JP2009043502A - 有機ｅｌパネルの欠陥部修復方法 - Google Patents

Abstract

【課題】膜封止構造の有機ＥＬパネルにおいて、パーティクルなどによる欠陥画素の修復を、保護膜を損傷することなく効率的に行う。
【解決手段】第１電極１０４を形成したガラス基板１０１上に、画素分離膜１０５によって互いに分離された有機層１０６による赤色、緑色、青色の発光画素を形成し、その上に第２電極１０７及び保護層１０８を積層する。この有機ＥＬパネルの、パーティクルなどによる欠陥部（非点灯画素）を検出し、レーザー光を照射して欠陥を修復する。このとき、レーザー光の強度を発光色毎に変更し、最適値となるように制御することで、保護層１０８に対する損傷を防ぐ。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機ＥＬパネルの製造工程において、有機ＥＬパネルの歩留まりを向上させるための有機ＥＬパネルの欠陥部修復方法に関するものである。

有機ＥＬパネルは自発光型の表示デバイスであり、液晶ディスプレイの非自発光型に比べて、広視野角、応答速度の高速度化、薄型化が可能である。そのため、近年、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイに変わるものとして注目され、一部実用化されている。

一般的な有機ＥＬ素子の膜構成は、陽極と、有機化合物からなる積層有機層と、陰極との積層を基本とし、ガラス板などを用いた基板上に透明陽極を形成し、発光を基板側から取り出すことが行われている。また積層有機層の発光は所定のスペクトルを発するよう設計され、カラー化を実現している。

ところで有機ＥＬパネルの特性上の課題として、有機ＥＬ素子は水分に対して耐性がないことが知られている。すなわち有機ＥＬに用いられる有機材料は水分に対して分解や変質がしやすく、ダークスポットや画素エッジ付近の輝度低下、高温保存時の輝度低下といった問題が発生する。

有機ＥＬ素子の水分遮断技術としては、ガラスや金属などにより封止空間を形成する技術や、透湿性の低い保護膜により封止する膜封止技術がある。前者技術は、ガラスまたは金属などにより形成する封止空間に吸湿剤を内包するために封止空間が厚くなり、パネルの薄型化が困難であるという課題がある。一方、後者の膜封止技術は、低透湿性の保護膜で封止するために吸湿剤が不要であり、パネルの薄型化の観点からも非常に有効な水分遮断技術である。

さらに有機ＥＬ素子はパーティクルに起因する構造的欠陥に対して脆弱であることが知られている。有機ＥＬ素子の陽極と陰極を実質的に隔てる積層有機層は数１００ｎｍ程度と薄いために、陽極と陰極間にパーティクル等の構造欠陥が存在すると電界集中によって短絡し、非点灯画素（欠陥部）が発生する。この構造欠陥を回避するためには、マイクロメーター以下のパーティクルを低減・管理することが必要である。しかしながら、このような極小の構造的欠陥の解消は現状技術では非常に困難であるため、有機ＥＬパネルの歩留まり向上の観点からは欠陥部の修復方法が期待されている。

欠陥部の修復方法としては、非点灯画素の陽極と陰極間の短絡部分にＹＡＧレーザー等を照射することでパーティクルを含めて有機層や電極を焼失させて短絡部分を開放することにより、非点灯画素を点灯画素に修復する提案がなされている（特許文献１参照）。

特許文献１に開示された技術は、封止空間形成技術においては有効な手段であり、封止空間にダメージを与えることなく欠陥部の修復が可能である。

特開２０００−２０８２５２号公報

一方、膜封止技術では、特許文献１のように電極が焼失するほどの出力でＹＡＧレーザー等を欠陥部に照射すると、水分防止のための保護膜に膜割れが生じ、結果として水分遮断機能が失われダークスポットが発生する。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、保護膜による膜封止構造の有機ＥＬパネルの非点灯画素（欠陥部）を効率的に修復することのできる有機ＥＬパネルの欠陥部修復方法を提供することを目的とする。

本発明の有機ＥＬパネルの欠陥部修復方法は、複数の発光色画素を形成する有機層を有する有機ＥＬパネルの欠陥部修復方法において、前記有機層の欠陥部に、前記複数の発光色画素の発光色毎に制御された強度の光を照射する工程を有することを特徴とする。

保護膜による膜封止構造を有する有機ＥＬパネルの非点灯画素（欠陥部）に対して、発光色毎に、修復用の光の強度を変えて照射することにより、保護膜にダメージを与えることなく非点灯画素を点灯画素に転じることが可能となる。

その結果、膜封止構造を有する有機ＥＬパネルの生産歩留まりを大幅に向上させることができる。

本発明の有機ＥＬパネルの欠陥部修復方法は、複数の発光色画素の発光色毎に、画素を修復するための光の強度を変えることを特徴とする。すなわち、各発光色の非点灯画素欠陥部に、陰極と陽極間の短絡部を開放するための最適の強度で修復用の光を照射する。これによって、保護膜にダメージを与えることなく有機ＥＬパネルの欠陥部の修復を行うことができる。

各発光色の欠陥部に対して光の強度が同じであれば、発光色によっては陰極と陽極間の短絡部を開放することができない場合がある。あるいは開放するだけでなく保護膜にもダメージを与える場合がある。つまり、膜封止構造を有する有機ＥＬパネルの欠陥部修復のための光の強度には、発光色毎に緻密な制御が必要である。

さらに、それぞれの発光色画素に対応して光の強度を変える際に、各発光色画素の有機層の総膜厚ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・と各画素に照射する光の強度比Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３・・・とが、以下の式（１）を満たす関係であることが好ましい。

ｔ１：ｔ２：ｔ３・・・＝Ｐ１：Ｐ２：Ｐ３・・・（１）
修復用の光には、可視領域以上の波長の光、例えば一般的に使用されるレーザー光を用いるとよい。好ましくはＹＡＧレーザーである。

本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１〜３は、実施例１に係る有機ＥＬパネルの欠陥部修復方法を説明するもので、図１は、有機ＥＬ素子の構成を示す概略図である。図１に示すように、アクティブマトリックス基板であるガラス基板１０１上に有機ＥＬ素子を駆動するためのトランジスタ１０２を形成し、トランジスタ１０２の起伏を平坦化するための平坦化膜１０３としてアクリル樹脂をスピンコートにより被覆した。その直上には第１電極１０４としてＣｒを７０ｎｍ、ＤＣマグネトロンスパッタ法により成膜し、さらにその上には画素分離膜１０５としてポリイミド樹脂をスピンコートにより被覆した。これらの膜には通常のフォトリソグラフィー法によりコンタクトホール、第１電極１０４間の分離などを随時、各工程においてパターニングされる。この時、形成したパターンは画素数１６０×１２０ドット、画素ピッチ０．２５×０．２５ｍｍである。

本実施例においては本発明の効果を明確にするため、第１電極１０４の表面上にパーティクルを想定して直径０．５μｍの標準粒子を散布した。

ガラス基板１０１は、画素数１６０×１２０（デルタ配列）、画素ピッチ０．２５×０．２５ｍｍのアクティブマトリックス基板を使用した。

以上の工程後に真空高温炉において脱水処理を施した。脱水処理条件は減圧下１０Ｐａ、炉内温度２００℃にて処理時間０．５〜３ｈｒの範囲で施した。次にドライエア雰囲気下において紫外光を１０分程度照射した。

さらに作成したアクティブマトリックス基板を真空層に移し、以下のように有機ＥＬ素子を作製する。

正孔注入層、発光層、電子輸送層、電子注入層からなる有機層１０６を抵抗加熱式蒸着法にて成膜した。この時の、赤色発光画素、緑色発光画素、青色発光画素の各有機層の膜厚を、図４の表１に示す。発光層のみ膜厚に変化を与えており、光の取り出し効率を考慮して表１のような構成となっている。続いて、第２電極１０７としてＩＴＯをＤＣマグネトロンスパッタ法によって７０ｎｍ成膜した。次に、素子への水分防止のための保護層（保護膜）１０８として化学気相成長法（ＣＶＤ）によりＳｉＮｘを３μｍ成膜した。このような工程により実施例１の有機ＥＬパネルを作製した。

実施例１の有機ＥＬパネルは、光取り出し方向がガラス面とは反対のトップエミッション型の有機ＥＬパネルである。

このように作製した有機ＥＬパネルを駆動し、点灯状態を確認し、非点灯画素を詳細に観察した。第１電極１０４の表面上に散布した直径０．５ｕｍの標準粒子が短絡部となり発生した非点灯画素は、１０００画素程度であった。

次に有機ＥＬパネルを図２に示す欠陥部修復装置に移し、レーザー光による欠陥部修復処理を行った。この欠陥部修復装置は、レーザー発振機２０２、レーザー光学系２０３、ステージ２０４、パネル駆動系２０５を備え、レーザー光学系付随のＣＣＤカメラ２０６を介して画素の拡大像を別のモニター２０７により確認できる。レーザー発振機２０２はＨＯＹＡ製、ＹＡＧレーザー波長１０６４ｎｍ及び５３２ｎｍ可変、最大出力２０ｍＪ、１パルス６ｎｓｅｃを使用した。出力はダイヤルによって２００分割に制御される。またレーザーを減衰させるための不図示の１／２フィルターを挿入して過度のエネルギー入射を抑制するとともに、不図示のアパーチャ−によりレーザー光の照射面積を減少することが可能である。レーザー光学系は対物レンズ２０８、不図示の結像レンズを有し、ＣＣＤカメラ２０６を介して欠陥箇所の拡大像を視認するとともに、レーザー照射を可能にする機構となっている。

処理手順は、有機ＥＬパネルを表面が上になるようにステージ２０４に積載し、非点灯画素上に対物レンズ２０８が位置するようステージを粗動させる。モニター２０７により、有機ＥＬパネルの短絡部と思われる欠陥部にレーザー光の照準が合うようさらにステージを微調整し照射する。この時、非点灯画素位置はパネル駆動系２０５により点灯させて、ステージ２０４を動かしながらモニターで確認することも可能である。また別の観察手段によって前もって非点灯画素座標を記録しておきステージ２０４を粗動させることも可能である。

欠陥部修復の確認はパネル駆動系２０５により常に駆動状態にしておき、レーザー照射により点灯に切り替わるのをモニター２０７で確認することが可能である。またレーザー照射時には非駆動状態でレーザー照射後駆動させ点灯に切り替わるのを確認することも可能である。

図３のグラフに示すようにレーザー出力を変化させて欠陥修復率を確認した。横軸のレーザー出力値は装置上のダイヤル値であり２ダイヤル値ずつ上昇した。縦軸の欠陥修復率は各レーザー出力ダイヤル値に対する欠陥修復率であり、各ダイヤル値に対する母数は５０箇所である。また使用した波長は１０６４ｎｍである。図３には赤色発光画素、緑色発光画素、青色発光画素のそれぞれの欠陥修復率を併記している。

図４の表１には得られた各発光色での最も欠陥修復率の高いレーザー出力ダイヤル値の強度比（最適レーザー強度比）を、赤色発光画素を基準にして示した。表１に示されるように各発光色の有機層の総膜厚の膜厚比とレーザー出力強度比の比率はほぼ一致し、式（１）と良く適合している。結果の考察として、各色の発光層材料のレーザー光吸収率は異なるものの支配的ではなく、有機層の総膜厚が持つ熱容量が支配的であると考える。

各発光色の最適レーザー出力ダイヤル値を中心値にして±１０％のダイヤル値範囲では各最大欠陥修復率から５％低下以内に入っていた。さらに膜厚比より算出する最適レーザー出力ダイヤル値はその範囲に入っていた。このように膜厚比よりレーザー強度を他色の発光画素に算出しても充分に耐えうる結果であり、各発光色の最適レーザー出力ダイヤル値を中心値にして±１０％範囲内では欠陥部の修復に充分耐えうる。

上記のように実施例１で作成した有機ＥＬパネルを高温炉にて大気圧・温度６０℃・湿度９０％の条件で１０時間保持した。その後、駆動・発光させ、欠陥修復箇所を顕微鏡により観察したが、いずれの箇所もダークスポットの発生及び成長は見られず保護膜の損傷は見られなかった。また保護膜の損傷が発生し始めるレーザー出力のダイヤル値は１００以上であり、上記の各色のレーザー出力強度は保護膜の損傷にはいたらず、充分に製品として耐えうることがわかる。

以上のように各発光色でレーザー出力の強度比は各発光色の有機層の総膜厚比で表され、良く式（１）に適合する。また一色のレーザー出力条件をだすことにより、他色のレーザー出力条件を簡易的に算出することが可能である。このようなレーザー出力条件下で有機ＥＬパネルの欠陥部の修復を行なうことにより、高歩留まりのトップエミッション型有機ＥＬパネルの製造方法を実現できる。

第１電極の材料としてＩＴＯ１２０ｎｍをＤＣスパッタリング法により成膜したこと以外は実施例１と同様にアクティブマトリックス基板を作成し、実施例１と同様に第１電極の表面上に標準粒子を散布した。さらに実施例１と同様に脱水処理及び紫外線による表面処理を行った。

また、有機層についても実施例１と同様の積層順で抵抗加熱式蒸着法により成膜し、各発光色の各層の膜厚は図５に示す表２のように作成した。第２電極は実施例１と異なり、抵抗加熱式蒸着法によりＡｌを１００ｎｍ成膜した。次に素子への水分防止のための保護層として化学気相成長法（ＣＶＤ）によりＳｉＮｘを３μｍ成膜した。このような形態により実施例２の有機ＥＬパネルを作製した。実施例２の有機ＥＬパネルは光取り出し方向がガラス面より取り出すボトムエミッション型の有機ＥＬパネルである。

次に実施例１と同様の評価方法でレーザー出力を可変させて各発光色での欠陥修復率を確認した。この時実施例１とは異なりレーザー光は基板面より入射した。最適のレーザー出力ダイヤル値と赤色発光画素を基準にした強度比を図５の表２に併せて示した。表２に示される強度比と各色の有機層の総膜厚の膜厚比との比率はほぼ一致し、式（１）と良く適合している。

各発光色の最適レーザー出力ダイヤル値を中心値にして±１０％のダイヤル値範囲では各最大欠陥修復率から５％低下以内に入っていた。さらに膜厚比より算出する最適レーザー出力ダイヤル値はその範囲に入っていた。このように膜厚比よりレーザー強度を他色の発光画素に算出しても充分に耐えうる結果であり、各発光色の最適レーザー出力ダイヤル値を中心値にして±１０％範囲内では欠陥部の修復に充分耐えうる。

また、実施例１と同様に欠陥修復処理を施して作成した実施例２の有機ＥＬパネルを高温炉にて大気圧・６０℃・湿度９０％の条件で１０時間保持した。その後、駆動・発光させて欠陥処理箇所を顕微鏡で確認したところ、いずれの箇所もダークスポットが発生しておらず保護膜の損傷は発生していない。

以上のように各発光色でレーザー出力の強度比は各発光色の有機層の総膜厚比で表され、良く式（１）と適合している。また一色のレーザー出力条件をだすことにより、他色のレーザー出力条件を簡易的に算出することが可能である。このようなレーザー出力条件下で有機ＥＬパネルの欠陥部の修復を行うことにより、高歩留まりのボトムエミッション型有機ＥＬパネルの製造方法を実現できる。

（比較例１）
実施例１と同じ条件で作製した有機ＥＬパネルについて、一色の最適レーザー出力ダイヤル値で統一し、欠陥修復処理を行った場合の欠陥修復率を図６の表３に示した。いずれの出力でも高確率で欠陥修復が出来ないことがわかり、各色の有機層の総膜厚比によってレーザー出力を可変（制御）する本発明の方法が欠陥画素の修復に優れていることを示している。

（比較例２）
実施例２と同じ条件で作製した有機ＥＬパネルについて、一色の最適レーザー出力ダイヤル値で統一し、欠陥修復処理を行った場合の欠陥修復率を図７の表４に示した。いずれの出力でも高確率で欠陥修復が出来ないことがわかり、各色の有機層の総膜厚比によってレーザー出力を可変（制御）する本発明の方法が欠陥画素の修復に優れていることを示している。

実施例１に係る有機ＥＬパネルの構成を示す断面模式図である。 欠陥部修復装置を示す図である。 実施例１の評価結果を示すグラフである。 実施例１による有機層の膜構成及び欠陥部修復用のレーザー強度比等の表１を示す。 実施例２による有機層の膜構成及び欠陥部修復用のレーザー強度比等の表２を示す。 比較例１における各発光色画素の欠陥修復率の表３を示す。 比較例２における各発光色画素の欠陥修復率の表４を示す。

符号の説明

１０１ ガラス基板
１０２ トランジスタ
１０３ 平坦化膜
１０４ 第１電極
１０５ 画素分離膜
１０６ 有機層
１０７ 第２電極
１０８ 保護層
２０２ レーザー発振機
２０３ レーザー光学系
２０４ ステージ
２０５ パネル駆動系
２０６ ＣＣＤカメラ
２０７ モニター

Claims (4)

1. 複数の発光色画素を形成する有機層を有する有機ＥＬパネルの欠陥部修復方法において、
   前記有機層の欠陥部に、前記複数の発光色画素の発光色毎に制御された強度の光を照射する工程を有することを特徴とする有機ＥＬパネルの欠陥部修復方法。
2. 各発光色画素の前記有機層の総膜厚ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・と、各発光色画素に照射する光の強度比Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３・・・とが、以下の式によって表わされる関係を満たすことを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬパネルの欠陥部修復方法。
   ｔ１：ｔ２：ｔ３・・・＝Ｐ１：Ｐ２：Ｐ３・・・
3. 前記光の波長は可視領域以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の有機ＥＬパネルの欠陥部修復方法。
4. 基板上に、第１電極と、複数の発光色画素を形成する有機層と、第２電極及び保護膜と、を積層した有機ＥＬパネルを作成する工程と、
   前記有機層の欠陥部に、前記複数の発光色画素の発光色毎に制御された強度の光を照射する工程と、を有することを特徴とする有機ＥＬパネルの製造方法。

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