JP2008286728A - 検査装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】機能性材料層の平坦性を正確かつ容易に判定できる有機ＥＬ表示装置の中間製品検査装置を提供する。
【解決手段】透明基板上に形成された透明電極層と、透明電極層の上にパターン配列された隔壁及び透明機能層を有する有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）表示装置の中間製品の検査装置であって、中間製品を載置しＸＹ平面上を移動させる試料移動手段と、中間製品の透明機能層側へ可視光を照射する光照射手段と、光照射手段からの可視光を撮像領域全体に均一に照明するための撮像用照明光学系と、中間製品からの反射光を撮像する撮像手段と、撮像手段と中間製品との距離を測定する距離測定手段と、距離測定手段により得られた距離の値をもとに焦点位置へ撮像手段を移動させるＺ方向移動手段と、撮像された画像データを処理する画像処理手段とを有することを特徴とする有機ＥＬ表示装置の中間製品検査装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）表示装置の検査装置及び方法に関する。

従来、有機ＥＬ表示装置（有機ＥＬディスプレイ）は自発光ディスプレイであるため、液晶表示装置のようなバックライトのパネルを必要とせず、低消費電力で薄型化が可能である。また、応答性、視野角に優れていることもあり、広く使用され始めている。

この様な有機ＥＬ表示装置は、エンボス加工や隔壁により区切られた空間に有機電子材料層を保持し、その有機電子材料を一対の電極間に挟持して、電極間に電圧を印加し、有機電子材料層の発光層に正孔と電子を注入することにより発生するエレクトロルミネッセンス発光現象を利用して表示を行う。

また、エレクトロルミネッセンス発光現象による有機電子材料層の発光効率を増大させるためには、各電極と発光層の間に正孔輸送層及び電子輸送層などの機能性材料層を設ける必要がある。

この有機ＥＬ表示装置において発光ムラの無い良好な表示を得るためには、電極間に挟持されエンボス加工や隔壁により区切られた空間での有機電子材料層の層厚が均一であること、および、有機電子材料と共にエンボス加工又は隔壁に区切られた空間に保持される発光効率を増大させるための機能性材料層の平坦性が均一である事が求められる。

有機電子材料層の層厚検査方法としては、特許文献１に示されるように、検査対象が劣化する欠点はあるが、紫外線を有機電子材料層に照射する方法が提案されている。この方法では、照射された紫外線を有機電子材料層が吸収し発光するので、その光をＣＣＤ（電荷結合素子）等により取り込んで検査する。

また機能性材料層は紫外線等による発光が望めないため、層厚検査方法としては、水溶性である特徴を生かし、水で溶かした後、接触式の膜厚計等によるアナログ計測が一般的である。

特開２００６−３２９８１９号公報

しかしながら、有機ＥＬ表示装置におけるエンボス加工や隔壁によって区切られた１つ１つの空間は微小で、特に大型ディスプレイの場合機能性材料層全てを測定し終えるまでに相当な時間と労力が必要となる。また、機能性材料層を水で溶かす方法は、破壊検査となるため収率が低下する欠点がある。

本発明はこの様な状況に鑑みてなされたものであり、発光ムラのない良好な表示を得るため、機能性材料層の平坦性を正確かつ容易に判定できる有機ＥＬ機能性材料層の検査装置および方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、透明基板上に形成された透明電極層と、前記透明電極層の上にパターン配列された隔壁及び透明機能層を有する有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）表示装置の中間製品の検査装置であって、前記中間製品を載置しＸＹ平面上を移動させる試料移動手段と、前記中間製品の透明機能層側へ可視光を照射する光照射手段と、前記光照射手段からの可視光を撮像領域全体に均一に照明するための撮像用照明光学系と、前記中間製品からの反射光を撮像する撮像手段と、前記撮像手段と前記中間製品とのあいだの距離を測定するための距離測定手段と、前記距離測定手段により得られた距離の値をもとに撮像手段の焦点位置へ撮像手段を移動させるＺ方向移動手段と、前記撮像手段により撮像された画像データを処理する画像処理手段と、を有することを特徴とする有機ＥＬ表示装置の中間製品検査装置を提供するものである。

また、請求項２に係る発明は、前記有機ＥＬ表示装置の中間製品の表面に、気体を吹き付けるための気体噴出口を有することを特徴とする、請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置の中間製品検査装置を提供するものである。

また、請求項３に係る発明は、前記画像処理手段が、前記撮像手段により得られた有機ＥＬ表示装置の中間製品の画像データに対して、前記隔壁に囲まれたひとつながりの領域それぞれを抽出データとして抽出し、各抽出データと予め準備しておいた前記隔壁に囲まれたひとつながりの領域の良品判定用データとの差分処理を行い、前記差分処理により得られた差分データが予め設定された閾値の範囲にあるかどうかにより良否判定を行うことを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置の中間製品検査装置を提供するものである。

また、請求項４に係る発明は、前記画像処理手段が、前記撮像手段により得られた有機ＥＬ表示装置の中間製品の画像データに対して、前記隔壁に囲まれたひとつながりの領域それぞれを抽出データとして抽出し、各抽出データを予め設定しておいた閾値により２値化処理して、閾値を越えている領域の面積と閾値を越えていない領域の面積を計算することにより、隔壁に囲まれたひとつながりの領域のなかで透明機能層が平坦な領域の割合を算出することを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置の中間製品検査装置を提供するものである。

また、請求項５に係る発明は、透明基板上に形成された透明電極層と、前記透明電極層の上にパターン配列された隔壁及び透明機能層を有する有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）表示装置の中間製品の検査方法であって、前記中間製品を載置しＸＹ平面上を移動させる試料移動段階と、前記中間製品の透明機能層側の撮像領域全体に均一に可視光を照射する光照射段階と、前記中間製品からの反射光を撮像手段により撮像する撮像段階と、前記撮像手段と前記中間製品とのあいだの距離を測定する距離測定段階と、前記距離測定段階で得られた距離の値をもとに撮像手段の焦点位置へ撮像手段を移動させるＺ方向移動段階と、前記撮像段階で撮像された画像データを処理する画像処理段階と、を有することを特徴とする有機ＥＬ表示装置の中間製品検査方法を提供するものである。

また、請求項６に係る発明は、前記撮像段階より前に、前記有機ＥＬ表示装置の中間製品の表面に気体を吹き付ける気体吹き付け段階を有することを特徴とする、請求項５に記載の有機ＥＬ表示装置の中間製品検査方法を提供するものである。

また、請求項７に係る発明は、前記画像処理段階において、前記撮像段階で得られた有機ＥＬ表示装置の中間製品の画像データに対して、前記隔壁に囲まれたひとつながりの領域それぞれを抽出データとして抽出し、各抽出データと予め準備しておいた前記隔壁に囲まれたひとつながりの領域の良品判定用データとの差分処理を行い、前記差分処理により得られた差分データが予め設定された閾値の範囲にあるかどうかにより良否判定を行うことを特徴とする、請求項５〜６のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置の中間製品検査方法を提供するものである。

また、請求項８に係る発明は、前記画像処理段階において、前記撮像段階で得られた有機ＥＬ表示装置の中間製品の画像データに対して、前記隔壁に囲まれたひとつながりの領域それぞれを抽出データとして抽出し、各抽出データを予め設定しておいた閾値により２値化処理して、閾値を越えている領域の面積と閾値を越えていない領域の面積を計算することにより、隔壁に囲まれたひとつながりの領域のなかで透明機能層が平坦な領域の割合を算出することを特徴とする、請求項５〜６のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置の中間製品検査方法を提供するものである。

なお、この時の有機ＥＬ構成としては順に透明電極、機能性材料、有機電子材料で構成されていれば良く、機能性材料には種々の材料が使用されていても構わない。

本発明によると、有機ＥＬ表示装置の中間製品の品質検査において、表示エリアが大きくても正確かつ迅速に検査でき、最終製品となった際にも表示ムラのない良好な有機ＥＬ表示装置を提供することが可能となる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。
図１は、本発明の検査対象である有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）表示装置を模式的に示す模式的図である。

検査対象である有機ＥＬ表示装置の中間製品は透光性基板１上に透明電極層２があり、有機発光層５及び透明機能層４を囲うように隔壁３が配され、有機発光層５上に積層されて透明電極層２と対向配置された対向電極層（第２電極層）６とを備えている。

透光性基板１はガラス基板やプラスチック製のフィルム又はシートによって構成されている。プラスチック製のフィルムとしては、ポリエチレンエテフタレートやポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネートを用いることが出来るが、これらに限定されるものではない。また、透明電極層２が形成されない他方の面に、セラミック蒸着フィルムやポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体鹸化物などのガスバリア性フィルムを積層しても良い。

透明電極層２の材質としては、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム・亜鉛（ＩＺＯ）や亜鉛複合酸化物、亜鉛アルミニウム複合酸化物などの金属複合酸化物、酸化錫（ＳｎＯ２）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウムなどを用いることが出来る。またオクチル酸インジウムやアセトンインジウムなどの前駆体を塗布後、熱分解により酸化物を形成する塗布熱分解法などによって形成する事が出来るが、これらに限定される物ではない。

隔壁３は透明電極２上に形成され、有機発光層が混合することを防止するため、囲いの形状をしている。隔壁３は、ポジ型またはネガ型の感光性樹脂によって構成されており、透光性基板１上に透明電極層２を積層した後、スピンコータやバーコータ、ロールコータ、ダイコータ、グラビアコータ等の塗布方法を用いて感光性樹脂を塗布した後、フォトリソグラフィ技術を用いて所定の形状にパターニングされることによって形成される。適用可能な感光性樹脂としては、ポリイミド系やアクリル樹脂系、ノボラック樹脂系等が挙げられるがこれに限定されるものではない。

透明機能層４として正孔輸送層を配する。正孔輸送層は透明電極２より注入された正孔を対向電極方向へ進め、正孔を通しながらも電子が透明電極２方向へ進行することを防止する機能を有している。また正孔輸送層は機能性材料である正孔輸送材料の溶解液又は分散液をスピンコートやバーコート、ワイヤーコート、スリットコートなどのウェットコーティング法を用いて形成することが出来るが、これらに限定されるものではない。

透明機能層４としての正孔輸送層に使用可能な材料としては、ポリアニン誘導体、ポリチオフィン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ＰＥＤＯＴ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフォン））ＰＥＤＯＴとポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）との混合物などが挙げられる。また、溶解または分散させる溶媒としては、トルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、酢酸エチル、酢酸ブチル、水などのうちいずれかまたはこれらの混合液が挙げられるがこれに限定されるものではない。
また、上述した正孔輸送材料の溶解液または分散液には、必要に応じて界面活性剤や酸化防止剤、粘度調整剤、紫外線吸収剤などを添加しても良い。

透明機能層４としての正孔輸送層は隔壁３形成後に積層されるため、隔壁３によって囲まれた箇所では中央が平坦で隔壁３近傍では膜厚が厚くなってしまう。つまりは隔壁３によって囲まれた箇所での透明機能層４である正孔輸送層はバスタブ型になる。

有機発光層５は透明電極２と対向電極６との間に電圧を印加する事によって発光する機能性材料であって、赤色、緑色又は青色の機能性材料の溶解液又は分散液を、所定位置の隔壁３内部の透明機能層４上に付着することにより形成される。形成方法としては凸版印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法、反転オフセット印刷法などがあるがこれに限定されるものではない。

対向電極層６は透明電極層２と対向するように有機発光層５上に積層されている。対向電極層６としては、有機発光層５の発光特性に合わせて、リチウム、マグネシウム、カルシウム、イッテルビウム、アルミニウムなどの金属単体やこれらと金、銀などの安定な金属との合金又は多層体が用いられる。また、インジウム、亜鉛などの導電性酸化物を用いることも出来る。

以上、有機ＥＬディスプレイの説明をしたが、本発明の検査装置では、透光性基板１上に透明電極層２が積層され、隔壁３及び透明機能層４である正孔輸送層が積層された状態の有機ＥＬ表示装置の中間製品を検査対象とする。

図２は、本発明の第一形態である検査装置の概略を示している。

検査対象物である有機ＥＬ表示装置の中間製品１０はステージ１１上に載置される。中間製品１０の有効範囲全てを撮像部７で撮像できるようにするため、制御部１５がステッピングモータ１３ａを制御することにより、ステージ１１はＸＹ方向への移動ができるようになっている。

ステージ１１表面には、位置決めピンを差し込むための穴を規則的な配列で予め形成しておき、中間製品１０の形状や大きさが変化した場合でも位置決めを容易に行える機構としても良い。またステージ１１表面は、光照射部１７からの光をなるべく反射しないような色で塗装したりツヤ消し加工を施したり、さらにはステージ１１移動時に中間製品１０が位置ズレを発生しないようなすべり止めの機能を持つ材質を備えることが好ましい。

光照射部１７は、撮像部７と検査対象物である中間製品１０との間に配置され、撮像部７及び光照射部１７は支持体８によって支持されている構造となっている。光照射部１７の側面に中間製品１０との距離を一定に保つための位置センサ１８が設置されており、位置センサ１８からの信号を処理部１６で処理し、撮像部７の焦点が合う高さを保つため制御部１５を介してステッピングモータ１３ｂにより支持体８をＺ方向移動可能な構造となっている。

上記撮像部７には電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｓｅ）を用いている。

光照射部１７の光源としては、ＲＧＢいずれかの単色光源又は可視光光源であれば良く、公知の技術、例えばプリズムを用いて同軸落射照明としている。さらには光源をＵＶ光源とすることにより、透明機能層４である正孔輸送層上に有機発光層５を形成した場合の膜厚検査も可能である。また有機ＥＬ表示装置の完成品の発光率検査の場合は、光源を利用せずに撮像することにより検査が可能となる。

制御部１５及びステッピングモータ１３ａにより測定位置にステージ１１を移動した後、位置センサ１８により高さ測定を行う。その信号を処理部１６へ送り、撮像部７の焦点が合う高さとなるよう制御部１５を介しステッピングモータ１３ｂにより移動する。

測定位置及び撮像部７焦点高さが適正になった段階で、制御部１５よりエアーコンプレッサ１４を介して、エアー噴出口１２よりエアーを噴出することにより、中間製品１０表面上に舞い落ちた埃等の軽異物を除去することが出来る。このことにより必要以上の不良品を出すことなく、また作業者による再確認も必要無くなる。本実施形態ではエアーを使用したが、気体であれば良く、特に限定するものではない。

エアー噴出により中間製品１０上の塵などの軽異物を取り除いた後、光照射部１７によって照射された光の反射光を撮像部７により撮像し、画像データを処理部１６により画像処理を行った後、合否判定を入出力装置９に出力する。

上述までの装置を用い、撮像された各々の画像処理による異物検出について説明する。

図３は、中間製品１０の一部分を撮像した画像を模式的に示したものである。本実施形態で検査対象とした中間製品１０は隔壁３が格子状であるものとしたが、隔壁３の形状は格子状に限定されるものではなく、隔壁３が閉塞輪を形成し規則的に配列していればよい。ここで、中間製品１０上にエアー噴出でも除去できなかった異物１９ａおよび１９ｂが付着している。

図４は、良品判定用データを模式的に示したものである。良品判定用データは、隔壁３に囲まれた１つの領域において、欠陥箇所のない良品が持つような値を有するデータである。

また中間製品１０の一部分画像のなかから、隔壁３に囲まれた１つの領域を抽出対象のデータとし、良品判定用データと同様の形を該画像から抜き出す。これにより図３で示した中間製品１０の一部分画像からは１０行５列、計５０個の抽出データが得られる。

中間製品１０の一部分画像から得られた５０個の抽出データのうち、異物１９ａおよび１９ｂが付着した部分の抽出データを、図５に示す。得られた抽出データ各々に対し、図４に示した良品判定用データとの差分処理をして良否判定を行うことにより、エアー噴出では除去できない異物を検出し、合否判定を入出力装置９に出力する。図６は差分処理後の画像である。

良否判定を行った中間製品１０の一部分撮像画像を、結果出力後も図示せぬ記憶装置に保存しておくことにより、検査終了後でもデータを参照できるようにした検査装置としても良い。

次に画像処理により、隔壁３内の透明機能層４である正孔輸送層の平坦率検出について説明する。

光照射部１７からの同軸落射照明により撮像された画像では、隔壁３に囲まれた領域内での透明機能層４である正孔輸送層の膜厚が、隔壁３近傍では盛り上がっているため、反射光に強弱が出来る。これを解析することにより平坦率を算出する。

異物検査時同様、図３に示したような中間製品１０の一部分を撮像した画像から、隔壁３に囲まれた１つの領域を抽出データとして抽出する。この抽出データの画像の一例を図７（ａ）に示す。

次に、入出力装置９から入力設定された範囲の値を閾値として、その閾値により図７（ａ）の画像を２値化処理する。２値化処理後の画像を図７（ｂ）に示す。図７（ｂ）の、黒色部分は平坦と見なせる領域で、白色部分は盛り上がっている領域である。したがって、隔壁３に囲まれた１つの領域の面積と、黒色部分つまり平坦な領域の面積との割合を算出することにより、平坦率を算出することができる。

本発明の装置を用い、膜厚計により測定されたデータと比較したところ、平坦率では同様の値が得られ、異物に関しては埃等の軽異物を検出せず、中間製品１０に重大な欠陥を及ぼす異物のみが検出された。

有機ＥＬ表示装置の中間製品の模式図 有機ＥＬ表示装置の中間製品検査装置の模式図 撮像された有機ＥＬ表示装置の中間製品画像の１部 良品判定用データの模式図 異物検査時の抽出データの模式図 異物検査時の、良品判定用データと抽出データの差分処理データの模式図 （ａ）平坦率算出時の抽出データの一例、（ｂ）平坦率算出時の抽出データを２値化処理したもの

符号の説明

１ 透明基材
２ 透明電極層
３ 隔壁
４ 透明機能層
５ 有機発光層
６ 対向電極
７ 撮像部
８ 支持体
９ 入出力装置
１０ 有機ＥＬ表示装置の中間製品
１１ ステージ
１２ エアー噴出口
１３ ステッピングモータ
１４ エアーコンプレッサ
１５ 制御部
１６ 処理部
１７ 光照射部
１８ 位置センサ
１９ 異物

Claims (8)

1. 透明基板上に形成された透明電極層と、前記透明電極層の上にパターン配列された隔壁及び透明機能層を有する有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）表示装置の中間製品の検査装置であって、
   前記中間製品を載置しＸＹ平面上を移動させる試料移動手段と、
   前記中間製品の透明機能層側へ可視光を照射する光照射手段と、
   前記光照射手段からの可視光を撮像領域全体に均一に照明するための撮像用照明光学系と、
   前記中間製品からの反射光を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段と前記中間製品とのあいだの距離を測定するための距離測定手段と、
   前記距離測定手段により得られた距離の値をもとに撮像手段の焦点位置へ撮像手段を移動させるＺ方向移動手段と、
   前記撮像手段により撮像された画像データを処理する画像処理手段と、
   を有することを特徴とする有機ＥＬ表示装置の中間製品検査装置。
2. 前記有機ＥＬ表示装置の中間製品の表面に、気体を吹き付けるための気体噴出口を有することを特徴とする、請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置の中間製品検査装置。
3. 前記画像処理手段が、前記撮像手段により得られた有機ＥＬ表示装置の中間製品の画像データに対して、
   前記隔壁に囲まれたひとつながりの領域それぞれを抽出データとして抽出し、
   各抽出データと予め準備しておいた前記隔壁に囲まれたひとつながりの領域の良品判定用データとの差分処理を行い、
   前記差分処理により得られた差分データが予め設定された閾値の範囲にあるかどうかにより良否判定を行うことを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置の中間製品検査装置。
4. 前記画像処理手段が、前記撮像手段により得られた有機ＥＬ表示装置の中間製品の画像データに対して、
   前記隔壁に囲まれたひとつながりの領域それぞれを抽出データとして抽出し、
   各抽出データを予め設定しておいた閾値により２値化処理して、閾値を越えている領域の面積と閾値を越えていない領域の面積を計算することにより、隔壁に囲まれたひとつながりの領域のなかで透明機能層が平坦な領域の割合を算出することを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置の中間製品検査装置。
5. 透明基板上に形成された透明電極層と、前記透明電極層の上にパターン配列された隔壁及び透明機能層を有する有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）表示装置の中間製品の検査方法であって、
   前記中間製品を載置しＸＹ平面上を移動させる試料移動段階と、
   前記中間製品の透明機能層側の撮像領域全体に均一に可視光を照射する光照射段階と、
   前記中間製品からの反射光を撮像手段により撮像する撮像段階と、
   前記撮像手段と前記中間製品とのあいだの距離を測定する距離測定段階と、
   前記距離測定段階で得られた距離の値をもとに撮像手段の焦点位置へ撮像手段を移動させるＺ方向移動段階と、
   前記撮像段階で撮像された画像データを処理する画像処理段階と、
   を有することを特徴とする有機ＥＬ表示装置の中間製品検査方法。
6. 前記撮像段階より前に、前記有機ＥＬ表示装置の中間製品の表面に気体を吹き付ける気体吹き付け段階を有することを特徴とする、請求項５に記載の有機ＥＬ表示装置の中間製品検査方法。
7. 前記画像処理段階において、前記撮像段階で得られた有機ＥＬ表示装置の中間製品の画像データに対して、
   前記隔壁に囲まれたひとつながりの領域それぞれを抽出データとして抽出し、
   各抽出データと予め準備しておいた前記隔壁に囲まれたひとつながりの領域の良品判定用データとの差分処理を行い、
   前記差分処理により得られた差分データが予め設定された閾値の範囲にあるかどうかにより良否判定を行うことを特徴とする、請求項５〜６のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置の中間製品検査方法。
8. 前記画像処理段階において、前記撮像段階で得られた有機ＥＬ表示装置の中間製品の画像データに対して、
   前記隔壁に囲まれたひとつながりの領域それぞれを抽出データとして抽出し、
   各抽出データを予め設定しておいた閾値により２値化処理して、閾値を越えている領域の面積と閾値を越えていない領域の面積を計算することにより、隔壁に囲まれたひとつながりの領域のなかで透明機能層が平坦な領域の割合を算出することを特徴とする、請求項５〜６のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置の中間製品検査方法。