专利名称：有机el元件的制造方法和激光焦点位置设定方法
技术领域：
本发明涉及有机电致发光元件的制造方法和激光焦点位置设定方法。
背景技术：
以往，在阳极和阴极之间夹有有机层的有机电致发光(以下称为“有机EL”)元件中，有时会在制造工序中附着或混入导电性异物等而使得阳极和阴极短路。在该情况下，存在通过对短路的部分进行激光照射来修复(消除)短路的部分的方式(例如，参照专利文献I 4)。在专利文献I中，对附着于有机EL元件的导电性异物进行检测，对该异物周边区域的有机层进行激光照射。由此，使附着了异物的有机EL元件的阳极和阴极之间的有机层绝缘化，形成高电阻区域，消除因异物引起的阳极和阴极的短路。 在专利文献2中，在阳极和阴极的上方形成保护膜之前，对因异物而短路的部分照射激光。由此，通过使异物自身熔融变形、或者将异物自身烧断，从而消除由异物引起的阳极和阴极的短路。在专利文献3中，通过激光照射，使阳极和阴极因异物而短路的部分的阴极与未短路的部分的阴极断开而物理分离，由此消除因异物引起的阳极和阳极的短路。在专利文献4中，对有机EL元件的辉点(亮点)缺陷部照射飞秒激光等激光，形成缺损部来消除短路。通过采取上述专利文献I 4所公开的短路消除方式，阳极和阴极的短路状态得以消除。但是，假设在激光也会散射照射到短路部的周边部的情况下，构成有机EL元件的正常的各层叠膜会变形或变质，反而会导致作为有机EL元件的发光效率的下降和/或短寿命化。因此，对于具有细微构造的有机EL元件来说，不损伤短路部周边而使激光高效地照射短路部是尤为重要的。对于上述的激光照射，在专利文献5中公开了使激光高效地对照射目标点进行照射的技术。在专利文献5中公开了一种激光熔接机的焦点位置控制方式，其可以逐次检测来自熔接部分的激光反射光而基于其强度来自动调整焦点。具体而言，公开了如下的焦点控制测量来自熔接部分的反射激光的强度，基于预定的调整算法来控制驱动台的高度，使得其测量结果不超过阈值，从而使反射激光的强度最小化。也即是，当对熔接材料等单层材质的材料照射激光时，能够得到激光反射光，通过监视该反射光，使激光焦点对准熔接部分。由此，能够控制成使激光相对于被熔接物的焦点位置总是在最佳位置，其结果，能实现熔接品质的稳定化和高效率化。在先技术文献专利文献I :日本特开2004-227852号公报专利文献2 :日本特开2003-178871号公报专利文献3 :日本特开2005-276600号公报专利文献4 :日本特开2008-235177号公报
专利文献5 :日本特许第3154176号公报
发明内容
发明要解决的问题但是，在将专利文献5所记载的激光焦点控制方式应用于如有机EL元件的多层膜的情况下，由于会得到来自各个膜界面的多重反射光，因此无法仅提取并监视来自作为照射目标点的膜的激光反射光，难以使激光焦点与该照射目标的膜对准。因此，在使用了上述激光焦点控制方式的情况下，难以消除有机EL元件的短路状态，即使能够消除短路状态，也无法抑制其周边部的损伤。因此，激光修复后的有机EL元件无法保证发光效率和/或寿命的性能，难以改善修复效率、提高材料利用率。本发明是鉴于上述问题而完成的发明，目的在于提供一种能够使激光焦点对准作为多层膜的有机EL元件的特定膜、稳定且高效地消除短路部分的有机EL元件的制造方法以及激光焦点位置设定方法。 用于解决问题的手段为了解决上述课题，本发明的一种方式的有机EL元件的制造方法包括第I工序，准备有机EL元件，所述有机EL元件按下部电极层、包括发光层的有机层、上部电极层的顺序进行层叠，所述下部电极层和所述上部电极层中的至少一方由透明材料形成，所述有机EL元件具有缺陷部；第2工序，从由所述透明材料形成的电极层一侧对具有所述缺陷部的有机EL元件照射激光；第3工序，经过多光子吸收所述激光的过程，测定从所述有机EL元件放射的放射光的强度；第4工序，在改变所述激光在层叠方向上的焦点位置而执行了所述第2工序和所述第3工序之后，确定所述放射光的强度极小时的所述激光的层叠方向的焦点位置；以及第5工序，以所述确定出的层叠方向的焦点位置照射所述激光，消除由所述缺陷部引起的不良。发明效果根据本发明的有机电致发光元件的制造方法，能够利用经过多光子吸收过程而放射的放射光的强度、或者在比照射激光的波长短的短波长侧检测的放射光的强度来准确地确定激光的焦点位置，因此，能够在抑制由激光照射产生损伤的同时切实地消除阳极和阴极的短路。因此，能实现闻效率的修复，能提闻制造材料利用率。
图I是本发明实施方式的有机EL元件的剖面概略图。图2是表示高电阻化的阴极的形状的有机EL元件的俯视图。图3是说明本发明的有机EL元件的制造方法的流程图。图4是通过本发明的第I工序准备的有机EL元件的剖面概略图。图5是用于说明本发明实施方式的步骤S20的动作流程图。图6是用于说明本发明实施方式的步骤S30的动作流程图。图7是用于实施本发明实施方式的激光修复的系统结构图。图8是表示将高度方向作为参数而测得的放射光的分光光谱的图。图9大表示将高度方向作为参数而测得的放射光的分光光谱的图。
图10是表示放射光检测强度的Z位置依赖性的坐标图。图IlA是激光照射中的有机EL元件的剖面概略图。图IlB是表示激光描绘时以及恢复点亮确认时的像素的发光状态的图。图12是本发明实施方式的第I变形例的有机EL元件的剖面概略图。图13是本发明实施方式的第2变形例的有机EL元件的剖面概略图。图14是具备本发明的有机EL元件的电视系统的外观图。标号说明
1、1A、50、60 :有机EL元件;2、102 :像素；9 :透明玻璃10 :平坦化膜；11 :阳极；12 :空穴注入层；13 :发光层；14 :隔壁；15 :电子注入层；16 :阴极；16a、116a :阴极的一部 分；17 :薄膜封止层；18 :透明玻璃19 :封止用树脂层；20 :异物；30 :有机层；101 :激光振荡器；102 :检测器；103 :CCD摄像机；104 :照明；105 :载置台(stage) ；106 :吸收滤光器；125 :激光。
具体实施例方式本发明的一种方式的一种有机EL元件的制造方法包括第I工序，准备有机EL元件，所述有机EL元件按下部电极层、包括发光层的有机层、上部电极层的顺序进行层叠，所述下部电极层和所述上部电极层中的至少一方由透明材料形成，所述有机EL元件具有缺陷部；第2工序，从由所述透明材料形成的电极层一侧对具有所述缺陷部的有机EL元件照射激光；第3工序，测定经过所述激光的多光子吸收过程从所述有机EL元件放射的放射光的强度；第4工序，在改变所述激光在层叠方向上的焦点位置而执行了所述第2工序和所述第3工序之后，确定所述放射光的强度极小时的所述激光的层叠方向的焦点位置；以及第5工序，以所确定的层叠方向的焦点位置照射所述激光，消除由所述缺陷部引起的不良。以往，通过观察对于单一材料的反射光、也即是波长与照射光相同的反射光，能够适当地使激光焦点对准该材料。但是，有机EL元件构成为层叠有阳极、阴极、阳极和阴极之间的多个有机层等多层数十nm 数百nm左右的非常薄的层，难以监视来自各层的多重反射光而使焦点对准特定层来照射激光。根据本方式，能够根据经过多光子吸收过程而放射的来自特定层的放射光的强度来准确地决定激光的焦点位置，因此能够使激光的焦点对准与该放射光对应的特定层。因此，能够在抑制由激光照射产生损伤的同时切实地消除阳极和阴极之间的短路，实现高效率的修复，提高制造材料利用率。另外，本发明的一种方式优选包括第I工序，准备有机EL元件，所述有机EL元件按下部电极层、包括发光层的有机层、上部电极层的顺序进行层叠，所述下部电极层和所述上部电极层中的至少一方由透明材料形成，所述有机EL元件具有缺陷部；第2工序，从由所述透明材料形成的电极层一侧对具有所述缺陷部的有机EL元件照射激光；第3工序，测定在比所述激光的照射波长短的短波长侧检测的放射光的强度;第4工序，在改变所述激光在层叠方向上的焦点位置而执行了所述第2工序和所述第3工序之后，确定所述放射光的强度极小时的所述激光的层叠方向的焦点位置；以及第5工序，以所述确定出的层叠方向的焦点位置照射所述激光，消除由所述缺陷部引起的不良。根据本方式，能够根据波长比照射激光的波长短的来自特定层的放射光的强度来准确地决定激光的焦点位置，因此能够使激光的焦点对准与该放射光对应的特定层。因此，能够在抑制由激光照射产生损伤的同时切实地消除阳极和阴极的短路，实现高效率的修复，提闻制造材料利用率。另外，本发明的一种方式优选在所述第3工序中，经由对波长与所述第2工序中照射的激光的波长相同的光进行吸收的吸收滤光器，测定所述放射光的强度。根据本方式，经由对波长与照射的激光的波长相同的光进行吸收的吸收滤光器，测定上述放射光的强度，因此能够切实地除去波长与照射的激光的波长相同的反射光，只准确地测定波长与照射的激光的波长不同的放射光的强度，所以能够高精度地确定焦点位置。另外，本发明的一种方式中，在所述第3工序中测得的放射光是从包括所述下部电极层、所述有机层和所述上部电极层的多个层中的特定层放射的光，在所述第5工序中，将配置所述特定层的位置作为所述确定出的层叠方向的焦点位置而进行激光照射，消除由 所述缺陷部引起的不良。经过多光子吸收过程而放射出的放射光、或者波长比照射激光波长短的放射光存在从构成有机EL元件的层叠构造的各层放射的可能性。在本发明中，根据构成各层的材料的带隙(band gap)等，使放射光的波长和各层相关联，测定与要使激光的焦点对准的层对应的放射光的波长的强度，由此确定层叠方向的焦点位置。由此，即使是如有机EL元件的层叠构造，也能够监视与特定层对应的放射光来使焦点对准该特定层而高效率地照射激光。另外，本发明的一种方式优选所述激光为超短脉冲激光。根据本方式，通过照射超短脉冲激光，特别是能够容易地使无定形(非晶)状态的阳极或者阴极高电阻化。进而，对于通过其它的激光不容易加工的透明导电性材料，可以进行高电阻化。另外，本发明的一种方式优选所述照射的激光的波长为750nm 1600nm。根据本方式，所使用的激光的波长为750nm 1600nm，这是能够放射由多光子吸收产生的放射光或者波长比照射激光波长短的放射光的波长域。另外，本发明的一种方式优选所述放射光的波长为比所述照射的激光的波长短3nm 50nm的波长。通过该范围内的放射光检测，放射光检测强度的焦点位置依赖性变得明确，该焦点位置的确定变得容易。另外，本发明的一种方式优选所述透明材料为透明金属氧化物。由此，由于电极的构成材料为透明的金属氧化物，因此通过照射超短脉冲激光，能够更切实地进行高电阻化。另外，本发明的一种方式优选所述下部电极层和所述上部电极层的一方由高反射率的金属形成。由此，由于激光能被上述高反射率的金属反射，因此能够更高效地将激光聚光在要聚集的层。另外，本发明的一种方式中，在所述有机EL元件，在所述上部电极层的上方层叠有调光层，在所述第2工序和所述第5工序中，经由所述调光层，进行所述激光的照射。
上述的激光选择能够透过调光层的波长，由此能够经由调光层消除短路。另外，本发明的一种方式中优选所述缺陷部为所述下部电极层和所述上部电极层短路的短路部，消除由所述缺陷部引起的不良的工序为使所述短路部附近高电阻化的工序。根据本方式，通过使构成短路的部分及其周边中的至少一方的电极的材料变化，使下部电极或者上部电极的一部分高电阻化。由此，能够消除短路，对阳极和阴极之间的有机层施加电压时，使包括阳极、有机层和阴极的该像素恢复发光。另外，本发明不仅可以作为具备这样的技术特征的有机EL元件的制造方法来实现，也可以作为使用了有机EL元件的制造方法所包含的特征性步骤的激光焦点位置设定方法来加以实现。
以下，基于附图对本发明实施方式的有机EL元件的制造方法和激光焦点位置设定方法进行说明。以下，在所有附图中对相同或相当的要素标记相同的标号，省略其重复的说明。(实施方式I)<元件构造>图I是本发明实施方式I的有机EL元件I的剖面概略图。图I中示出的有机EL元件I是具有阳极、阴极以及由该阳极和阴极夹着的有机层的有机功能器件，所述有机层包括发光层。如图I所示，有机EL元件I中，在透明玻璃9上具备平坦化膜10、阳极11、空穴注入层12、发光层13、隔壁14、电子注入层15、阴极16、薄膜封止层17、封止用树脂层19以及透明玻璃18。阳极11和阴极16分别相当于本发明中的下部电极层和上部电极层。另外，空穴注入层12、发光层13以及电子注入层15相当于本发明中的有机层。透明玻璃9和18是保护发光面板的发光表面的基板，例如是厚度为O. 5mm的透明的无碱玻璃。作为一个例子，平坦化膜10由绝缘性的有机材料形成，例如形成在包括驱动用的薄膜晶体管(TFT)等的基板上。阳极11是提供空穴、也即是从外部电路流入电流的阳极，例如为由Al或者银合金APC等形成的反射电极层叠在平坦化膜10上的构造。反射电极的厚度例如为10 40nm。阳极11例如也可以是由IT0(Indium Tin Oxide :氧化铟锡)和银合金APC等形成的2层构造。这样，通过用APC等的高反射率的金属形成阳极11，能由高反射率的金属对照射激光进行反射，因此能够更高效地将激光聚光于要聚集(focus)的层。空穴注入层12是以空穴注入性材料为主成分的层。所谓的空穴注入性材料是具有将从阳极11侧注入的空穴稳定地、或辅助空穴的生成地注入发光层13的功能的材料，例如可使用PEDOT (polyethylenedioxythiophene :乙撑二氧噻吩)、苯胺(aniline)等的化合物。发光层13是通过在阳极11和阴极16之间施加电压来进行发光的层，例如是层叠 a-NPD(Bis[N-(l-naphthyl)-N-phenyl]benzidine)来作为下层、层叠Alq3 (tris- (8-hydroxyquinoline) aluminum)来作为上层的构造。
电子注入层15是以电子注入性材料为主成分的层。所谓的电子注入性材料是具有将从阴极16注入的电子稳定地、或辅助电子的生成地注入发光层13的功能的材料，例如可使用聚对苯乙烯(PPV :poly_phenylene vinylene)。阴极16是提供电子、也即是向外部电路流出电流的阴极，例如为由作为透明金属氧化物的ITO层叠而成的构造。也可以由Mg、Ag等材料来形成为透明电极。另外，电极的厚度例如为10 40nm。隔壁14是用于使发光层13分离为多个发光区域的壁，例如由感光性的树脂形成。薄膜封止层17例如由氮化硅形成，具有将上述的发光层13、阴极16与水蒸气、氧隔绝的功能。用于防止发光层13本身、阴极16由于暴露于水蒸气、氧中而发生劣化(氧化)。
封止用树脂层19为丙烯系树脂或环氧系树脂，具有使上述形成于基板上的平坦 化膜10 薄膜封止层17的一体形成的层和透明玻璃18接合的功能。上述的阳极11、发光层13和阴极16的结构为有机EL元件的基本结构，通过这样的结构，当在阳极11和阴极16之间施加适当的电压时，从阳极11侧向发光层13注入空穴，从阴极16侧向发光层13注入电子。通过这些注入的空穴和电子在发光层13复合而产生的能量，发光层13的发光材料被激发而进行发光。空穴注入层12和电子注入层15的材料，在本发明中不作限定，可以使用众所周知的有机材料或者无机材料。另外，作为有机EL元件I的结构，在空穴注入层12和发光层13之间也可以具有空穴输送层，在电子注入层15和发光层13之间也可以具有电子输送层。另外，可以配置空穴输送层来代替空穴注入层12，可以配置电子输送层来代替电子注入层15。所谓的空穴输送层是以空穴输送性材料为主成分的层。在此，所谓的空穴输送性材料是同时具备具有电子施主性而容易成为阳离子(空穴)的性质、以及通过分子间的电荷移动反应来传输所生成的空穴的性质的材料，该空穴输送性材料适于从阳极11到发光层13的电荷输送。另外，电子输送层是以电子输送性材料为主成分的层。在此，所谓的电子输送性材料是同时具备具有电子受主性而容易成为阴离子的性质、以及通过分子间的电荷移动反应来传输所生成的电子的性质的材料，该电子输送性材料适于从阴极16到发光层13的电荷输送。另外，有机EL元件I还可以是在透明玻璃18的下面具备进行红、绿、蓝的颜色调整的彩色滤光片(调光层)的结构。在本发明中，将空穴注入层12、发光层13以及电子注入层15合并称为有机层30。另外，在具有空穴输送层、电子输送层的情况下，这些层也包括在有机层30中。有机层30的厚度例如为IOOnm 200nm。另外，将配置在由隔壁14分离的发光区域的平坦化膜10、阳极11、有机层30、阴极16、薄膜封止层17以及透明玻璃18称为像素2。进一步，在制造工序中，图I示出的有机EL元件I会在阳极11和阴极16之间混入导电性的异物20，经由异物20而阳极11和阴极16会短路。并且，为如下结构通过使异物20周边的阴极的一部分16a高电阻化，消除(修复)了因异物20而短路的阳极11和阴极16之间的短路。关于短路部分的修复工序，将在下文进行说明。图2是表示高电阻化的阴极的形状的有机EL元件的俯视图。如图2所示，在本实施方式中，激光焦点对准异物20周围的预定区域的阴极16而照射激光。例如，对与异物20相距10 μ m左右的周围内的阴极16，呈20 μ mX 20 μ m的正方形框状地高效照射激光，形成高电阻化的阴极的一部分16a。<制造方法>接着，对有机EL元件I的制造方法进行说明。图3是说明本发明的有机EL元件的制造方法的流程图。首先，准备有机EL面板(SlO)。有机EL面板是呈矩阵状配置有像素的面板，所述像素形成有有机EL元件和驱动该有机EL元件的驱动电路。本工序是层叠形成呈矩阵状配置的多个像素所具有的有机EL元件的工序，相当于第I工序。接着，在通过步骤SlO形成的具有多个像素的有机EL面板中，对各像素具有的有机EL元件的短路状态进行检查，确定处于该短路状态的短路缺陷部(S20)。
最后，通过激光照射来修复通过步骤S20检测出的短路缺陷部(S30)。步骤S30的工序是本发明的特征性的工序。通过以上的工序，完成材料利用率闻且具有闻品质的有机EL兀件的有机EL面板。以下，详细说明上述的3个工序。首先，对准备有机EL元件的工序(SlO)进行说明。图4是通过本发明的第I工序准备的有机EL元件的剖面概略图。在图4中示出阳极11和阴极16因异物20而短路的有机EL元件IA的剖面构造。首先，在包括TFT的基板上形成由绝缘性的有机材料形成的平坦化膜10，之后，在平坦化膜10上形成阳极11。例如，通过溅射法在平坦化膜10上成膜30nm的Al，之后，经过通过光刻和湿式蚀刻进行的图案形成工序来形成阳极11。接着，在阳极11上，例如通过使PEDOT溶于由二甲苯形成的溶剂、并旋涂该PEDOT溶液，由此形成空穴注入层12。接着，在空穴注入层12上，例如通过真空镀气法层叠a -NPD, Alq3而形成发光层13。接着，在发光层13上，例如通过使聚对苯乙烯(PPV)溶于由二甲苯或者氯仿(chloroform)形成的溶剂、并进行旋涂，由此形成电子注入层15。接着，使形成了电子注入层15的基板不暴露于空气而形成阴极16。具体而言，在电子注入层15上,通过派射法层叠35nm的ITO(Indium Tin Oxide),由此形成阴极16。此时，阴极16为无定形状态。通过上述制造工序，形成具有作为发光元件的功能的有机EL元件。在阳极11的形成工序和空穴注入层12的形成工序之间，在预定位置形成由表面感光性树脂形成的隔壁14。接着,在阴极16上,例如通过等离子体CVD (Chemical Vapor Deposition :化学气相沉积)法层叠500nm的氮化硅，形成薄膜封止层17。薄膜封止层17形成为与阴极16的表面接触，因此，特别优选严格设定作为保护膜的必要条件，优选如上述的氮化硅所代表的非氧系无机材料。另外，也可以是例如如氧化硅(SixOy)、氮氧化硅(SixOyNz)的氧系无机材料、这些无机材料形成多层而得到的结构。另外，形成方法不限于等离子体CVD法，也可以是使用氩等离子体的溅射法等其他的方法。接着，在薄膜封止层17的表面涂敷封止用树脂层19。之后，在所涂敷的封止用树脂层19上配置透明玻璃18。在此，也可以在透明玻璃18的主面预先形成彩色滤光片(调光层)。在该情况下，将形成了彩色滤光片的面作为下方，在所涂敷的封止用树脂层19上配置透明玻璃18。薄膜封止层17、封止用树脂层19以及透明玻璃18相当于本发明中的保护膜。最后，一边从上面一侧向下方对透明玻璃18进行加压，一边施加热或者能量射线，使封止用树脂层19固化，将透明玻璃18和薄膜封止层17粘结。通过这样的形成方法,形成图4所示的有机EL元件I。阳极11、空穴注入层12、发光层13、电子注入层15以及阴极16的形成工序在本发明中不作限定。
接着，对确定有机EL元件的短路缺陷部的工序(S20)进行说明。在图4中，异物20例如是由于作为阳极11的材料的Al在形成阳极11后附着在阳极11上，接着层叠了空穴注入层12、发光层13、电子注入层15、阴极16而产生的。异物20的大小例如直径为200nm、高度为500nm左右。由于阳极11和阴极16因异物20而短路，因此在该像素2中，有机EL元件不发光，成为死点(熄灭点)像素。图5是用于说明本发明实施方式的步骤S20的动作流程图。首先，进行通过步骤SlO形成的有机EL面板的点亮检查(S21)。具体而言，通过有机EL面板具备的驱动电路,或者通过外部连接的源表(source meter),对有机EL面板具有的所有像素同时施加正向偏置电压。此时，通过CCD摄像机等对所有像素同时进行拍摄。然后，由上述正向偏置电压施加期间的拍摄图像算出各像素的发光辉度(brightness)，检测出该发光辉度为预定的阈值以下的像素、即所谓的死点像素(S22)。接着，对检测出的死点像素进行放大观测(S23)。具体而言，例如，使用摄像显微镜对死点像素进行观测。此时，在放大观测的死点像素的区域中确定异物20(S24)。接着，确定对通过步骤S22检测出的死点像素施加反向偏置电压而泄露(leak)发光的发光点(S25)。在正常像素中，不会因上述反向偏置电压而在有机EL元件中流动电流，但在具有短路缺陷部的有机EL元件中，会在短路部位观测到由泄露电流引起的泄露发光。根据对该泄露发光状态进行拍摄而得到的图像，确定发光像素中的泄露发光点。具体而言，通过有机EL面板具备的驱动电路，或者通过外部连接的源表，对检查对象的像素施加预定的反向偏置电压。并且，确定在施加上述反向偏置电压的期间进行阈值强度以上的泄露发光的发光点。由施加反向偏置电压而引起的泄露发光是微弱的，因此由CCD摄像机等进行的拍摄优选在完全遮光环境中执行。并且，以阈值强度使各拍摄点的发光强度2值化，判断是否为泄露发光点。这样一来能确定泄露发光点。CXD摄像机优选冷却型CXD摄像机。由此，即使在微弱的有机EL元件的泄露发光的拍摄中，也能够确保预定的S/N比。因此，能排除检查时的噪声，提高缺陷像素的检测精度。接着，通过将步骤S24中放大观测到的施加正向偏置电压时的死点像素的图像、和步骤S25中观测到的施加反向偏置电压时的泄露发光点的图像合成，确定该死点像素中的短路缺陷部的位置(S26)。在上述步骤S26的短路缺陷部位置的确定工序中，根据施加正向偏置电压时确定的异物和施加反向偏置电压时确定的泄露发光点的一致度来确定短路缺陷部位置，但也可以通过施加正向偏置电压时确定异物或者施加反向偏置电压时确定泄露发光点来确定短路缺陷部位置。另外，具有短路缺陷部的像素的检测不限于上述的方法，例如，也可以测定在有机EL元件的阳极11和阴极16之间流动的电流值，基于电流值的大小进行检测。在该情况下，可以将施加正向偏置电压时能得到与正常像素同等的电流值、施加反向偏置电压时能观测到泄露发光的像素判断为死点像素。接着，对本发明的主要部分、即通过激光照射来修复有机EL元件的短路缺陷部的工序(S30)进行说明。在本工序中，不是监视具有与激光照射波长相同的波长的反射光，而是监视来自构成有机EL元件的多层膜中的某特定层的放射光，由此使激光焦点对准该特定层。上述放 射光是由于上述特定层中的多光子吸收而产生的，能够成为在该特定层具有固有的波长域的光。因此，在高效地对特定层照射激光的情况下，一边监视与该特定层对应的放射光，一边调整激光源和该特定膜的距离，由此能够使激光焦点对准该特定层。经过上述的多光子吸收过程而放射的放射光是基于构成各层的材料的带隙(bandgap)等而能与各层关联的光，但该放射光不限于此。即使是未被判断为经过多光子吸收过程的放射光，只要是与照射的激光波长相比为短波长的光、且能通过与各层关联的放射光来确定Z方向的焦点位置的光，也包含在本发明的制造方法中。图6是用于说明本发明实施方式的步骤S30的动作流程图。另外，图7是用于实施本发明实施方式的激光修复的系统结构图。图7所示的系统具备激光振荡器101、检测器102、CXD摄像机103、照明104、载置台105以及吸收滤光器106。另外，作为制造半成品的具有有机EL元件IA的有机EL面板被固定配置在载置台105上。激光振荡器101例如能够振荡产生波长为750nm 1600nm、输出能量为I 30 μ J、脉冲宽度为数飞秒至数皮秒级(order)的超短脉冲激光。所述超短脉冲激光例如包含飞秒激光，合适的脉冲宽度的范围是IOOfs 20ps。通过照射超短脉冲激光，特别是能够容易地使无定形(非晶)状态的阳极或者阴极的构成材料高电阻化。进而，对于通过其它激光不容易加工的透明导电性材料，能够进行高电阻化。在本实施方式中，激光焦点对准阴极16，使阴极16的一部分高电阻化。此时，能够使阴极16的一部分高电阻化的输出能量的范围依赖于所照射的激光的波长。当对阴极16照射具有过大的输出能量的激光时，激光到达设置于阴极16的下方的有机层30，有机层30会受到损伤。另外，当对阴极16照射具有过小的输出能量的激光时，阴极16无法高电阻化。另外，当照射脉冲宽度为20pSec以上的脉冲宽度激光时，有机层30会受到损伤。综上所述，通过对有机EL元件照射上述激光波长的范围、且上述脉冲宽度范围的脉冲宽度激光，能够容易地使阴极16的一部分高电阻化。检测器102是对通过激光照射从有机EL元件放射出的放射光进行分光的分光器。CXD摄像机103是为了高精度地调整载置台105的高度Z和平面方向而对载置台上的有机EL面板表面进行观察的监视器。照明104具有辅助观测有机EL面板表面状态和/或激光照射状态的功能。载置台105可以在高度方向Z、以及平面方向X和平面方向Y上移动，具有固定激光修复的对象物的功能。吸收滤光器106具有如下功能吸收波长与所照射的激光的波长相同的光，使其不透过到检测器102 —侧。以下，根据图6的流程图详细说明修复工序(S30)。首先，设定进行激光修复的有机EL元件的高度(S31)。具体而言，操作者一边通过监视器观察由CXD摄像机103拍摄到的图像，一边通过目视设定Z方向。接着，在所设定的Z位置，对有机EL面板照射波长与激光波长相同的引导(guide)光、或者激光本身(S32)。上述的步骤S32相当于从阴极侧对有机EL元件IA照射激光的第2工序。 接着，在所设定的Z位置，通过检测器102对来自有机EL面板的放射光进行分光测定(S33)。上述的步骤S33相当于经过多光子吸收激光的过程而测定从有机EL元件IA放射出的放射光的强度的第3工序。在不同的Z位置执行上述步骤S31 S33。这样，取得按各Z位置分光检测出的光
-i'TfeP曰。图8是表示将高度方向作为参数而测得的放射光的分光光谱的图。在本实施方式中，激光的入射波长为800nm。在图8所不的坐标图中，横轴表不来自有机EL兀件的放射光的波长，纵轴表示该放射光的检测强度。为了比较对各Z位置测得的分光光谱，在纵轴方向上偏移表示检测强度。在图8的分光光谱中，主要检测出4个峰波长(图8中的A D)。图9是放大表示将高度方向作为参数而测得的放射光的分光光谱的图。如图9所示，在分光光谱中观测的峰波长与激光入射波长相比都位于短波长的一侧。这推测为构成有机EL元件的各层叠膜因入射的激光而进行多光子吸收并被激发，由此放射波长比入射激光的波长短的光。设为图8和图9所示的放射峰是通过上述多光子吸收而产生的，则通过考虑各层叠膜的带隙等，能判断为峰A与来自阴极16 (ITO)和电子注入层15的界面的放射光对应，峰B与来自电子注入层15的放射光对应，峰C与来自阴极16 (ITO)的放射光对应，峰D与来自发光层13的放射光对应。图10是表不放射光检测强度的Z位置依赖性的坐标图。图10中，对于图8和图9的分光光谱，着眼于上述4个放射光峰波长，绘制出各峰波长的Z位置和检测强度的关系。在图10中示出检测强度具有Z位置依赖性，在检测强度极小的Z位置附近，由多光子吸收产生的放射量小。在该极小的Z位置附近由多光子吸收产生的放射量小，这意味着聚集而照射的激光被位于Z位置的被照射物高效地吸收。例如，对于Z位置依赖性强的峰波长A和B，在Z位置为-30 μ m -40 μ m附近时，检测强度极小。特别是对于峰波长A，上述极小的Z位置的放射光强度小，因此通过将Z位置设定为-30 μ m -40 μ m,能够高效地使激光入射光聚集在阴极16 (ITO)和电子注入层15的界面。所谓的检测强度极小的Z位置并不限定于在图10的表示Z位置依赖性的坐标图中检测强度成为极小值的Z位置，而是定义为包括检测强度成为极小值的Z位置的预定的Z位置范围。放射光的波长优选为比所照射的激光的波长短3nm 50nm的波长。通过该范围的放射光检测，放射光检测强度的焦点位置依赖性变得明确，容易确定该焦点位置。
再回到图6，说明激光修复工序。接着，确定进行激光修复时的载置台高度(S35)。具体而言，根据图10所示的各放射光峰波长的放射光检测强度的Z位置依赖性，确定进行激光修复时的最佳的Z位置。根据上述的例子，通过将Z位置确定为-30 μ m -40 μ m,能够使具有800nm的波长的激光入射光高效地聚集于阴极16(IT0)和电子注入层15的界面。上述的步骤S35相当于确定放射光的强度极小时的激光的层叠方向的焦点位置的第4工序。接着，设定激光照射位置和描绘线(S36)。具体而言，如图2所示，在本实施方式中，设定平面方向的描绘线，使得对与异物相距10 μ m左右的周围内的阴极16，以20 μ mX 20 μ m的正方形框状照射激光，以使得对异物20周围的预定区域的阴极16照射激 光。接着，根据通过步骤S35确定的载置台高度和通过步骤S36设定的平面方向的描绘线，开始激光描绘(S37)。图IlA为激光照射中的有机EL元件的剖面概略图。如图IlA所示，通过包围存在异物20的短路缺陷部而对该缺陷部的周围照射激光125，与异物20电短路的阴极区域、也即是由阴极的一部分16a包围的阴极区域与其他的阴极区域绝缘，经由异物20与阳极11短路连接。由此，在由阴极的一部分16a包围的阴极区域不产生阳极11和阴极16之间流动电流的通路，但在该阴极区域以外的阴极区域正常产生阳极11和阴极16之间流动电流的通路。上述的步骤S37相当于将所确定的层叠方向的位置作为激光在层叠方向上的焦点位置来照射激光、消除由短路缺陷部引起的不良的第5工序。最后，通过上述的激光修复，对具有短路缺陷部的像素是否已经恢复进行点亮确认(S38)。图IlB是表示激光描绘时以及恢复点亮确认时的像素的发光状态的图。在步骤S37的激光描绘期间，只要描绘线不连接，即使施加正向偏置电压，具有短路缺陷部的像素也不发光。另一方面，在描绘线完成后的恢复点亮确认时，确认到通过施加正向偏置电压，由描绘线包围的区域不发光，但其他的区域发光。在将其作为有机EL发光面板整体来进行确认的情况下，虽然20 μ mX 20 μ m的正方形的区域不发光，但该不发光部分不会被视觉识另1J到，能提闻有机EL面板的画质。以往，通过观察对于单一材料的反射光，能够适当地使激光焦点对准该材料，但有机EL元件构成为层叠有阳极、阴极、阳极与阴极之间的多个有机层等多层数十nm 数百nm左右的非常薄的层，难以对来自各层的多重反射光进行监视而使焦点对准特定层来照射激光。与此相对，根据以上说明的有机EL元件I的制造方法，能够根据经过多光子吸收过程而放射的来自特定层的放射光强度，准确地决定激光的焦点位置，因此能够在抑制由激光照射产生损伤的同时切实地消除阳极和阴极的短路。因此，能实现高效率的修复，能提高制造材料利用率。在上述的有机EL元件I的制造方法中，进行Z位置确定的步骤S31 S35可以在即将激光修复之前进行，另外，也可以作为多个有机EL面板共同的步骤，不是即将步骤S36 S38的激光修复工序之前实施，而是另外事先加以实施。〈第一变形例〉图12是本发明实施方式的第一变形例的有机EL元件的剖面概略图。本变形例的有机EL元件50与上述实施方式的有机EL元件I相比，只是进行激光照射的区域不同，元件的层叠构造和异物的产生状态相同。以下，省略与上述实施方式的相同点的说明，只对不同点进行说明。在上述实施方式中，在经过了通过监视特定的放射光而进行的Z方向的最优化工序之后，包围异物20而呈正方形框状照射了激光，但在本变形例中，对包括异物20的方形区域整体照射激光。在本变形例，也在进行激光照射而使上述方形区域高电阻化之前，执行图6所示的步骤S31 S35，确定有机EL元件50的Z位置。由此，能够在抑制由激光照射产生损伤的同时切实地消除阳极和阴极的短路。 通过本变形例的激光照射，也能使包括异物20的阴极区域高电阻化，使该阴极区域与其他的阴极区域绝缘。由此，在包括异物20的阴极区域不产生阳极11和阴极16之间流动电流的通路，但在该阴极区域以外的阴极区域正常产生阳极11和阴极16之间流动电流的通路。〈第2变形例〉接着，对本发明实施方式的第2变形例进行说明。本变形例的有机EL元件60与上述的实施方式的有机EL元件I的不同点在于，阳极和阴极不经由导电性异物而直接接触发生短路，对该短路的部分进行修复。图13是本发明实施方式的第2变形例的有机EL元件的剖面概略图。图13所示的有机EL元件60的层叠构造与实施方式I是同样的，因此省略说明。在图13中，阳极11和阴极16在阴极的一部分116a处直接接触。例如在有机层30的形成工序中在短路部分的位置形成小孔，之后，在阴极16的形成工序中构成阴极16的材料流入该小孔而形成了阴极16，因此这样一来，阳极11和阴极16会在阴极的一部分116a处直接接触。并且，通过使阴极的一部分116a高电阻化，成为消除了短路的阳极11和阴极16的短路的结构。在上述的实施方式中，在经过了通过监视特定的放射光而进行的Z方向的最优化工序之后，包围异物20而呈正方形框状照射了激光，但在本变形例中，对包括上述小孔部的方形区域整体照射激光。在本变形例中，也在进行激光照射而使上述方形区域高电阻化之前，执行图6所示的步骤S31 S35，确定有机EL元件60的Z位置。由此，能够在抑制由激光照射产生损伤的同时切实地消除阳极和阴极的短路。通过本变形例的激光照射，包括上述小孔部的阴极区域也与阳极11绝缘。由此，在包括上述小孔部的阴极区域不产生阳极11和阴极16之间流动电流的通路，但在该阴极区域以外的阴极区域正常产生阳极11和阴极16之间流动电流的通路。本发明不限定于上述的实施方式及其变形例，可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种改良、变形。例如，在上述的实施方式中，对将下部电极作为阳极、将上部电极作为阴极的结构进行了表示，但也可以是将下部电极作为阴极、将上部电极作为阳极的结构。另外，作为有机EL元件的结构的平坦化膜、阳极、空穴注入层、发光层、隔壁、电子注入层、阴极、薄膜封止层、封止用树脂层以及透明玻璃不限于上述实施方式示出的结构，也可以变更材料、结构、形成方法。例如，在空穴注入层和发光层之间也可以具有空穴输送层，在电子注入层和发光层之间也可以具有电子输送层。另外，也可以是在透明玻璃的下面设置进行红、绿、蓝的颜色调整的彩色滤光片以使得覆盖由隔壁分离的各发光区域的结构。上述的飞秒激光可以透过彩色滤光片，因此能够经由该彩色滤光片消除短路。另外，激光的照射位置不限于上述的实施方式，既可以设定在包括异物、短路部分的预定的范围内，也可以仅设定在异物、短路部分。另外，还可以设定成包围异物、短路部分的周围。另外，不限于对阴极照射激光，也可以对阳极照射激光。另外，本发明也可以作为如下的激光焦点位置的设定方法进行应用，S卩，一边使激光的焦点位置在层叠方向上变化，一边从由透明材料形成的电极层一侧，对按下部电极层、发光层、上部电极层的顺序层叠且下部电极层和上部电极层中的至少一方由透明材料形成的发光元件照射激光，每当使焦点位置在层叠方向上变化时，经过多光子吸收激光的过程而测定从发光兀件放射出的放射光的强度，确定放射光的强度极小时的激光的层叠方向的焦点位置。 通过上述激光焦点位置的设定方法，能够根据经过多光子吸收过程而放射出的来自特定层的放射光的强度，准确地确定激光的焦点位置，因此能够使激光的焦点对准与该放射光对应的特定层。因此，能够在抑制由激光照射产生损伤的同时切实地执行对特定层的激光加工，能实现高效率的加工处理，能提高制造材料利用率。另外，只要不脱离本发明的主旨，在各实施方式中实施本领域技术人员能够想到的各种变形而得到的方式、组合不同的实施方式及其变形例中国的构成要素而构成的方式也包括在本发明的范围内。本发明例如适于制造如图14所示的具备有机EL元件的薄型平板电视系统。产业上的可利用性本发明的有机EL元件的制造方法以及激光焦点位置的设定方法尤其在要求大画面和高分辨率的薄型电视机和个人电脑的显示器等的技术领域中是有用的。
权利要求
1.一种有机EL元件的制造方法，包括 第Iエ序，准备有机EL元件，所述有机EL元件按下部电极层、包括发光层的有机层、上部电极层的顺序进行层叠，所述下部电极层和所述上部电极层中的至少一方由透明材料形成，所述有机EL元件具有缺陷部； 第2エ序，从由所述透明材料形成的电极层ー侧对具有所述缺陷部的有机EL元件照射激光； 第3エ序，測定经过所述激光的多光子吸收过程从所述有机EL元件放射的放射光的强度； 第4エ序，在改变所述激光在层叠方向上的焦点位置而执行了所述第2エ序和所述第.3エ序之后，确定所述放射光的強度极小时的所述激光的层叠方向的焦点位置；以及 第5エ序，以所确定的层叠方向的焦点位置照射所述激光，消除由所述缺陷部引起的不良。
2.一种有机EL元件的制造方法，包括 第Iエ序，准备有机EL元件，所述有机EL元件按下部电极层、包括发光层的有机层、上部电极层的顺序进行层叠，所述下部电极层和所述上部电极层中的至少一方由透明材料形成，所述有机EL元件具有缺陷部； 第2エ序，从由所述透明材料形成的电极层ー侧对具有所述缺陷部的有机EL元件照射激光； 第3エ序，測定在比所述激光的照射波长短的短波长侧检测的放射光的強度； 第4エ序，在改变所述激光在层叠方向上的焦点位置而执行了所述第2エ序和所述第.3エ序之后，确定所述放射光的強度极小时的所述激光的层叠方向的焦点位置；以及 第5エ序，以所确定的层叠方向的焦点位置照射所述激光，消除由所述缺陷部引起的不良。
3.根据权利要求I或2所述的有机EL元件的制造方法， 在所述第3エ序中，经由对波长与所述第2エ序中照射的激光的波长相同的光进行吸收的吸收滤光器，測定所述放射光的強度。
4.根据权利要求I或2所述的有机EL元件的制造方法， 在所述第3エ序中测得的放射光是从包括所述下部电极层、所述有机层和所述上部电极层的多个层中的特定层放射的光， 在所述第5エ序中，将配置所述特定层的位置作为所述所确定的层叠方向的焦点位置而进行激光照射，消除由所述缺陷部引起的不良。
5.根据权利要求I或2所述的有机EL元件的制造方法， 所述激光为超短脉冲激光。
6.根据权利要求I或2所述的有机EL元件的制造方法， 所述照射的激光的波长为750nm 1600nm。
7.根据权利要求I或2所述的有机EL元件的制造方法， 所述放射光的波长是比所述照射的激光的波长短3nm 50nm的波长。
8.根据权利要求I或2所述的有机EL元件的制造方法， 所述透明材料为透明金属氧化物。
9.根据权利要求I或2所述的有机EL元件的制造方法， 所述下部电极层和所述上部电极层的一方由高反射率的金属形成。
10.根据权利要求I或2所述的有机EL元件的制造方法， 在所述有机EL元件，在所述上部电极层的上方层叠有调光层， 在所述第2エ序和所述第5エ序中，经由所述调光层，进行所述激光的照射。
11.根据权利要求I或2所述的有机EL元件的制造方法， 所述缺陷部为所述下部电极层和所述上部电极层短路的短路部， 消除由所述缺陷部引起的不良的エ序为使所述短路部附近高电阻化的エ序。
12.一种激光焦点位置设定方法，包括 照射激光的エ序，对按下部电极层、发光层、上部电极层的顺序进行层叠且所述下部电极层和所述上部电极层中的至少一方由透明材料形成的发光元件，从由所述透明材料形成的电极层ー侧照射激光； 測定放射光強度的エ序，測定经过所述激光的多光子吸收过程从所述发光元件放射的放射光的強度；以及 确定焦点位置的エ序，在改变所述激光在层叠方向上的焦点位置而执行了所述照射激光的エ序和所述测定放射光強度的エ序之后，确定所述放射光的強度极小时的所述激光的层叠方向的焦点位置。
全文摘要
本发明提供一种有机EL元件的制造方法和激光焦点位置设定方法。有机EL元件(1)的制造方法包括第1工序，准备有机EL元件(1A)，所述有机EL元件按阳极(11)、包括发光层(13)的有机层(30)、由透明材料形成的阴极(16)的顺序进行层叠，具有缺陷部；第2工序，从阴极(16)侧对有机EL元件(1A)照射激光；第3工序，经过多光子吸收该激光的过程，测定从有机EL元件(1A)放射的放射光的强度；第4工序，在改变激光在层叠方向上的焦点位置而执行了第2工序和第3工序之后，确定该放射光的强度极小时的激光的层叠方向的焦点位置；以及第5工序，以确定出的层叠方向的焦点位置照射所述激光，消除由缺陷部引起的不良。
文档编号H05B33/10GK102845132SQ20118000440
公开日2012年12月26日 申请日期2011年4月12日 优先权日2011年4月12日
发明者平冈知己, 濑川泰生 申请人:松下电器产业株式会社