JP2011134489A - 有機ｅｌディスプレイ基板の点灯検査設備及び点灯検査方法、有機ｅｌディスプレイ基板の欠陥検査修正装置及び欠陥検査修正方法並びに有機ｅｌディスプレイ製造システム及び製造方法。 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は最終のパネル形態が樹脂封止構造であっても画素欠陥の修復が可能で、欠陥修正後の画素の信頼性が高く、または検査修正の処理時間が短く、あるいは欠陥修正の成功率が高く、自動化が可能で生産性の高い有機ＥＬディスプレイ基板の点灯検査設備または点灯検査方法、有機ＥＬディスプレイ基板の欠陥検査修正装置または欠陥検査修正方法あるいは有機ＥＬディスプレイ製造システムまたは及び製造方法を提供する。
【解決手段】本発明は有機ＥＬ素子の各画素を点灯させる点灯検査用の専用配線及び専用電極パッドを有するマザー基板の前記専用電極パットに給電し前記各画素を点灯させ、前記点灯結果に基づいて前記各画素のうち点灯していない欠陥画素とその位置を検出する。そして、封止前に前記欠陥画素の異物にレーザ光を照射して欠陥を修復する。
【選択図】図１0

Description

本発明は、有機ＥＬパネルの表示不良の自動検出と選別及び黒点（欠陥）の自動修正をマザー基板単位で実施する有機ＥＬディスプレイ基板の点灯検査設備及び点灯検査方法、有機ＥＬディスプレイ基板の欠陥検査修正装置及び欠陥検査修正方法並びに有機ＥＬディスプレイ製造システム及び製造方法に関する。

有機ＥＬパネルは液晶パネルに比べて表色範囲が広い、輝度が高い、応答が速い、視野角が広いといった優れた表示性能に加え、消費電力が低く薄型軽量化が図り易いために、携帯電話やDSC（デジタルスチルカメラ）、PMP（ポータブルマルチメディアプレイヤー）といった２〜４インチクラスの小型パネル分野で急速に普及拡大が進みつつある。一方、近年、ノートPC、モニタ、大型TVといった大型パネルを必要とするデジタル製品への応用展開の機運が高まり、ディスプレイ関連学会や展示会ではアクティブ型の大型有機ＥＬパネルの試作発表が相次ぎ、Yang Wan Kim et. al., SID ’09 Digest, p.85 （2009）（非特許文献１）の報告に見られるように最大対角40インチの有機ＥＬパネルの試作品が発表されるに至った。しかしながら、今後の量産化に際しては幾つかのハードルがあり、なかでも大型化に伴う歩留まり低下が大きな懸念事項として顕在化しつつある。すなわち、パネル面積が大きくなればパネル単価は高くなる一方で欠陥確率が増大して歩留まりが低減するため大きな損失となる。このため、Tsujimura et. al., IDW’08 Proceedings p. 145（2008） ）（非特許文献２） の報告でも指摘しているように、欠陥による歩留まり低減を克服するために、大型パネルにおいては小型パネルとは異なった高歩留まり戦略が重要となる。その解決策の重要なアプローチの一つとして、欠陥を検出して修正し、不良パネルを良品パネルとする工業的に合理的な修正技術が強く求められている。

アクティブ型有機ＥＬパネルの製造工程は、一般的に図１に示すようにマザー基板上に薄膜TFTを形成するバックプレーン工程、有機ＥＬ薄膜層、上部電極層、下部電極層、バリア層等を形成する有機ＥＬ膜形成工程、水分や活性酸素による寿命低下を抑制する為に、前記工程でTFTと有機ＥＬ素子が作りこまれたマザー基板をカバーガラスで機密封止する封止工程、パネル単位に切断する切断工程、パネルの良不良を判定する点灯検査工程、外付けLSIを搭載する実装工程、LSI搭載後のパネル良否を判定する最終点灯検査工程、とから構成される。これらの工程の中で、バックプレーン工程と有機ＥＬ膜形成工程は、液晶のTFT工程や半導体のウエハー工程と同様に異物起因の欠陥で表示不良を引き起こすポテンシャルが非常に高い。特に、有機ＥＬ膜形成工程では、有機ＥＬ薄膜層の総膜厚は100nm前後と非常に薄く、上部電極と下部電極の間に有機ＥＬ薄膜層の厚さを超える導電性異物が存在すると、上下電極が電気的に短絡して通電しても点灯しない欠陥画素となる（後述図２）。

有機ＥＬディスプレイの欠陥画素の修正技術としては、これまで特許文献１、２に記載の技術が知られている。
特許文献１記載の技術によれば、単純マトリクス駆動するパッシブ型有機ＥＬディスプレイで、欠陥画素に対応する金属電極から、短絡等の発生領域をレーザで除去することにより、金属電極と透明電極の間の短絡が解消され、部分的に除去された金属電極と透明電極の間の有機発光層が発光可能となる為、欠陥画素が修復される。
特許文献２では、有機発光層とこれを挟む上下の電極からなる有機ＥＬ表示装置において、有機ＥＬ膜が発光するか否を検査し、発光しない場合に透明電極側から異物を検出し、この異物を囲む帯状の領域を透明電極側からレーザ照射することにより、対向する不透明電極薄膜を帯状に除去することで上下電極の短絡を解消する欠陥画素修復方法が開示されている。

特開2001-118684号公報 特開2005-276600号公報

Yang Wan Kim et. al., SID ’09 Digest, p.85 （2009） Tsujimura et. al., IDW’08 Proceedings p. 145（2008）

アクティブ型有機ＥＬディスプレイは、発光光の取り出し方向の違いにより２種類に大別される。一つは有機ＥＬ画素のベースとなるマザー基板を通して光が取り出されるボトムエミッション型、もう一つは有機ＥＬ画素の上方に光を取り出すトップエミッション型であり、発光寿命の劣化原因となる水分を防ぐ為に吸湿材とともにカバーガラスで機密封止されている。いずれの場合も有機発光層を挟む上下の電極薄膜の一方はマザー基板側に配置され、他方の電極薄膜（又は電極薄膜と無機薄膜からなる薄膜層）は固体拘束されておらず、乾燥気体に接している。このため、欠陥画素修復のためのレーザ照射処理では、レーザ照射部の物質は乾燥気体空間に飛散して、薄膜層を所望の形状に除去加工できる（後述図３）。前記特許文献１，２では、一方の電極面空間が固体拘束されていない構造の為に、レーザの局所照射によって上下電極の短絡原因を解消し、欠陥画素を修復することができた。

ところが、飯田隆文「有機ＥＬ用封止材料」：クリーンテクノロジー、2007（No6）、p46に報告されているように、有機ＥＬパネルの大型化や低コスト化の課題に対応する為、新しい封止技術として、上記のような中空構造ではなく素子全体を有機樹脂で覆う構造が提案され、現在主流技術として普及しつつある。この構造では素子表面が樹脂で覆われているためにレーザ照射部の物質が飛散する空間がなく、異物や電極の局所除去による上下電極の短絡解消が上手くいかない（後述図４）。このためレーザ照射による欠陥画素修復が不可能な場合が多く、また画素修復ができたとしてもプロセスマージンが著しく低下する。

また、アクティブ型有機ＥＬディスプレイの場合、欠陥画素検査は、マザー基板単位で機密封止した後にパネル切断し、接続端子が露出した後の給電可能な形とした状態で個々のパネル毎に行われているため、有機樹脂封止構造の有機ＥＬパネルの欠陥画素を修復しようとすると、特許文献１、２の場合とは異なって、有機発光層とこれを挟む上下の電極は両面共に固体拘束される為にレーザ照射による修復は極めて困難となる。
現在量産されている携帯電話等の製品は、２〜３インチ程度とパネルサイズが小さいために画素修復をしなくとも歩留まりが確保されるので大きな問題とはなっていないが、上記のごとく、有機樹脂封止構造の有機ＥＬパネルに対しては有効な欠陥画素修復手段がなく、今後量産化が始まる大画面有機ＥＬディスプレイに対しては、工業的に合理的な欠陥画素修復手段が強く求められている。

欠陥画素修復が可能なパネル内部構造が中空構造のパネルにおいても、レーザ照射によって修復した画素ではレーザ照射部で有機ＥＬ膜が露出するため、パネル内部に滞留するレーザ照射飛散物の汚染によって該画素の発光寿命が低下する問題がある。
また、アクティブ型有機ＥＬディスプレイの大型パネル構造に適したもう一つの候補として、白色有機ＥＬデバイスとカラーフィルタの組み合わせがあるが、この構造では、レーザ光をカラーフィルタの色パターンを介して照射する必要があるので、色パターンによるレーザ光吸収の為に画素修復は不可能となる。

欠陥画素検査技術単独についても現状以下の課題がある。即ち、欠陥画素検査はパネル単位で行われているため、色々な製品サイズに対応した検査装置や検査冶具が必要で且つ生産性向上のための自動化が難しかった。また、インライン化されていないため欠陥画素検出の際に同時に実施される画質検査の結果を前の工程にフィードバックするのに時間がかかり歩留まり向上対策への対応に時間がかかっていた。

そこで本発明の目的は、最終のパネル形態が樹脂封止構造であっても画素欠陥の修復が可能で、欠陥修正後の画素の信頼性が高く、または検査修正の処理時間が短く、あるいは欠陥修正の成功率が高く、自動化が可能で生産性の高い有機ＥＬディスプレイ基板の点灯検査設備または点灯検査方法、有機ＥＬディスプレイ基板の欠陥検査修正装置または欠陥検査修正方法あるいは有機ＥＬディスプレイ製造システムまたは及び製造方法を提供することにある。

本発明は、上記の目的を達成するために、有機ＥＬ素子の各画素を点灯させる点灯検査用の専用配線及び専用電極パッドを有するマザー基板の前記専用電極パッドに給電し前記各画素を点灯させる点灯手段と、前記点灯結果に基づいて前記各画素のうち点灯していない欠陥画素とその位置を検出する欠陥画素検出手段とを有することを第1の特徴とする。
第１の本発明によれば、有機ＥＬ素子や配線が形成されたマザー基板上の有機ＥＬパネルに対し、専用配線によって各パネルの画素に給電することで点灯検査が可能となり、非点灯（欠陥）画素の検出をすることができる。

また、本発明は、上記の目的を達成するために、第１の特徴に加え、前記欠陥画素の異物の位置を光学的に検出する異物位置検出手段と前記検出した異物の位置にレーザ光を照射して前記欠陥画素を修正する欠陥修正手段とを具備する欠陥修正設備とを有することを第２の特徴とする。
第２の本発明によれば、前記画素内の欠陥部位をレーザで除去することにより修復することができるので、最終パネル形態が樹脂封止構造やカラーフィルタを組み合わせた構造であっても画素欠陥を修復することができる。

さらに、本発明は、上記の目的を達成するために、第２の特徴に加え、前記欠陥画素の修正後に少なくとも前記欠陥画素に給電し、画素が点灯するか否かを判定する判定手段を有することを第３の特徴とする。
また、本発明は、上記の目的を達成するために、第２の特徴に加え、前記欠陥画素の修正と共に除去されたバリア膜を再形成するバリア膜形成設備を有することを特徴とする。
好適なバリア膜形成方法としては、H. Lifka et. al., SID ’04 Digest, p.1384 （2004）に開示されている。更に好ましくは、レーザ除去によって生じた凹部を低温で且つ段差被覆性高く平坦化成膜できる有機ケイ素系原料を用いた真空紫外光ＣＶＤ法が上げられるが、保護機能を持つ成膜方法であれば良く、これらに限定されない。

さらに、本発明は、上記の目的を達成するために、第２の特徴に加え、前記点灯検査設備、欠陥修正設備を低湿度雰囲気に制御する低湿度雰囲気維持手段を有することを第４の特徴とする。
第４の本発明によれば、低湿度雰囲気に維持することで有機ＥＬパネルの発光寿命確保できる。低湿度雰囲気維持手段としては水分除去機構又は不活性乾燥ガスによる維持する構造が考えられる。

また、本発明は、上記の目的を達成するために、真空雰囲気中でマザー（ガラス）基板に有機ＥＬ素子形成材料成膜する有機ＥＬ膜形成設備を具備する成膜クラスター、前記成膜クラスターの後段に設けられ前記マザー基板の画素を点灯し点灯状態を検査し欠陥画素を検出する点灯検査設備と前記点灯検査手段の検査結果に基づいて前記欠陥画素を修正する欠陥修正設備とを具備する欠陥修正設備とを有する点灯検査修正クラスター、前記点灯検査修正クラスターの後段に設けられ前記マザー基板の一面をカバーガラスで封止する封止設備を有する封止クラスターと、前記成膜クラスターと前記点灯検査修正クラスター間に設けられ前記マザー基板の受け渡しを行う第１の受渡設備と、点灯検査修正クラスターと前記点灯検査修正クラスターとの間に設けられ前記マザー基板の受け渡しを行う第２の受渡設備と、前記マザー基板を搬送する搬送設備とを有することを第５の特徴とする。

さらに、本発明は、上記の目的を達成するために、真空雰囲気中でマザー（ガラス）基板に有機ＥＬ素子形成材料成膜する成膜ステップと、前記マザー基板の各画素に給電し前記各画素を点灯させる点灯ステップと、前記点灯結果に基づいて前記各画素のうち点灯していない欠陥画素とその位置を検出する欠陥画素検出ステップと、前記欠陥画素内の異物を検出し前記欠陥画素を修正する欠陥修正ステップと、前記欠陥修正後前記マザー基板の一面を封止する封止ステップを有することを第６の特徴とする。
第５、第６の本発明によれば、画素の点灯検査・修正は封止工程の前で実施されるので、パネルの封止構造によらず検査・修正が可能となる。また、マザー基板単位で検査・修正できるので従来のパネル単位で検査・修正する方法で必要であったパネルサイズ毎の設備や冶具を不要にすることができる。また、有機ＥＬデバイス形成工程から封止工程までをマザー基板単位で処理することができるので、ライン全体を自動化し易く生産性が向上する。

さらに、本発明は、上記の目的を達成するために、第５の特徴に加え、前記点灯検査修正クラスターの他、前記封止クラスター、前記第１の受渡設備、前記第２の受渡設備及び前記搬送設備を低湿度雰囲気に制御する全体低湿度雰囲気維持手段を設けることを第７特徴とする。
第７の本発明によれば、低湿度に雰囲気制御した基板搬送設備で有機ＥＬデバイス形成工程、検査修正工程、封止工程を連結して全体工程を低湿度に雰囲気制御することができる為に、パネル発光寿命に影響を及ぼす湿度の影響を極限まで抑制できる。

本発明による有機ＥＬディスプレイ製造システムで使用される有機ＥＬ膜成膜設備の好適な例としては真空成膜設備、塗布乾燥設備、気相成膜設備、レーザ転写成膜設備などが上げられ、真空成膜設備の具体例はHae Won Kim et. al., SID ’09 Digest, p.1359 （2009） に、塗布乾燥設備の具体例としてはインクジェット法がShuichi Takei et. al., SID’09 Digest, p.1351 に、ノズルプリンターを用いる方法がReid J. Chesterfield et. al., SID’09 Digest, p. 954 （2009） に、有機ＥＬ材料を不活性気流に載せて基板上に堆積する気相成膜法の具体例はMarkus Schwambera et. al., IMID’09 Digest, 1140（2009） に、支持体に成膜された有機ＥＬ膜をレーザ転写によって基板上に成膜するレーザ転写法の具体例としてはLIPS法がTakashi Hirano et. al., SID’07 Digest, p1592 （2007） に、LITI法がSeong Taek Lee et. al., SID’07 Digest, p1588 （2007） に、それぞれ開示されているが、有機ＥＬ膜形成手段であればよく、成膜手法に特に限定されない。.
また、本発明は、上記の目的を達成するために、第２または第５あるいは第６の特徴に加え、前記各画素に給電し点灯した状態を画像で捉え、前記画像に基づいて前記パネル単位で線欠陥、ムラ不良、画素内色ずれのうち少なくとも一つの不良を検査して良品不良品の判定をし、前記欠陥修正は前記欠陥画素の不良のみの前記パネルを選別して前記欠陥画素を修正することを第８の特徴とする。
第８の本発明によれば、非点灯画素以外の不良を含むパネルを除外してから、画素欠陥の修復を行う為に修正すべきパネルを絞り込むことができ生産性が向上する。

さらに、本発明は、上記の目的を達成するために、第５または第６の特徴に加え、マザー基板上の下層TFTパターンと有機発光層パターンとのパターンズレを評価し、前記有機ＥＬ膜形成設備の画素パターン位置合わせにオフセット値としてフィードバックする手段を有することを第９の特徴とする。
例えば、真空成膜設備では赤、青、緑の各画素を分離してパターニングするため、色毎にシャドウマスクで塗り分けているが、高精細マスク或いは大型マスクになるにつれ、シャドウマスクの位置合わせズレのために色が混色する可能性が増える。有機ＥＬディスプレイ基板の検査修正において、バックプレーン形成工程で作製したパターンとの有機膜パターンとのズレを計測し、このズレ量をオフセット値として真空成膜設備にフィードバックすることでシャドウマスク位置合わせ時のズレを防止し、これにより歩留まりを向上させることができる。

また、本発明は、上記の目的を達成するために、第２または第５の特徴に加え、前記欠陥修正設備は、前記マザー基板を低湿度雰囲気中に載置し、前記レーザを透明窓を介して前記異物に照射することを第１０の特徴とする。
本発明の有機ＥＬディスプレイ検査修正設備では、有機ＥＬパネルの発光寿命確保の為に、該検査修正設備内も水分除去機構又は不活性乾燥ガスによって検査雰囲気及びレーザ加工雰囲気を低湿度に制御した構造を有することが好ましいが、更に好ましくは不活性乾燥ガスの使用量低減や結露点管理の為に、内容積を低減した構造とすることが望ましい。即ち、基板を保持するステージは、水分除去機構又は不活性乾燥ガスによって低湿度に制御された構造体の中にあり、該構造体には検査に必要な光やレーザを透過するガラス製の窓が設けられ、点灯検査の検出系、画素内欠陥の検出系、修正用レーザ光照射系が該構造体の外にあって、前記ガラス製の窓を介して検査修正する有機ＥＬディスプレイ検査修正設備及び有機ＥＬディスプレイ製造システムとすることで、不活性乾燥ガスを必要とする内容積を著しく低減することができる。

本発明の有機ＥＬディスプレイ検査修正設備では、基板は通常水平に保持して処理されるが、設備占有面積低減の為に基板を縦に保持する機構としても差しつかえない。

本発明によれば、最終のパネル形態が樹脂封止構造であっても、欠陥修正後の画素の信頼性が高く、または検査修正の処理時間が短く、あるいは欠陥修正の成功率が高く、自動化が可能で生産性の高い有機ＥＬディスプレイ基板の点灯検査設備または点灯検査方法、有機ＥＬディスプレイ基板の欠陥検査修正装置または欠陥検査修正方法あるいは有機ＥＬディスプレイ製造システムまたは及び製造方法を提供することができる。

アクティブ型有機ＥＬパネルの製造工程の例を示す図である。 画素欠陥の原因を示す概念図である。 画素欠陥の修復メカニズムを示す概念図である。 画素欠陥を修復することができない原因を示す概念図である。 評価したボトムエミッション中空封止の素子断面図である。 評価したボトムエミッション樹脂封止の素子断面図である。 評価したトップエミッション中空封止の素子断面図である。 評価したトップエミッション樹脂封止の素子断面図である。 非点灯欠陥画素のレーザ修復構造依存性の比較評価を示す表である。 画素給電用専用配線と電極パッドを形成したマザー基板の平面図である。 本発明の一実施形態である点灯検査設備の構成を示す図である。 点灯検査設備によって検出した画素欠陥の座標を示す図である。 本発明の一実施形態であるレーザによる欠陥修正設備の構成を示す図である。 修正すべき画素と画素内欠陥の状況を示す図である。 ホトマスクを用いた画素内ショートの修復を示す図である。 欠陥修正処理前後の画素の状況を示す図である。 本発明の一実施形態である点灯検査整備、欠陥修正設備を使用した場合のアクティブ型有機ＥＬパネルの製造工程の例を示す図である。 本発明の一実施形態である有機ＥＬディスプレイ製造システムの構成の例を示す図である。 不活性乾燥ガスを満たす空間を低減する点灯検査設備の例を示す図である。 不活性乾燥ガスを満たす空間を低減する欠陥修正装置の例を示す図である。 下層TFTパターンと有機発光層パターンのズレについて説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について図面に従って説明する。しかしながら、かかる実施の形態が本発明の技術的範囲を限定するものではない。
まず、通電しても発光しない欠陥画素の原因を図２のトップエミッションアクティブ型有機ＥＬディスプレイの断面概念図を用いて説明する。このデバイスは、まずバックプレーン工程で単なるガラス基板の状態にあるマザー基板108上に、TFT素子110、配線層109、絶縁層107、105、有機ＥＬ部の第１電極106等を、薄膜プロセスを用いて形成する。有機発光層120（120a、120b）のパターンは第１電極106のパターン上にシャドウマスクを用いて真空蒸着され、更に真空を破らず連続的に第２電極104、バリア膜103を形成して有機ＥＬ素子が形成される。水分による寿命低下や機械的保護の為にカバーガラス101で封止してデバイスは完成するが、カバーガラスと有機ＥＬ素子側基板との間は方式の違いにより樹脂層又は中空層102となる。

有機発光層120の厚さは100nm前後との非常に薄く、第１電極106と第２電極104の間にこの厚さを突き破る大きさの導電性異物導電130があると、第１電極106と第２電極104が電気的に短絡し、発光しない欠陥画素100aとなる。異物が導電性でなくとも、異物と有機発光層の界面からの微小リークで電気的短絡が発生する場合もある。
カバーガラスと有機ＥＬ素子側基板の間が中空層である場合と樹脂層である場合で、レーザ照射による欠陥修復効果に違いがあり、中空層（構造）の場合は欠陥修復が容易である。図３は中空層160である場合の画素欠陥の修復メカニズムを示す概念図である。異物のある場所にパルスレーザ光140のビームを照射すると、照射部の第２電極104、有機発光層120b、導電性異物130がレーザの熱衝撃で飛散し、開口部170が生じる。開口しなかった残余の画素は、電気的短絡から開放されて発光が回復した画素100cとなる。全画素面積に対し、レーザ照射によって生成した開口部170の面積が小さければ実用上問題のない画素として機能する。

一方、カバーガラスと有機ＥＬ素子側基板の間が樹脂層（構造）180の場合修復が難しい。図４は画素欠陥を修復することができない原因を示す概念図である。異物のある場所にパルスレーザ光140のビームを照射しても、樹脂に密閉されているためにレーザの熱衝撃によって生じる分解物が飛散する空間が無く、照射部190が焼損するだけで発光は回復しない（100d）。

これを実験的に確認する為に、トップエミッション構造とボトムエミッション構造の双方に対し、機密封止後のパネル内部構造が中空構造のものと素子全体を有機樹脂で覆う構造ついてレーザの局所照射による欠陥画素修復可能性を評価した。評価したアクティブ型有機ＥＬパネルの断面概念図を図５〜８に示す。図５はボトムエミッション中空封止、図６はボトムエミッション樹脂封止、図７はトップエミッション中空封止、図８Ａはトップエミッション樹脂封止の素子断面図である。評価パネルの非点灯欠陥画素は緑色のサブピクセル（サブ画素）、異物径は0.5〜2μm、レーザは、532nmパルスレーザ、ビーム径は10μmでフルーエンスを適宜変えてレーザ照射した後、点灯検査装置にて非点灯欠陥画素の修復状態を評価した。評価結果を図８Ｂに示す。トップエミッション構造とボトムエミッション構造のいずれにおいても中空構造（図５、図７）では欠陥画素の修復が成功したが、有機樹脂封止構造（図６、図８Ａ）ではレーザ条件を変えて照射しても欠陥画素は修復しなかった。以上の結果から、樹脂封止構造ではレーザ照射による画素修復が難しいことを確認した。

上記の検証結果を背景として得られた本発明の実施例について以下に説明する。

図９は本発明の実施形態に係わる画素給電用専用配線と電極パッドを形成したマザー基板の平面図である。バックプレーン工程にてTFTや配線が作りこまれたマザー基板320を製造する際に、マザー基板単位で一括給電を可能とするために基板の両辺にゲート部給電用電極パッド305、ゲート部給電配線306、ソース部給電用電極パッド307、ソース部給電配線308 、ＥＬ素子第２電極用給電パッド309、ＥＬ素子第２電極給電配線310、を同時に作りこむ。パネル点灯に必要なこの他の配線も同時に作りこむ。尚、本実施例ではマザー基板の両辺から給電する構造をとっているが、１辺から給電する構造としても差し支えない。

詳細は記載されていないが、ゲート部給電配線306及びソース部給電配線308は更にそれぞれゲートLSI搭載領域303とソースLSI搭載領域304で分岐し、表示部領域302の各画素に到達する。有機ＥＬ膜形成工程が完了するとＥＬ素子第２電極にも給電可能な状態になるので、これらの給電用専用配線から電圧印加することによりマザー基板上の全画素が点灯可能となる。点灯検査後に不要となるこれらの専用電極パッドや配線領域は、パネル切断工程で表示部領域302を有するパネル領域301から切り離されて棄却され、製品パネルには残らない。

図10は本発明の実施の形態による点灯検査設備の構成を示す図である。本装置は、ステージ321、ゲート部及び有機ＥＬ素子第２電極給電用プローバ322、ソース部給電用プローバ323、可動機構を持つリニアセンサー324及び画像処理用外部記憶装置325を含む。ステージ上に置かれた専用給電配線付きマザー基板320（図９）は、プローバ端子を電極パッドに触針し、給電されることによって全画素が点灯する。マザー基板320上に配置されたリニアセンサー324は点灯基板上を掃引し、点灯画像を撮像する。リニアセンサーの総画素は、マザー基板320上の全画素よりも多くの画素数を持つ必要があり、一台の総画素がこれに満たない場合は、複数のリニアセンサーで分担してデータ取得する。リニアセンサーの他に、TDIセンサー、エリアセンサー（TVカメラ）を用いることもできる。

図11は点灯検査設備によって検出した画素欠陥の座標を示す図である。上記で撮像した画像から、図に示す如く発光しない欠陥画素（黒点）330を検出し、パネル毎にその座標を決定する。この座標点は、後述の欠陥修正設備と座標を共有し、修正に必要な不良画素位置への案内に用いられる。

また、下記アルゴリズムにより、修正すべき基板と修正不可能な基板との仕分けをすることができる。即ち、パネル毎の欠陥画素の数を算出し、ラインタクト内で修正しきれない数の黒点が検出されれば、不良基板と判定して欠陥修正設備へ搬出しない。点灯検査では、黒点検出と共に修正不可能な断線やレベルの悪い画像ムラも同時に検出することができるが、この場合も不良基板と判定して欠陥修正設備へ搬出しない。画像ムラの原因は、バックプレーン工程のポリシリコン形成の際に生じるエキシマーレーザアニールムラや画素内有機ＥＬパターンのズレによる画素ズレ起因のムラなどがあげられる。これにより、修正すべき基板のみを修正することができ、不要な作業が発生しない。

図12は本発明の一実施形態による欠陥修正設備の構成の１例を示す図である。手順は以下の通りである。即ち、点灯検査設備で抽出した欠陥画素の座標データから、欠陥画素がレーザ照射系の真下に位置するようにステージ321によってマザー基板320を移動する。欠陥画素内の異物の位置検出は、観察系450で撮像した画素の画像から検出し、レーザ照射系460でレーザ照射する。
欠陥修正設備の構成について説明する。光源417から出射され投影光420はコリメートレンズ416によってコリメート光とし、ハーフミラー412、410をへてマザー基板320に投影される。基板からの反射光をハーフミラー410によって導き、結像レンズ415をへて撮像素子413でマザー基板320上の画素画像を撮像する。画像は画像処理部414によって処理され、異物の位置を算出してマスクステージ408上に置かれたマスク407を異物の位置まで精密に移動する。

レーザ発振器400から照射されたレーザ光401をビームエキスパンダ402で所定のビーム径に広げ、ホモジナイザ403 でレーザ照射領域全面でのレーザ強度の均一性を確保する。整形したレーザ光をマスクステージ408上に設置されたマスク407を通過させ、さらに結像レンズ409と対物レンズ414を通過させた後、基板ステージ321に載置されたマザー基板320上の修正箇所にレーザ照射する。
結像レンズ409と対物レンズ414はマスク407の像をマザー基板320上に投影するように配置されており、結像レンズ409と対物レンズ414の焦点距離の比倍の大きさでマザー基板320上にマスク像を投影する。この光学系構成により、マスク407の透過部分を縮小した領域にレーザ光照射することができる。
照射するレーザ光の波長は、200〜1100nmの範囲から選択できる。典型的な波長としては266nm、532nm、1064nm等の波長があげられるが、有機発光層の光吸収特性に合わせて選択する。

図13は修正すべき画素と画素周辺の拡大図を示している。一つの画素は赤のサブ画素501R、緑のサブ画素501G、青のサブ画素501Bの3つサブ画素から成り立っており、大きさ形状は同じ場合や異なる場合がある。非点灯欠陥サブ画素内にある異物の検出は、正常なサブ画素と欠陥サブ画素の差画像をとることにより、異物のコントラストを上げることができる。これにより、100nmオーダからサブミクロンオーダの異物の位置検出ができる。例えば、欠陥画素500Rと隣接する同じ色の正常画素501Rの差画像をとることにより微小異物502を明瞭な像で検出することができるので、微小異物の画素内位置を検出することができる。

図14はホトマスクを用いた画素内ショート修復の1例を示す図である。遮光部601と像面で異物600より大きな径になるように設定されたリング状の開口部602を有するマスク407を、異物検出の位置情報に従って異物上に移動し、レーザ照射することによって欠陥画素330内の異物周辺を囲むように第２電極膜104、バリア膜103や有機発光膜120bを除去してショート状態を解消する。異物を含む径のレーザビームを照射して異物を除去することによってショート状態を解消することも可能であるが、異物130は第２電極膜104、バリア膜103や有機発光膜120bの光吸収特性や物性が異なることから、除去に必要なエネルギー量が異物の種類や大きさ毎に異なる。このために除去性のマージンが狭まって除去成功率が低下するが、異物の周辺を囲むようにレーザ照射すると常に同一性状の物質を除去することになるので、除去性のマージンが広がる。開口部リングの径は異物の系よりも十分大きくなるように予め設定しておくことができる。また、リング径の異なった複数のマスク用意しておき、異物の大きさに合わせて使い分けることもできる。異物を囲むように周辺を除去するレーザの照射方法としては、ここに示すホトマスクによる方法が最も簡易で安定性に優れる。

図15は欠陥修正処理前後の画素の状況を示す図である。欠陥画素500Rの異物502にレーザ照射してショート状態を解消し、点灯を回復した画素510Rではレーザ照射部520
は非発光部となる。この部分の面積が残余の発光部に比べて小さければ、パネル全体を点灯した際には人間の目にはほとんど視認されない。正常画素501Rと点灯を回復した画素510Rの輝度比は発光部面積に比例するので、非発光部、即ちマスク407のリング状の開口部602の径は、設計者の非発光許容率から規定することができる。例えば、200μmｘ80μmの発光面積で非発光許容率が5％であれば、最大16μmの径が許容できる。有機ＥＬ膜形成工程で問題となる異物径は100nmオーダから大きくても数ミクロンオーダなので、位置合わせズレ等の精度を考慮してもマージン幅広くレーザ加工することができる。

図16は本発明の実施の形態による点灯検査修正装置を使用した場合のアクティブ型有機ＥＬパネルの製造工程の例を示す図である。図１に示した従来工程では点灯検査工程はパネル単位で処理されるのと比べ、点灯検査工程は封止工程が処理されていないマザー基板単位で処理されるので自動化し易く、また、パネルの封止構造にかかわらず画素欠陥を修正できる修正工程を取り込むことができたので、大型パネルで必要な樹脂封止構造のパネルの歩留まり向上に大きく寄与することができる。

図17は本発明の実施の形態による有機ＥＬディスプレイ製造システムの構成の例を示す図である。ここでは有機ＥＬ膜形成工程を真空成膜で形成する例について説明する。有機ＥＬディスプレイ製造システム10は、真空成膜設備による有機ＥＬ膜形成設装置のクラスター20、マザー基板単位で画素の点灯検査修正設備のクラスター30、封止設備のクラスター40から構成される。有機ＥＬ膜形成設装置のクラスター20は全体の一部について記載されており、上流に更に必要な数の成膜設備を持つクラスターで連結されている。上流のクラスターで有機膜成膜されてきた基板45は、受渡設備50を経由し、真空トランスファチャンバー51の中で、トランスファロボット90によって有機ＥＬ膜形成設備701、702、703、第２電極膜形成設備704、705、バリア膜形成設備706に受け渡されて成膜する。チャンバーの数は成膜設備の能力によって増減させる。

点灯検査修正設備のクラスター30は、クラスター20との間の基板を受け渡しと共に、真空と不活性乾燥ガスの雰囲気を置換させる機能を持つ受渡設備60で連結されている。上流から送られてきた基板45は、不活性乾燥ガスの雰囲気下、トランスファチャンバー52の中でトランスファロボット90によってプロセス順に各設に備受け渡される。まず、点灯検査設備710で欠陥画素を検出し、その後欠陥修正設備712、713、714、715に送られる。欠陥修正設備はここでは４台記載しているが、設備の能力に応じて増減できる。欠陥修正後に、信頼性確保の目的で更にバリア膜を形成する場合には、クラスター20に戻してバリア膜形成設備706で膜形成してもよいし、点灯検査修正設備クラスター30にバリア膜形成設備を付加して膜形成する構成とすることができる。修正が完了した基板は点灯検査設備711で修正結果を確認した後、受渡設備70を介して封止設備クラスター40に送り、不活性乾燥ガスの雰囲気下、ODF（One Drop Fill ）等の封止設備721で気密封止する。完成した基板は受渡設備80を経て後工程に搬出される。
上記のごとく、全ての工程をマザー基板単位で処理できるので自動化し易く生産性が高い。

有機ＥＬパネルの発光寿命確保の為に、本発明の実施の形態による検査修正設備内は乾燥窒素ガス等の不活性乾燥ガスによって露点-70℃以下で管理するが、露点管理の容易性や不活性乾燥ガスの消費節減の為に、検査修正設備内の空間を最小限に低減することが望ましい。本願発明による検査修正設備は光学を応用した設備なので、ガラス板を窓として用いた匡体構造をとり、検出系やレーザ照射系をガラス板の外に配置することで不活性乾燥ガスの空間を大きく低減することができる。

図18は不活性乾燥ガスを満たす空間801を低減する点灯検査装置の例を示す図である。点灯検査装置806のステージ805、マザー基板320及びプローバ802は、トランスファチャンバー804と連結し、ガラス窓800を備えた構造体803の中にあり、リニアセンサー324はガラス窓の外にあって点灯基板上を掃引し、点灯画像を撮像する。

図19は不活性乾燥ガスを満たす空間811を低減する修正装置の例を示す図である。レーザ修正装置815のステージ812、マザー基板320は、トランスファチャンバー816と連結し、ガラス窓810を備えた構造体813の中にあり、検出系やレーザ照射系820はガラス窓の外にあってマザー基板上欠陥画素の異物よる修正を行う。以上の設備構成により、不活性乾燥ガスで満たす空間を大きく低減することができる。

本発明の実施の形態ではレーザ修正装置の照明系で撮像される画像を用いて、下層TFTパターンと有機発光層パターンとのパターンズレを評価し、有機ＥＬ膜成膜設備の画素パターン位置合わせにオフセット値としてフィードバックすることができる。

図20は下層TFTパターンと有機発光層パターンのズレについて、その１例を説明する図である。ゲート線901とデータ線902はバックプレーン形成工程で作成され、有機発光層910（920）、は真空蒸着工程で形成される。データ線902とゲート線901のパターン端面をそれぞれx方向、y方向の基準とし、正常な有機発光層パターン910の端面との距離x1とy1を予め算出しておく。互いに離れた複数の画素について、撮像した有機発光層パターン920の基準線からの位置x2とy2を測定し、ズレ量△x、△yを算出する。この値を、有機発光層成膜工程に於けるシャドウマスクの位置合わせにオフセット値としてフィードバックすることで有機発光層パターンのズレを抑制することができる。有機ＥＬ膜成膜工程とズレを計測する検査修正工程は連続した工程であるので、測定結果は即座にフィードバックすることができ、画素ズレ不良の作り込みを抑制することができる。

上記の実施形態では基板は通常水平に保持して処理されているが、設備占有面積低減の為に基板を縦に保持する機構としても差しつかえない。

以上説明したように、本発明によれば有機ＥＬ素子や配線が形成されたマザー基板上の有機ＥＬパネルに対し、専用配線によって各パネルの画素に給電することで点灯検査が可能となり、非点灯画素の検出及び該画素内の欠陥部位をレーザで除去することにより修復することができるので、最終パネル形態が樹脂封止構造であっても画素欠陥を修復することができる。また、検査修正の処理時間が短く、欠陥修正の成功率が高く、自動化による生産性向上が可能な検査修正設備及びシステムを提供することができるので、今後普及が予想される大型有機ＥＬディスプレイの歩留まり向上や生産性向上に大きく寄与することができる。

10：有機ＥＬディスプレイ製造システム
20：有機ＥＬ膜形成設装置のクラスター
30：マザー基板単位で画素の点灯検査修正設備のクラスター
40：封止設備のクラスター 45：基板
50、60、80：受渡設備 51：真空トランスファチャンバー
52：トランスファチャンバー 90：トランスファロボット
100a：欠陥画素 100b：正常画素
100c：発光が回復した画素
100d：レーザ照射によって修復しなかった画素
101：カバーガラス 102：樹脂層又は中空層
103：バリア膜 104：第２電極
105、107：絶縁層 106：第１電極
108：ガラス基板の状態にあるマザー基板 109：配線層
110：TFT素子 120a、120b：有機発光層（膜）
130：導電性異物 140：パルスレーザ光
150：レーザ光による飛散物 160：中空層
170：レーザ照射によって生成した開口部 180：樹脂層
190：レーザ光による焼損部 200：第２電極（不透明）
301：パネル領域 302：表示部領域
303：ゲートLSI搭載領域 304：ソースLSI搭載領域
305：ゲート部給電用電極パッド 306：ゲート部給電配線
307：ソース部給電用電極パッド 308：ソース部給電配線
309：第２電極用給電パッド 310：第２電極給電配線
320：マザー基板（専用給電配線付き：図９）321、803：ステージ
322：ゲート部給電用プローバ 323：ソース部給電用プローバ
324：ラインセンサ 330：欠陥画素
450：観察系 460：レーザ照射系
417：光源 420：投影光
416：コリメートレンズ 412、410：ハーフミラー
415：結像レンズ 413：撮像素子
414：画像処理部 408：マスクステージ
407：マスク 400：レーザ発振器
401：レーザ光 402：ビームエキスパンダ
403：ホモジナイザ 408：マスクステージ
409：結像レンズ 450：観察系
460：レーザ照射系 414：対物レンズ
501R：赤のサブ画素 501G：緑のサブ画素
501B：青のサブ画素 500R：欠陥画素
510R：点灯を回復した画素 520：レーザ照射部
600：レーザ除去部 601：遮光部
602：開口部 701、702、703：有機ＥＬ膜形成設備
704、705：第２電極膜形成設備 706：バリア膜形成設備
710、711、806：点灯検査設備 712、713、714、715：欠陥修正設備
721：封止設備 800：ガラス窓
802：プローバ 803、813：構造体
804、816：トランスファチャンバー 805、812：ステージ
810：ガラス窓 815：レーザ修正装置
820：レーザ照射系 901：ゲート線
902：データ線 910：有機発光層。

Claims (28)

1. 有機ＥＬ素子の各画素を点灯させる点灯検査用の専用配線及び専用電極パッドを有するマザー基板の前記専用電極パッドに給電し前記各画素を点灯させる点灯手段と、前記点灯結果に基づいて前記各画素のうち点灯していない欠陥画素とその位置を検出する欠陥画素検出手段とを有することを特徴とする有機ＥＬディスプレイ基板の点灯検査設備。
2. 前記電極パッドは前記マザー基板の少なくとも一辺に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイ基板の点灯検査設備。
3. 前記マザー基板は少なくとも１枚のパネルを有し、前記点灯手段は少なくともパネル単位で前記各画素に一括給電が可能であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイ基板の点灯検査設備。
4. 請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイ基板の点灯検査設備と、前記欠陥画素の異物の位置を光学的に検出する異物位置検出手段と前記検出した異物の位置にレーザ光を照射して前記欠陥画素を修正する欠陥修正手段とを具備する欠陥修正設備とを有することを特徴とする有機ＥＬディスプレイ基板の欠陥検査修正装置。
5. 前記異物位置検出手段は欠陥画素の画像を捉え、正常画素の画像と比較して画素内の欠陥とその位置を検出する手段であることを特徴とする請求項４に記載の有機ＥＬディスプレイ基板の欠陥検査修正装置。
6. 。
   前記欠陥画素の修正と共に除去されたバリア膜を再形成するバリア膜形成設備を有することを特徴とする請求項４に記載の有機ＥＬディスプレイ基板の欠陥検査修正装置。
7. 前記欠陥画素の修正後に少なくとも前記欠陥画素に給電し、画素が点灯するか否かを判定する判定手段を有することを特徴とする請求項４に記載の有機ＥＬディスプレイ基板の欠陥検査修正装置。
8. 前記点灯検査設備、前記欠陥修正設備は低湿度雰囲気に制御する低湿度雰囲気維持手段を有することを特徴とする請求項４に記載の有機ＥＬディスプレイ基板の欠陥検査修正装置。
9. 前記低湿度雰囲気維持手段は水分を除去する水分除去手段または不活性乾燥ガス雰囲気に維持する手段であることを特徴とする請求項８に記載の有機ＥＬディスプレイ基板の欠陥検査修正装置。
10. 前記欠陥修正設備は、前記マザー基板を低湿度雰囲気中に載置し、前記レーザを透明窓を介して前記異物に照射することを特徴とする請求項４に記載の有機ＥＬディスプレイ基板の欠陥検査修正装置。
11. 前記欠陥画素検出手段は前記画素に給電し点灯した状態を画像で捉え、前記画像を処理し前記欠陥画素を検出する手段であって、前記点灯検査設備は前記画像に基づいて前記パネル単位で線欠陥、ムラ不良、画素内色ずれのうち少なくとも一つの不良を検査して良品不良品の判定を行う判定手段を備え、前記欠陥修正設備は前記欠陥画素の不良のみの前記パネルを選別して前記欠陥画素を修正することを特徴とする請求項４記載の有機ＥＬディスプレイ基板の欠陥検査修正装置。
12. 前記欠陥画素検出手段は前記点灯した状態を画像で捉え、前記画像を処理し前記欠陥画素を検出する手段であって、前記欠陥修正手段は前記パネル内の前記欠陥画素が所定の個数内のときに前記パネルの前記欠陥画素を修正することを特徴とする請求項４記載の有機ＥＬディスプレイ基板の欠陥検査修正装置。
13. 有機ＥＬ素子の各画素を点灯させる点灯検査用の専用配線及び専用電極パッドを有するマザー基板の前記専用電極パットに給電し前記各画素を点灯させる点灯ステップと、前記点灯結果に基づいて前記各画素のうち点灯していない欠陥画素とその位置を検出する欠陥画素検出ステップとを有する有機ＥＬディスプレイ基板の点灯検査方法。
14. 前記マザー基板は少なくとも１枚のパネルを有し、前記点灯ステップは少なくとパネル単位で前記画素に一括給電が可能であることを特徴とする請求項１３に記載の有機ＥＬディスプレイ基板の点灯検査方法。
15. 請求項１３に記載の有機ＥＬディスプレイ基板の点灯検査方法の有するステップに加え、前記欠陥画素の異物の位置を光学的に検出する異物位置検出ステップと、前記検出した異物の位置にレーザ光を照射して前記欠陥画素を修正する欠陥修正ステップとを有することを特徴とする有機ＥＬディスプレイ基板の欠陥検査修正方法。
16. 前記異物位置検出ステップは欠陥画素の画像を捉え、正常画素の画像と比較して画素内の欠陥とその位置を検出するステップであることを特徴とする請求項１５の有機ＥＬディスプレイ基板の欠陥検査修正方法。
17. 前記欠陥画素の修正と共に除去されたバリア膜を再形成するバリア膜再形成ステップを有することを特徴とする請求項１５に記載の有機ＥＬディスプレイ基板の欠陥検査修正方法。
18. 前記欠陥画素の修正後に少なくとも前記欠陥画素に給電し、前記欠陥画素が点灯するか否かを判定する判定ステップを有することを特徴とする請求項１５に記載の有機ＥＬディスプレイ基板の欠陥検査修正方法。
19. 前記欠陥画素検出ステップは前記各画素に給電し点灯した状態を画像で捉え、前記点灯検査方法は前記画像に基づいて前記パネル単位で線欠陥、ムラ不良、画素内色ずれのうち少なくとも一つの不良を検査して良品不良品の判定を行う判定ステップを備え、前記欠陥修正ステップは前記欠陥画素の不良のみの前記パネルを選別して前記欠陥画素を修正することを特徴とする請求項１５に記載の有機ＥＬディスプレイ基板の欠陥検査修正方法。
20. マザー基板に有機ＥＬ素子形成材料を成膜する有機ＥＬ膜形成設備を具備する成膜クラスター、前記成膜クラスターの後段に設けられ前記マザー基板の画素を点灯し点灯状態を検査し欠陥画素を検出する点灯検査設備と前記点灯検査手段の検査結果に基づいて前記欠陥画素を修正する欠陥修正設備を具備する点灯検査修正クラスター、前記点灯検査修正クラスターの後段に設けられ前記マザー基板の一面をカバーガラスで封止する封止設備を有する封止クラスターと、前記成膜クラスターと前記点灯検査修正クラスターとの間に設けられ前記マザー基板の受け渡しを行う第１の受渡設備と、前記点灯検査修正クラスターと前記封止クラスターとの間に設けられ前記マザー基板の受け渡しを行う第２の受渡設備と、前記マザー基板を搬送する基板搬送設備とを有することを特徴とする有機ＥＬディスプレイ製造システム。
21. 前記点灯検査修正クラスターは請求項１乃至３のいずれかに記載の有機ＥＬディスプレイ基板の点灯検査設備を有することを特徴する請求項２０に記載の有機ＥＬディスプレイ製造システム。
22. 前記点灯検査修正クラスターは請求項４乃至１２のいずれかに記載の有機ＥＬディスプレイ基板の欠陥検査修正装置を有することを特徴する請求項２０に記載の有機ＥＬディスプレイ製造システム。
23. 前記点灯検査修正クラスターの他、前記封止クラスター、前記第１の受渡設備、前記第２の受渡設備及び前記基板搬送設備を低湿度雰囲気に制御する全体低湿度雰囲気維持手段を設けることを特徴とする請求項２０に記載の有機ＥＬディスプレイ製造システム。
24. マザー基板上の下層TFTパターンと有機発光層パターンとのパターンズレを評価し、前記有機ＥＬ膜形成設備の画素パターン位置合わせにオフセット値としてフィードバックする手段を有することを特徴とする請求項２０に記載の有機ＥＬディスプレイ製造システム。
25. 前記点灯検査修正クラスターは低湿度雰囲気に制御する低湿度雰囲気維持手段を有し、前記第１の受渡設備は真空雰囲気から低湿度雰囲気に切換える雰囲気切換手段を有していることを特徴とする請求項２０に記載の有機ＥＬディスプレイ製造システム。
26. マザー基板に有機ＥＬ素子形成材料を成膜する成膜ステップと、前記マザー基板の各画素に給電し前記各画素を点灯させる点灯ステップと、前記点灯結果に基づいて前記各画素のうち点灯していない欠陥画素とその位置を検出する欠陥画素検出ステップと、前記欠陥画素内の異物を検出し前記欠陥画素を修正する欠陥修正ステップと、前記欠陥修正後前記マザー基板の一面を封止する封止ステップを有することを特徴とする有機ＥＬディスプレイ製造方法。
27. 前記給電は前記マザー基板に設けられた点灯検査用の専用配線及び専用電極パッドを介して行なわれることを特徴とする請求項２６に記載の有機ＥＬディスプレイ製造方法。
28. マザー基板上の下層TFTパターンと有機発光層パターンとのパターンズレを評価し、前記有機ＥＬ膜形成設備の画素パターン位置合わせにオフセット値としてフィードバックするステップ有することを特徴とする請求項２６に記載の有機ＥＬディスプレイ製造方法。

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