JP5687339B2 - 有機ｅｌ素子及び有機ｅｌ素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、有機ＥＬ素子及び有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法に関する。

従来、アノード（陽極）とカソード（陰極）との間に有機層が介在されてなる有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬと称する）素子において、製造工程で導電性の異物が付着または混入、若しくはパターニングの不良などのために望ましくない短絡が生じ、有機ＥＬ素子が不良となる場合がある。

この場合に、短絡箇所又はその周辺部に定められるターゲット領域をレーザー照射にて高抵抗化することで、短絡に起因する不良をリペアする方式が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。

特許文献１には、レーザー照射の工程途中において、レーザー照射によって除去された電極形成用膜の深さを計測し、計測された深さと、予め把握しておいた電極形成用膜の修正前の厚さとの関係から、その時点での修正の進行度合を把握し、該計測後のレーザーの照射を調整する技術が開示されている。

特許文献２には、陰極及び陽極間に存在するとともにこれら陰極及び陽極の短絡に寄与する異物のサイズを測定し、異物のサイズに基づいてその異物に照射するレーザーの波長及び照射回数を設定し、設定されたレーザーを異物に照射して、異物の少なくとも一部を除去する方法が開示されている。

特許文献３には、第１の紫外線レーザーの照射による蛍光検査により、有機ＥＬ素子の潜在的な不良箇所を検出し、検出された不良箇所に第２のリペア用の紫外線レーザーを照射して、不良箇所を除去する方法が開示されている。

特開２００４−２８１３２８号公報 特開２００６−２２１９８２号公報 特開２００９−２７７５２８号公報

レーザー照射によって短絡に起因する不良をリペアする場合、ターゲット領域以外の領域への損傷をできる限り低減し、かつターゲット領域を確実にかつ効率よく高抵抗化することが重要である。そのために、レーザーの照射条件が適応的かつ迅速に制御される必要がある。さらには、そのような制御が簡便になされることが望ましい。

しかしながら、このような要求に照らして、先行技術によって提供される方法にはさらに改善の余地があるものと考えられる。

特許文献１の方法では、レーザー照射によって除去された電極形成用膜（照射痕）の深さを、例えば、触針方式による表面粗さ測定器、レーザー測定方式による変位計、及びレーザー照射によって飛散する物質を検出するイオン検出器などを用いて計測すると記載されているように、レーザー照射痕の深さの計測に、複雑な計測装置が必要となる。

特許文献２の方法では、異物のサイズに適したレーザーの波長及び照射回数を特定するために、異なるサイズの異物に実際にレーザーを照射して滅点の画素を良点化させる調査を事前に行う必要があるので、異なるロットや品種への適応性や簡便性に乏しい。

特許文献３の方法では、検査用の紫外線レーザーによる有機ＥＬ素子の発光機能の劣化を最小限に抑えかつ検査時間を短縮するために、蛍光検査の範囲を適切に削減することを主眼としたものであり、リペア用の紫外線レーザーの照射条件をいかに制御するかについては示されていない。

本発明は、上記課題に鑑み、有機ＥＬ素子の短絡に起因する不良をリペアするためのレーザーの照射条件を適応的かつ迅速、簡便に制御できる有機ＥＬ素子の製造方法、及びそのような製造方法で製造された有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様にかかる有機ＥＬ素子の製造方法は、有機ＥＬ素子の欠陥部を有する発光領域に第１の照射条件でレーザー光を照射する第１次レーザー照射工程と、前記第１次レーザー照射工程におけるレーザー光の照射によって前記発光領域に生じた照射痕の状態を観察する状態観察工程と、前記第１の照射条件と前記観察された照射痕の状態とに基づいて、前記欠陥部に起因する不良を解消するための第２の照射条件を決定する照射条件決定工程と、前記照射条件決定工程で決定された前記第２の照射条件で前記発光領域にレーザー光を照射する第２次レーザー照射工程と、を含み、前記欠陥部は、前記有機ＥＬ素子の陽極及び陰極間の短絡箇所であり、前記第２次レーザー照射工程では、前記レーザー光を前記発光領域の前記短絡箇所を包囲する閉じた線状に照射することにより、前記発光領域の当該閉じた線状に位置する部分の抵抗値を、前記レーザー光の照射前の抵抗値よりも高くし、前記第１次レーザー照射工程では、前記閉じた線で囲まれる予定の領域内に前記レーザー光を照射する。

本発明にかかる有機ＥＬ素子の製造方法によれば、欠陥画素の発光領域内において、リペア時のレーザー照射（第２次レーザー照射）の条件を決定するための予備照射（第１次レーザー照射）を行なうので、例えば予備照射を発光領域外で行う場合のようにレーザー照射対象物の性状が相違する懸念がなく、リペア時のレーザー照射の条件を正確に決定することができるので、リペアをより確実かつ安定的に行うことができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の断面概略図である。 図２は、高抵抗化された陰極の状態を表す有機ＥＬ素子の上面図である。 図３は、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法を説明するフローチャートである。 図４は、本発明の第１の工程で準備される有機ＥＬ素子の断面概略図である。 図５は、本発明の実施の形態に係るステップＳ２０を説明するための動作フローチャートである。 図６は、本発明の実施の形態に係るステップＳ３０を説明するための動作フローチャートである。 図７は、本発明の実施の形態に係るレーザーリペアを実施するためのシステム構成図である。 図８は、レーザー照射による照射痕の状態を表す有機ＥＬ素子の上面図である。 図９は、回復点灯確認時における画素の発光状態を表す図である。 図１０は、本発明の有機ＥＬ素子を備えたテレビシステムの外観図である。

本発明の一態様に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、有機ＥＬ素子の欠陥部を有する発光領域に第１の照射条件でレーザー光を照射する第１次レーザー照射工程と、前記第１次レーザー照射工程におけるレーザー光の照射によって前記発光領域に生じた照射痕の状態を観察する状態観察工程と、前記第１の照射条件と前記観察された照射痕の状態とに基づいて、前記欠陥部に起因する不良を解消するための第２の照射条件を決定する照射条件決定工程と、前記照射条件決定工程で決定された前記第２の照射条件で前記発光領域にレーザー光を照射する第２次レーザー照射工程と、を含む。

ここで、前記照射条件決定工程では、前記第２の照射条件として、レーザー光の焦点深さ、パルス幅、周波数、パワー密度のうちの少なくとも１つを決定してもよい。

このような製造方法によれば、欠陥画素の発光領域内において、リペア時のレーザー照射（第２次レーザー照射）の条件を決定するための予備照射（第１次レーザー照射）を行なうので、例えば予備照射を発光領域外で行う場合のように、レーザー照射対象物の性状が相違する懸念がなく、リペア時のレーザー照射の条件を正確に決定することができるので、リペアをより確実かつ安定的に行うことができる。

また、前記欠陥部は、前記有機ＥＬ素子の陽極及び陰極間の短絡箇所であってもよい。

また、前記第２次レーザー照射工程では、前記レーザー光を前記発光領域の前記短絡箇所を包囲する閉じた線状に照射することにより、前記発光領域の当該閉じた線状に位置する部分の抵抗値を、前記レーザー光の照射前の抵抗値よりも高くしてもよい。

このような製造方法によれば、前記欠陥部が、前記有機ＥＬ素子の陽極及び陰極間の短絡箇所である場合に、リペア時のレーザー照射によって形成される照射痕によって、当該短絡箇所が発光領域から電気的に分離されることによって、発光領域の発光機能を回復することができる。

また、前記第１次レーザー照射工程では、前記閉じた線で囲まれる予定の領域内に前記レーザー光を照射してもよい。

このような製造方法によれば、予備照射を、リペア時のレーザー照射によって非発光部となる予定の領域内において行うので、予備照射時のレーザー照射痕によって発光領域の面積が減少してしまうことがない。

また、前記第１次レーザー照射工程での前記レーザー光の照射と、前記第２次レーザー照射工程での前記レーザー光の照射とは、同一のレーザー発振器を用いて連続して行なわれるとしてもよい。

このような製造方法によれば、第１次レーザー照射工程と第２次レーザー照射工程との間にレーザーをＯＮ、ＯＦＦする必要がないので、レーザーの安定性を維持して、より安定的なリペアを行うことができる。

本発明の一態様に係る有機ＥＬ素子は、陽極、有機発光層、及び陰極をこの順に積層してなる発光領域と、前記発光領域に存在する前記陽極及び前記陰極間の短絡箇所と、前記発光領域に形成された第１のレーザー照射痕と、前記短絡箇所を包囲する閉じた線状に形成された第２のレーザー照射痕と、を有する。

このような構成によれば、欠陥画素の発光領域内において、リペア時のレーザー照射（第２のレーザー照射痕）の条件を、予備照射（第１のレーザー照射痕）を行なって決定するので、例えば予備照射を発光領域外で行う場合のように、レーザー照射対象物の性状が相違する懸念がなく、リペア時のレーザー照射の条件を正確に決定することができるので、リペアがより確実かつ安定的に行われた有機ＥＬ素子を得ることができる。

また、前記第１のレーザー照射痕は、前記第２のレーザー照射痕で包囲された領域内に形成されていてもよい。

このような構成によれば、予備照射を、リペア時のレーザー照射によって非発光部となる予定の領域内において行うので、予備照射時のレーザー照射痕によって発光領域の面積が減少してしまうことがない。

また、前記第１のレーザー照射痕と前記第２のレーザー照射痕とは連続して形成されていてもよい。

このような構成によれば、第１次レーザー照射工程と第２次レーザー照射工程との間にレーザーをＯＮ、ＯＦＦする必要がないので、レーザーの安定性を維持して、より安定的なリペアが行われた有機ＥＬ素子を得ることができる。

また、前記発光領域の前記第２のレーザー照射痕が形成された部分の抵抗値は、前記発光領域の前記第１のレーザー照射痕及び前記第２のレーザー照射痕の何れもが形成されていない部分の抵抗値よりも高いことが好ましい。

このような構成によれば、前記短絡箇所が、前記第２のレーザー照射痕によって発光領域から電気的に分離されることによって、発光領域の発光機能が回復された有機ＥＬ素子を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態にかかる有機ＥＬ素子の製造方法及びそのような製造方法によって製造された有機ＥＬ素子について、図面を参照しながら説明する。なお、以下では、全ての図を通じて同一または対応する要素には同じ符号を付して、その重複する説明を省略する。

（実施の形態１）
＜素子構造＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る有機ＥＬ素子１の断面概略図である。図１に示した有機ＥＬ素子１は、陽極、陰極、および当該両極で挟まれた発光層を含む有機層を有する有機機能デバイスである。

図１に示すように、有機ＥＬ素子１は、透明ガラス９の上に、平坦化膜１０と、陽極１１と、正孔注入層１２と、発光層１３と、隔壁１４と、電子注入層１５と、陰極１６と、薄膜封止層１７と、封止用樹脂層１９と、透明ガラス１８とを備える。

陽極１１及び陰極１６は、それぞれ、本発明における下部電極層及び上部電極層に相当する。また、正孔注入層１２、発光層１３及び電子注入層１５は、本発明における有機層に相当する。

透明ガラス９及び１８は、発光パネルの発光表面を保護する基板であり、例えば、厚みが０．５ｍｍである透明の無アルカリガラスである。

平坦化膜１０は、一例として、絶縁性の有機材料からなり、例えば駆動用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などを含む基板上に形成されている。

陽極１１は、正孔が供給される、つまり、外部回路から電流が流れ込むアノードであり、例えば、Ａｌ、あるいは銀合金ＡＰＣなどからなる反射電極が平坦化膜１０上に積層された構造となっている。反射電極の厚みは、一例として１０〜４０ｎｍである。なお、陽極１１は、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）と銀合金ＡＰＣなどからなる２層構造であってもよい。このように、陽極１１を、ＡＰＣなどの高反射率の金属で形成されることにより、照射レーザー光が高反射率の金属で反射されるので、より高効率にフォーカスしたい層にレーザー光を集光することが可能となる。

正孔注入層１２は、正孔注入性の材料を主成分とする層である。正孔注入性の材料とは、陽極１１側から注入された正孔を安定的に、または正孔の生成を補助して発光層１３へ注入する機能を有する材料であり、例えば、ＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）、アニリンなどの化合物が使用される。

発光層１３は、陽極１１および陰極１６間に電圧が印加されることにより発光する層であり、例えば、下層としてa−ＮＰＤ（Ｂｉｓ［Ｎ−（１−ｎａｐｈｔｈｙｌ）−Ｎ−ｐｈｅｎｙｌ］ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）、上層としてＡｌｑ３（ｔｒｉｓ−（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ）ａｌｕｍｉｎｕｍ）が積層された構造となっている。

電子注入層１５は、電子注入性の材料を主成分とする層である。電子注入性の材料とは、陰極１６から注入された電子を安定的に、または電子の生成を補助して発光層１３へ注入する機能を有する材料であり、例えば、ポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）が使用される。

陰極１６は、電子が供給される、つまり、外部回路へ電流が流れ出すカソードであり、例えば、透明金属酸化物であるＩＴＯにより積層された構造となっている。Ｍｇ、Ａｇ等の材料により透明電極として形成することもできる。また、電極の厚みは、一例として１０〜４０ｎｍである。

隔壁１４は、発光層１３を独立して発光駆動可能な発光領域２ごとに分離するための壁であり、例えば、感光性の樹脂からなる。

薄膜封止層１７は、例えば、窒化珪素からなり、上記した発光層１３や陰極１６を水蒸気や酸素から遮断する機能を有する。発光層１３そのものや陰極１６が、水蒸気や酸素にさらされることにより劣化（酸化）してしまうことを防止するためである。

封止用樹脂層１９は、アクリルまたはエポキシ系の樹脂であり、上記の基板上に形成された平坦化膜１０から薄膜封止層１７までの一体形成された層と、透明ガラス１８とを接合する機能を有する。

上述した陽極１１、発光層１３及び陰極１６の積層構造体は有機ＥＬ素子１の基本構成であり、このような構成により、陽極１１と陰極１６との間に適当な電圧が印加されると、陽極１１側から正孔、陰極１６側から電子がそれぞれ発光層１３に注入される。これらの注入された正孔および電子が発光層１３で再結合して生じるエネルギーにより、発光層１３の発光材料が励起され発光する。

なお、正孔注入層１２および電子注入層１５の材料は、本発明では限定されるものではなく、周知の有機材料または無機材料が用いられる。

また、有機ＥＬ素子１の構成として、正孔注入層１２と発光層１３との間に正孔輸送層があってもよいし、電子注入層１５と発光層１３との間に電子輸送層があってもよい。また、正孔注入層１２の代わりに正孔輸送層が配置されてもよいし、電子注入層１５の代わりに電子輸送層が配置されてもよい。正孔輸送層とは、正孔輸送性の材料を主成分とする層である。ここで、正孔輸送性の材料とは、電子ドナー性を持ち陽イオン（正孔）になりやすい性質と、生じた正孔を分子間の電荷移動反応により伝達する性質を併せ持ち、陽極１１から発光層１３までの電荷輸送に対して適性を有する材料のことである。また、電子輸送層は、電子輸送性の材料を主成分とする層である。ここで、電子輸送性の材料とは、電子アクセプター性を有し陰イオンになりやすい性質と、発生した電子を分子間の電荷移動反応により伝達する性質を併せ持ち、陰極１６から発光層１３までの電荷輸送に対して適性を有する材料のことである。

また、有機ＥＬ素子１は、さらに、隔壁１４で分離された各発光領域を覆うように、透明ガラス１８の下面に、赤、緑および青の色調整を行うカラーフィルタ（調光層）を備える構成であってもよい。

なお、本発明において、正孔注入層１２、発光層１３及び電子注入層１５を合わせて有機層３０と称する。また、正孔輸送層、電子輸送層を有する場合には、これらの層も有機層３０に含まれる。有機層３０の厚さは、一例として、１００ｎｍ〜２００ｎｍである。

また、隔壁１４で分離され独立して発光制御可能な１つの発光領域２に配置された平坦化膜１０、陽極１１、有機層３０、陰極１６、薄膜封止層１７、封止用樹脂層１９及び透明ガラス１８が１つの有機ＥＬ素子１を構成している。

複数の有機ＥＬ素子１をマトリクス状に配列すると共に、当該複数の有機ＥＬ素子１の各々を発光駆動するための駆動回路を設けて、有機ＥＬパネル（画像表示パネル）を構成することができる。本明細書では、そのような有機ＥＬパネルにおける１つの有機ＥＬ素子１及び対応する駆動回路を含む部分を画素と称する。

さらに、図１に示した有機ＥＬ素子１は、製造工程において、陽極１１と陰極１６との間に導電性の異物２０が混入し、異物２０を介して陽極１１と陰極１６とが短絡している。異物２０による短絡箇所は、発光領域２の欠陥部の一例である。

そして、異物２０による陽極１１と陰極１６との間の短絡に起因する不良を解消（リペア）すべく、異物２０の周辺に位置する陰極の一部がレーザー光の照射による照射痕１６ａが形成されている。レーザー光の照射によるリペアの詳細については、後ほど説明する。

図２は、有機ＥＬ素子１の上面図であり、異物２０による短絡箇所を有する発光領域２において、レーザー光の照射にて形成される照射痕１６ａの平面位置の典型例を表している。ここで、図２に示されるＡＡ’断面が、図１に対応している。

レーザー光は、陰極１６の異物２０による短絡箇所を包囲する閉じた線上をトレースしながら照射される。例えば、陰極１６の異物２０から１０μｍ程度離れた周囲に定められる２０μｍ×２０μｍの正方形の輪郭線上にレーザー光が照射されてもよい。その結果、陰極１６に、図２に示すような状態の照射痕１６ａが形成される。照射痕１６ａの抵抗値は、レーザー光の照射を受けていない陰極１６の本来の抵抗値よりも高くなっている。

以下の説明では、レーザー光の照射により、照射対象箇所の抵抗値を、レーザー光の照射前に比べて高めることを高抵抗化するという。

＜製造方法＞
次に、有機ＥＬ素子１の製造方法について説明する。この製造方法には、有機ＥＬ素子１の欠陥部に起因する不良を解消する工程が含まれる。

図３は、本発明に係る有機ＥＬ素子１の製造方法を説明するフローチャートである。

まず、有機ＥＬパネルを準備する（Ｓ１０）。有機ＥＬパネルは、有機ＥＬ素子１と有機ＥＬ素子１を駆動する駆動回路とが形成された画素がマトリクス状に配置されたものである。本工程は、マトリクス状に配置された複数の画素が有する有機ＥＬ素子１を積層形成する工程を含む。

次に、ステップＳ１０で準備された有機ＥＬパネルにおいて、画素ごとの発光領域を検査し、各発光領域において陽極１１と陰極１６とが短絡している短絡箇所を欠陥部として検出する（Ｓ２０）。

最後に、ステップＳ２０で検出された欠陥部に起因する不良をレーザー照射によりリペアする（Ｓ３０）。ステップＳ３０における工程は、本発明の特徴的な工程である。

以下、上述した各々の工程について、詳細に説明する。

まず、有機ＥＬパネルを準備する工程（Ｓ１０）について説明する。

図４は、本発明の第１の工程で準備された有機ＥＬパネルの部分断面概略図である。図４には、異物２０により陽極１１及び陰極１６が短絡された有機ＥＬ素子１Ａの断面構造が表されている。

まず、ＴＦＴを含む基板上に、絶縁性の有機材料からなる平坦化膜１０を形成し、その後、平坦化膜１０上に陽極１１を形成する。陽極１１は、例えば、スパッタリング法により、平坦化膜１０上にＡｌが３０ｎｍ成膜され、その後、フォトリソグラフィ及びウエットエッチングによるパターニング工程を経て形成される。

次に、陽極１１上に、例えば、ＰＥＤＯＴをキシレンよりなる溶剤に溶かし、このＰＥＤＯＴ溶液をスピンコートすることにより、正孔注入層１２を形成する。

次に、正孔注入層１２の上に、例えば、真空蒸着法によりa−ＮＰＤ、Ａｌｑ３を積層し、発光層１３を形成する。

次に、発光層１３の上に、例えば、ポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）を、キシレンまたはクロロホルムよりなる溶剤に溶かしてスピンコートすることにより、電子注入層１５を形成する。

続いて、電子注入層１５が形成された基板を大気曝露させることなく、陰極１６を形成する。具体的には、電子注入層１５の上に、スパッタリング法によりＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）が３５ｎｍ積層されることにより、陰極１６が形成される。このとき、陰極１６は、アモルファス状態になっている。

上記製造工程により、発光素子としての機能をもつ有機ＥＬ素子が形成される。なお、陽極１１の形成工程と正孔注入層１２の形成工程との間に、表面感光性樹脂からなる隔壁１４が所定位置に形成される。

次に、陰極１６の上に、例えば、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により窒化珪素を５００ｎｍ積層し、薄膜封止層１７を形成する。薄膜封止層１７は、陰極１６の表面に接して形成されるので、特に、保護膜としての必要条件を厳しくすることが好ましく、上記した窒化珪素に代表されるような非酸素系無機材料が好ましい。また、例えば、酸化珪素（Ｓｉ_ＸＯ_Ｙ）や酸窒化珪素（Ｓｉ_ＸＯ_ＹＮ_Ｚ）のような酸素系無機材料や、これらの無機材料が複数層形成された構成であってもよい。また、形成方法は、プラズマＣＶＤ法に限らず、アルゴンプラズマを用いたスパッタリング法など、その他の方法であってもよい。

次に、薄膜封止層１７の表面に、封止用樹脂層１９を塗布する。その後、塗布された封止用樹脂層１９上に、透明ガラス１８を配置する。ここで、透明ガラス１８の主面に、予めカラーフィルタ（調光層）が形成されてもよい。この場合には、カラーフィルタが形成された面を下方にして、塗布された封止用樹脂層１９上に透明ガラス１８を配置する。なお、薄膜封止層１７、封止用樹脂層１９及び透明ガラス１８は、保護層として機能する。

最後に、透明ガラス１８を上面側から下方に加圧しつつ熱またはエネルギー線を付加して封止用樹脂層１９を硬化し、透明ガラス１８と薄膜封止層１７とを接着する。

このような形成方法により、図４に示す有機ＥＬ素子１Ａが形成される。

なお、陽極１１、正孔注入層１２、発光層１３、電子注入層１５及び陰極１６の形成工程は、本発明により限定されるものではない。

また、有機ＥＬ素子１Ａの発光領域２には欠陥部、つまり、前述した製造工程において混入した異物２０による陽極１１と陰極１６との間の短絡箇所があり、有機ＥＬ素子１Ａには短絡に起因する不良が生じている。

次に、有機ＥＬ素子の欠陥部を特定する工程（Ｓ２０）について説明する。

図４において、異物２０は、例えば、陽極１１の材料であるＡｌが、陽極１１の形成後、陽極１１上に付着し、続けて、正孔注入層１２、発光層１３、電子注入層１５、陰極１６が積層されたために生じたものである。異物２０の大きさは、一例として直径が２００ｎｍ、高さが５００ｎｍ程度である。異物２０による陽極１１と陰極１６との短絡箇所があると、本来は発光を駆動するための電流が当該短絡箇所に流れてしまうので、この発光領域２は十分に又は全く発光することができない。このように正常な発光機能を喪失した発光領域２に対応する画素を、以下では、滅点画素という。

図５は、本発明の実施の形態に係るステップＳ２０を説明するための動作フローチャートである。

まず、ステップＳ１０で形成した有機ＥＬパネルの点灯検査を行う（Ｓ２１）。具体的には、有機ＥＬパネルが備える駆動回路により、または、外部接続されたソースメータにより、有機ＥＬパネルの有する全画素へ、順バイアス電圧を一斉に印加させる。このとき、同時に、全画素を、ＣＣＤカメラなどで撮像する。

そして、上記順バイアス電圧印加期間における撮像画像から各画素の発光輝度を算出し、当該発光輝度が所定の閾値以下である画素を、滅点画素として検出する（Ｓ２２）。

次に、検出された滅点画素を拡大観測する（Ｓ２３）。具体的には、例えば、カメラ顕微鏡を用いて滅点画素を観測する。

このとき、拡大観測された滅点画素の領域において、異物２０を特定する（Ｓ２４）。

次に、ステップＳ２２で検出された滅点画素に、逆バイアス電圧を印加してリーク発光する発光点を特定する（Ｓ２５）。正常画素では、上記逆バイアス電圧により有機ＥＬ素子に電流は流れないが、短絡箇所を有する発光領域では、リーク電流によるリーク発光が短絡箇所で観測される。このリーク発光状態を撮像して得られた画像により、発光領域中のリーク発光点を特定する。

具体的には、有機ＥＬパネルが備える駆動回路により、または、外部接続されたソースメータにより、検査対象の画素に所定の逆バイアス電圧を印加させる。そして、上記逆バイアス電圧が印加されている期間に閾値強度以上のリーク発光をした発光点を特定する。なお、逆バイアス電圧印加によるリーク発光は微弱であるため、ＣＣＤカメラ等による撮像は、完全遮光環境にて実行されることが好ましい。そして、各撮像点の発光強度を所定の閾値と比較することで、リーク発光の有無を判断する。このようにしてリーク発光点を特定する。

なお、ＣＣＤカメラは、冷却型ＣＣＤカメラが好ましい。これにより、微弱な有機ＥＬ素子のリーク発光の撮像においても、所定のＳ／Ｎ比を確保することができる。よって、検査時におけるノイズを排除し、リーク発光点の検出精度が向上する。

次に、ステップＳ２４で拡大観測された順バイアス電圧印加における滅点画素の画像と、ステップＳ２５で観測された逆バイアス電圧印加におけるリーク発光点の画像とを合成することにより、当該滅点画素における短絡箇所の位置を確定させる（Ｓ２６）。

なお、上述のステップＳ２６における短絡箇所の位置の確定プロセスでは、ステップＳ２４で特定された異物の位置と、ステップＳ２５で特定されたリーク発光点の位置とが一致することで短絡箇所の位置を確定させてもよく、異物の位置またはリーク発光点の位置のみを用いて短絡箇所を確定させてもよい。

また、短絡箇所を有する発光領域の検出は、上述した方法に限らず、例えば、有機ＥＬ素子の陽極１１および陰極１６の間に流れる電流値を測定し、電流値の大きさに基づいて検出してもよい。この場合、順バイアス電圧を印加すると正常画素と同等の電流値が得られ、逆バイアス電圧を印加するとリーク発光が観測される画素を、滅点画素と判断してもよい。

次に、本発明の要部である、有機ＥＬ素子の欠陥部に起因する不良をレーザー照射によりリペアする工程（Ｓ３０）について説明する。

本工程では、まず、短絡箇所の位置が特定された発光領域に、第１の照射条件でレーザー光を照射し、その照射の結果、前記発光領域に生じた照射痕の出来映えを観察する。この照射痕は、前記第１の照射条件の妥当性を検証するためのものであり、発光不良の解消に直接的には寄与しない箇所に形成される。

そして、前記第１の照射条件と前記観察された照射痕の出来映えとに基づいて第２の照射条件を決定し、決定された第２の照射条件で前記発光領域にレーザー光を照射し、前記欠陥部に起因する不良を解消する。

図６は、本発明の実施の形態に係るステップＳ３０を説明するための動作フローチャートである。また、図７は、本発明の実施の形態に係るレーザーリペアを実施するためのシステム構成図である。図７に記載されたシステムは、レーザー発振器１０１と、ＣＣＤカメラ１０３と、照明１０４と、ステージ１０５とを備える。また、製造仕掛品である、有機ＥＬ素子を有する有機ＥＬパネルが、ステージ１０５の上に固定配置されている。

レーザー発振器１０１は、例えば、波長が７５０ｎｍ〜１６００ｎｍ、出力エネルギーが１〜３０μＪ、パルス幅が数フェムト秒から数ピコ秒オーダーである超短パルスレーザーを発振することが可能である。かかる超短パルスレーザーには、例えばフェムト秒レーザーが含まれ、好適なパルス幅の範囲は、１００ｆｓ〜２０ｐｓである。超短パルスレーザーの照射により、特に、アモルファス（非晶質）状態の陽極または陰極の構成材料を容易に高抵抗化することができる。さらに、他のレーザーでは加工が容易ではない透明導電性材料について、高抵抗化することができる。

本実施の形態においては、陰極１６にレーザー焦点を合わせて、陰極１６の一部を高抵抗化させている。このとき、陰極１６の一部を高抵抗化させることが可能な出力エネルギーの範囲は、照射するレーザーの波長に依存する。過大な出力エネルギーを有するレーザーを陰極１６に照射すると、レーザーが陰極１６の下方に設けられた有機層３０にまで到達し、有機層３０が損傷を受けることとなる。また、過小な出力エネルギーを有するレーザーを陰極１６に照射すると、陰極１６は高抵抗化されない。また、パルス幅が２０ｐｓｅｃ以上のパルス幅のレーザーを照射すると、有機層３０は損傷を受けることとなる。これらを総合して、上記レーザー波長の範囲で、かつ上記パルス幅範囲のパルス幅のレーザーを有機ＥＬ素子に照射することにより、容易に陰極１６の一部を高抵抗化することができる。

ＣＣＤカメラ１０３は、ステージ１０５上の有機ＥＬパネルを撮影する。

照明１０４は、有機ＥＬパネルの撮影に必要な補助光を発光する。

ステージ１０５は、有機ＥＬパネルを載置して、高さ方向Ｚ、ならびに平面方向Ｘ及びＹに可動であり、有機ＥＬ素子のレーザー照射箇所を位置決めする。

以下、図６のフローチャートに従って、リペア工程（Ｓ３０）を詳細に説明する。

まず、有機ＥＬ素子のレーザー照射箇所（被照射部）の高さを設定する（Ｓ３１）。具体的には、ステージ１０５のＺ位置を、レーザー光の焦点が、例えば有機ＥＬ素子１Ａの陰極１６に合う位置に設定する。

次に、設定されたＺ位置において、後にリペアのために照射する予定のレーザー光のパルス幅、波長、及びパワーと同等のパルス幅、波長、及びパワーのレーザー光を有機ＥＬパネルに照射する（Ｓ３２）。

上述したステップＳ３２は、有機ＥＬ素子１Ａの欠陥部を有する発光領域に、第１の照射条件でレーザー光を照射する第１次レーザー照射工程に相当する。ここで、ステップＳ３２でレーザー光を照射した際の、ステージ１０５のＺ位置（つまりレーザー光の焦点深さ）、及びレーザー光のパルス幅、波長、パワーが、第１の照射条件の一例である。

次に、レーザー光の照射にて発光領域に形成された照射痕の状態を観察する（Ｓ３３）。例えば、ＣＣＤカメラ１０５にて、有機ＥＬ素子１の薄膜封止層１７、透明ガラス１８、及び封止用樹脂層１９を通して照射痕を撮影した画像から、照射痕の状態を自動認識してもよい。薄膜封止層１７、透明ガラス１８、及び封止用樹脂層１９は、全て可視光を透過するので、照射痕の撮影は可視光にて行うことができる。

上述したステップＳ３３は、前記第１次レーザー照射工程におけるレーザー光の照射によって前記発光領域に生じた照射痕の出来映えを観察する出来映え観察工程に相当する。

観察された照射痕の状態が良好であれば（Ｓ３４でＹ）、その時点で設定されている第１の照射条件を、リペアのためのレーザー照射で用いる第２の照射条件として決定する（Ｓ３５）。ここで、照射痕の状態が良好であるか否かは、例えば、照射痕の直径が所望の大きさ以上であるか否か、照射痕の色調の濃淡の程度が所定値以上であるかにより判定してもよい。照射痕の色調の濃淡の程度は、撮像装置によって画像取り込みし、数値化することにより判定することもできる。所望の大きさまたは色調の照射痕が得られた場合は、ステージ１０５のＺ位置が適切であり、有機ＥＬ素子の被照射部にレーザー光がよく集光されていると考えられるからである。

他方、所望の大きさの照射痕が得られなかった場合（Ｓ３４でＮ）、ステップＳ３１に戻って、ステージ１０５のＺ位置を設定し直し、設定し直した照射条件にて、第１次レーザー照射（Ｓ３２）と照射痕の状態観察（Ｓ３３）とを再度行う。このような処理を繰り返すことによって、ステージ１０５の最適なＺ位置が見出される。

なお、ステップＳ３１〜Ｓ３４は、レーザー光の出射を止めずに繰り返すこともできる。この場合、ステージ１０５のＺ位置を初期のＺ位置から連続的に変化させると共に（Ｓ３１）、平面位置を変更しながらレーザー光を照射し続ける（Ｓ３２）。そうすると、幅が徐々に変化する線状の照射痕が得られるので、この照射痕を逐次観察し（Ｓ３３）、所望の線幅に達したときに照射痕の状態が良好であると判断する（Ｓ３４でＹ）。そして、その時点で設定されている第１の照射条件を、リペアのためのレーザー照射で用いる第２の照射条件として決定する（Ｓ３５）。

上述したステップＳ３５は、前記第１の照射条件と前記観察された照射痕の出来映えとに基づいて第２の照射条件を決定する照射条件決定工程に相当する。

なお、ステップＳ３４で照射痕の状態が良好であると判断する基準として、前述した照射痕の直径や線幅、および照射痕の色調の濃淡の程度に限らず、照射痕の輪郭の滑らかさを考慮してもよい。また、２回目以降のステップＳ３１で照射痕の出来映えに応じて設定し直す照射条件は、ステージ１０５のＺ位置（つまり、レーザー光の焦点深さ）に限らず、レーザー光のパルス幅、波長、パワーのうちのいずれか１つ以上であってもよい。

例えば、レーザー光の出力エネルギーが大きすぎると照射痕の輪郭が荒れる（滑らかにならない）ことが経験上分かっているので、照射痕の輪郭に荒れが認められた場合、レーザー光のパワーを下げて、第１次レーザー照射と照射痕の状態観察とを再度行うとよい。

次に、レーザー光の照射ラインの設定を行う（Ｓ３６）。具体的には、図２で説明したように、陰極１６の異物２０による短絡箇所を包囲する閉じた線上（例えば、陰極１６の異物から１０μｍ程度離れた周囲に定められる２０μｍ×２０μｍの正方形の輪郭線上）にレーザー光にてトレースされる平面方向の照射ラインを設定する。

次に、ステップＳ３５で決定したステージ１０５の高さにおいて、ステップＳ３６で設定した照射ラインをトレースするように、レーザー光を照射する（Ｓ３７）。

上述したステップＳ３７は、前記照射条件決定工程で決定された前記第２の照射条件で、前記発光領域にレーザー光を照射し、前記欠陥部に起因する不良を解消する第２次レーザー照射工程に相当する。

図８（ａ）〜（ｄ）は、上述した工程を経て発光領域内の陰極１６の一部に形成される照射痕の一例を示す図である。図８（ａ）〜（ｄ）において、照射痕１６ｂが、ステップＳ３２におけるレーザー照射である第１次レーザー照射により形成され、照射痕１６ａが、ステップＳ３７におけるレーザー照射である第２次レーザー照射により形成されたものである。

図８（ａ）、図８（ｃ）は、第１次レーザー照射を、第２次レーザー照射の照射ラインで包囲される領域外で行った一例であり、また、図８（ｂ）、図８（ｄ）は、第１次レーザー照射を、第２次レーザー照射の照射ラインで包囲される領域内で行った一例である。

何れの場合も、第１次レーザー照射と第２次レーザー照射とが、同一の発光領域内で、同一の性状の照射対象物に対して行われるので、第１次レーザー照射と第２次レーザー照射とで、照射対象物の性状が相違することによりレーザー光の好適な照射条件が相違するといった懸念がない。従って、第１次レーザー照射での照射痕の状態を観察することで、第２次レーザー照射に適用されるべき好適な照射条件を、十分に正確かつ信頼できる精度で決定できる。その結果、リペア工程をより確実かつ安定的に行うことができる。

特に、図８（ｂ）、図８（ｄ）のように、第１次レーザー照射を、第２次レーザー照射の照射ラインで包囲される領域内で行えば、リペア後に発光機能が回復する領域を損傷することなく、上述の効果を得ることができる。

また、図８（ｃ）、図８（ｄ）では、照射痕１６ｂと照射痕１６ａとが連続して形成されており、このような照射痕１６ｂ、１６ａは、第１次レーザー照射と第２次レーザー照射とを、例えば同一のレーザー発振器を用いて連続して行うことで形成される。この場合、第１次レーザー照射と第２次レーザー照射との間に、レーザー発振を一度停止する必要がないので、レーザー出力の安定性を維持することができる。その結果、リペア工程をより確実かつ安定的に行うことができる。

最後に、上述したレーザー照射により、滅点画素の発光機能が回復したかを、点灯確認する（Ｓ３８）。

図９は、回復点灯確認時における画素の発光状態を表す図である。ステップＳ３７の第２次レーザー照射において、レーザー光による照射ラインのトレースが完了して照射痕が閉じた線状になるまでは、滅点画素は、順バイアス電圧を印加しても発光しない。

その後、照射ラインのトレースが完了すると、順バイアス電圧の印加により、照射痕で囲まれた領域は発光しないが、その他の領域は発光することが確認される。これを有機ＥＬ発光パネル全体として確認した場合には、２０μｍ×２０μｍの正方形である領域が非発光であっても、当該非発光部分は視認されず、短絡による発光不良が解消される。

なお、本発明は、上記した実施の形態及びその変形例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態及びその変形例における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

例えば、上述した実施の形態では、下部電極を陽極、上部電極を陰極とする構成について示したが、下部電極を陰極、上部電極を陽極とする構成であってもよい。また、有機ＥＬ素子の構成である平坦化膜、陽極、正孔注入層、発光層、隔壁、電子注入層、陰極、薄膜封止層、封止用樹脂層及び透明ガラスは、上記した実施の形態に示した構成に限らず、材料や構成、形成方法を変更してもよい。例えば、正孔注入層と発光層との間に正孔輸送層があってもよいし、電子注入層と発光層との間に電子輸送層があってもよい。また、隔壁で分離された各発光領域を覆うように、透明ガラスの下面に、赤、緑および青の色調整を行うカラーフィルタを備える構成であってもよい。上述したフェムト秒レーザーは、カラーフィルタを透過することができるため、当該カラーフィルタを介して短絡を解消することができる。

また、レーザーの照射位置は、上述した実施の形態に限定されず、異物や短絡箇所を含む所定の範囲に設定されてもよいし、異物や短絡箇所のみに設定されてもよい。また、異物や短絡箇所の周囲を囲むように設定されてもよい。また、レーザーの照射は、陰極に限らず陽極に対して行われてもよい。

また、本発明は、例えば、図１０に示すような、有機ＥＬ素子を備えた薄型フラットテレビシステムの製造に好適である。

本発明にかかる有機ＥＬ素子及び有機ＥＬ素子の製造方法は、特に、大画面および高解像度が要望される薄型テレビおよびパーソナルコンピュータのディスプレイなどの技術分野に有用である。

１、１Ａ 有機ＥＬ素子
２ 発光領域
９ 透明ガラス
１０ 平坦化膜
１１ 陽極
１２ 正孔注入層
１３ 発光層
１４ 隔壁
１５ 電子注入層
１６ 陰極
１６ａ、１６ｂ 照射痕
１７ 薄膜封止層
１８ 透明ガラス
１９ 封止用樹脂層
２０ 異物
３０ 有機層
１０１ レーザー発振器
１０３ ＣＣＤカメラ
１０４ 照明
１０５ ステージ

Claims (6)

1. 有機ＥＬ素子の欠陥部を有する発光領域に第１の照射条件でレーザー光を照射する第１次レーザー照射工程と、
   前記第１次レーザー照射工程におけるレーザー光の照射によって前記発光領域に生じた照射痕の状態を観察する状態観察工程と、
   前記第１の照射条件と前記観察された照射痕の状態とに基づいて、前記欠陥部に起因する不良を解消するための第２の照射条件を決定する照射条件決定工程と、
   前記照射条件決定工程で決定された前記第２の照射条件で前記発光領域にレーザー光を照射する第２次レーザー照射工程と、を含み、
   前記欠陥部は、前記有機ＥＬ素子の陽極及び陰極間の短絡箇所であり、
   前記第２次レーザー照射工程では、前記レーザー光を前記発光領域の前記短絡箇所を包囲する閉じた線状に照射することにより、前記発光領域の当該閉じた線状に位置する部分の抵抗値を、前記レーザー光の照射前の抵抗値よりも高くし、
   前記第１次レーザー照射工程では、前記閉じた線で囲まれる予定の領域内に前記レーザー光を照射する、
   有機ＥＬ素子の製造方法。
2. 前記第１次レーザー照射工程での前記レーザー光の照射と、前記第２次レーザー照射工程での前記レーザー光の照射とは、同一のレーザー発振器を用い、前記第１次レーザー照射工程での前記レーザー光の照射と、前記第２次レーザー照射工程での前記レーザー光の照射との間、レーザー発振を停止することなく行なわれる、
   請求項１に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
3. 前記照射条件決定工程では、前記第２の照射条件として、レーザー光の焦点深さ、パルス幅、波長、パワーのうちの少なくとも１つを決定する、
   請求項１に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
4. 陽極、有機発光層、及び陰極をこの順に積層してなる発光領域と、
   前記発光領域に存在する前記陽極及び前記陰極間の短絡箇所と、
   前記発光領域に形成された第１のレーザー照射痕と、
   前記短絡箇所を包囲する閉じた線状に形成された第２のレーザー照射痕と、
   を有し、
   前記第１のレーザー照射痕は、前記第２のレーザー照射痕で包囲された領域内に形成されている、
   有機ＥＬ素子。
5. 前記第１のレーザー照射痕と前記第２のレーザー照射痕とは連続して形成されている、
   請求項４に記載の有機ＥＬ素子。
6. 前記発光領域の前記第２のレーザー照射痕が形成された部分の抵抗値は、前記発光領域の前記第１のレーザー照射痕及び前記第２のレーザー照射痕の何れもが形成されていない部分の抵抗値よりも高い、
   請求項４または５に記載の有機ＥＬ素子。

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