(57)【要約】  【課題】本発明の目的は、有機ＥＬ素子にリーク及びショートを引き起こす欠陥、異物混入や有機ＥＬ素子の厚みムラ等、有機ＥＬ素子の生産工程のできる限り早い工程において、有機ＥＬ素子に発生する不良を有機ＥＬ素子を破壊することなく発見し得る、ＥＭＭＳ法による有機ＥＬ素子の検査方法を提供することにある。  【解決手段】本発明の有機ＥＬ素子の検査法は、披検有機ＥＬ素子を準備するステップと、披検有機ＥＬ素子を素子装着部に装着するステップと、素子装着部に装着した披検有機ＥＬ素子に電圧を印加するステップと、前記電圧を印加された披検有機ＥＬ素子の発光を前記マイクロスコープで検知するステップと、前記マイクロスコープが検知した前記披検有機ＥＬ素子の発光を解像手段が発光像として検出するステップと、を含む。  【選択図】  図１
2005083951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検有機ＥＬ素子を準備するステップと、
前記被検有機ＥＬ素子を素子装着部に装着するステップと、
前記素子装着部に装着した被検有機ＥＬ素子に電圧を印加するステップと、
前記電圧を印加された被検有機ＥＬ素子の発光を前記エミッション・マイクロスコープで検知するステップと、
前記エミッション・マイクロスコープが検知した前記被検有機ＥＬ素子の発光を解像手段が発光像として検出するステップと、
を含む、有機ＥＬ素子の検査法。
【請求項２】
被検有機ＥＬ素子を準備するステップと、
前記被検有機ＥＬ素子を素子装着部に装着するステップと、
前記素子装着部に装着した被検有機ＥＬ素子の光学像をＣＣＤカメラが撮像するステップと、
前記被検有機ＥＬ素子の光学像をメモリに記憶させるステップと、
前記被検有機ＥＬ素子に電圧を印加するステップと、
前記電圧を印加された被検有機ＥＬ素子の発光を前記エミッション・マイクロスコープで検知するステップと、
前記エミッション・マイクロスコープが検知した前記被検有機ＥＬ素子の発光をＣＣＤカメラが発光像として撮像するステップと、
前記メモリに記憶させた光学像と前記発光像とを重ね合わせて解析像を作成するステップと、
を含む、有機ＥＬ素子の検査法。
【請求項３】
前記被検有機ＥＬ素子に印加する電圧は発光開始電圧以下である、請求項１又は２に記載の有機ＥＬ素子の検査法。
【請求項４】
被検有機ＥＬ素子を装着する素子装着部と、
前記素子装着部に装着した被検有機ＥＬ素子の光学像を記憶させるメモリと、
前記被検有機ＥＬ素子に電気信号を与える信号伝達手段と、
前記被検有機ＥＬ素子に生じる発熱又は発光を検知するエミッション・マイクロスコープと、
前記エミッション・マイクロスコープと接続された解像手段と、
を備え、
前記エミッション・マイクロスコープが検知する前記被検有機ＥＬ素子に生じる発光を前記解析手段が発光像として検出し、前記メモリに記憶させた光学像と前記発光像とを該解析手段が重ね合わせて解析像を作成する、有機ＥＬ素子の検査装置。
【請求項５】
被検有機ＥＬ素子を装着する素子装着部と、
前記素子装着部に装着された被検有機ＥＬ素子に電気信号を伝達する信号伝達手段と、
前記素子装着部の上方に配置されて前記被検有機ＥＬ素子の発光を検知するエミッション・マイクロスコープと、
前記エミッション・マイクロスコープと接続された解像手段と、
前記解像手段が作成する前記被検有機ＥＬ素子の像を出力するカラーモニタと、
を備え、
前記解像手段が、前記信号伝達手段より電気信号を受けた前記被検有機ＥＬ素子に発生する発光を前記エミッション・マイクロスコープが検知してこれより発光像を作成し、前記被検有機ＥＬ素子が電気信号を受けない状態で該エミッション・マイクロスコープが撮像した該被検有機ＥＬ素子の光学像を、該発光像と重ね合わせて解析像を作成して該解析像をカラーモニタに出力する、有機ＥＬ素子の検査装置。
【請求項６】
前記解像手段はＣＣＤカメラを備え、該ＣＣＤカメラは前記被検有機ＥＬ素子の光学像と発光像とを撮像する、請求項４又は５に記載の、有機ＥＬ素子の検査装置。
【請求項７】
前記信号伝達手段が被検有機ＥＬ素子に伝達する電気信号は、該被検有機ＥＬ素子の発光開始電圧以下の電圧である、請求項４乃至６に記載の有機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素子に生じる電気的リーク不良箇所等や有機ＥＬ素子の膜厚のばらつきや界面不具合等、有機ＥＬ素子に発生する不具合や不良箇所を検査する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自発光、低電圧駆動、高速応答性、広視野角等といった優れた特徴をもつ有機ＥＬ素子が次世代ディスプレイとして期待され、現在までに広く研究、開発が進められている。有機ＥＬ素子は図６に示すように、ガラス基板５０８上にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｓｉｄｅ）等で形成される陽極５０４と金属電極の陰極５０６との間に有機層５０２を挟んで構成される。ここで有機層５０２は、高分子有機ＥＬ素子の場合にはポリマーやＰＥＤＯＴ等で形成される。又、低分子有機ＥＬ素子の場合には電子又はホール注入層５１６、５１８、電子又はホール輸送層５１２、５１４等の複数の層を含み得る。その発光原理は、発光ダイオード（ＬＥＤ；Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）の発光メカニズムと同じ原理による。即ち、陽極５０４と陰極５０６の２つの電極間に直流電圧を印加すると、発光層５１０に正孔と電子が送り込まれる。発光層中で正孔と電子が再結合を起こして発生するエネルギーによって、発光層５１０に含まれる有機分子の電子状態が励起状態に励起される。この極めて不安定な電子状態が基底状態に落ちる際にエネルギーを光として放出し、有機ＥＬ素子５０１が発光する。有機ＥＬ素子の発光は陽極５０４と陰極５０６間に、ある発光開始電圧Ｖｔｈ（１ｃｄ／ｍ２の値が得られる印加電圧）以上の電圧を印加した時に視認し得る。
【０００３】
有機ＥＬ素子５０１の駆動方法には、大きく分けてパッシブマトリクス方式とアクティブマトリクス方式の２種類がある。パッシブマトリクス方式は図７（ａ）（ｂ）のように陽極と陰極を縦横に交差させ、交差部で挟まれた有機ＥＬ素子５０１を外部の走査駆動回路５２２から電圧を供給して選択的に発光させる駆動方法である。一方、アクティブマトリクス方式は図８（ａ）（ｂ）のように、各画素５２４ごとに設けられた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）５２０を起動して、各画素の有機ＥＬ素子５０１を発光させる駆動方法である。有機ＥＬ素子５０１の開発初期の段階ではパッシブマトリクス方式が主流であったが、近年ではアクティブマトリクス方式も実用化されつつある。尚ここで有機ＥＬディスプレイ５００は、その最小単位としての画素５２４が例えばマトリクス状に配列され、画素５２４は有機ＥＬ素子５０１を含んで形成される。
【０００４】
しかしながらその実用化を妨げる問題として、ダークスポットや異物の混入、欠陥不良や有機層の膜厚不均一性などによる素子特性の低下が挙げられる。これらの不良は有機ＥＬディスプレイの輝度ムラ、画素の非発光や非選択画素の発光を引き起こし、ディスプレイの表示品質を低下させる。また、これらの不良はディスプレイの使用の進行とともに欠陥不良を拡大させ、有機ＥＬディスプレイを表示品質不良に至らせることもある。従って有機ＥＬ素子は製造段階から高い信頼性レベルを要求されている。
【０００５】
従来パッシブマトリクス方式の有機ＥＬディスプレイでは画素欠陥を検知するために２つの走査駆動回路により順次画素を選択して、例えばリーク電流を検査していた（例えば、特許文献１を参照）。リーク電流とは、有機ＥＬディスプレイ製造時の異物混入や整流特性の低下により画素欠陥が生じ、例えば陰極から陽極へ電流が流れる現象である。このようなリーク電流は、陰極の１つにアース電位を与え、他の陰極との間に所定の検査電圧を印加して、アース電位を与えられた陰極に接続された単位有機ＥＬ画素の発光の有無で検出された。しかしこのような任意の２つの電極間の電流を測定する方法では、有機ＥＬディスプレイ全体の画素を検査するには非常に測定時間やコストを要した。また、有機ＥＬ画素を発光させるため、上記のように欠陥不良を拡大させ、あるいは有機ＥＬ画素を物理的に破壊してしまい、画素欠陥の位置はわかっても欠陥不良の原因を突き止めることは困難であった。
【０００６】
特許文献２にはアクティブマトリクス方式の有機ＥＬディスプレイの検査方法が開示されている。この特許文献２では、選択した有機ＥＬの一画素に駆動電流を供給し、その一画素が放電する時間を空けて次の一画素の駆動検査を行なう。そして一画素における駆動電流値と放電電流値の差を測定し、この電流値差が所定レベル以内か否かでそれぞれの有機ＥＬ素子の画素が正常か否かを判定する。従ってこの検査法の場合も画素毎に測定を行なうので非常に測定時間やコストを要した。
【０００７】
一方、ＤＲＡＭ等の半導体デバイスに生じる不良検査方法として、エミッション・マイクロスコープ（Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；ＥＭＭＳ）法が知られている（例えば、特許文献３を参照）。以下、本明細書においてエミッション・マイクロスコープ法をＥＭＭＳ法という。ＥＭＭＳ法で用いられるエミッション・マイクロスコープは、半導体デバイス内部で起こる様々な異常現象に起因する極微弱発光を検出し、位置を特定する、半導体故障解析を行なう際の有効なツールとして知られている。半導体デバイス内で生じる様々な異常現象は、例えば動作状態にある半導体デバイスの欠陥不良や拡散層のｐｎ接合リークや絶縁膜の破壊等が考えられる。エミッション・マイクロスコープは、これらの不良に起因して半導体デバイス内部に発生するホットエレクトロンが放出されるエネルギーをフォトンの形でカウントする。こうして得られたフォトンの発生位置がメモリに２次元的に蓄積されて発光像が得られ、この発光像を半導体デバイスの光学像とを重ね合わせてモニタ等に出力する。このようにＥＭＭＳ法を用いると、半導体デバイス内で生じる様々な欠陥不良等の位置を特定することができる。
【０００８】
しかし上記のようなＥＭＭＳ法による半導体デバイス不良検査も、半導体デバイスを動作状態において検査するため、半導体デバイス自身を破壊してしまう可能性が高い。従って欠陥不良の位置が特定できるのみで、欠陥不良の原因を突き止めることは困難であった。
【特許文献１】特開平１０−３２１３６７号公報
【特許文献２】特開２００２−４００７４号公報
【特許文献３】特開平９−１６７５００
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで本発明の目的は、有機ＥＬ素子にリーク及びショートを引き起こす欠陥、異物混入や有機ＥＬ素子の厚みムラ等、有機ＥＬ素子の生産工程のできる限り早い工程において、発光開始電圧Ｖｔｈ（１ｃｄ／ｍ２の値が得られる印加電圧）以下で有機ＥＬ素子に発生する不良箇所を破壊することなく発見し得る、ＥＭＭＳ法による有機ＥＬ素子の検査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】
本発明の有機ＥＬ素子の検査法は、被検有機ＥＬ素子を準備するステップと、前記被検有機ＥＬ素子を素子装着部に装着するステップと、前記素子装着部に装着した被検有機ＥＬ素子に電圧を印加するステップと、前記電圧を印加された被検有機ＥＬ素子の発光を前記エミッション・マイクロスコープで検知するステップと、前記エミッション・マイクロスコープが検知した前記被検有機ＥＬ素子の発光を解像手段が発光像として検出するステップと、を含む。
【００１１】
本発明の有機ＥＬ素子の検査法は、被検有機ＥＬ素子を準備するステップと、前記被検有機ＥＬ素子を素子装着部に装着するステップと、前記素子装着部に装着した被検有機ＥＬ素子の光学像をＣＣＤカメラが撮像するステップと、前記被検有機ＥＬ素子の光学像をメモリに記憶させるステップと、前記被検有機ＥＬ素子に電圧を印加するステップと、前記電圧を印加された被検有機ＥＬ素子の発光を前記エミッション・マイクロスコープで検知するステップと、前記エミッション・マイクロスコープが検知した前記被検有機ＥＬ素子の発光をＣＣＤカメラが発光像として撮像するステップと、前記メモリに記憶させた光学像と発光像とを重ね合わせて解析像を作成するステップと、を含む。
【００１２】
本発明の有機ＥＬ素子の検査法は、前記被検有機ＥＬ素子に印加する電圧が発光開始電圧以下であることを特徴とする。
【００１３】
本発明の有機ＥＬ素子の検査装置は、被検有機ＥＬ素子と、前記被検有機ＥＬ素子を装着する素子装着部と、前記素子装着部に装着した被検有機ＥＬ素子の光学像を記憶させるメモリと、前記被検有機ＥＬ素子に電気信号を与える信号伝達手段と、前記被検有機ＥＬ素子に生じる発熱又は発光を検知するエミッション・マイクロスコープと、前記エミッション・マイクロスコープと接続された解像手段と、を備え、前記エミッション・マイクロスコープが検知する前記被検有機ＥＬ素子に生じる発光を前記解析手段が発光像として検出し、前記メモリに記憶させた光学像と前記発光像とを該解析手段が重ね合わせて解析像を作成する。
【００１４】
本発明の有機ＥＬ素子の検査装置は、被検有機ＥＬ素子を装着する素子装着部と、前記素子装着部に装着された被検有機ＥＬ素子に電気信号を伝達する信号伝達手段と、前記素子装着部の上方に配置されて前記被検有機ＥＬ素子の発光を検知するエミッション・マイクロスコープと、前記エミッション・マイクロスコープと接続された解像手段と、前記解像手段が作成する前記被検有機ＥＬ素子の像を出力するカラーモニタと、を備え、前記解像手段が、前記信号伝達手段より電気信号を受けた前記被検有機ＥＬ素子に発生する発光を前記エミッション・マイクロスコープが検知してこれより発光像を作成し、前記被検有機ＥＬ素子が電気信号を受けない状態で該エミッション・マイクロスコープが撮像した該被検有機ＥＬ素子の光学像を、該発光像と重ね合わせて解析像を作成して該解析像をカラーモニタに出力する。
【００１５】
本発明の有機ＥＬ素子の検査装置は、前記解像手段はＣＣＤカメラを備え、該ＣＣＤカメラは前記被検有機ＥＬ素子の光学像と発光像とを撮像し得る。また、前記信号伝達手段が被検有機ＥＬ素子に伝達する電気信号は、該被検有機ＥＬ素子の発光開始電圧以下の電圧であり得る。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のＥＭＭＳ法による有機ＥＬ素子の観察法で有機ＥＬ素子の観察を行なった結果、有機ＥＬ素子に混入した不良物を検出することができた。また、ＥＭＭＳ観察からはその発光分布により有機層の膜厚不均一性を評価することができた。これらは発光開始電圧以下（１ｃｄ／ｍ２の値が得られる印加電圧）で有機層にダメージを与えることなく観察することができることから、有機ＥＬ素子の故障解析に有効であることが示された。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の有機ＥＬ素子の検査法においては、ＥＭＭＳ法を用いて有機ＥＬ素子内部の不良、欠陥等の位置を特定する。図１に表されるように、ＥＭＭＳ法による有機ＥＬ素子の検査に用いるエミッション・マイクロスコープ検査装置（以下ＥＭＭＳ検査装置という。）１０は、被検有機ＥＬ素子１０１を装着する素子装着部１４と、素子装着部１４の上方に配置されて被検有機ＥＬ素子１０１の微細構造を検知するエミッション・マイクロスコープ１２と、エミッション・マイクロスコープ１２の検知した被検有機ＥＬ素子１０１の像を撮像する高感度ＣＣＤカメラ１６と、高感度ＣＣＤカメラ１６に接続された解像手段１８と、解像手段１８が作成した解析像を出力するカラーモニタ２０を備える。またＥＭＭＳ検査装置１０は、素子装着部１４に装着された被検有機ＥＬ素子１０１に電気信号を伝達する、図示しない信号伝達手段を有する。
【００１８】
ここで被検有機ＥＬ素子１０１は、上述のようにＩＴＯ等で形成される陽極と金属電極の陰極との間に有機層を挟んで形成される。有機層は、高分子有機ＥＬ素子の場合にはポリマーやＰＥＤＯＴ等で形成される。又、低分子有機ＥＬ素子の場合には電子又はホール注入層、電子又はホール輸送層等の複数の層を含み得る。被検資料は１つの有機ＥＬ素子１０１に限らず、有機ＥＬ素子１０１を複数備えた有機ＥＬ素子パネル、あるいはディスプレイとして完成した有機ＥＬディスプレイであってもよい。
【００１９】
素子装着部１４上に装着された被検有機ＥＬ素子１０１の内部像は、エミッション・マイクロスコープ１２により拡大されて高感度ＣＣＤカメラ１６に撮像される。信号伝達手段により電気信号が被検有機ＥＬ素子１０１に与えられていない場合は、高感度ＣＣＤカメラ１６は被検有機ＥＬ素子１０１の光学像を撮像し、これを例えば解像手段１８の有するメモリ部（図示せず。）に記憶する。信号伝達手段により電気信号が被検有機ＥＬ素子１０１に与えられた場合は、高感度ＣＣＤカメラ１６は被検有機ＥＬ素子１０１の発光像を撮像し、これを解像手段１８に送信する。
【００２０】
ここで被検有機ＥＬ素子１０１の光学像とは、例えば有機ＥＬパネル内に配列されたセル構造のような、被検有機ＥＬ素子内部の構造を高感度ＣＣＤカメラ１６が撮像したものである。また、被検有機ＥＬ素子１０１の発光像とは、被検有機ＥＬ素子に電気信号を与えた場合に被検有機ＥＬ素子１０１に発生する発光をエミッション・マイクロスコープ１２が検知し、これを高感度ＣＣＤカメラ１６が撮像したものである。このような被検有機ＥＬ素子１０１に発生する発光輝度は、例えば製造工程で有機ＥＬ素子１０１内に生じた画素欠陥や混入異物あるいは有機層の膜厚によって位置変化する。又、高感度ＣＣＤカメラ１６は、エミッション・マイクロスコープ１２が検知した極微弱な上記発光を、輝度に対応する所定の色に変換して出力する。
【００２１】
解像手段１８は上記メモリ部から被検有機ＥＬ素子１０１の光学像を呼び出し、高感度ＣＣＤカメラ１６から送信される発光像と重ね合わせる。このように解像手段１８が光学像と発光像とを重ね合わせて作成した解析像はカラーモニタ２０に送信され、カラーモニタ２０によりカラー映像として出力される。尚、本発明の有機ＥＬ素子の検査装置は、解像手段１８が高感度ＣＣＤカメラ１６等の高感度の撮像装置を含んで構成されてもよい。
【００２２】
上述のように、一般に有機ＥＬ素子は発光開始電圧Ｖｔｈ以上の電圧を有機ＥＬ素子の両電極に印加すると素子は全面に発光して、人間が発光を視認できるようになる。しかし本発明のＥＭＭＳ法による有機ＥＬ素子の検査方法では、発光開始電圧Ｖｔｈ以下の電圧Ｖ（＜Ｖｔｈ）を被検有機ＥＬ素子の両電極に印加しても、図２（ｂ）に表されるように人間には発光として確認できない被検有機ＥＬ素子１０１の微弱な発光が検出された。ここで、発光開始電圧Ｖｔｈは有機ＥＬ素子１０１が１ｃｄ／ｍ２の輝度を得る場合の印加電圧であり、本実施形態で用いた被検有機ＥＬ素子の発光開始電圧ＶｔｈはＶｔｈ＝２．６Ｖである。又、図２（ｂ）において有機ＥＬ素子に印加された電圧Ｖは２．２Ｖ（＜Ｖｔｈ）である。
【００２３】
この微弱な発光は上記のように人間が認識できない弱い発光であり、十分に両電極への印加電圧Ｖが低くても本発明のＥＭＭＳ法により検知できるものである。従って印加電圧Ｖを十分に弱くして検査をすると、被検有機ＥＬ素子の欠陥を更に拡大することなく被検有機ＥＬ素子に存する不良箇所を発見することができる。以後本明細書においてこの微弱な発光を特に微弱発光といい、人間が肉眼で感知できる有機ＥＬ素子の発光と微弱発光とを含めて発光という。以下に本発明のＥＭＭＳ法による有機ＥＬ素子の検査で得られた、被検有機ＥＬ素子の微弱発光の様子を表す図２（ｂ）について説明する。
【００２４】
図２（ｂ）は上記のように発光開始電圧Ｖｔｈ以下の電圧Ｖ＝２．２Ｖを被検有機ＥＬ素子の両電極に印加したときに、本発明のＥＭＭＳ検査装置によりカラーモニタ２０に映し出された被検有機ＥＬ素子１０１の解析像である。信号伝達手段により被検有機ＥＬ素子１０１に電圧Ｖ（＜Ｖｔｈ）が与えられている。実際のカラーモニタ２０において被検有機ＥＬ素子１０１の解析像である図２（ｂ）は、例えばＲが赤、Ｒ'が薄い赤、Ｇが緑、Ｇ'が黄色、Ｂが青、Ｂ'が薄い青に色分けされて表示される。ここではＲで表示される領域は被検有機ＥＬ素子１０１の微弱発光が最も強い領域であり、以下Ｒ'、Ｇ'、Ｇ、Ｂ'、Ｂで示される領域の順に被検有機ＥＬ素子１０１の微弱発光強度は弱くなる。従って図２（ｂ）において略中央部分が最も暗く、次いで中央より右斜め上方向に帯状に微弱発光強度の弱い領域が延びている。
【００２５】
図２（ｂ）において、微弱発光強度の弱い青い領域では電流密度が低い。また、電流密度が高過ぎる領域では有機層の膜厚が薄く、このような不良が生じていると考えられる。これらの不良は有機ＥＬ素子の非発光領域等を生じ、輝度ムラ等の品質不良の原因となり得る。また、有機ＥＬディスプレイとして発光開始電圧Ｖｔｈ以上の電圧をかけて使用した場合、これらの不良箇所は拡大し、素子を破壊することもあり得る。
【００２６】
図２（ａ）は、カラーモニタ２０に映し出された図２（ｂ）の有機ＥＬ素子１０１を通常の視力で観察した発光像である。ここで図２（ａ）の有機ＥＬ素子１０１に印加されている電圧は、発光開始電圧Ｖｔｈ＝２．６Ｖより大きい３．０Ｖである。図２（ａ）において、図２（ｂ）で微弱発光が最も弱いＢの領域に対応する部分に黒い影が表示された。また、図２（ｂ）で微弱発光がＢの次に弱いＢ'の領域は薄暗い影となって表示された。したがって、通常の視力で観察した発光像と本発明のＥＭＭＳ検査装置で観察した発光の像は一致している。
【００２７】
被検有機ＥＬ素子の両電極に印加する電圧Ｖを発光開始電圧Ｖｔｈより更に低くすると、やがて人間の目には発光が完全に見えなくなる。しかし本発明のＥＭＭＳ検査法によれば、十分に高感度のＣＣＤカメラを用いて、有機ＥＬ素子に電流を流し始める電圧より大きいすべての印加電圧Ｖ＜Ｖｔｈで被検有機ＥＬ素子の微弱発光の様子を観察することができる。即ち本発明のＥＭＭＳ検査法を用いれば、十分微小な電圧を被検有機ＥＬ素子に印加するだけで素子の不良箇所を発見することができる。従って本発明のＥＭＭＳ検査法では、従来の有機ＥＬ素子の欠陥不良の検査法のように発光開始電圧Ｖｔｈ以上の電圧をかけて有機ＥＬ素子を発光させる必要がないので、被検有機ＥＬ素子の不良箇所を更に破壊することなくその状態を観察することができる。
【００２８】
以上に説明したＥＭＭＳ装置を用いた本発明の有機ＥＬ素子の検査法は、被検有機ＥＬ素子１０１を素子装着部１４に装着し、素子装着部１４に装着した被検有機ＥＬ素子１０１の光学像を解像手段１８に記憶させる。次に被検有機ＥＬ素子１０１に発光開始電圧以下の電気信号を与え、被検有機ＥＬ素子１０１に生じる微弱発光をマイクロスコープ１２で検知する。マイクロスコープ１２が検知した被検有機ＥＬ素子１０１に生じる微弱発光は、解像手段１８が発光像として検出し、解像手段１８に記憶させた光学像と前記発光像とを重ね合わせて解析像を作成する。光学像を記憶するメモリを解像手段１８の装置の外部に設けてもよい。マイクロスコープ１２の検知する微弱発光を撮像するために高感度ＣＣＤカメラ１６を用いるのが好ましい。この場合、高感度ＣＣＤカメラ１６の撮像した有機ＥＬ素子１０１の像は解像手段１８に送られ、解像手段１８が解析像をカラーモニタ２０に映し出す。
【００２９】
高感度ＣＣＤカメラ１６は解像度の高い他の撮像装置で置き換えられてもよい。素子装着部１４の材料、形状、位置等は任意である。素子装着部１４は、エミッション・マイクロスコープ１２で観察できるように有機ＥＬ素子１０１を載せ、又は固定できるのであれば、何の限定もされない。又は素子装着部は床や机、壁であってもよい。
【００３０】
解像手段１８は、上述のように高感度ＣＣＤカメラ１６のような撮像手段を含んで構成されてもよい。解像手段１８は、有機ＥＬ素子、有機ＥＬパネル、有機ＥＬディスプレイの光学像と発光像を位置合わせしてカラーモニタに出力する。
【００３１】
以下本発明のＥＭＭＳ法による有機ＥＬ素子の観察の結果を実施例として説明する。本発明の観察に使用した装置は浜松ホトニクスのＰＨＥＭＯＳ−１０００である。ＰＨＥＭＯＳ−１０００は、１０２４×１０２４画素の高分解能での撮像が可能である。また、赤外波長域で高い感度を持つ極微弱発光検出が可能なＣＣＤカメラを搭載した。
【００３２】
有機ＥＬ素子１０１に電圧を印加して導通させ、発光又は微弱発光の様子を上述の図２（ｂ）のように輝度分布によりカラーモニタ２０で見ることができる。この発光の輝度分布より発光不良箇所の存在と有機層の不均一性を観察することもできる。
【００３３】
本実施例で試作した有機ＥＬ素子１０１及び有機ＥＬパネル１５１は、図３（ｂ）に示すように、ガラス基板の上にＩＴＯ電極１０４を形成し、有機層としてはＰＥＤＯＴ層１１５を積層した。次にＰＥＤＯＴ層１１５の上部に発光層のポリマー層１１２を積層した。最後に陰極１０６を電子注入層１１６を挟んで有機層の上部に形成した。以下、有機ＥＬパネルとは、複数の有機ＥＬ素子１０１等がマトリクス状に形成されているパネルをいう。本実施例の有機ＥＬ素子１０１等の発光開始電圧は、上述のようにＶｔｈ＝２．６Ｖｔｈ程度である。
【実施例１】
【００３４】
本実施例では、本発明のＥＭＭＳ法による有機ＥＬ素子１０１の観察により、有機ＥＬ素子１０１の発光ムラと有機層の膜厚の関係を調べた。図３（ａ）は有機ＥＬ素子１０１の微弱発光の様子を表す解析像であり、前出の図２（ｂ）と同一の像である。図３（ｂ）及び図３（ｃ）は、この有機ＥＬ素子の断面を透過電子顕微鏡により観察したものである。図３（ｂ）は図３（ａ）において赤の領域の断面図であり、図３（ｃ）は図３（ａ）において青の領域の断面図である。上述のように赤の領域では電流密度が高く、青の領域では電流が流れにくい。
【００３５】
図３（ｂ）及び図３（ｃ）を比較すると、図３（ｃ）には図３（ｂ）に存在するＰＥＤＯＴ層１１５が欠けていることがわかる。従ってこの有機ＥＬ素子１０１の青の領域では、正孔の注入及び輸送をつかさどるＰＥＤＯＴ層１１５がないため、電流が流れにくいことがわかる。
【００３６】
以上のように本発明のＥＭＭＳ法による有機ＥＬパネルの観察により、有機層の成膜の欠陥を検出することができる。有機ＥＬディスプレイの製造工程において本発明のＥＭＭＳによる有機ＥＬパネルの検査を行なえば、不良有機ＥＬパネルを早い段階で発見することができる。また、有機ＥＬ素子には、発光開始電圧Ｖｔｈより低い微小な電圧しかかからないため、有機ＥＬ素子にダメージを与えずに何度でも上記検査を行なうことができる。従って各製造工程ごとに有機ＥＬパネルの検査を行なえば、どの工程で不良が生じたかを知ることもでき、製品の歩留まり向上に役立てることができる。
【００３７】
この実施例１の有機素子１０１のようにＰＥＤＯＴ層１１５が欠けている場合以外でも、ポリマー層１１２の厚さムラにより発光ムラが生じる場合がある。ポリマー層１１２が薄い領域では電気抵抗が小さくなり、電流が流れ易くなる。反対にポリマー層１１２が厚い領域では電流が流れにくくなり、発光輝度が弱くなる。この結果有機ＥＬ素子１０１には発光ムラが生じる。この場合にも、本発明のＥＭＭＳ法による有機ＥＬ素子１０１の観察により、発光輝度ムラを検出することにより不良有機ＥＬ素子を発見することができる。
【実施例２】
【００３８】
図４（ａ）は発光開始電圧Ｖｔｈ以上の電圧Ｖを有機ＥＬ素子１０１に印加して人間の通常の視力で見た場合の有機ＥＬ素子１０１の様子であるが、発光輝度ムラは全く視認できない程度だった。図４（ａ）のように発光開始電圧Ｖｔｈ以上の印加電圧で発光状態の不具合は観察できない場合でも、ＥＭＭＳ法による観察では発光開始電圧Ｖｔｈ以下の印加電圧で図４（ｂ）のような発光輝度ムラが見られる場合もある。赤く測れた箇所が電流密度が高く、有機層膜厚が不均一に成膜されたと考えられる。このような電流集中になると、発熱集中されることによる素子の信頼性影響も考えられる。
【００３９】
このように本発明のＥＭＭＳ法による有機ＥＬパネルの観察により、人間の視覚による検査では捕らえることのできない有機ＥＬ素子の発光輝度ムラを検出することができる。従って、有機ＥＬディスプレイの製造工程において、本発明の検査方法を用いて有機ＥＬ素子１０１を検査することにより、有機ＥＬ素子にダメージを与えることなく、確実に不良有機ＥＬ素子を発見することができる。
【実施例３】
【００４０】
本実施例では均一な有機ＥＬパネル１３１と不良有機ＥＬパネル１５１の、本発明の検査方法における発光状態を比較観察する。図５（ａ）に有機ＥＬパネル１５１の不良箇所を検出したエミッション像を、図５（ｂ）に良品の有機ＥＬパネル画素１３１の画像を表す。両有機ＥＬパネル１３１と１５１には等しく発光開始電圧Ｖｔｈ以下の電圧を印加している。図５（ｂ）において画素１３３は端部を除いて一様に赤である。一方、図５（ａ）において画素１５１には発光ムラができる。この発光ムラは上述のように有機層の膜厚のバラツキや界面での不具合に起因するものと考えられる。
【００４１】
図５（ａ）で用いた不良有機ＥＬパネル１５１の不良箇所を透過電子顕微鏡で調べた。ポイント状のＢ２のつの領域不良箇所を透過電子顕微鏡により断面観察を行なった。その結果、不良有機ＥＬパネル１５１の有機層の上部に、有機類異物、ＩＴＯ残留物が検出された。又、図５（ａ）の赤の領域は、緑の領域よりも有機層の膜厚が薄いことが確認された。
【００４２】
このように本発明のＥＭＭＳ法による有機ＥＬパネルの観察により、有機層の膜厚の均一性を評価することもできる。従って、有機ＥＬディスプレイの製造工程において、本発明の検査方法を用いて有機ＥＬ素子１０１を検査することにより、有機ＥＬ素子にダメージを与えることなく、成膜工程の良否を評価することができる。又、低電圧の印加で有機層にダメージを与えることなく異物混入等の不具合箇所を特定することができる。
【００４３】
以上、実施例を用いて本発明のエミッション・マイクロスコープ法（ＥＭＭＳ法）による有機ＥＬ素子の検査法を説明したが、本発明の有機ＥＬ素子の検査法は上記実施形態に限定されない。また、本発明のＥＭＭＳ法による有機ＥＬ素子の検査法は、被検有機ＥＬ素子の材料、構成によらず有効である。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】
【００４４】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の検査装置を表す概略図。
【図２】（ａ）被検有機ＥＬ素子を肉眼で見た様子を表す模式図。（ｂ）本発明の有機ＥＬ素子の検査法で撮像した被検有機ＥＬ素子の解析像を表す画像図。
【図３】（ａ）本発明の有機ＥＬ素子の検査法で撮像した被検有機ＥＬ素子の解析像を表す画像図。図２（ｂ）と同じ画像図。（ｂ）図３（ａ）で赤領域の被検有機ＥＬ素子の断面図。（ｃ）図３（ａ）で青領域の被検有機ＥＬ素子の断面図。
【図４】（ａ）被検有機ＥＬ素子を肉眼で見た様子を表す模式図。（ｂ）本発明の有機ＥＬ素子の検査法で撮像した被検有機ＥＬ素子の解析像を表す画像図。
【図５】（ａ）本発明の有機ＥＬ素子の検査法で撮像した不良被検有機ＥＬ素子の解析像を表す画像図。（ｂ）本発明の有機ＥＬ素子の検査法で撮像した良品の被検有機ＥＬ素子の解析像を表す画像図。
【図６】一般的な有機ＥＬ素子の断面図。
【図７】（ａ）パッシブマトリクス型の有機ＥＬ素子の斜視図。（ｂ）パッシブマトリクス型の有機ＥＬ素子の平面断面図。
【図８】（ａ）アクティブマトリクス型の有機ＥＬ素子の斜視図。（ｂ）アクティブマトリクス型の有機ＥＬ素子の平面断面図。
【符号の説明】
【００４５】
１０：エミッション・マイクロスコープ検査装置（ＥＭＭＳ検査装置）
１２：エミッション・マイクロスコープ
１４：素子装着部
１６：高感度ＣＣＤカメラ
１８：解像装置
２０：カラーモニタ
１００、５００：有機ＥＬディスプレイ
１０１、５０１：有機ＥＬ素子
１０２、５０２：有機層
１０４：ＩＴＯ電極
１０６：陰極
１１２：ポリマー層
１１５：ＰＥＤＯＴ層
１１６、５１６：電子注入層
１３１、１５１：有機ＥＬパネル
１３３：画素
５０４：陽極
５０６：陰極
５０８：ガラス基板
５１２：電子輸送層
５１４：ホール輸送層
５１６：電子注入層
５１８：ホール注入層
５２０：ＴＦＴ
５２２：走査駆動回路
５２４：画素
【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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【図８】
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