(57)【要約】【課題】本発明の目的は、有機ＥＬ装置のショート、潜在的に存在する欠陥を発見し、容易にリペアすることができるリペア装置および方法を提供することにある。【解決手段】リペア装置１０は、有機ＥＬ装置１００の保持台１２ａと有機ＥＬ素子１０４に所定の電圧を印加する信号発生器１４を備える。信号発生器１４と有機ＥＬ装置１００の端子とが接続され、信号発生器１４から有機ＥＬ素子１０４に対して順バイアスＶａと逆バイアスＶｂを複数回交互に繰り返す電圧を印加する。有機ＥＬ素子１０４に順バイアスＶａと逆バイアスＶｂを交互に複数回印加してもリペアされない欠陥に対して、レーザー装置２４からＹＡＧレーザーの第３高調波を出射してリペアする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上の有機ＥＬ素子と、
前記有機ＥＬ素子を覆い、有機ＥＬ素子を封止するキャップと、
を備える有機ＥＬ装置の欠陥箇所をリペアするリペア装置であって、
前記有機ＥＬ素子に対して、順バイアスと逆バイアスを交互に複数回印加する信号発生器を備えたリペア装置。
【請求項２】
前記順バイアスが有機ＥＬ素子の発光閾値以下であり、逆バイアスが有機ＥＬ素子の許容電圧以下である請求項１のリペア装置。
【請求項３】
前記順バイアスと逆バイアスを交互に複数回印加した後、欠陥箇所にレーザーを照射するレーザー照射装置を備えた請求項１または２のリペア装置。
【請求項４】
前記有機ＥＬ素子の透明電極にＩＴＯまたはＩＺＯが使用されており、前記レーザーがＹＡＧレーザーの第３高調波である請求項３のリペア装置。
【請求項５】
基板と、
前記基板の上の有機ＥＬ素子と、
前記有機ＥＬ素子を覆い、有機ＥＬ素子を封止するキャップと、
を備える有機ＥＬ装置の欠陥箇所をリペアするリペア方法であって、
信号発生器から前記有機ＥＬ素子に対して、順バイアスと逆バイアスを交互に複数回印加するステップを含むリペア方法。
【請求項６】
前記順バイアスが有機ＥＬ素子の発光閾値以下であり、逆バイアスが有機ＥＬ素子の許容電圧以下である請求項５のリペア方法。
【請求項７】
前記順バイアスと逆バイアスを交互に複数回印加した後、レーザー照射装置から欠陥箇所にレーザーを照射するステップを含む請求項５または６のリペア方法。
【請求項８】
前記有機ＥＬ素子の透明電極にＩＴＯまたはＩＺＯが使用されており、前記レーザーがＹＡＧレーザーの第３高調波である請求項７のリペア方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ装置の製造途中でおこなうリペアの技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
次世代のディスプレイや照明装置として有機ＥＬ装置が注目されており、その一部は実用化されている。図７（ａ）、（ｂ）に示すように、有機ＥＬ装置１００は、基板１０２の上の有機ＥＬ素子１０４が形成されている。キャップ１０６が有機ＥＬ素子を覆い、基板１０２の周縁部と密着される。有機ＥＬ素子１０６として、第１電極１０８、有機層１１０、および第２電極１１２が基板１０２の上に順番に積層されている。有機層１１０は、有機発光層以外に、ホール輸送層や電子輸送層などの複数の層で構成されるのが一般的である。説明の便宜上、図７の有機ＥＬ素子１０４は１つであるが、基板１０２の上に複数の有機ＥＬ素子１０４が縦横に配列されている。各有機ＥＬ素子１０４を駆動させるために、基板１０２にＴＦＴ１１４、コンデンサ、配線が形成されている。配線は有機ＥＬ装置１００の周縁部の端子まで引き出され、端子にドライバＩＣから所望の電気信号を印加することにより、有機ＥＬ素子１０４が発光する。
【０００３】
有機ＥＬ装置１００は、ボトムエミッションとトップエミッションの２種類の光の出射方法がある。ボトムエミッションであれば、基板１０２と第１電極１０８を透明電極にして、基板側から光が出射される。トップエミッションであれば、キャップ１０６と第２電極１１２を透明電極にして、キャップ側から光が出射される。基板１０２やキャップ１０６の透明材料としてはガラスが挙げられる。電極１０８，１１２の透明電極としてはＩＴＯ（indium tin oxide）またはＩＺＯ（indium zinc oxide）が挙げられる。
【０００４】
有機ＥＬ装置１００をディスプレイとして使用する場合、縦横に並んだ有機ＥＬ素子１０４の間にブラックマトリクスが設けられる。ボトムエミッションの場合、ブラックマトリクスと重なるようにＴＦＴなどが形成される。トップエミッションの場合、キャップ側から光が出射されるので、有機ＥＬ素子１０４の下方にＴＦＴ１１４などを形成することが可能である（図７（ｂ））。
【０００５】
有機ＥＬ装置１００は、液晶ディスプレイと同じように製造途中で検査をおこない、欠陥箇所をリペアするのが通常である。例えば、リーク箇所は、使用時に輝点や滅点というように表示上の欠点となったり、劣化の起点となって有機ＥＬ装置１００の寿命を短くするため、リーク箇所を絶縁化する必要がある。下記の特許文献１にリーク箇所のリペア方法が開示されている。具体的には、有機ＥＬ素子に逆バイアスを印加し、エミッションマイクロスコープによって欠陥部から出射される光子を捕捉する。捕捉した光子の数を色分けして有機ＥＬ装置の写真と重ね合わせることにより、欠陥部を特定する。欠陥部を特定できれば、色素レーザーによって欠陥部を絶縁化し、非発光部分に変える。
【０００６】
しかし、有機ＥＬ素子は、時間とともに劣化する。特に、有機ＥＬ素子に潜在的に存在する欠陥は、使用によって欠陥が顕在化するため、逆バイアスの印加によっては発見されない。また、欠陥箇所の発光を確認するたびにその位置を特定し、拡大鏡およびレーザー照射装置を使用してレーザーを照射するのは非常に面倒な操作である。引用文献１では、色素レーザーを使用しているが、欠陥を絶縁化するだけのエネルギーを発することができるか疑問である。
【０００７】
また、トップエミッションの有機ＥＬ装置１００の場合、基板１０２と有機ＥＬ素子１０４の間にＴＦＴ１１４が存在する場合がある。レーザー照射によって、第２電極１１２から第１電極１０８まで除去した場合、レーザーエネルギーによってはＴＦＴ１１４も一緒に除去される場合がある。画素の全域が非発光になり、好ましくない。画素中の欠陥部分だけにレーザーを照射して、リペアすることが好ましい。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−２６０８５７号公報（段落番号００５７〜００６８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、有機ＥＬ装置のショート、潜在的に存在する欠陥を発見し、容易にリペアすることができるリペア装置や方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
リペアされる有機ＥＬ素子は、基板、有機ＥＬ素子、キャップを備える。基板の上に有機ＥＬ素子が形成され、基板とキャップで有機ＥＬ素子が封止される。リペア装置は、有機ＥＬ素子に対して、順バイアスと逆バイアスを交互に複数回印加する手段を備える。有機ＥＬ素子に対して正または負の一定電圧を印加するのではなく、正負が交互になる交流信号を印加する。
【００１１】
前記順バイアスが有機ＥＬ素子の発光閾値以下であり、逆バイアスが有機ＥＬ素子の許容電圧以下である。有機ＥＬ素子に上記電圧を印加することによって、リーク箇所には正常部よりも大きな電流が流れて発光する。
【００１２】
前記順バイアスと逆バイアスを交互に複数回印加した後、欠陥箇所にレーザーを照射する手段を備える。電圧印加でリペアされなかった箇所にレーザーを照射し、リペアをおこなう。
【００１３】
有機ＥＬ素子は有機層を２枚の電極で挟み込んだ構造である。光が出射される側の透明電極はＩＴＯまたはＩＺＯの透明電極である。前記レーザーがＹＡＧレーザーの第３高調波である。ＩＴＯまたはＩＺＯをＹＡＧレーザーの第３高調波で除去する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、交流信号を印加することによって潜在的な欠陥のリペアをおこなうことができる。交流信号を印加するだけでリペアが完了すれば、レーザーを照射する必要がない。リペアが非常に容易になる。レーザーを照射する回数が減少し、リペアの効率が上がる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明について図面を用いて説明する。リペアされる有機ＥＬ装置は、従来技術で説明した図７の有機ＥＬ装置１００と同じである。トップエミッションの有機ＥＬ装置１００を使用して説明する。従って、第１電極１０８はＡｌなどの金属、第２電極１１２はＩＴＯまたはＩＺＯ、基板１０２はガラス、キャップ１０６はガラスである。第１電極１０８は、光を第２電極１１２の方向に反射させる反射電極として働く。
【００１６】
図１に示す本発明のリペア装置１０は、有機ＥＬ装置１００の保持台１２ａと有機ＥＬ素子１０４に所定の電圧を印加する信号発生器１４を備える。信号発生器１４は、コンピュータ１６と接続し、コンピュータ１６によって制御できるようにしてもよい。
【００１７】
信号発生器１４と有機ＥＬ装置１００の端子とが接続され、信号発生器１４から有機ＥＬ素子１０４に所定の電圧を印加する。所定の電圧としては、有機ＥＬ素子１０４に対して順バイアスＶａと逆バイアスＶｂを複数回交互に繰り返す電圧である（図２）。順バイアスＶａと逆バイアスＶｂのパルス幅の比は１：１であり、周波数は５０Ｈｚである。電圧を印加する時間は有機ＥＬ素子１０４の仕様によって適宜設定されるが、例えば早いもので約３０秒、遅いもので約２０分間印加する。順バイアスＶａと逆バイアスＶｂを印加することにより、有機ＥＬ素子１０４のショート箇所に電流リークが生じ、その箇所が発光する。
【００１８】
順バイアスＶａと逆バイアスＶｂを交互に印加する理由を説明する。有機ＥＬ素子は、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイと比較して、とても劣化しやすいディスプレイである。それは、初期（タイムゼロ）に発見できるリーク箇所以外に、潜在的な欠陥が存在しており、その潜在的な欠陥が、発光状態（順バイアス印加時）において、成長して顕在化するためである。劣化の原因として、一般的に、（１）活性な材料で作られる陰極の酸化や加水分解、（２）各極薄膜界面での反応、（３）発光材料の酸化によるクラッキング、（４）添加された固体材料の凝集などが挙げられる。本文では、（４）のドーピング材料の凝集の進行によるリーク発生と、そのリペア機構を例とする。
【００１９】
有機ＥＬ素子１０４の有機層１１０には、発光と電荷輸送（両電極１０８，１１２表面で正孔と電子とを発生させ、有機層１１０内で再結合）させる機能が必要であることから、単層から５層の構造をとっている。各層で使用される材料は、それぞれの期待される機能（電子注入、電子輸送、発光、正孔輸送、正孔注入）を発現できるような分子構造をもっている。しかしながら、層構造を減らしたり、または、効率を向上するために、他の材料と混合する手法が、用いられている。たとえば、発光効率を上げるために発光層に他の分子がドーピングされる。発光層が低分子材料であれば、一般的に、真空蒸着法が使われている。通常、１種類の材料を真空蒸着するところに、ドーピングする材料を同時に、蒸発させ、同時に積層させる。理想どおりであれば、それぞれの分子がランダムに、偏ることなく、積層されるのであるが、実際には、蒸気のガス状態から、分子が表面に吸着して固化するときに、同じ分子同士が集まりやすい。そのため、図３（ａ）のようなドーピングされた材料が海島構造になることが、少なくない。また、発光層が高分子材料であれば、一般的に、材料を有機溶剤や水に溶解した溶液を、スピンコーターで塗布したり、インクジェット法で塗り分けたりして、製造される。しかしながら、各種材料は、溶媒には溶解するのであるが、各種材料同士の相溶性が十分でないことが、多い。つまり、乾燥時に溶媒が蒸発して、材料が固体状態にもどるときに、相溶性が低いと、同じ分子同士が集まり、部分的に分離した状態となる。そうなると、高分子材料も、機能を補うために添加した低分子材料が、図３（ａ）のような海島構造になってしまう。
【００２０】
有機ＥＬ素子１０４に順バイアスＶａを印加すると島状態の材料にも、電流が流れやすくなる方向つまり、島状態の材料同士が近接する方向（凝集）に動こうとする力が働く。ここで図３（ａ）に示すように、島状態の材料１２０のように、もともと物理的な距離が近いもの同士が存在するとする。現状では、島状態の材料１２０の影響がある電界の重なり弱く、リークは小さい。図３（ｂ）に示すように、順バイアスＶａの印加によって、島状態の材料１２０が移動した際、島状態の材料同士が隣接し、両者の及ぼす電界は濃厚に重なりあい、リーク箇所ａが大きく成長し、リーク発光が確認できるようになる。さらに図３（ｃ）に示すように、逆バイアスＶｂによってリーク箇所ａに電流が集中して流れ、リーク箇所ａの温度が上がる。温度上昇によって、局所的にリーク箇所ａの島状態の材料１２０や有機層１１０などが蒸発し、絶縁化される。つまり、潜在的な欠陥が、順バイアス印加で顕在化し、逆バイアス時の集中電流でリペアさせる。図３は模式的に示したものであり、島状態の材料１２０などの形状は実際とは異なる。
【００２１】
また、ドーピングや材料の混合の例をあげる。発光層には、再結合や電荷輸送の機能を有するホスト材料に、発光する機能を有するゲスト材料を５％程度ドーピングするものが、実用化されている。発光層が青、緑、赤の発光をおこなう場合、それぞれの材料は以下のようになる。青色系は、ホスト材料のジスチリルアリレーン系に対してゲスト材料のアミン含有材料がドーピングされる。緑色系は、ホスト材料のＡｌ−キノリノール錯体（Ａｌｑ３）にゲスト材料のキナクリドンがドーピングされる。赤色系は、ホスト材料のＡｌｑ３にゲスト材料の４Ｈ−ピラニリデンプロパンジニトリルおよびその誘導体などがドーピングされる。発光材料として、非共役系高分子を使用する例としては、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＣｚ）とクマリン系材料の混合、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）と芳香族ジアミン（ＴＰＤ）とＡｌｑ３の混合、などが挙げられる。燐光ＥＬ材料としては、Ｉｒ錯体と高分子であるＰＶＣｚなどとの混合が挙げられる。また、発光材料に対する無機物のドーピング材料としては、酸化モリブデンやアルカリ金属などが挙げられる。
【００２２】
以上のように、本願は発光層に添加した種々のドーピング材料の偏りによって生じる潜在的なリークを交流信号の印加でリペアしている。
【００２３】
順バイアスＶａの値は、有機ＥＬ素子１０４の発光閾値より低い。例えば約２．５Ｖ以下である。正常な有機ＥＬ素子１０４は発光せず、リーク箇所ａには選択的に正常部よりも大きな電流が流れて発光する。正常な有機ＥＬ素子１０４に負荷がかからない。
【００２４】
逆バイアスＶｂの値は、有機ＥＬ素子１０４の許容電圧以下である。例えば、約−１５Ｖよりも小さく、好ましくは−９〜−５Ｖであり、具体的に−５Ｖの電圧である。有機ＥＬ素子１０４の許容電圧よりも小さな電圧を印加することにより、正常な有機ＥＬ素子１０４に負荷をかけない。逆バイアスＶｂであるので、正常な有機ＥＬ素子１０４は発光せず、リーク箇所ａに集中的に大電流が流れて発光する。この集中的な大電流が流れたときに、リーク箇所ａの温度が上昇し、リーク箇所ａやその付近の材料が蒸発し、局所的にリーク箇所のみが絶縁化される。逆バイアスＶｂであるため、許容電圧以下は、許容電圧よりも０に近い値である。なお、逆バイアスＶｂは、電圧を上げることで、リペアに必要な電圧印加回数もしくは時間を短縮することが可能である。
【００２５】
なお、順バイアスＶａおよび逆バイアスＶｂの具体的数値は一例であり、有機ＥＬ素子１０４の仕様にあわせて適宜設計する。この電圧を設計する際、上記のように順バイアスＶａは発光電圧以下、逆バイアスＶｂは許容電圧以下になるようにする。
【００２６】
有機ＥＬ素子１０４に順バイアスＶａと逆バイアスＶｂを交互に複数回印加してもリペアされない欠陥もある。そのため、その欠陥箇所にレーザーを照射するためのレーザー装置を備える。レーザーを照射する座標を特定するために、保持台１２ａの上にリニアスケール１８ｘ、１８ｙ、リニアスケール１８ｘ、１８ｙに取り付けられたカメラ２０とレーザーポインタ２２を備える。図４のように、カメラ２０の光軸ＯとレーザーＬ１の中心軸が有機ＥＬ装置１００の表面で交叉する。コンピュータ制御でリニアスケール１８ｘ、１８ｙを操作し、カメラ２０で映し出された拡大画像を見ながらレーザーポインタＬ１の位置と欠陥の位置を重ね合わせる。重ね合わされた位置のリニアスケール１８ｘ、１８ｙの座標から欠陥座標を求める。
【００２７】
図５のレーザー装置２４からＹＡＧレーザーの第３高調波（波長：３５５ｎｍ）が出射される。第３高調波でレーザーアブレーションをおこなう。レーザーＬ２のＩＴＯまたはＩＺＯへの吸収がよく、反射電極などに影響が及ばない。選択的にＩＴＯまたはＩＺＯを除去することができる。有機ＥＬ素子１０４がトップエミッションであれば、キャップ側からレーザーを照射し、ＩＴＯまたはＩＺＯを除去することができる。基板１０４と金属電極の間にあるＴＦＴ１１４などを破壊することはなく、有機ＥＬ素子１０４の欠陥箇所のＩＴＯのみ除去できる。したがって、１画素全体が非発光になることはない。
【００２８】
また、レーザーＬ２を照射するために、少なくとも有機ＥＬ装置１００を保持する保持台１２ｂ、求めた欠陥の座標の上までレーザー照射装置２４を移動させるリニアスケールを備える。保持台１２ｂおよびリニアスケールは欠陥を求めた際に使用した物と同じであってもよい。
【００２９】
リペア装置１０を使用したリペアの方法について説明する。（１）保持台１２ａの上に有機ＥＬ装置１００を置き、有機ＥＬ装置１００の端にある電極と信号発生器１４とを接続する。（２）信号発生器１４から上述した交流の信号を有機ＥＬ素子１０４に印加する。（３）交流信号の印加によってリペアされない箇所を目視またはコンピュータによる画像処理によって確認し、リペアの必要な座標を特定する。（４）特定した座標にレーザーＬ２を照射し、ＩＴＯを除去する。
【００３０】
以上のように、本発明は交流信号の印加によって、リペアをおこなうことができ、リペアできなかった欠陥のみにレーザーＬ２を照射している。レーザー照射の回数を減らすことができ、リペアの効率を上げることができる。
【００３１】
トップエミッションの有機ＥＬ装置１００について説明したが、ボトムエミッションの有機ＥＬ装置１００であっても、本発明のリペア装置１０を使用してもよい。基板側にあるＩＴＯのみを選択的に除去できる。
【００３２】
また、リニアスケール１８ｘ、１８ｙなどでリーク箇所ａの座標を特定したが、他の方法で座標を特定してもよい。例えば、有機ＥＬ装置１００をディジタルカメラで撮影し、撮影データを画像処理することによってリーク箇所ａの座標を特定してもよい。
【００３３】
基板１０２やキャップ１０６としてガラスなどの硬質材料を使用する有機ＥＬ装置１００を用いたが、基板１０２やキャップ１０６をフィルムなどの軟質材料を使用したフィルム有機ＥＬ装置であっても、本発明のリペア装置１０を使用してリペアすることができる。
【００３４】
本発明のリペア装置１０を使用した実施例について説明する。印加した電圧は、順バイアスＶａが２Ｖ、逆バイアスＶｂが−６Ｖであり、順バイアスＶａと逆バイアスＶｂの切り替えを５０Ｈｚでおこなった。（Ａ）電圧を印加すると、図６（ａ）に示すように、中央上方に２つの輝点ａ１，ａ２が確認できた。輝点ａ１，ａ２は電流リークが原因である。（Ｂ）電圧を印加した状態で１分経過すると、図６（ｂ）に示すように、１つの輝点ａ２が大きくなった。（Ｃ）電圧を印加した状態で１１分経過すると、図６（ｃ）に示すように、１つの輝点ａ２が小さくなった。（Ｄ）電圧を印加した状態で１３分経過すると、図６（ｄ）に示すように、１つの輝点ａ２が消滅した。この後、電圧の印加を１５分まで続けたが残った輝点ａ１は消滅しなかったため、レーザー照射によって輝点ａ１をリペアすると、輝点は消滅した。
【００３５】
図６に示すように、交流信号の印加によってリペアされる輝点ａ２とリペアされない輝点ａ１があることが確認できた。電圧の印加時間が長いが、従来と比べてレーザー照射回数が減るため、トータルのリペア時間は同じか短縮できる。レーザー照射の回数が減るため、リペアの失敗も減少する。
【００３６】
その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明のリペア装置の構成を示す図である。
【図２】印加する信号を示す図である。
【図３】有機ＥＬ素子中の粒子状態の添加物が移動する様子を模式的に示す図であり、（ａ）は最初に順バイアスを印加したときの状態であり、（ｂ）は順バイアスで欠陥箇所が大きくなった図であり、（ｃ）は逆バイスで欠陥箇所をリペアした図である。
【図４】カメラとレーザーでリペア箇所の座標を一致させる図である。
【図５】本発明のリペア装置のレーザー装置を示す図である。
【図６】本発明の実施例を示す図であり、（ａ）は欠陥が２カ所ある図であり、（ｂ）交流信号を印加して１分経過後の図であり、（ｃ）は交流信号を印加して１１分経過後の図であり、（ｄ）は交流信号を印加して１３分経過後の図である。
【図７】有機ＥＬ装置を示す図であり、（ａ）は全体の断面図であり、（ｂ）は一部を拡大した図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０：リペア装置
１２ａ，１２ｂ：保持台
１４：信号発生器
１６：コンピュータ
１８ｘ、１８ｙ：リニアスケール
２０：カメラ
２２：レーザーポインタ
１００：有機ＥＬ装置
１０２：基板
１０４：有機ＥＬ素子
１０６：キャップ
１０８：第１電極
１１０：有機層
１１２：第２電極
１１４：ＴＦＴ
１２０：島状態の材料
【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５】
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【図６】
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【図７】
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