはインピーダンスと、基準特性の基準周波数におけるコンダクタンスまたはインピーダンスとの関係に基づき、リーク箇所を特定できる。
【００７６】
なお、この基準周波数のコンダクタンスまたはインピーダンスに基づく解析と、上記した時定数に基づく解析は、いずれか一方のみを行っても良いし、両方を併用しても良い。たとえば、第１のサブ有機層１２２ａにおけるリークの有無を時定数に基づく解析で判定し、第２のサブ有機層１２２ｂにおけるリークの有無を基準周波数のコンダクタンスまたはインピーダンスに基づく解析で判定しても良い。
【００７７】
また、上記の各判定基準には、適応すべき周波数特性の基準として、測定時の印加電圧の直流成分と対応づけられている。そして、周波数特性の直流成分に対応する判定基準を用いて判定が行われる。さらに、一つの判定基準に対して複数の直流成分が対応づけられていても良い。この場合、取得された複数の直流成分の周波数特性に対し判定が行われる。そして、複数の直流成分の判定結果を複合的に用いてリーク箇所が特定される。すなわち、複数の直流成分のうちの全て、または所定の数以上の周波数特性で、判定基準が満たされる場合に、その対応するサブ有機層１２２でリークが生じていると特定することができる。
【００７８】
また、一つの層にリークが生じていると判定された場合、評価を終了してもよいし、さらに他の判定基準で判定を行い、別の層での更なるリークの有無について判定しても良い。いずれの判定基準でもリークが生じていないと判定された場合には、その旨を表示部等に出力してもよい。
【００７９】
以上、本実施形態によれば、有機層を含む発光素子のコンダクタンス又はインピーダンスの周波数特性を取得し、取得した周波数特性と、予め記憶部に保持された基準特性とに基づき、有機層のリーク箇所を特定する。したがって、リーク箇所の特定が容易に行える。
【００８０】
また、欠陥が生じている層を特定するために、面内方向で特定された欠陥箇所を通るような発光素子の断面を露出させて観察する等の作業を行う必要が無い。よって、短時間でかつ、素子を破棄することなく、リークが生じている層を特定できる。そして、製造過程のどの工程にリーク発生の原因があるか特定できる。
【００８１】
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る発光素子１０の評価方法は、容量の周波数特性をさらに用いる点を除いて、第１の実施形態に係る発光素子１０の評価方法と同じである。
【００８２】
本実施形態において、たとえば、二つ以上のサブ有機層１２２に対し対応づけられた判定基準が互いに同じ内容である。この場合、その判定基準に基づいて、リークが生じていると判定されても、どちらのサブ有機層１２２で実際にリークが生じているかを判断することが難しい。これに対し、本実施形態では、容量の周波数特性をさらに用いることにより、より正確な判定ができる。以下に具体的に説明する。
【００８３】
本実施形態の取得工程Ｓ１０では、取得部３１０はコンダクタンス又はインピーダンスの周波数特性に加えて、発光素子１０の容量の周波数特性を取得する。測定部３４０がインピーダンスアナライザやＬＣＲメータである場合、容量の周波数特性は、コンダクタンス又はインピーダンスの周波数特性と同時に測定されるため、別途の測定が行われる必要は無い。
【００８４】
本実施形態において、記憶部３３０には、容量基準特性を示す情報が保持されている。容量基準特性を示す情報はたとえば、リークが生じていない発光素子１０の容量の周波数特性を示す表やグラフ、数式等であり得る。また容量基準特性を示す情報は、各層の誘電率等を用いて理論的に算出したりすることにより予め準備し、記憶部３３０に保持させておいてもよい。すなわち、別途測定等を行った各層の誘電率等を用いて、評価しようとする発光素子１０の等価回路を作成し、その等価回路の容量の周波数特性等をシミュレーション等により求めてもよい。
【００８５】
そして、第１の実施形態と同様に解析工程Ｓ２０が行われる。ここで、解析工程Ｓ２０で用いられる判定基準のうち少なくともいずれかには、容量による判定がさらに必要であることを示す情報および、用いるべき容量判定基準を示す情報が付随している。たとえば、例として、その判定基準について基準を満たすと判定されても、リークが第２のサブ有機層１２２ｂにのみ生じているか第１のサブ有機層１２２ａと第２のサブ有機層１２２ｂを貫通しているか判断がつかない状況がありえる。この場合、解析部３２０は、その用いるべき容量判定基準を用いてさらに以下の処理を行う。
【００８６】
記憶部３３０には予め定められた容量の基準周波数および、容量判定基準を示す情報がそれぞれ記憶されている。容量判定基準は、特定のサブ有機層１２２においてリークが生じているか否かを判定する基準である。容量判定基準は、たとえば上記の例において、リークが第２のサブ有機層１２２ｂにのみ生じているか第１のサブ有機層１２２ａと第２のサブ有機層１２２ｂを貫通しているかを判定する基準である。
【００８７】
解析部３２０はその基準周波数、容量判定基準、および容量基準特性を示す情報を読み出す。そして、取得した容量の周波数特性の基準周波数における容量Ｃｍを求める。また、容量基準特性の基準周波数における容量Ｃｒｅｆを求める。そして、解析部３２０は、容量Ｃｍと容量Ｃｒｅｆの関係が容量判定基準を満たすかどうか判定する。たとえば、容量Ｃｍが容量Ｃｒｅｆよりも小さい値であり、かつ、容量Ｃｍと容量Ｃｒｅｆの差が予め定められた差の基準よりも大きい場合、容量判定基準を満たすと判断される。容量判定基準を満たす場合、解析部３２０は、その容量判定基準に対応づけられたサブ有機層１２２において、リークが生じていると判定する。たとえば上記の例において、リークが第２のサブ有機層１２２ｂにのみ生じていると判定する。一方、容量判定基準を満たさない場合、リークは第１のサブ有機層１２２ａと第２のサブ有機層１２２ｂを貫通していると判定する。なお、容量Ｃｍと容量Ｃｒｅｆの差に基づいて、さらにリーク抵抗の大きさを判定しても良い。たとえば、差が大きいほど、リーク抵抗が小さいと判定することができる。
【００８８】
なお、記憶部３３０には、容量基準特性として、基準周波数における容量Ｃｒｅｆが予め保持されていても良い。その場合、解析部３２０は、容量Ｃｒｅｆを記憶部３３０から読み出し、取得された容量の周波数特性から求めた容量Ｃｍと共に用いることによって、上記と同様に判定できる。
【００８９】
このように、解析部３２０は、取得された容量の周波数特性の基準周波数における容量Ｃｍと、容量基準特性の基準周波数における容量Ｃｒｅｆとの関係に基づき、リーク箇所を特定できる。
【００９０】
なお、解析部３２０は、このように基準周波数における容量に基づいて判定する代わりに、取得された容量の周波数特性において、容量が予め定められた基準値をとる周波数と、容量基準特性の容量が基準値をとる周波数との関係に基づき、リーク箇所を特定してもよい。容量が基準値をとる周波数の関係に基づく判定は、第１の実施形態で説明したコンダクタンスまたはインピーダンスが基準値をとる周波数に基づく判定と同様に行うことができる。
【００９１】
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様にリーク箇所の特定が容易に行える。そして、製造過程のどの工程にリーク発生の原因があるか特定できる。
【００９２】
また、本実施形態の評価方法では、取得された容量の周波数特性の基準周波数における容量と、容量基準特性の基準周波数における容量との関係に基づき、リーク箇所を特定する。よって、コンダクタンス又はインピーダンスの周波数特性からのみでは判定が難しい場合であっても、より正確にリーク箇所を特定できる。
【００９３】
（第３の実施形態）
第３の実施形態に係る発光素子１０の評価方法は、以下に説明する点を除いて、第１の実施形態および第２の実施形態の少なくとも一方に係る発光素子１０の評価方法と同じである。
【００９４】
本実施形態に係る評価方法において、記憶部３３０には、複数のサブ有機層１２２のそれぞれに対応づけられた基準特性が保持されている。そして、取得工程Ｓ１０では、複数の基準特性が取得され、その複数の基準特性のうち、取得された周波数特性に最も近い基準特性が選択される。そして、選択された基準特性に対応するサブ有機層１２２を、リークが生じているサブ有機層１２２として特定する。
【００９５】
本実施形態において、各サブ有機層１２２に対応づけられた基準特性は、たとえば、そのサブ有機層１２２にリークが生じていた場合の周波数特性を示す表やグラフ、数式等であり得る。基準特性を示す情報は、そのサブ有機層１２２にリークが生じている発光素子１０の特性を測定することにより予め準備し、記憶部３３０に保持させておくことができる。また基準特性を示す情報は、各層の誘電率等を用いて理論的に算出したりすることにより予め準備し、記憶部３３０に保持させておいてもよい。すなわち、別途測定等を行った各層の誘電率等を用いて、評価しようとする発光素子１０の等価回路を作成し、その等価回路にリーク抵抗を付加した上で、シミュレーション等により周波数特性等を求めてもよい。なお、記憶部３３０は、一つのサブ有機層１２２について、複数の基準特性を保持していても良い。その場合、複数の基準特性は、複数のリーク抵抗の大きさとそれぞれ対応させることができる。
【００９６】
本実施形態に係る取得工程Ｓ１０は、第１の実施形態と同様に行うことができる。次いで、解析工程Ｓ２０では、取得工程Ｓ１０で取得した周波数特性と、予め記憶部３３０に保持された基準特性とに基づき、有機層１２０のリーク箇所を特定する。具体的には、解析部３２０は記憶部３３０から複数の基準特性を読み出して解析に用いる。たとえば解析工程Ｓ２０では、取得された周波数特性を示すグラフと、基準特性の周波数特性を示すグラフとのマッチング処理を行う。すなわち、取得された周波数特性を示すグラフと、基準特性の周波数特性を示すグラフの、特徴点をそれぞれ抽出し、互いの特徴点の一致度合いを算出する。特徴点としては、グラフの変曲点の座標や、直線部分の傾き、およそコンダクタンス又はインピーダンスがおよそ一定になる領域の値や周波数帯等が挙げられる。解析部３２０は、マッチング処理において、これらのうち一つのみを用いても良いし、これらから選択される二つ以上を用いても良い。なお、記憶部３３０には、基準特性として、これらの特徴点を示す情報が保持されており、解析部３２０がそれを読み出して用いても良い。
【００９７】
解析部３２０は、複数の基準特性のうち、取得された周波数特性と最も特徴点の一致度合いが高い基準特性を、取得された周波数特性に最も近い基準特性として選択する。そして、選択された基準特性に対応づけられたサブ有機層１２２を、リークが生じているサブ有機層１２２として特定する。
【００９８】
本実施形態によっても、有機層を含む発光素子のコンダクタンス又はインピーダンスの周波数特性を取得し、取得した周波数特性と、予め記憶部に保持された基準特性とに基づき、有機層のリーク箇所を特定する。したがって、リーク箇所の特定が容易に行える。そして、製造過程のどの工程にリーク発生の原因があるか特定できる。
【００９９】
（第４の実施形態）
第４の実施形態に係る発光素子１０の評価方法は、以下に説明する点を除いて、第１の実施形態、第２の実施形態および第３の実施形態の少なくともいずれかに係る発光素子１０の評価方法と同じである。
【０１００】
本実施形態に係る評価方法では、周波数特性を取得する際の条件を示す条件情報が、発光素子１０の構成毎に予め記憶部３３０に保持されている。取得工程Ｓ１０では、評価しようとする発光素子１０の構成に対応する条件情報を記憶部３３０から読み出し、読み出した条件情報に基づいて周波数特性を取得する。
【０１０１】
条件情報は、たとえば、第１電極１１０と第２電極１３０との間に印加する電圧の直流成分の値を示す情報を含む。また、条件情報は、周波数特性を取得する周波数範囲を示す情報を含んでもよい。また、一つの構成に対応する条件情報が、測定すべき複数の直流成分の値を含んでも良い。この場合、取得工程Ｓ１０では、条件情報に含まれる複数の直流成分のそれぞれで周波数特性を取得する。
【０１０２】
第１の実施形態で説明した通り、リーク箇所を精度良く特定するためには、各サブ有機層１２２の特性が顕在化するようなバイアス電圧、および、周波数帯域の条件を満たす周波数特性を用いることが重要である。そして、発光素子１０の評価方法において、適する測定条件や解析条件は、発光素子１０の構成、すなわち、有機層１２０を構成する各サブ有機層１２２の種類や膜厚、電極の材質等によって異なる。そこで、測定条件や解析条件が発光素子１０の構造毎に予め準備されており、評価しようとする発光素子１０の構成毎に適切なものが読み出され、用いられるようにすることにより、より効率よく正確にリーク箇所を特定することができる。
【０１０３】
また、本実施形態において基準特性は、発光素子１０の構成毎に予め記憶部３３０に保持されており、解析工程Ｓ２０では、評価しようとする発光素子１０の構成に対応する基準特性が記憶部３３０から読み出されて用いられる。基準特性は、発光素子１０の構成に応じて異なる。したがって、記憶部３３０に保持された複数の基準特性から、解析部３２０が、適切な基準特性を読み出して用いる。こうすることにより、構成が異なる複数種類の発光素子１０に対して、評価が行える。
【０１０４】
たとえば、一つの基材上に、発光色が互いに異なる複数の発光素子１０が設けられる場合がある。本実施形態において、取得工程Ｓ１０では、基材に設けられた発光色が互いに異なる複数の発光素子１０の内の、いずれかの発光素子１０の周波数特性が取得される。そして、解析工程Ｓ２０では、発光色毎に予め準備された基準特性の内、取得工程Ｓ１０で周波数特性が取得された発光素子１０の発光色に対応する基準特性が読み出されて用いられる。こうすることにより、基材上の異なる発光色の発光素子１０に対し、迅速に評価が行える。
【０１０５】
本実施形態において、発光素子１０の周波数特性が測定されるのに先立ち、評価装置の使用者は、評価しようとする発光素子１０の構成を評価装置３０の入力部（不図示）に入力する。次いで、取得部３１０は、入力部に入力された構成に対応する条件情報を記憶部３３０から読み出して測定部３４０に出力する。取得工程Ｓ１０において、測定部３４０では、取得した条件情報で示された条件で、発光素子１０の周波数特性を測定する。そして、取得部３１０は、測定部３４０で測定された周波数特性を取得する。
【０１０６】
次いで、解析工程Ｓ２０において、解析部３２０は、先に評価装置３０に入力された発光素子１０の構成に対応する基準情報を、記憶部３３０から読み出す。そして、読み出した基準情報を用いて、解析部３２０は、第１の実施形態、第２の実施形態および第３の実施形態の少なくともいずれかと同じ方法で、リーク箇所を特定する。
【０１０７】
本実施形態によっても、有機層を含む発光素子のコンダクタンス又はインピーダンスの周波数特性を取得し、取得した周波数特性と、予め記憶部に保持された基準特性とに基づき、有機層のリーク箇所を特定する。したがって、リーク箇所の特定が容易に行える。そして、製造過程のどの工程にリーク発生の原因があるか特定できる。
【０１０８】
（第５の実施形態）
図１７は、第５の実施形態に係る発光装置の製造方法のフローを示す図である。本製造方法は、発光素子１０を形成する工程Ｓ１００と、発光素子１０を評価する工程Ｓ１２０を含む。発光素子１０を評価する工程Ｓ１２０は、第１の実施形態、第２の実施形態、第３の実施形態、および第４の実施形態の少なくともいずれかの発光素子１０の評価方法により発光素子１０を評価する。
【０１０９】
図１８は、発光装置２０の構成例を示す平面図である。発光装置２０において、基材１００の面上には、複数の発光素子１０が設けられている。また、本図の例において、複数の発光素子１０には、発光色が互いに異なる第１の発光素子１０ａ，第２の発光素子１０ｂ，および第３の発光素子１０ｃが含まれている。第１の発光素子１０ａの発光色は、例えば赤色（ピーク波長が６００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下）であり、第２の発光素子１０ｂの発光色は、例えば緑色（ピーク波長が５３０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下）であり、第３の発光素子１０ｃの発光色は、例えば青色（ピーク波長が４５０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下）である。
【０１１０】
第１の発光素子１０ａ，第２の発光素子１０ｂ，および第３の発光素子１０ｃにおいては、互いに少なくとも一つのサブ有機層１２２の材料が異なる。すなわち、第１の発光素子１０ａ，第２の発光素子１０ｂ，および第３の発光素子１０ｃは、互いに素子の構成が異なる。ただし、本図の例に限定されず、発光装置２０は、一つの発光素子１０のみが設けられていても良い。また、複数の発光素子１０の発光色および構成は互いに同じであっても良い。また、本図では、発光装置２０に、発光色が異なる三種類の発光素子１０が含まれる例を示したが、発光装置２０には、発光色が異なる二種類の発光素子１０のみが含まれてもよいし、四種類以上の発光素子１０が含まれても良い。
【０１１１】
本図の例において、各第１の発光素子１０ａの第１電極１１０には第１の陽極端子１１２ａが接続されており、各第２の発光素子１０ｂの第１電極１１０には、第２の陽極端子１１２ｂが接続されており、各第３の発光素子１０ｃの第１電極１１０には、第３の陽極端子１１２ｃが接続されている。また、第１の発光素子１０ａ，第２の発光素子１０ｂ，および第３の発光素子１０ｃの第２電極１３０には、陰極端子１３２が接続されている。ただし、複数の第１の陽極端子１１２ａ同士、第２の陽極端子１１２ｂ同士、第３の陽極端子１１２ｃ同士は、互いに電気的に接続されていても良い。また、陰極端子１３２は、発光素子１０毎に独立して設けられていても良い。
【０１１２】
発光素子１０を形成する工程Ｓ１００では、基材１００上に第１電極１１０、複数のサブ有機層１２２を含む有機層１２０、および第２電極１３０を形成する。第１電極１１０、有機層１２０、および第２電極１３０は、それぞれ所定の形状にパターニングされる。基材１００上には、さらに、各発光素子１０を区画する絶縁膜などが設けられていても良い。
【０１１３】
発光素子１０を評価する工程Ｓ１２０では、第１の実施形態、第２の実施形態、第３の実施形態、および第４の実施形態の少なくともいずれかの発光素子１０の評価方法により発光素子１０を評価する。すなわち、陰極端子１３２と、いずれかの陽極端子１１２との間に電圧を印加して周波数特性を測定し、得られた周波数特性と、基準特性とに基づいて、リーク箇所を特定する。発光素子１０を評価する工程Ｓ１２０では、たとえば評価装置３０が用いられる。
【０１１４】
発光素子１０を評価する工程Ｓ１２０では、発光装置２０に含まれる発光素子１０のうち、一つのみを評価しても良いし、二つ以上を評価しても良いし、全ての発光素子１０を評価しても良い。
【０１１５】
構成の異なる複数の発光素子１０を評価する場合には、第４の実施形態で説明した評価方法を用いることができる。さらに、予め記憶部３３０に記憶された順に複数の発光素子１０が測定され、その順に対応するよう、条件情報や基準情報が順に読み出されるように測定部３４０および解析部３２０が制御されても良い。
【０１１６】
本実施形態によっても、有機層を含む発光素子のコンダクタンス又はインピーダンスの周波数特性を取得し、取得した周波数特性と、予め記憶部に保持された基準特性とに基づき、有機層のリーク箇所を特定する。したがって、リーク箇所の特定が容易に行える。そして、製造過程のどの工程にリーク発生の原因があるか特定できる。
【０１１７】
また、本実施形態に係る発光装置の製造方法では、発光素子を評価する工程を行う。したがって、発光素子の良否判定により、信頼性の高い発光装置を提供できる。
【実施例】
【０１１８】
以下、本実施形態を、実施例を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態は、これらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。
【０１１９】
＜発光素子の作製＞
ガラス基板上に、ＩＴＯを１１０ｎｍ、ＭｏＯ３を２０ｎｍ、ＰＰＤを１５０ｎｍ、Ａｌｑ３を１００ｎｍ、ＬｉＦを１ｎｍ、Ａｌを１００ｎｍこの順に積層し、素子Ａおよび素子Ｂを得た。各層の形成は、真空蒸着法を用いて行った。
【０１２０】
図１９は、素子Ａと素子ＢのＶＩカーブ（電圧−電流特性）を示す図である。測定は、Ａｄｖａｎｔｅｓｔ社製ソースメジャーユニットＲ６２４５を用いて行った。本図において、横軸は、電圧値が大きいほど逆バイアス電圧が大きいことを示している。本図に示す様に、素子Ａより、素子Ｂのコンダクタンスが低かった。以下では、素子Ａを評価対象の素子とみなし、素子Ｂを基準とするリークのない素子とみなして解析を行った。すなわち、素子Ｂの特性を基準特性とみなして、素子Ａの特性と比較した。
【０１２１】
図２０は、−５Ｖの直流成分を有する電圧を印加して得た素子Ａおよび素子Ｂの周波数特性であり、図２１は、３Ｖの直流成分を有する電圧を印加して得た素子Ａおよび素子Ｂの周波数特性である。測定は、Ａｇｉｌｅｎｔ社製ＬＣＲメータＨＰ４２８４Ａを用いて行った。第１の実施形態で示したように、素子Ａおよび素子Ｂの構成において、直流成分が−５Ｖの時は、ＰＰＤに正孔のみが注入されている状態であり、３Ｖの時は、ＰＰＤに正孔が、Ａｌｑ３に電子が注入されている状態である。
【０１２２】
図２０に示す様に、素子Ａでは素子Ｂよりも、ＰＰＤのコンダクタンスを示す領域のコンダクタンスが高かった。また、素子Ａでは素子Ｂよりも、ＰＰＤのコンダクタンスに遷移する周波数が高かった。本結果は、第１の実施形態の図９で説明したＰＰＤにリークパスがある場合の変化に当てはまる。
【０１２３】
一方、図２１に示す様に、素子Ａでは素子Ｂに対し、Ａｌｑ３のコンダクタンスを示す領域のコンダクタンスが低かった。本結果は、第１の実施形態の図１１で説明したＡｌｑ３にリークが生じている場合の変化に当てはまらない。
【０１２４】
以上の結果から、素子Ａでは、ＰＰＤ層にリークが生じていると判定できる。
【０１２５】
また、評価によって素子特性の変化が無いことを確認するため、周波数特性の測定を行う前後に素子Ａの電圧−電流特性の測定を行った。さらに、素子Ａを室温で保存し、周波数特性の測定の１５日後に再度、電圧−電流特性を測定した。
【０１２６】
図２２は、周波数特性の測定前、測定直後、および測定の１５日後に取得した素子ＡのＶＩカーブである。本図に示すように、周波数特性の測定前後では、ＶＩカーブに変化はなかった。一方、１５日後の測定結果では、リーク電流が見られ、局所的な非発光部が発生した。したがって、上記で判定したように、素子Ａはリーク箇所を含んでいたと考えられる。
【０１２７】
以上、図面を参照して実施形態及び実施例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【０１２８】
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ  発光素子
２０  発光装置
３０  評価装置
１００  基材
１１０  第１電極
１１２，１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ  陽極端子
１２０  有機層
１２２，１２２ａ，１２２ｂ  サブ有機層
１３０  第２電極
１３２  陰極端子
３１０  取得部
３２０  解析部
３３０  記憶部
３４０  測定部
【図１】
2017168224.tif 000004
【図２】
2017168224.tif 000005
【図３】
2017168224.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2017168224.tif 000010
【図８】
2017168224.tif 000011
【図９】
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【図１０】
2017168224.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
2017168224.tif 000015
【図１３】
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【図１４】
2017168224.tif 000017
【図１５】
2017168224.tif 000018
【図１６】
2017168224.tif 000019
【図１７】
2017168224.tif 000020
【図１８】
2017168224.tif 000021
【図１９】
2017168224.tif 000022
【図２０】
2017168224.tif 000023
【図２１】
2017168224.tif 000024
【図２２】
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