JP2012043610A

JP2012043610A - リペア方法

Info

Publication number: JP2012043610A
Application number: JP2010183148A
Authority: JP
Inventors: Yoshito Sakaguchi; 嘉一坂口
Original assignee: NEC Lighting Ltd
Current assignee: Hotalux Ltd
Priority date: 2010-08-18
Filing date: 2010-08-18
Publication date: 2012-03-01
Anticipated expiration: 2030-08-18
Also published as: JP5527817B2

Abstract

【課題】リペアした面発光装置の発光時においても、レーザーにより破壊された部分を目立たなくすることができる、リペア方法を提供する。
【解決手段】透明基板と、前記透明基板に積層されている陽極と、前記透明電極と対向する陰極と、前記陽極と前記陰極とに挟まれている有機層とを有する面発光素子と、を有する面発光装置の短絡部分にレーザーを照射する。レーザー照射により形成される面発光素子の修正部から離れるにつれて、明度に複数の階調を設けるようにする。
【選択図】図５

Description

本発明は、面発光装置のリペア方法に関する。

新しい発光体として、面発光素子であるＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子が普及しつつある。また、ＥＬ素子を用いた面発光装置が、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイに代わる薄型かつ大型のディスプレイとして研究されており、商品化されつつある。

さらに、ＥＬ素子の発光する光は発光スペクトルが幅広いため、自然の光に近い。そのため、ＥＬ素子を用いた面発光装置は、照明装置としての用途にも適している。

ＥＬ素子を用いた面発光装置は、透明基板の一方の面上に１つ、または複数のＥＬ素子が設けられている。ＥＬ素子は、透明基板側から、光透過性を有する陽極（透明電極）、有機層、陰極（金属電極）が順に積層された構成である。

この面発光装置のＥＬ素子の極微小なエリアにおいて、陽極と陰極との間が短絡してしまい、面発光装置の一部、または全てが発光しない、といった欠陥が数多く発生していた。そのため、歩留まりが低くなっていた。

この短絡の原因の１つとしては、ＥＬ素子の製造時に基板にゴミなどの異物が付着することで、異物を介して陽極と陰極とが短絡してしまうことなどが挙げられる。

そこで、短絡した面発光装置をリペアする方法として、面発光装置のＥＬ素子の短絡部にレーザーを照射し、短絡部を破壊して、短絡部以外の部分が正常に発光するようにリペアする方法がある（例えば特許文献１）。

特開２００９−２７７５２８号公報

面発光装置を利用した表示装置の場合、複数のＥＬ素子が使用され、また、ＥＬ素子が１画素ごとに用いられているため、１つのＥＬ素子に短絡が生じても、１画素が非点灯となるだけなので、表示装置が使用不能になることはない。しかしながら、面発光装置を用いた照明装置の場合、面発光装置に使用されるＥＬ素子は１つである。そのため、ＥＬ素子に短絡が生じると、面発光装置全体が発光しないことになり、照明装置はその機能を発揮しないことになる。短絡した照明装置をリペアする際に、短絡部の大きさに合わせてレーザーを照射すると、照射精度などの問題から短絡部を破壊しきれない場合がある。照明装置に使用される面発光装置は、短絡部が全て破壊されていないと、発光させることができない。そのため、レーザーで確実に短絡部を破壊するように、ＥＬ素子の短絡部よりも大きい範囲にレーザーを照射して、短絡部とその周囲を同時に破壊している。その結果、短絡部とその周囲以外が確実に発光するようにリペアしていた。

しかしながら、ＥＬ素子のレーザーにより破壊された部分（以降「修正部」とする）は、常時発光することがなく、面発光装置の発光時には暗点となる。そのため、面発光装置を用いた照明装置をリペアした場合、照明装置を発光させたときには、ＥＬ素子の、発光できるようになった発光部とレーザーにより破壊された部分である修正部との境界付近で明度が急激に変化する。したがって、この境界付近では明と暗の２値的な状態になる（図９参照）。このような２値的な状態だと、修正部の輪郭がユーザーに認識されやすくなるため、暗点が目立つこととなる。

本発明の目的は、リペアした面発光装置の発光時にレーザーにより破壊された部分が暗点として目立ってしまう、という課題を解決する、リペア方法を提供する。

透明基板と、前記透明基板に積層されている陽極と、前記透明電極と対向する陰極と、前記陽極と前記陰極とに挟まれている有機層とを有する面発光素子と、を有する面発光装置の短絡部分にレーザーを照射する。そして、レーザー照射により形成される面発光素子の修正部から離れるにつれて、明度に複数の階調を設けるようにする。

本発明によると、リペアした面発光装置の発光時に発光部とレーザーで破壊された部分との境界付近での明度の変化が緩やかになるため、暗点が目立たなくなる。

本発明に係るリペア方法の一実施形態を示す概略図であり、（ａ）は、図３のＡＡ断面の概略図を用いた短絡部の認識方法を説明する概略図、（ｂ）は、図３のＢＢ断面の概略図である。本発明に係るリペア方法の一実施形態を示す概略図であり、（ａ）は、図４のＸＸ断面の概略図を用いた短絡部へのレーザー照射方法を説明する概略図、（ｂ）は、図４のＹＹ断面の概略図である。短絡した状態の照明装置を透明基板側からみた概略図である。レーザー照射後の照明装置を透明基板側からみた概略図である。網点の径を一定にする場合の網点の位置を示す図である。網点の径を変化させる場合の網点の径の大きさと位置を示す図である。マトリクス構造で表現できる階調のパターンを示す図である。本発明のリペア方法を適用したときの修正部とその周囲の明度の変化を示す図である。関連技術のリペア方法を適用したときの修正部とその周囲の明度の変化を示す図である。

以下に、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態を説明する。なお、同一の機能を有する構成には添付図面中、同一の番号を付与し、その説明を省略することがある。

本発明に係る面発光装置のリペア方法について以下に説明する。なお、以下の説明では面発光素子を用いた面発光装置を利用した照明装置を一例として説明する。

図１は、本発明に係るリペア方法の一実施形態を示す概略図であり、（ａ）は、図３のＡＡ断面の概略図を用いた短絡部の認識方法を説明する概略図、（ｂ）は、図３のＢＢ断面の概略図である。図２は、本発明に係るリペア方法の一実施形態を示す概略図であり、（ａ）は、図４のＸＸ断面の概略図を用いた短絡部へのレーザー照射方法を説明する概略図、（ｂ）は、図４のＹＹ断面の概略図である。また、図３は、短絡した状態の照明装置を透明基板側からみた概略図、図４はレーザー照射後の照明装置を透明基板側からみた概略図である。

面発光装置は、透明基板１と、透明基板１の一方の面上に設けられた面発光素子であるＥＬ素子７とからなる。ＥＬ素子７は、透明基板１の一方の面上に、陽極（透明電極）２、有機層４、陰極（金属電極）６が順に積層された積層体で構成される。透明基板１は、例えばガラスで構成されている。陽極２となる透明電極は、例えば光透過性の高いＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ：酸化インジウムスズ）などから構成される。陰極６となる金属電極は、主にアルミニウムから構成される。有機層４は有機材料からなるＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）層である。

有機層４は、発光材料を用いれば、その形成方法は限定されないが、有機層４の陽極２側に正孔輸送層、陰極６側に電子輸送層を設けてもよい。更に、陽極２と正孔輸送層との間に正孔注入層、陰極６と電子輸送層との間に電子注入層を設けてもよい。必要に応じて更に有機層４の構成を変化させて構わない。なお、電子注入層は、一例としてはアルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物やフッ化物等であってもよい。

面発光装置を有する照明装置は、さらに、透明基板１のＥＬ素子７が設けられている側であり、陰極６とは間隔を有する位置に封止基板８が設けられており、封止基板８の端部と陽極２および陰極６を具備した透明基板１との間には、シール部材９が設けられている。そして、透明基板１と封止基板８とシール部材９とで囲まれた領域の内部に、ＥＬ素子７が位置するようになっている。また、封止基板８に不図示のコンバータ回路、インバータ回路および点灯回路などを一体化することで、取り扱いが簡便な照明装置とすることができる。

このＥＬ素子７の発光原理について説明する。陽極２の端部および陰極６の端部は、ここでは図示していないＦＰＣ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔｓ：フレキシブルプリント基板）やケーブル線等を介して上記回路を有する電源部と接続されている。電源部により陽極２および陰極６に電圧が印加され、その電界により陽極２から有機層４へ正孔が、陰極６から有機層４へ電子が注入される。注入された正孔と電子とが有機層４内の発光材料中で再結合することにより、励起子が形成され励起状態となる。励起状態から低レベル準位、あるいは基底状態に戻る際に発光が生じる。この発光した光が、透明基板１を通過し、外部へ放射される。

本発明のリペア方法で用いるリペア装置は、リペアヘッドとステージを有する。リペアヘッドは、ＥＬ素子７の短絡部１５を認識する検査光学系である画像認識装置１０とＥＬ素子７の短絡部１５を破壊するレーザー照射装置１１などから構成されている。照明装置は、ステージ上に配置される。この照明装置が配置されたステージをリペアヘッドに対して移動するようにしても、リペアヘッドをステージに対して移動するようにしても構わない。なお、図１（ａ）、図２（ａ）では画像認識装置１０やレーザー照射装置１１のみを図示している。

次に、図１および図３を用いて、短絡部１５の認識方法を説明する。

図１および図３に示すように、ＥＬ素子７に異物が混入し、陽極２と陰極６とが短絡している場合がある。始めに短絡を起こした部分（短絡部）１５の有無と、その位置を画像認識装置１０により特定する。通常、異物等により形成される短絡部１５は、異物等を中心にしてその周辺の陰極６が電流集中による熱により剥離している。このため短絡部１５とそれ以外の部分とでは外光からの反射率が異なるため容易に発見することができる。また完全に短絡したわけではない場合、低い電流密度により照明装置を駆動すると、短絡部１５を除いて低い輝度で光るので暗点となっている短絡部１５を容易に見つけることができる。

次に、図２および図４を用いて、短絡部１５をレーザー照射で破壊する方法を説明する。

上記の短絡部１５の認識方法で短絡部１５を認識した後、短絡部１５を破壊し、照明装置をリペアする。上述の画像認識装置１０で特定した短絡部１５の位置情報を基に、レーザー照射装置１１からＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ−Ａｌｕｍｉｎｕｍ−Ｇａｒｎｅｔ）レーザーの第二高調波５３２ｎｍや第三高調波３５５ｎｍを用いて短絡部１５に熱を加え、短絡部１５を破壊する。上述したように、レーザーを照射するときには、短絡部１５よりも大きな領域にレーザーを照射し、照明装置が確実にリペアするようにする。ただし、レーザーを照射する領域を短絡部１５よりもあまり大きくしないことが望ましい。

このようにしてリペアされた照明装置を発光させたときに、発光する発光部と、発光せず暗点となるレーザーにより破壊された部分（修正部）１６との境界付近で明度が急激に変化しており、明と暗の２値的な状態となる（図９参照）。上述したように、このような状態で照明装置を発光させたときには、修正部１６の暗点が認識されやすく目立ってしまう。

そこで本発明のリペア方法では、この２値的な状態を解消させる。具体的には、リペアすることで照明装置を発光させたときに暗点となる修正部１６がＥＬ素子７に形成されるとともに、この修正部１６の周囲にもレーザーを照射してＥＬ素子７を破壊し、絶縁した点（スポット）を、修正部１６を中心にして、修正部１６付近では暗く、修正部１６から離れるにつれて明るくなるような網点状に設けるようにする。このようすることで、修正部１６とその周囲の明度に階調を設け、明度をなだらかに変化させることができ、修正部１６とその周囲が明と暗の２値的な状態ではなくなる。そのため、修正部１６の輪郭が認識されづらくなり、暗点となる修正部１６が目立たなくなる。このとき、網点の配置を、修正部１６の間から出てくる光の回折効果が得られるようにすることにより暗点の認識をさらに低くすることができ、効果はさらに高いものとなる。

スポットを設ける網点の位置について説明する。

修正部１６近傍では発光部分に対する網点の割合が大きくなるようにし、修正部１６から離れるにつれて、発光部分に対する網点の割合が小さくなるようにする。例えば、正規分布に従って、修正部１６の近傍から離れるにつれて、明度がなめらかに変化するように変化させればよい。例えば、網点２０の径（面積）を一定にする場合は、網点の個数、つまり密度を変化させる、具体的には、修正部１６付近では網点の密度を大きくし、修正部１６から離れるにつれて網点の密度を小さくする（図５参照、なお、中央の修正部１６以外は網点２０である）。

具体的には、当該部周辺も含め輝度分布に種々の重み付けを行う平滑化に沿って行うことができる。例えば、移動平均フィルタを用いた平滑化やガウシアンフィルタを用いた平滑化を利用することができる。これらにより極端な明暗の変化を抑制して滑らかにしたり、明暗変化を少なくして修正部をぼやかしたりすることができる。

上記は、一定の大きさの網点を、網点の位置や網点同士の並び方の間隔や重なり具合を調整することで明暗を表現することで輪郭をぼかしたものであり、同様に誤差拡散法やディザマトリクスを用いたディザ法等を利用して種々の配置をしてもよい。

また、他の例として、網点２０の径、つまり面積を変化させる場合は、網点２０の径を変化させることで、発光部分に対する網点２０の割合を変化させる。具体的には、修正部１６付近では網点の径を大きくし、修正部１６から離れるにつれて網点２０の径を小さくする（図６参照、なお、中央の修正部１６以外は網点２０である）。このようにすることで、修正部１６の周囲に明度のグラデーションを付けることができる。

他の方法としては、修正部１６の周囲の明度にグラデーションをつけたい部分を、複数の細かな格子に分割する。そして、Ｎ×Ｎ個の格子を１つのマトリクスとし、網点２０を設ける格子と設けない格子との組み合わせで明暗を表現する。網点２０を設けない格子は明であり、網点２０を設ける格子には網点２０の大きさや密度を変化させて暗（黒）となるようにする。例えば、２×２個の格子を利用したマトリクスのモノクロ２値画像では、図７に示すように、５階調を表現することができる。つまり、Ｎ×Ｎ個の格子を利用したマトリクスのモノクロ２値画像の場合、そのマトリクスでＮ×Ｎ＋１段階の階調を表現することができる。そして、このマトリクスを、修正部１６の周囲の表現したい明るさに合った階調にすることで、修正部１６の周囲に明度のグラデーションを付ける。なお、黒を表現する格子の場合、網点２０の大きさが一定の場合は網点２０の密度、網点２０の大きさを変化させる場合には網点２０の径を変化させ、黒を表現する格子をつくる。

以上のようにして配置した網点２０に、上述したリペア装置でレーザーを照射し、網点２０の位置と大きさに合わせてＥＬ素子７を破壊し、絶縁したスポット２１を作製する。

このようにして作製されたスポット２１により、照明装置を発光させたときに修正部１６の周囲に明度のグラデーションを付けることができるので、図８に示すように、明度が修正部１６の周囲において滑らかに変化するようになり、修正部１６の暗点が目立たなくなる。また、これにより、以前は不良品となっていた照明装置を良品として使用可能にすることができるので、歩留りを改善することができる。

なお、本発明のリペア方法は、ＥＬ素子７を有する照明装置に限定されず、さらに、ＥＬ素子７の構造に関わらず採用することができる。たとえば、蛍光材料を用いたＥＬ素子、燐光材料を用いたＥＬ素子またはそのハイブリッドＥＬ素子であってよい。さらに、有機層が一段のＥＬ素子構造、または、有機層を多段に積層したスタック構造等を用いたＥＬ素子であってもよい。

１透明基板
２陽極（透明電極）
４有機層
６陰極（金属電極）
７面発光素子（ＥＬ素子）
８封止基板
９シール部材
１０画像認識装置
１１レーザー照射装置
１５短絡部
１６修正部
２０網点
２１スポット

Claims

透明基板と、前記透明基板に積層されている陽極と、前記陽極と対向する陰極と、前記陽極と前記陰極とに挟まれている有機層とを有する面発光素子と、を有する面発光装置のリペア方法であって、
前記面発光装置の短絡部分にレーザーを照射して形成される面発光素子の修正部から離れるにつれて、明度に複数の階調を設けるようにする、面発光素子のリペア方法。
前記面発光素子の修正部の周囲にレーザーを照射し、前記面発光素子の前記修正部の周囲に電気的に絶縁された複数のスポットを形成する、請求項１に記載の面発光装置のリペア方法。
径が同じ複数の前記スポットを、前記修正部付近では高密度になるように設け、前記修正部から離れるにつれて密度が低くなるように設ける、請求項２に記載の面発光装置のリペア方法。
径の大きい前記スポットを、前記修正部付近に設け、前記修正部から離れるにつれて、前記スポットの径が小さくなるようにする、請求項２に記載の面発光装置のリペア方法。