JP2011090889A - 有機ｅｌ表示装置の製造方法、その検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易的な構成により欠陥画素の検査段階でリペアの可否判定を可能とし、リペア工程での作業ロスを低減した有機ＥＬ表示装置の製造方法、その検査装置及び検査方法を提供する。
【解決手段】有機ＥＬ表示装置を構成し、有機ＥＬ素子を有する画素の発光輝度を測定する輝度測定ステップＳ１０と、輝度測定ステップで測定された発光輝度の大きさに基づいて、欠陥画素を特定する画素特定ステップＳ２０と、画素特定ステップで特定された欠陥画素の有する有機ＥＬ素子に所定の順バイアス電圧を印加した際に流れる電流値を測定する電流値測定ステップＳ３０と、電流値測定ステップで測定された電流値の大きさに基づいて、欠陥画素の有機ＥＬ素子が短絡しているか否かを判定する判定ステップＳ４０及びＳ５０とを含む有機ＥＬ表示装置の検査方法。
【選択図】図３

Description

本発明は、有機ＥＬ表示装置の製造方法、その検査装置及び検査方法に関し、特にリペア可能な有機ＥＬ素子を有する表示装置の製造方法、その検査装置及び検査方法に関する。

電流駆動型の発光素子を用いた画像表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と記す。）を用いた有機ＥＬディスプレイが知られている。この有機ＥＬディスプレイは、視野角特性が良好で、消費電力が少ないという利点を有するため、次世代のＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）候補として注目されている。

通常、画素を構成する有機ＥＬ素子はマトリクス状に配置される。例えば、アクティブマトリクス型の有機ＥＬディスプレイでは、複数の走査線と複数のデータ線との交点に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が設けられ、このＴＦＴに保持容量素子（コンデンサ）及び駆動トランジスタのゲートが接続されている。そして、選択した走査線を通じてこのＴＦＴをオンさせ、データ線からのデータ信号を駆動トランジスタ及び保持容量素子に入力し、その駆動トランジスタ及び保持容量素子によって有機ＥＬ素子の発光タイミングを制御する。この画素駆動回路の構成により、アクティブマトリクス型の有機ＥＬディスプレイでは、次の走査（選択）まで有機ＥＬ素子を発光させることが可能であるため、デューティ比が上がってもディスプレイの輝度減少を招くようなことはない。しかしながら、アクティブマトリクス型の有機ＥＬディスプレイでは、発光画素の構造が微細化、薄型化されるほど、また、発光画素数が増加するほど、微細加工を必要とする製造工程において、有機ＥＬ素子の短絡や開放といった電気的な不具合が発生してしまう。

これに対し、有機ＥＬ素子に起因する欠陥画素を検出する技術が特許文献１及び特許文献２に開示されている。

特許文献１では、欠陥部の位置を精確に把握し、欠陥部をレーザー照射により局所的に高抵抗化し、当該欠陥部の存在する画素を画素全体の機能を失わせること無くリペアするリペア方法とその装置を提供している。具体的には、有機ＥＬ素子の電圧電流特性を計測し、リーク電流の有無を判断し、リーク発光像を取得し、リーク発光部分にレーザーを照射してリペアする。これによれば、欠陥部を発見できるとともに、当該欠陥部の位置を精確に把握でき、レーザーを当該欠陥部に照射することができる。よって、リペア作業の効率を向上させることができるとしている。

また、特許文献２では、有機ＥＬディスプレイの電極に生じるリーク電流等からその良否を判断する技術が開示されている。具体的には、有機ＥＬディスプレイに検査電圧を印加し、有機ＥＬ素子の電極間に電流を流すことによりリーク電流値を検出する。これにより、有機ＥＬディスプレイの良否判定を行うとしている。

特開２００７−４２４９８号公報 特開平１０−３２１３６７号公報

しかしながら、特許文献１に記載された欠陥部の検出方法では、リーク発光が検出され、検出された画素においてレーザー照射しても、ショート欠陥はリペアできるが、オープン不良はリペアできない。従って、検査、リペアのフローにおいて、リペア出来ないものをリペア工程へ流すことは無駄となる。

また、特許文献２に記載された欠陥部の検出方法では、リーク電流は微小であり、画素単位で検出することは難しい。また、検査電圧によりショート欠陥部に流れる画素電流値は、他の正常部に流れる画素電流値と変わらないため検出できないという課題を有する。一方、暗点が発生すると有機層の電気特性が失われ、オープン状態となるため、リペアすることが出来ない。

さらに、特許文献１では、リーク発光は微弱かつサイズが小さい（小さいもので直径１０μｍ以下）ので、検出手段には、例えば高性能なカメラなど、高い検出精度及び分解能が要求される。また、パネル全面を高速に検査する必要があるため、複数のカメラが必要となり、検出手段が高額になり易いという問題を有する。この問題は、大型パネルほど顕在化するようになる。また、ノイズによる擬似発光（発光していないが、ＣＣＤ撮像画像にノイズが白い点として現れる）を検出する場合、欠陥判断に際し、確認のための作業ロスを生じ、生産性ロスが増大する。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、簡易的な構成により欠陥画素の検査段階でリペアの可否判定を可能とし、リペア工程での作業ロスを低減した有機ＥＬ表示装置の製造方法、その検査装置及び検査方法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、本発明の一態様に係る有機ＥＬ表示装置の検査方法は、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置を構成し、有機ＥＬ素子を有する画素の発光輝度を測定する輝度測定ステップと、前記輝度測定ステップで測定された発光輝度の大きさに基づいて、欠陥画素を特定する画素特定ステップと、前記画素特定ステップで特定された欠陥画素の有する有機ＥＬ素子に所定の順バイアス電圧を印加した際に流れる電流値を測定する電流値測定ステップと、前記電流値測定ステップで測定された電流値の大きさに基づいて、前記欠陥画素の有機ＥＬ素子が短絡しているか否かを判定する判定ステップとを含むことを特徴とする。

本発明の有機ＥＬ表示装置の製造方法、その検査装置及び検査方法によれば、欠陥画素についてリペア工程の前段階で簡易かつ迅速にリペアの可否を判定することができる。これにより、効率的に検査ができ、リペア工程の負荷を減らすことができるので、有機ＥＬ表示装置の生産性向上が見込まれる。

本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置の検査及びリペアの構成を示す機能ブロック図である。 （ａ）は、有機ＥＬ表示装置の有する正常な発光画素の回路構成図である。（ｂ）は、有機ＥＬ表示装置の有する欠陥画素の回路構成図である。 本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置の検査方法を説明する動作フローチャートである。 （ａ）は、正常な有機ＥＬ素子に流れる電流密度と発光輝度との関係を表すグラフである。（ｂ）は、発光画素の階調と有機ＥＬ素子の発光輝度との関係を表すグラフである。 発光画素の発光輝度を測定して数値化する処理を説明する図である。 （ａ）は、発光画素の階調と、断線状態にある有機ＥＬ素子の両端電極間を流れる電流との関係を表すグラフである。（ｂ）は、発光画素の階調と、短絡状態にある有機ＥＬ素子の両端電極間を流れる電流との関係を表すグラフである。 欠陥画素の短絡位置を特定してレーザーリペアする処理を説明する図である。

本発明の一態様に係る有機エレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬと記す。）表示装置の検査方法は、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置を構成し、有機ＥＬ素子を有する画素の発光輝度を測定する輝度測定ステップと、前記輝度測定ステップで測定された発光輝度の大きさに基づいて、欠陥画素を特定する画素特定ステップと、前記画素特定ステップで特定された欠陥画素の有する有機ＥＬ素子に所定の順バイアス電圧を印加した際に流れる電流値を測定する電流値測定ステップと、前記電流値測定ステップで測定された電流値の大きさに基づいて、前記欠陥画素の有機ＥＬ素子が短絡しているか否かを判定する判定ステップとを含むものである。

断線（オープン）または短絡（ショート）状態にある欠陥画素に、例えば、レーザー照射しても、ショート欠陥はリペアできるが、オープン不良はリペアできない。

本態様によれば、断線または短絡状態にある欠陥画素について、有機ＥＬ素子に順バイアス電圧を印加することで、リペア工程の前段階において簡易かつ迅速にリペアの可否を判定することができる。これにより、後工程であるリペア工程にて、リペアの可否判断をしながらリペアを実行する必要がなくなる。よって、効率的に検査ができ、リペア工程の負荷を減らすことができるので、有機ＥＬ表示装置の生産性向上が見込まれる。

また、本発明の一態様に係る有機ＥＬ表示装置の検査方法は、請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置の検査方法において、前記判定ステップでは、前記電流値測定ステップで測定された電流値と、正常画素の有する有機ＥＬ素子に所定の順バイアス電圧を印加した際に流れる電流値との差が所定値以内の場合に、前記欠陥画素の有機ＥＬ素子が短絡していると判定するものである。

短絡状態にある欠陥画素の有機ＥＬ素子には、当該有機ＥＬ素子と並列にリーク電流が流れるリークパスが等価的に発生している。よって、所定の順バイアス電圧を上記有機ＥＬ素子に印加しても、当該有機ＥＬ素子を流れる電流とリークパスを流れるリーク電流との和は、正常画素の有する有機ＥＬ素子を流れる電流とほぼ同等となる。

本態様によれば、順バイアス電圧を印加する工程の前段階にて欠陥画素を特定して正常画素を排除し、当該欠陥画素のみに順バイアス電圧を印加している。これにより、順バイアス電圧印加により正常画素の有する有機ＥＬ素子を流れる電流とほぼ同等の電流値が測定された欠陥画素の有機ＥＬ素子は短絡状態であると断定できる。よって、後工程であるリペア工程にて、リペアの可否判断をしながらリペアを実行する必要がなくなる。よって、効率的に検査ができ、リペア工程の負荷を減らすことができるので、有機ＥＬ表示装置の生産性向上が見込まれる。

また、本発明の一態様に係る有機ＥＬ表示装置の検査方法は、請求項１または２に記載の有機ＥＬ表示装置の検査方法において、前記画素特定ステップでは、前記輝度測定ステップで測定された発光輝度の輝度値が、所定値以下であるときに欠陥画素であると特定するものである。

本態様によれば、印加された所定の検査電圧に対応した発光輝度が測定されない、非点灯もしくは低輝度の欠陥画素を同時に検出することが可能となる。この段階で欠陥画素を迅速に特定しておくことにより、後工程の電流値測定ステップにて欠陥画素を簡易的に断線または短絡状態の判別をすることが可能となる。

また、本発明の一態様に係る有機ＥＬ表示装置の検査方法は、請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置の検査方法において、前記電流値測定ステップでは、前記有機ＥＬ表示装置の有する複数の画素のそれぞれが有する有機ＥＬ素子に、同時に前記順バイアス電圧を印加し、前記判定ステップでは、前記複数の画素中の少なくとも１つの画素の有する有機ＥＬ素子が短絡しているか否かを判定するものである。

本態様によれば、複数の欠陥画素について同時に順バイアス電圧を印加して、有機ＥＬ素子の状態を検査することができるので、検査効率を高めることが可能となる。

また、本発明の一態様に係る有機ＥＬ表示装置の検査方法は、請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置の検査方法において、前記有機ＥＬ表示装置を構成する画素は、ソース及びドレインの一方が前記有機ＥＬ素子のアノード及びカソードの一方に接続され、ゲートに印加された電圧に対応した駆動電流を前記有機ＥＬ素子に流す薄膜トランジスタを備え、前記電流値測定ステップでは、前記薄膜トランジスタが飽和領域である条件下で、前記順バイアス電圧が前記有機ＥＬ素子に印加されるものである。

本態様によれば、有機ＥＬ素子を駆動する素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が、安定して動作する飽和領域において、有機ＥＬ素子に順バイアスが印加されるので、順バイアス電圧を印加した際に流れる電流値の測定において、ＴＦＴのバラツキの影響を抑えることができる。よって、欠陥画素の短絡または断線状態の判断を高精度に実行できる。

また、本発明の一態様に係る有機ＥＬ表示装置の検査方法は、請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置の検査方法において、前記電流値測定ステップでは、前記順バイアス電圧を低電圧側から高電圧側に増加させながら、前記順バイアス電圧を印加した際に流れる電流値を順次測定するものである。

本態様によれば、短絡状態にある欠陥画素の過電流を防止し、画素及び駆動回路の破損を防止することができる。

また、本発明の一態様に係る有機ＥＬ表示装置の検査方法は、請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置の検査方法において、前記輝度測定ステップでは、発光輝度の測定を、中間輝度階調において行なうものである。

有機ＥＬ素子において、入力データ階調と発光輝度との関係は非線形となり、当該非線形性の強い領域、つまり、入力データ階調が中間輝度階調となる領域にて発光輝度が高くなり始める傾向を有する。従って、正常画素と欠陥画素との輝度差は、中間輝度階調にて最も顕著となる。

本態様によれば、上記中間輝度階調で画素の発光輝度を測定することにより、正確に画素の発光輝度を測定でき欠陥画素を特定することができる。

また、本発明の一態様に係る有機ＥＬ表示装置の検査装置は、有機ＥＬ表示装置を構成し、有機ＥＬ素子を有する画素の発光輝度を測定する輝度測定部と、前記輝度測定部で測定された発光輝度の大きさに基づいて欠陥画素を特定する特定部と、前記特定部で特定された欠陥画素の前記有機ＥＬ素子に、所定の順バイアス電圧を印加した際に流れる電流値を測定する電流値測定部と、前記電流値測定部で測定された電流値の大きさに基づいて、前記欠陥画素の有機ＥＬ素子が短絡しているか否かを判定する判定部とを備えるものである。

本態様の検査装置は、有機ＥＬ表示装置に検査電圧を入力して画素の発光輝度を測定し、測定された発光輝度から欠陥画素を特定し、当該欠陥画素に順バイアス電圧を入力して欠陥画素の断線または短絡を判定するものである。これにより、後工程であるリペア工程にて、リペアの可否判断をしながらリペアを実行する必要がなくなる。よって、効率的に検査ができ、リペア工程の負荷を減らすことができるので、有機ＥＬ表示装置の生産性向上が見込まれる。

また、本発明の一態様に係る有機ＥＬ表示装置の検査装置は、請求項８に記載の有機ＥＬ表示装置の検査装置において、前記電流値測定部は、画素に電圧を印加するためのプローブを備えるものである。

本態様によれば、有機ＥＬ表示装置の必要な部分だけに検査電圧を印加して検査することができるので、高精度な電流測定をすることが可能となる。

また、本発明の一態様に係る有機ＥＬ表示装置の製造方法は、有機ＥＬ表示装置を構成し、有機ＥＬ素子を有する画素の発光輝度を測定する輝度測定ステップと、前記輝度測定ステップで測定された発光輝度の大きさに基づいて、欠陥画素を特定する画素特定ステップと、前記画素特定ステップで特定された欠陥画素の前記有機ＥＬ素子に、所定の順バイアス電圧を印加した際に流れる電流値を測定する電流値測定ステップと、前記電流値測定ステップで測定された電流値の大きさに基づいて、前記欠陥画素の有機ＥＬ素子が短絡状態か否かを判定する判定ステップと、前記判定ステップで判定された、短絡している欠陥画素について、レーザーリペアを行なう修復ステップとを含むものである。

本態様によれば、断線または短絡状態にある欠陥画素について、有機ＥＬ素子に順バイアス電圧を印加することで、リペア工程の前段階において簡易かつ迅速にリペアの可否を判定することができる。これにより、後工程であるリペア工程にて、リペアの可否判断をしながらリペアを実行する必要がなくなる。よって、効率的に検査ができ、かつ、作業の負担が軽減されたリペアを実行することが可能となる。

また、本発明の一態様に係る有機ＥＬ表示装置の製造方法は、請求項１０に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法において、前記修復ステップの前に、断線状態にない欠陥画素の有機ＥＬ素子に逆バイアス電圧を印加してリーク発光検査を行い、または、光学顕微鏡を用いた検査を行い、前記断線状態にない欠陥画素における短絡位置を特定する短絡位置特定ステップを含むものである。

本態様によれば、断線状態にない欠陥画素について、当該欠陥画素中の短絡位置を特定することが可能となる。

さらに、本発明の一態様に係る有機ＥＬ表示装置の検査方法は、有機ＥＬ表示装置を構成し、有機ＥＬ素子を有する画素に、所定の順バイアス電圧を印加した際に流れる電流値を測定する電流値測定ステップと、前記電流値測定ステップで測定された電流値の大きさに基づいて、前記画素が、断線しているか否かを判定する判定ステップとを含むものである。

断線または短絡状態にある欠陥画素に、例えば、レーザー照射しても、ショート欠陥はリペアできるが、オープン不良はリペアできない。

本態様によれば、有機ＥＬ素子に順バイアス電圧を印加することで、簡易かつ迅速に、断線状態にある欠陥画素を特定することができる。これにより、後工程であるリペア工程にて、修復不能である欠陥画素の特定や、修復不能である欠陥画素の不良率の算出が可能となる。

（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置の検査及びリペアの構成を示す機能ブロック図である。同図に記載された有機ＥＬ表示装置の検査及びリペアの構成は、検査装置１と、有機ＥＬ表示装置２と、リペア装置３とを備える。

まず、有機ＥＬ表示装置２について簡潔に説明する。有機ＥＬ表示装置２は、制御部２１と、表示部２２と、データ線駆動回路２３と、走査線駆動回路２４とを備える。

制御部２１は、外部から入力される映像信号を発光画素の発光を決定する輝度信号に変換して走査順にデータ線駆動回路２３に出力する。また、制御部２１は、データ線駆動回路２３から出力される輝度信号を出力するタイミング、及び、走査線駆動回路２４から出力される走査信号の出力タイミングを制御する。

データ線駆動回路２３は、各データ線へ、輝度信号を出力することにより、映像信号に対応した発光画素の発光を実現する。

走査線駆動回路２４は、各走査線へ走査信号を出力することにより、発光画素の有する回路素子を所定の駆動タイミングで駆動する。

表示部２２は、複数の発光画素がマトリクス状に配置されている。複数の発光画素のそれぞれは、データ線駆動回路２３からの輝度信号、及び、走査線駆動回路２４からの走査信号に応じて発光する。

図２（ａ）は、有機ＥＬ表示装置の有する正常な発光画素の回路構成図である。同図に記載された発光画素は、有機ＥＬ素子２２１と、駆動トランジスタ２２２と、選択トランジスタ２２３と、コンデンサ２２４とを備える。また、発光画素列ごとにデータ線２３１が配置され、発光画素行ごとに走査線２４１が配置され、全発光画素に共通して正電源線２５１及び負電源線２６１が配置されている。選択トランジスタ２２３のドレイン電極はデータ線２３１に、選択トランジスタ２２３のゲート電極は走査線２４１に、さらに、選択トランジスタ２２３のソース電極は、コンデンサ２２４及び駆動トランジスタ２２２のゲート電極に接続されている。また、駆動トランジスタ２２２のドレイン電極は正電源線２５１に接続され、ソース電極は有機ＥＬ素子２２１のアノードに接続されている。

有機ＥＬ素子２２１は、例えば、反射陽極、正孔注入層、有機発光層、電子輸送層及び透明陰極がこの順で積層された構造を有し、陽極側から正孔が、また陰極側から電子が、有機発光層に注入され再結合されることにより励起状態が生成され発光する機能を有する。有機発光層としては、低分子有機材料だけでなく、インクジェットやスピンコートのような湿式成膜法で成膜できる発光性の高分子有機材料も適用される。

この構成において、走査線２４１に走査信号が入力され、選択トランジスタ２２３をオン状態にすると、データ線２３１を介して供給された、発光階調に対応した輝度信号がコンデンサ２２４に書き込まれる。そして、コンデンサ２２４に書き込まれた保持電圧は、１フレーム期間を通じて保持され、この保持電圧により、駆動トランジスタ２２２のコンダクタンスがアナログ的に変化し、発光階調に対応した駆動電流が有機ＥＬ素子２２１のアノードに供給される。さらに、有機ＥＬ素子２２１のアノードに供給された駆動電流は、有機ＥＬ素子２２１のカソードへと流れる。これにより、有機ＥＬ素子２２１が発光し画像として表示される。このとき、有機ＥＬ素子２２１のアノードには、順バイアス電圧が印加されていることになる。

なお、上述した発光画素の回路構成は、図２（ａ）に記載された回路構成に限定されない。選択トランジスタ２２３、駆動トランジスタ２２２は、輝度信号の電圧値に応じた駆動電流を有機ＥＬ素子２２１に流すために必要な回路構成要素であるが、上述した形態に限定されない。また、上述した回路構成要素に、別の回路構成要素が付加される場合も、本発明に係る有機ＥＬ表示装置の発光画素回路に含まれる。

アクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置では、発光画素の構造が微細化、薄型化されるほど、また、発光画素数が増加するほど、微細加工を必要とする製造工程において、有機ＥＬ素子のアノード−カソード間の短絡や開放といった電気的な不具合が発生してしまう。

図２（ｂ）は、有機ＥＬ表示装置の有する欠陥画素の回路構成図である。同図に記載された回路構成は、有機ＥＬ素子のアノード−カソード間が短絡している状態を表している。つまり、図２（ａ）に記載された回路構成と比較して、有機ＥＬ素子４２１のアノードとカソードとの間に電気的導通状態を実現する短絡成分４２２が並列接続されている点が異なる。ここで、有機ＥＬ素子４２１が短絡している状態とは、短絡成分４２２の抵抗値が低抵抗状態である場合に、有機ＥＬ素子４２１は短絡状態であると定義する。有機ＥＬ素子４２１のアノード−カソード間が短絡状態である場合の一例としては、有機発光層の膜厚の不均一性により、有機発光層を挟む正孔注入層と電子輸送層とが有機発光層内に生じたピンホールを介して点接触している場合などが想定される。

図２（ｂ）に記載された、有機ＥＬ素子が短絡状態となっている発光画素が、表示部２２の中に存在する場合、有機ＥＬ表示装置の製造段階で、リペア工程により短絡成分４２２を除去することが可能である。短絡成分４２２を除去するリペア工程として、例えば、短絡成分４２２の存在箇所にレーザーを照射することが挙げられる。このリペア工程については、後述する有機ＥＬ表示装置の検査方法にて説明する。

次に、本発明の実施の形態に係る検査装置１の構成及び機能について説明する。図１に記載された検査装置１は、輝度測定部１１と、特定部１２と、電流測定部１３と、判定部１４とを備える。検査装置１は、リペア装置３によるリペア作業の前段階において、有機ＥＬ表示装置２の欠陥画素を特定し、当該欠陥画素の有する有機ＥＬ素子が短絡状態か断線状態かを、簡易かつ迅速に判定する機能を有する。

輝度測定部１１は、有機ＥＬ表示装置２の有する発光画素の発光輝度を測定する機能を有する。

特定部１２は、輝度測定部１１で測定された発光輝度の大きさに基づいて欠陥画素を特定する機能を有する。

電流測定部１３は、特定部１２で特定された欠陥画素の有機ＥＬ素子に、所定の順バイアス電圧を印加した際に流れる電流値を測定する機能を有する電流値測定部である。

判定部１４は、電流測定部１３で測定された電流値の大きさに基づいて、上記欠陥画素の有機ＥＬ素子が短絡しているか断線しているかを判定する機能を有する。

また、判定部１４は、有機ＥＬ素子が短絡状態にある欠陥画素の位置情報をリペア装置３に伝達する。

リペア装置３は、欠陥画素が短絡状態であるか断線状態であるかを判断することなく、判定部１４から入手した短絡欠陥画素の位置情報から、リペア作業を実行する。

上述した有機ＥＬ表示装置の検査装置の構成及び機能によれば、有機ＥＬ表示装置２に検査電圧を入力して画素の発光輝度を同時に測定し、測定された発光輝度から欠陥画素を特定し、当該欠陥画素に順バイアス電圧を入力して欠陥画素の断線または短絡を判定するものである。これにより、後工程であるリペア工程にて、リペアの可否判断をしながらリペアを実行する必要がなくなる。また、短絡状態か断線状態かの判定のための検査を、特定された欠陥画素にのみ実行するので、効率的な検査ができ、リペア工程の負荷を減らすことができるので、有機ＥＬ表示装置の生産性向上が見込まれる。

次に、有機ＥＬ表示装置の検査方法について、詳細に説明を行う。
図３は、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置の検査方法を説明する動作フローチャートである。本検査方法では、有機ＥＬ表示装置の有する発光画素のうち、有機ＥＬ素子が短絡状態となっている欠陥画素を簡易かつ迅速に特定する。

最初に、輝度測定部１１は、有機ＥＬ表示装置２の有する発光画素の発光輝度を測定する（Ｓ１０）。具体的には、例えば、有機ＥＬ表示装置２の有する全発光画素に同時に同じ輝度信号を入力し、正常画素の発光輝度に比べて低輝度となる欠陥画素を検出する。

図４（ａ）は、正常な有機ＥＬ素子に流れる電流密度と発光輝度との関係を表すグラフである。同図において、横軸は、正常な有機ＥＬ素子の順方向に流れる電流密度であり、縦軸は、当該有機ＥＬ素子の発光輝度である。色ごとに傾きは異なるが、順方向の電流密度と発光輝度とは線形の関係となる。ここで、横軸の電流密度は、有機ＥＬ素子自体に流れる電流に対応している。よって、図４（ａ）に記載されたグラフにおける横軸の電流密度は、例えば、図２（ｂ）に記載された短絡状態である欠陥画素の有機ＥＬ素子４２１自体に流れる電流に対応するものであり、短絡成分４２２に流れる電流に対応するものは含まれない。

また、図４（ｂ）は、発光画素の階調と有機ＥＬ素子の発光輝度との関係を表すグラフである。横軸は、発光画素に入力される輝度信号に対応した階調であり、例えば、１６ビットで表現された、０〜２５５のデジタル値である。一方、右側の縦軸は、正常な有機ＥＬ素子の発光輝度であり、左側の縦軸は、正常画素の発光輝度に対する欠陥画素の発光輝度比率である。図２（ａ）に記載された正常な発光画素では、駆動トランジスタ２２２のゲート電極に階調を表す輝度信号電圧が印加され、当該輝度信号電圧に対応した駆動電流が有機ＥＬ素子２２１に流れる。この場合、図４（ｂ）に記載されたグラフのように、階調と有機ＥＬ素子２２１の発光輝度とは非線形な関係となる。一方、欠陥画素では、短絡状態または断線状態のいずれの場合でも、駆動トランジスタ２２２のゲート電極に上記輝度信号電圧が印加されても、有機ＥＬ素子には当該輝度信号電圧に対応した駆動電流が流れず、結果的に当該輝度信号電圧に対応した発光輝度が得られない。この正常画素における発光輝度と欠陥画素における発光輝度との差は、特に、上述した階調と発光輝度との非線形特性において、発光輝度が上昇し始める階調において顕著となる。例えば、図４（ｂ）に記載されたグラフでは、１００〜１５０レベルの中間輝度階調で、正常画素における発光輝度と欠陥画素における発光輝度との差が最大となっている。

従って、ステップＳ１０において、発光画素に中間輝度階調に対応した輝度信号電圧を入力することにより、正常画素の発光輝度に比べて低輝度の欠陥画素を効果的に検出することが可能となる。

上述した低輝度の欠陥画素を検出する場合、各発光画素の発光輝度を測定して数値化することが必要となる。

図５は、発光画素の発光輝度を測定して数値化する処理を説明する図である。同図には、一例として、３行×７列の発光画素がマトリクス状に配置された表示パネルを表している。上記表示パネルは、赤色サブ画素（Ｒ）、緑色サブ画素（Ｇ）、青色サブ画素（Ｂ）がそれぞれ、一列となって配置されている。図５の左図では、各発光画素に中間輝度階調に対応した同じ輝度信号電圧を入力した場合、正常画素に比べて低輝度である暗点や黒レベルである滅点となる欠陥画素が存在している。この発光状態である表示パネルをＣＣＤカメラで撮像して、発光画素ごとの輝度レベルを数値化する。その結果、図５の右図のように、正常画素の輝度レベルが１００レベルであるのに対して、上記暗点は５０レベルであり、上記滅点は０レベルと測定される。

次に、特定部１２は、ステップＳ１０で測定された発光輝度の大きさに基づいて、欠陥画素を特定する（Ｓ２０）。図５に記載された表示パネルの例では、ＣＣＤカメラにより測定された輝度レベルが５０である青色サブ画素と、輝度レベルが０である緑色サブ画素とが欠陥画素であると特定される。つまり、ステップＳ２０では、ステップＳ１０で測定された発光輝度の輝度値が、所定の閾値以下であるときに欠陥画素であると特定する。

なお、本ステップで特定された欠陥画素の有機ＥＬ素子は、短絡状態及び断線状態のいずれかの状態であり、短絡状態の有機ＥＬ素子のみを特定していない。

また、上記所定の閾値は、発光画素間やパネル間の特性ばらつきを考慮した値に設定されることが好ましい。

次に、電流測定部１３は、ステップＳ２０で特定された欠陥画素の有する有機ＥＬ素子に所定の順バイアス電圧を印加した際に流れる電流値を測定する（Ｓ３０）。具体的には、例えば、有機ＥＬ素子のアノードに順バイアス電圧が印加されるように、制御部２１、データ線駆動回路２３及び走査線駆動回路２４を介して、特定された欠陥画素に検査電圧を入力し、有機ＥＬ素子の両端電極に流れる電流値を測定する。

図６（ａ）は、発光画素の階調と、断線状態にある有機ＥＬ素子の両端電極間を流れる電流との関係を表すグラフである。また、図６（ｂ）は、発光画素の階調と、短絡状態にある有機ＥＬ素子の両端電極間を流れる電流との関係を表すグラフである。横軸は、発光画素に入力される輝度信号に対応した階調であり、例えば、１６ビットで表現された、０〜２５５のデジタル値である。一方、縦軸は、有機ＥＬ素子の両端電極間を流れる電流である。

図６（ａ）及び図６（ｂ）に記載されたグラフのように、電流測定部１３は、低階調から高階調まで、当該階調データに対応する検査電圧を変化させながら発光画素に入力させ、当該検査電圧に対して有機ＥＬ素子の両端電極間を流れる電流を測定する。

なお、上記測定の際、有機ＥＬ素子に印加される順バイアス電圧が低電圧側から高電圧側に増加するよう、上記検査電圧を入力して、上記順バイアス電圧を印加した際に流れる電流値を順次測定することが好ましい。これにより、短絡状態にある欠陥画素の過電流を防止し、発光画素及び駆動回路の破損を防止することができる。

さらに、過電流防止のため、電流測定部１３に電流値リミットを設けておき、超える場合は階調レベルを上げないようにしておくことが好ましい。

また、上述した有機ＥＬ素子の両端電極間を流れる電流を測定する場合、駆動トランジスタ２２２が飽和領域である条件下で、順バイアス電圧が有機ＥＬ素子に印加されることが好ましい。これにより、上記電流値の測定において、薄膜トランジスタである駆動トランジスタの特性バラツキの影響を抑えることができる。

また、電流測定部１３は、各発光画素に検査電圧を印加するためのプローブを備えていることが好ましい。これにより、有機ＥＬ表示装置の必要な部分だけに検査電圧を印加して検査することができるので、高精度な電流測定をすることが可能となる。例えば、図２（ａ）に記載された画素回路図において、正電源線２５１及び負電源線２６１と検査装置１とを接続し、駆動トランジスタ２２２のゲート電極にテストピンを接触させ、正電源線２５１には駆動トランジスタ２２２が飽和領域で動作するような電圧を印加し、駆動トランジスタ２２２のゲート電極に検査電圧を変化させながら印加し、負電源線２６１に流れ込む電流を順次測定する。この負電源線２６１に流れ込む電流の測定は、例えば、磁界センサによる電流測定や、負電源線２６１と検査装置１との接続部に電流計を挿入することにより実行される。

次に、判定部１４は、ステップＳ３０で測定された電流値の大きさに基づいて、欠陥画素の有機ＥＬ素子が短絡状態にあるか断線状態にあるかを判定する（Ｓ４０）。

短絡状態にある有機ＥＬ素子を有する欠陥画素には、図２（ｂ）に記載されたように、当該有機ＥＬ素子と並列にリーク電流が流れる短絡成分４２２が発生している。よって、所定の順バイアス電圧を上記有機ＥＬ素子に印加しても、有機ＥＬ素子の両端電極間に流れる電流は、当該有機ＥＬ素子を流れる電流と短絡成分を流れるリーク電流との和となり、正常画素の有する有機ＥＬ素子を流れる電流とほぼ同等となる。つまり、図６（ｂ）に記載されたグラフのように、有機ＥＬ素子が短絡状態である欠陥画素の電流特性と、正常画素の電流特性はほぼ一致する。

これに対して、図６（ａ）に記載されたグラフのように、断線状態にある有機ＥＬ素子を有する欠陥画素の電流特性は、正常画素の電流特性と、高階調領域において差異が生じる。

これは、断線状態にある有機ＥＬ素子は、有機ＥＬ素子に印加された順バイアス電圧に対して、有機ＥＬ素子の両端電極間の抵抗が駆動電流を抑制する程度に大きくなっていることに起因するものである。

なお、この場合、表示部全体に配置された全端子にテストピンを接触させ、マルチプレクサなどのスイッチ動作により測定対象の欠陥画素と比較対象の正常画素とを特定してもよい。あるいは、欠陥画素及び隣接の正常画素への配線だけにテストピンを接触させて比較測定し、表示部上を移動して対象画素にテストピンを接触させてもよい。あるいは、複数の発光画素単位である１ブロックほどの複数ピンを有し、表示部上を可動できるプローブを備えてもよい。また、上述したテストピンの接触によるプロービング方式でなくとも、電流測定部１３から制御部２１を介して、短絡状態の欠陥画素の有する有機ＥＬ素子の順バイアス電圧に対する有機ＥＬ素子の両端電極間に流れる電流を短絡状態の欠陥画素ごとに取得するようにしてもよい。この場合においても、上記電流を測定する手段を、検査装置１又は有機ＥＬ表示装置２に設けておくことが好ましい。

次に、判定部１４は、例えば、ステップＳ３０で測定された欠陥画素の電流値と、正常画素の有機ＥＬ素子の両端電極に流れる電流値とを比較し、両者の差が所定値以上の場合に、測定対象の欠陥画素の有機ＥＬ素子が断線していると判定する（Ｓ７０）。つまり、判定部１４は、欠陥画素の電流値が、（正常画素の電流値−α）よりも小さい場合に、測定対象の欠陥画素の有機ＥＬ素子が断線していると判定する。ここで、αは、測定誤差を考慮した閾値である。

また、ステップＳ３０で測定された欠陥画素の電流値と、正常画素の有機ＥＬ素子の両端電極に流れる電流値とを比較し、両者の差が所定値より小さい場合に、測定対象の欠陥画素の有機ＥＬ素子が短絡していると判定する（Ｓ５０）。つまり、判定部１４は、欠陥画素の電流値が、（正常画素の電流値−α）よりも大きい場合に、測定対象の欠陥画素の有機ＥＬ素子が短絡していると判定する。ここで、αは、測定誤差を考慮した閾値である。

ここで、両者の差が所定値より小さい場合とは、例えば、図６（ａ）及び図６（ｂ）に記載されたグラフから、最高階調に対応する検査電圧を印加した場合に得られた電流値の差と所定の閾値とを比較することにより判定される。

なお、上記所定の閾値は、発光画素間やパネル間の特性ばらつきを考慮した値に設定されることが好ましいが、例えば、正常画素の電流値の５％程度とすることができる。

以上のステップによる、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置の検査方法によれば、順バイアス電圧を印加する工程の前段階にて欠陥画素を特定して正常画素を排除し、当該欠陥画素のみに順バイアス電圧を印加している。これにより、順バイアス電圧印加により正常画素の有する有機ＥＬ素子を流れる電流とほぼ同等の電流値が測定された欠陥画素の有機ＥＬ素子は短絡状態であると断定できる。よって、後工程であるリペア工程にて、リペアの可否判断をしながらリペアを実行する必要がなくなる。よって、効率的に検査ができ、リペア工程の負荷を減らすことができるので、有機ＥＬ表示装置の生産性向上が見込まれる。

最後に、リペア装置３は、ステップＳ５０で有機ＥＬ素子が短絡状態であると判定された欠陥画素について、レーザーリペアを実行する（Ｓ６０）。具体的には、ステップＳ５０で有機ＥＬ素子が短絡状態であると判定された欠陥画素について、光学顕微鏡を用いた検査を行い、断線状態にない欠陥画素における短絡位置を特定する。または、ステップＳ５０で有機ＥＬ素子が短絡状態であると判定された欠陥画素について、断線状態にない欠陥画素の有機ＥＬ素子に逆バイアス電圧を印加してリーク発光検査を行い、断線状態にない欠陥画素における短絡位置を特定する。そして、特定された短絡位置に対して、レーザー照射を行い、短絡パスを遮断する。

図７は、欠陥画素の短絡位置を特定してレーザーリペアする処理を説明する図である。まず、左図のように、特定された欠陥画素の有機ＥＬ素子に対し、逆バイアス電圧を印加する。このとき、正常画素では有機ＥＬ素子に電流は流れないが、短絡状態の有機ＥＬ素子では、リーク電流によるリーク発光が短絡部で観測される。この観測された短絡部に対し、レーザーを照射し短絡パスを遮断する。これにより、レーザーリペアされた画素の有機ＥＬ素子に順バイアス電圧をかけて通常発光させた場合、右図のように、リペアされた部分は黒点となるが、その他の発光領域において正常発光がなされる。

従来のリペア方法では、全画素または欠陥画素についての目視検査またはリーク発光検査を行い、レーザーリペアの可否を判断し、短絡状態の欠陥画素を特定してリペアを実行していた。従って、目視検査またはリーク発光検査の対象画素は、リペアを実行する画素だけではなかった。

これに対し、上述したリペア工程では、その前工程での簡易的な検査工程により短絡状態である画素が特定されているので、当該特定された短絡画素にのみ光学顕微鏡を用いた検査またはリーク発光検査を行うことで高効率なリペアが実現される。

また、上述した、有機ＥＬ表示装置の検査方法及びリペア工程、つまりステップＳ１０〜ステップＳ７０は、有機ＥＬ表示装置の製造方法としても好適である。これによれば、断線状態または短絡状態にある欠陥画素について、有機ＥＬ素子に順バイアス電圧を印加することで、リペア工程の前段階において簡易かつ迅速にリペアの可否を判定することができる。これにより、後工程であるリペア工程にて、リペアの可否判断をしながらリペアを実行する必要がなくなる。よって、効率的に検査ができ、かつ、作業の負担が軽減されたリペアを実行することが可能となる。

以上、実施の形態に基づいて本発明に係る有機ＥＬ表示装置の製造方法、その検査装置及び検査方法を説明してきたが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。実施の形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、実施の形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本発明に係る表示装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。

例えば、図３に記載された有機ＥＬ表示装置の検査方法において、ステップＳ１０及びステップＳ２０の前に、ステップＳ３０を有機ＥＬ表示装置の発光画素について実行し、ステップＳ３０で測定された測定対象画素の電流値と比較対象である正常画素の電流値との差異が所定値より大きい場合、当該測定対象画素の有機ＥＬ素子は断線状態にあると判定する。これによれば、有機ＥＬ素子に順バイアス電圧を印加することで、簡易かつ迅速に、断線状態にある欠陥画素を特定することができる。これにより、後工程であるリペア工程にて、修復不能である欠陥画素の特定や、修復不能である欠陥画素の不良率の算出が可能となる。

また、図１に記載された検査装置１は、有機ＥＬ表示装置２に組み込まれていてもよい。この場合、有機ＥＬ表示装置２の制御部２１が、輝度測定部１１、特定部１２、電流測定部１３及び判定部１４を有し、制御部２１が実施の形態で説明した検査方法を実行する。この態様によっても、断線または短絡状態にある欠陥画素について、リペア工程の前段階において簡易かつ迅速にリペアの可否を判定することができる。よって、後工程であるリペア工程にて、リペアの可否判断をしながらリペアを実行する必要がなくなり、リペア工程の負荷を減らすことができるので、有機ＥＬ表示装置の生産性向上が見込まれる。

また、上記実施の形態では、判定部１４は、ステップＳ３０で測定された欠陥画素の電流値と、正常画素の有機ＥＬ素子の両端電極に流れる電流値とを比較し、両者の差が所定値より小さい場合に、測定対象の欠陥画素の有機ＥＬ素子が短絡していると判定している。これに対し、図２（ｂ）に記載された短絡成分の抵抗値がほぼ０であるような場合を想定し、有機ＥＬ素子の両端電極間を流れる電流が、電流測定部１３で設定された電流値リミットを作動させた場合に、判定部１４は当該有機ＥＬ素子が短絡状態であるという判定条件を付加してもよい。

本発明の有機ＥＬ表示装置の製造方法、その検査装置及び検査方法は、大画面及び高解像度が要望される薄型テレビ及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 検査装置
２ 有機ＥＬ表示装置
３ リペア装置
１１ 輝度測定部
１２ 特定部
１３ 電流測定部
１４ 判定部
２１ 制御部
２２ 表示部
２３ データ線駆動回路
２４ 走査線駆動回路
２２１、４２１ 有機ＥＬ素子
２２２ 駆動トランジスタ
２２３ 選択トランジスタ
２２４ コンデンサ
２３１ データ線
２４１ 走査線
２５１ 正電源線
２６１ 負電源線
４２２ 短絡成分

Claims (12)

1. 有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置を構成し、有機ＥＬ素子を有する画素の発光輝度を測定する輝度測定ステップと、
   前記輝度測定ステップで測定された発光輝度の大きさに基づいて、欠陥画素を特定する画素特定ステップと、
   前記画素特定ステップで特定された欠陥画素の有する有機ＥＬ素子に所定の順バイアス電圧を印加した際に流れる電流値を測定する電流値測定ステップと、
   前記電流値測定ステップで測定された電流値の大きさに基づいて、前記欠陥画素の有機ＥＬ素子が短絡しているか否かを判定する判定ステップとを含む
   有機ＥＬ表示装置の検査方法。
2. 前記判定ステップでは、前記電流値測定ステップで測定された電流値と、正常画素の有する有機ＥＬ素子に所定の順バイアス電圧を印加した際に流れる電流値との差が所定値以内の場合に、前記欠陥画素の有機ＥＬ素子が短絡していると判定する
   請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置の検査方法。
3. 前記画素特定ステップでは、前記輝度測定ステップで測定された発光輝度の輝度値が、所定値以下であるときに欠陥画素であると特定する
   請求項１または２に記載の有機ＥＬ表示装置の検査方法。
4. 前記電流値測定ステップでは、前記有機ＥＬ表示装置の有する複数の画素のそれぞれが有する有機ＥＬ素子に、同時に前記順バイアス電圧を印加し、
   前記判定ステップでは、前記複数の画素中の少なくとも１つの画素の有する有機ＥＬ素子が短絡しているか否かを判定する
   請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置の検査方法。
5. 前記有機ＥＬ表示装置を構成する画素は、ソース及びドレインの一方が前記有機ＥＬ素子のアノード及びカソードの一方に接続され、ゲートに印加された電圧に対応した駆動電流を前記有機ＥＬ素子に流す薄膜トランジスタを備え、
   前記電流値測定ステップでは、前記薄膜トランジスタが飽和領域である条件下で、前記順バイアス電圧が前記有機ＥＬ素子に印加される
   請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置の検査方法。
6. 前記電流値測定ステップでは、前記順バイアス電圧を低電圧側から高電圧側に増加させながら、前記順バイアス電圧を印加した際に流れる電流値を順次測定する
   請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置の検査方法。
7. 前記輝度測定ステップでは、発光輝度の測定を、中間輝度階調において行なう
   請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置の検査方法。
8. 有機ＥＬ表示装置を構成し、有機ＥＬ素子を有する画素の発光輝度を測定する輝度測定部と、
   前記輝度測定部で測定された発光輝度の大きさに基づいて欠陥画素を特定する特定部と、
   前記特定部で特定された欠陥画素の前記有機ＥＬ素子に、所定の順バイアス電圧を印加した際に流れる電流値を測定する電流値測定部と、
   前記電流値測定部で測定された電流値の大きさに基づいて、前記欠陥画素の有機ＥＬ素子が短絡しているか否かを判定する判定部とを備える
   有機ＥＬ表示装置の検査装置。
9. 前記電流値測定部は、画素に電圧を印加するためのプローブを備える
   請求項８に記載の有機ＥＬ表示装置の検査装置。
10. 有機ＥＬ表示装置を構成し、有機ＥＬ素子を有する画素の発光輝度を測定する輝度測定ステップと、
    前記輝度測定ステップで測定された発光輝度の大きさに基づいて、欠陥画素を特定する画素特定ステップと、
    前記画素特定ステップで特定された欠陥画素の前記有機ＥＬ素子に、所定の順バイアス電圧を印加した際に流れる電流値を測定する電流値測定ステップと、
    前記電流値測定ステップで測定された電流値の大きさに基づいて、前記欠陥画素の有機ＥＬ素子が短絡状態か否かを判定する判定ステップと、
    前記判定ステップで判定された、短絡している欠陥画素について、レーザーリペアを行なう修復ステップとを含む
    有機ＥＬ表示装置の製造方法。
11. 前記修復ステップの前に、
    断線状態にない欠陥画素の有機ＥＬ素子に逆バイアス電圧を印加してリーク発光検査を行い、または、光学顕微鏡を用いた検査を行い、前記断線状態にない欠陥画素における短絡位置を特定する短絡位置特定ステップを含む
    請求項１０に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
12. 有機ＥＬ表示装置を構成し、有機ＥＬ素子を有する画素に、所定の順バイアス電圧を印加した際に流れる電流値を測定する電流値測定ステップと、
    前記電流値測定ステップで測定された電流値の大きさに基づいて、前記画素が、断線しているか否かを判定する判定ステップとを含む
    有機ＥＬ表示装置の検査方法。

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