JP2012243432A - 有機ｅｌディスプレイのリペア方法 - Google Patents

Abstract

【課題】有機ＥＬディスプレイの製造において、画素電極に異物が混入し、この異物による欠陥が生じた場合、簡易的に欠陥部のみを局所的に修復し、修復後に修復部周囲へのダメージが発生しない有機ＥＬディスプレイのリペア方法を提供すること。
【解決手段】有機ＥＬディスプレイの製造において、画素電極形成に画素電極に混入した異物を検出し、画素電極に混入した異物に対して先端が半球状の微細な針を下方に押し下げて、異物と画素電極の一部とを一緒に塑性変形させて、異物を画素電極内に埋め込むことで異物による欠陥を修復する。画素電極に異物を押し込むことで異物によるショート欠陥を起こさない。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機ＥＬディスプレイのリペア方法に関する。とりわけ、有機ＥＬディスプレイの製造工程において、製造工程中に画素電極中に異物が混入したとき、この異物により生じるショート欠陥を修復する有機ＥＬディスプレイのリペア方法である。

近年、有機ＥＬ素子を利用した自発光型の有機ＥＬディスプレイが次世代のディスプレイとして期待されている。有機ＥＬディスプレイは、明るく鮮明な画質であり、自発光方式であるため、視野角が広く高応答性など、優れた特徴を持ち、また、バックライトが不要なため薄膜化が簡易であるという利点を有するディスプレイである。従って、将来的には大画面ＴＶ等への利用が有望視されている。

有機ＥＬディスプレイを構成する有機ＥＬ素子は、ＴＦＴ基板上の絶縁膜表面に形成され、絶縁膜上に画素電極と、画素電極上に配置された蛍光体分子を含む有機機能層と、有機機能層上に配置された対向電極とを有する。

近年、有機ＥＬディスプレイの大型化、高精細化に伴い、ＴＦＴ基板上の絶縁膜上に画素電極を形成するとき、画素電極内に異物が混入する確率が高くなってきている。画素電極に異物が混入すると、画素電極上に有機機能層と対向電極を形成したとき、異物を介して画素電極と対向電極とが電気的に接続され、電流を流したときに、異物によって、ショートを起こしてしまう。ショートを起こすと、この画素電極部の有機機能層に電流が流れなくなるため、有機機能層が発光せず欠陥画素となってしまう。また、ショートによって発光に寄与しない、より多くの電流が画素電極と対向電極との電極間を流れるため、発効効率が低下する。

そこで、電極などに異物が混入したとき、この異物を除去して修復する様々な方法が提案されている。（例えば、特許文献１、２参照）。

特許文献１の修復方法を図９に示す。特許文献１には、電極パッド１に付着した異物２に対して、表面を粗面化した研磨面３を先端部分に装備された回転ツール４を用いて電極パッドに接触させて、電極パッド１に付着した異物を除去する方法が開示されている。また、回転ツールの先端に研磨出射口を設け、研磨材出射口から研磨液を吐出されながら、電極パッドを研磨液で研磨しながら異物を除去することが提案されている。

特許文献２の修復方法を図１０に示す。特許文献２には、有機ＥＬ素子の有機層に混入した異物２をレーザ発振機６からレーザ７を照射することで、異物２とその周囲の有機層を一緒に除去して、修復することが開示されている。レーザ６は異物のサイズに合わせて、対物レンズ８などで絞って照射する。

特開平４−３６７２９５号公報 特開２００４−１１９２４３号公報

しかしながら、特許文献１に関しては、図１１に示した修復後の断面図のように、表面を粗面化した研磨面を先端部分に装備された回転ツールを用いて電極パッドに接触させて異物を除去するとき、異物が機械的に破壊するため、異物があった場所１０の周囲に研磨による異物の加工片９が電極上に残渣として残ってしまう可能性がある。

研磨後に加工片の残渣があると、再度、この加工片が異物として欠陥を招いてしまう。また、研磨により、電極表面にキズが入り、電極の反射面が荒れてしまう場合がある。画素電極にキズがあると、発光したときに、反射効率が低下して画素の輝度低下が起こる。研磨液を用いた場合は、研磨液自体が電極に影響を与えてしまい抵抗値などの電極性能を落とす可能性がある。また、有機ＥＬディスプレイの画素電極は、大きさが非常に小さいため、研磨面を先端部分に装備された回転ツールを適用するのが困難である。

特許文献２に関しては、異物に対してレーザを照射して異物を除去するわけであるが、図１２の修復後の断面図に示すように、異物がレーザによって除去されたあと、異物の加工片９が周囲に飛散し、これが異物として欠陥となってしまう可能性がある。また、レーザの熱により、レーザで除去された部分１２の周囲にバリが形成され、このバリ１１が欠陥の要因、つまり、対向電極との接点となりショートを発生させる可能性がある。また、レーザによる熱でレーザ照射部周囲に熱ダメージを与えてしまう。

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、本発明の有機ＥＬディスプレイのリペア方法は、画素電極に異物が混入したとき、局所的に異物部周囲にダメージなどの影響を与えずに修復し、異物によるショート発生を事前に修復することのできる有機ＥＬディスプレイのリペア方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の有機ＥＬディスプレイのリペア方法は、有機ＥＬ素子を発光させるためのＴＦＴを含んだ駆動回路を有する基板と、前記基板上にマトリクス状に配置された複数の有機ＥＬ素子とを有し、前記有機ＥＬ素子は、前記基板上に配置された画素電極、画素電極上に配置された有機層、および前記有機層上に配置された画素電極を含む、有機ＥＬディスプレイを製造するときの有機ＥＬディスプレイのリペア方法であって、ＴＦＴを含む駆動回路を有する基板上に絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜上に各有機ＥＬ素子に対応するように画素電極を形成する工程と、前記、画素電極内に混入した異物を検出する工程と前記、画素電極内に混入した異物を画素電極下部方向へ押し込む工程と、を有する有機ＥＬディスプレイのリペア方法である。

画素電極に混入した異物に対して、画素電極内部へ押し込む方法は、先端が半球状の微細な針を下方に押し下げて、異物と画素電極の一部とを一緒に塑性変形させて押し込む。あるいは、基板の幅よりも長いロールを回転させながら、ロールを基板全体に押し付けて基板を移動させ、基板表面に突出した異物を下方に押し下げて、陽極から突出した異物を塑性変形させて、画素電極表面を平坦化させることで異物を押し込む。

以上のように、本発明の有機ＥＬディスプレイのリペア方法によれば、画素電極中に異物が混入したとき、異物を画素電極下方へ押し込むことで、画素電極表面に突出している異物を無くすことが簡易的にできる。また、異物を画素電極の下部へ押し込むだけなので、異物周囲に対するダメージや異物除去時における加工片の発生がない。よって、局所的に周囲に影響のないリペアが可能である。

本発明の実施の形態１における異物を押し込む微細な針を示した断面図 本発明の実施の形態１における異物の押し込んでいく状態を示した断面図 本発明の実施の形態２における回転ロールで基板を押し込んだ斜視図 本発明の実施の形態２における回転ロールと異物を示した断面図 本発明実施の形態２におけるロールで異物を押し込んでいく状態を示した断面図 画素電極上の異物を示した断面図 異物がある画素電極上に有機層と対向電極を形成したときの断面図 異物がある画素電極の異物を押し込んだ後、有機層と対向電極を形成したときの断面図 従来例の表面を粗面化した研磨面を先端部分に装備された回転ツールを用いて異物を除去する方法を示した図 従来例の表面を粗面化した研磨面を先端部分に装備された回転ツールを用いて異物を除去した後の図 従来例の異物をレーザで除去する方法を示した図 従来例の異物をレーザで除去した後の図

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。

１．本発明の有機ＥＬパネルのリペア方法
本発明は、特に大画面の有機ＥＬディスプレイを製造する場合に効果を発揮する。大画面の有機ＥＬディスプレイを製造する場合、画素電極に欠損が生じる可能性が高くなるためである。本発明によって画素電極に異物が混入し、異物によって対向電極との間で異物を介してショートが発生するため、この画素が発光しなかったり、リークにより電極間を流れる電流量が増大するため発光効率の低下を招く可能性が大きいからである。

本発明の有機ＥＬディスプレイのリペア方法は、
（１）ＴＦＴを含む駆動回路を有する基板上に絶縁膜を形成する第１工程と、
（２）絶縁膜上に各有機ＥＬ素子に対応するように画素電極形成する第２工程と、
（３）画素電極内に混入した異物を検出する第３工程と
（４）前記、画素電極内に混入した異物を陽極内下部方向へ押し込む第４工程と、
を有する。以下それぞれの工程について詳細に説明する。
（１）第１工程では、ＴＦＴを含む駆動回路を有する基板（以下、ＴＦＴ基板と称する）を準備する。ＴＦＴ基板は、基板上にマトリクス状に配置された薄膜トランジスタ（以下単に「ＴＦＴ」とも称する）を有する駆動回路が形成されている。このＴＦＴ基板表面上にＴＦＴを覆うように絶縁膜を形成する。絶縁膜は、その表面上に画素電極を形成するため、平坦形状の膜を形成する。

絶縁膜の形成は、ＴＦＴがマトリクス状に配置されたＴＦＴ基板上に絶縁膜の材料である樹脂材料を塗布し、硬化させればよい。塗布する樹脂材料の例には、例えば感光性樹脂が含まれる。従って、絶縁膜は、たとえば感光性樹脂の硬化物からなる。
（２）第２工程では、ＴＦＴ基板上の絶縁膜表面に画素電極を例えばマトリクス状にパターニングする。ＴＦＴ基板上に画素電極をマトリクス状にパターニングするには、画素電極の材料からなる金属膜をスパッタリングや蒸着などでＴＦＴ基板全体に成膜し、成膜された金属膜を例えばフォトリソグラフィ法を用いてエッチングすればよい。

画素電極の形成時、特に、ＴＦＴ基板へスパッタリングや蒸着によって金属膜を形成するとき、画素電極中に異物が混入することがある。

図６に異物が混入された画素電極の断面図を示す。画素電極２１中に異物２による欠陥部（以下単に「欠陥部」とも称する）があると、後工程において対向電極を形成したとき、図７の断面図に示すように画素電極２１と対向電極２２とが異物２を介してリークを起こし、有機層２３に電流がながれず発光しなくなる。よって、欠陥部を有する有機ＥＬ素子が非点灯の欠陥画素となってしまう。

以下の第３工程および第４工程では、このような画素電極の欠陥部において輝度が低下することを抑制するための措置について説明する。
（３）第３工程では、画素電極に混入した異物を検出する。画素電極に混入した異物を検出する方法は特に限定されないが、顕微鏡を用いた外観検査による方法や画像検査方法やパターン検査方法などがある。画像検査方法やパターン検査方法には、隣接する素子同士を比較することで欠陥部を検出する「Ｄｉｅ ｔｏ Ｄｉｅ検査方式」や素子と設計データとを比較することで欠陥部を検出する「Ｄｉｅ ｔｏ Ｄａｔｅｂａｓｅ検査方式」が含まれる。

画素電極に混入した異物が検出された場合は第４工程に進み、異物によるショートなどの欠陥を抑制するためのリペア処理を施す。一方、画素電極内に異物が検出されなかった場合は、第４工程を省略して、次の製造工程に進む。
（４）第４工程では、第３工程で検出された画素電極内に混入した異物を画素電極下部方向へ押し込ませ、異物および異物周囲を塑性変形させて、画素電極表面に異物が突出しないようにする。

画素電極内に混入した異物を画素電極下部に押し込むためには、先端が半球形状をした微細な針を用いて押し込めば良い。異物を押し込むための微細な針は、異物に対して充分大きな直径の針を用い、異物が完全に画素電極内に押し込むようにする。針の材質は、タングステンやステンレスなどの硬質の金属材料を用いるのが良い。

異物を押し込むための微細な針は、基板上の所定の位置に移動できるような制御装置に接続させる。また、微細な針は、上下方向に可動できる軸に取り付けておく。第３工程で検出した画素電極中に混入した異物の位置に微細な針を移動させる。その後、針先端部が画素電極中に混入した異物と接触する位置まで降下させ、そのまま異物を下方に押して異物を塑性変形させる。その後、針を画素電極の表面よりも下方に降下させ、異物が完全に塑性変形をし、
また、同時に、異物周囲の画素電極も、若干、塑性変形する程度まで針を降下して押し付ける。材料によって、塑性変形するまでの押し付け力が異なるため、針を押し付ける力は、材料によって適宜調整する。

微細な針で異物を塑性変形させたあと、針を引き上げ、画素電極表面に突出した異物が画素電極内に押しつぶされているのを確認する。画素電極表面に突出した異物が無くなるため、後工程で形成する対向電極とのショートの発生を抑えることが可能となる。

なお、画素電極中に混入した異物を押し込む方法としては、画素電極形成後、基板を移動させながら回転したロールを押し当てて異物を押し込んでも良いし、あるいは、基板より大きなサイズで、表面が平滑な平板を基板に押し当てて、画素電極中に混入した異物を押しつぶしても良い。

このように、本発明では簡易的に、異物によるショートを抑制することができる。よって、有機ＥＬディスプレイのリペア方法によれば低コストで有機ＥＬ素子の欠陥を低減し、高歩留まり、高品質の製造が可能になる。

２．本発明の有機ＥＬディスプレイ
本発明の有機ＥＬディスプレイは、上述した本発明の有機ＥＬディスプレイの製造方法によって製造された有機ディスプレイパネルである。本発明の有機ＥＬディスプレイは、トップエミッション型かつアクティブマトリクス型であり、ＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板上にマトリクス状に配置された有機ＥＬ素子とを有する。

ＴＦＴ基板にはマトリクス状に配置された薄膜トランジスタ（以下単に「ＴＦＴ」とも称する）を含む有機ＥＬ素子を発光させるための駆動回路が形成されている。また、ＴＦＴ基板表面は、絶縁膜５１（平坦化膜）が形成されている。

ＴＦＴを形成する基板の材料の例には、シリコン・カーバイト（ＳｉＣ）やアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ガラス、シリコン、ゲルマニウムウェーハーなどが含まれる。 各ＴＦＴは、ソース電極およびドレイン電極と、ソース電極とドレイン電極とを接続する半導体層からなるチャネルと、チャネルを制御するゲート電極と、ゲート電極をソース電極およびドレイン電極とから絶縁するゲート絶縁膜と、を有する。

絶縁膜の材料は絶縁性であれば特に限定されないが、例えば、アクリルやポリイミドなどである。

有機ＥＬ素子は、ＴＦＴ基板に形成された絶縁膜上に配置された画素電極と、画素電極上に配置された有機機能層と、有機機能層上に配置された対向電極を有する。また、有機ＥＬ素子は有機機能層を規定するためのバンクを有していてもよい。

画素電極は、導電性の部材である。画素電極は通常、陽極として機能するが陰極として機能してもよい。また、画素電極は光反射性を有することが好ましい。このような画素電極の材料の例には、ＡＰＣ合金（銀、パラジウム、銅の合金）やＡＲＡ（銀、ルビジウム、金の合金）、ＭｏＣｒ（モリブデンとクロムの合金）、ＮｉＣｒ（ニッケルとクロムの合金）などが含まれる。また、画素電極は、ＴＦＴパネルの絶縁膜に設けられたコンタクトホールを通してＴＦＴのドレイン電極またはソース電極に接続されていてもよい。

有機機能層は、有機発光材料を含む有機発光層を有する。有機発光層に含まれる有機発光材料は塗布法で形成することができる高分子有機発光材料であることが好ましい。高分子有機発光材料の例には、ポリフェニレンビニレンおよびその誘導体、ポリアセチレンおよびその誘導体、ポリフェニレンおよびその誘導体、ポリパラフェニレンエチレンおよびその誘導体、ポリ３−ヘキシルチオフェンおよびその誘導体、ポリフルオレンおよびその誘導体などが含まれる。

また、有機発光層は、有機ＥＬ素子の配置位置によって、赤、緑または青のいずれかの光を発する。有機層は、さらに正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層などを有していてもよい。

バンクは有機層を規定するための絶縁性の障壁である。バンクは、感光性材料であるレジスト材料を、露光、現像により、パターニングすることで形成したものであってもよい。

対向電極は、有機機能層上に配置される導電性の導電性の部材である。対向電極は、通常陰極として機能するが陽極として機能してもよい。また、対向電極は光透過性を有することが好ましい。このような対向電極の材料の例には、ＩＴＯやＩＺＯなどが含まれる。対向電極の厚さは約１００ｎｍである。

本発明では、図６の断面図に示すように、画素電極２１中に異物２が混入されていることを前提とする。画素電極をスパッタや蒸着で形成するときに電極材料である金属粒子や装置内の汚れなどによる異物が付着したりして、画素電極２１中に異物２が混入する。異物のサイズ、種類は限定されない。

本発明においては、画素電極内に混入した異物に対して、先端が半球状の微細な針を押し付けて、異物と画素電極を塑性変形させたことを特徴とする。画素電極表面から突出した異物が塑性変形し画素電極内部に押し込まれているため、後工程で対応電極を形成したとき、異物によるショートが発生しない。

以下、本発明の製造方法の実施の形態を図面を参照して説明するが、本発明はこれらの実施の形態により限定されない。

（実施の形態１）
以下の説明では、画素電極中に混入した異物を検出する第３工程において画素電極中に異物が混入されているとして、第３の工程の後工程である第４工程について説明する。画素電極、および、異物の材料をアルミニウムとする。

第３工程で検出した異物の位置にタングステンで製の微細な針を移動させる。図１にタングステンの針を異物の位置に移動させたときの状態を示す。針の先端部３１（先端が半円球状の微細な針の先端部）は、放電加工にて、先端部を半球状の形状に加工されている。針先端部を画素電極２１中に混入した異物２と接触する位置まで降下させ、そのまま異物を下方に押して異物を塑性変形させる。

図２（ａ）に異物を変形したときの図を示す。アルミニウムは、２０ｋｇ／ｍｍ２以上の力を加えると塑性変形する。よって、針の先端部３１を降下させるとき、異物２を押し付ける力は、塑性変形が起こる２０ｋｇ／ｍｍ２以上の力で押し付ける。このとき、画素電極の厚み以上に微細な針が押し込まれない程度に微細な針を押し込む。

図２（ｂ）に示すように、異物２が完全に塑性変形するまで、針の先端部３１を画素電極２１の下方に降下させたあと、図２（ｃ）に示すように、針の先端部３１を引き上げ、画素電極２１表面に突出した異物２が画素電極内に押しつぶされている（押しつぶされて塑性変形した異物３２）のを確認する。

微細な針は、表面が半球状なので、画素電極２１が若干変形しても滑らかな表面状態である。図８は、画素電極上の異物を微細な針で押し込んだ後、有機層と対向電極を形成したときの断面図を示す。図８に示すように、微細な針で異物を押し込んだ画素電極上に有機層２３や対向電極２２の形成時に、有機層や対応電極の膜が途切れないで形成することが可能であり、異物によるショートを抑えることができている。

このように、異物に対して、微細な針を押し付けることで、簡易的で、欠陥部周囲に影響を与えることなく異物のリペアが可能である。

なお、本実施の形態１の微細な針を押し込むリペア方法は、画素電極形成後の工程だけでなく、バンク形成後の工程においても、同様のリペア方法を適用することができる。

（実施の形態２）
実施の形態２では、画素電極中の異物を回転するローラで押しつぶして塑性変形させる形態について説明する。

画素電極を形成した後、表面が平滑で、かつ、表面が硬い膜で覆われたロールを回転させて、画素電極を形成した後のＴＦＴ基板５２と接触させる。ロールの幅は、ＴＦＴ基板５２の幅より広いロールを用いるのは好ましい。ＴＦＴ基板５２より幅の広いロールを用いることで、ロール端での段差ができないので、有機層形成時に有機層の段切れが発生しない。

ＴＦＴ基板５２とロールを接触させた後、回転したロールを押し付けて、ＴＦＴ基板５２を相対的に移動させることで、ＴＦＴ基板５２の表面をロールで押し当てていく。図３に、ロールでＴＦＴ基板５２を押し付けたときの斜視図、図４に断面図を示す。回転ローラ４１を押し当てることで、図５の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）という順で、画素電極２１表面に突出した異物２が回転ローラ４１によって押しつぶされ、塑性変形することで、画素電極表面上に突出した異物を低減することができる。

このとき、ロールをＴＦＴ基板５２に押し当てるだけでなく、２つのロールを用いてＴＦＴ基板５２をロールで挟み、ＴＦＴ基板５２を相対的に移動させてＴＦＴ基板５２上の画素電極にある異物を押しつぶしても良い。

本形態の形態２による異物を押しつぶすリペア方法は、画素電極形成後のＴＦＴ基板５２の表面を回転ロールで押しつぶすため、第３工程である異物の検査が不必要となり、より簡易的かつ効率的に有機ＥＬディスプレイのリペアを行うことが可能である。また、大判の基板のディスプレイや有機ＥＬ照明などの製造におけるリペア方法に適している。

本発明の有機ＥＬディスプレイのリペア方法は、画素電極中に異物が混入して欠陥部が形成された場合、異物を微細な針で有機層下部に押し込み、画素電極から突出した異物による欠陥部のみを局所的に修復することが可能である。よって、本発明によれば有機ＥＬディスプレイのリペア方法において、リーク電流の低減による発光滅点化の低減や低消費電力化を図ることができ、有機ＥＬディスプレイを高歩留まりで製造することが可能となる。

また、有機ＥＬディスプレイのリペア以外に、電極の異物などによるショート部を局所的に絶縁による修復が必要なデバイスの製造の用途などにも適用することが可能である。

２ 異物
２１ 画素電極
２２ 対向電極
２３ 有機層
３２ 押しつぶされて塑性変形した異物
３１ 針の先端部
４１ 回転ローラ
５１ 絶縁膜
５２ ＴＦＴ基板

Claims (3)

1. ＴＦＴを含む駆動回路を有する基板と、前記基板上にマトリクス状に配置された複数の有機ＥＬ素子とを有し、
   前記有機ＥＬ素子は、前記基板上に配置された画素電極、画素電極上に配置された有機層、および前記有機層上に配置された画素電極を含む、有機ＥＬディスプレイを製造する有機ＥＬディスプレイのリペア方法であって、
   前記基板上に絶縁膜を形成する工程と、
   前記絶縁膜上に各有機ＥＬ素子に対応するように画素電極を形成する工程と、
   前記画素電極内に混入した異物を検出する工程と
   前記画素電極内に混入した異物を陽極内下部方向へ押し込む工程と、
   を有することを特徴とする有機ＥＬディスプレイのリペア方法。
2. 前記画素電極に混入した異物に対して、先端が半球状の微細な針を下方に押し下げて、異物と画素電極の一部とを一緒に塑性変形させて、異物を画素電極内に埋め込む、
   請求項１記載の有機ＥＬディスプレイのリペア方法。
3. 前記画素電極に混入した異物に対して、ロールを回転させながら、ロールを基板全体に押し付けて基板を相対的に移動させ、基板表面に突出した異物を下方に押し下げて、画素電極から突出した異物を塑性変形させて、画素電極表面を平坦化させる、
   請求項１又は２に記載の有機ＥＬディスプレイのリペア方法。

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