JP4020673B2

JP4020673B2 - 有機ｅｌパネルの減光化方法および有機ｅｌパネル

Info

Publication number: JP4020673B2
Application number: JP2002078326A
Authority: JP
Inventors: 龍司西川; 優志神野; 隆司小川
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-03-20
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2022-03-20
Also published as: JP2003272844A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ＥＬパネルの欠陥画素を減光化する減光化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、フラットディスプレイパネルの１つとして、有機ＥＬディスプレイパネルが知られている。この有機ＥＬディスプレイパネルは、液晶ディスプレイパネル（ＬＣＤ）とは異なり、自発光であり、明るく見やすいフラットディスプレイパネルとしてその普及が期待されている。
【０００３】
この有機ＥＬディスプレイは、有機ＥＬ素子を画素に備え、これを多数マトリクス状に配置して構成される。また、この有機ＥＬ素子の駆動方法としては、ＬＣＤと同様にパッシブ方式とアクティブ方式があるが、ＬＣＤと同様にアクティブマトリクス方式が好ましいとされている。すなわち、画素毎にスイッチ用の素子を設け、そのスイッチ用の素子を制御して、各画素の表示をコントロールするアクティブマトリクス方式の方が、画素毎にスイッチ用の素子を有しないパッシブ方式より高精細の画面を実現でき好ましい。
【０００４】
なお、ＬＣＤの場合は、１つのスイッチング素子（ＴＦＴ）を用い、これを直接画素電極に接続するが、有機ＥＬパネルの場合には、２つのＴＦＴと、１つの容量を用いる。図８に、従来の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を利用した有機ＥＬパネルにおける画素回路の構成例を示す。有機ＥＬパネルは、このような画素をマトリクス配置して構成される。
【０００５】
行方向に伸びるゲートラインには、ゲートラインによって選択されるｎチャンネル薄膜トランジスタである第１ＴＦＴ１０のゲートが接続されている。この第１ＴＦＴ１０のドレインには列方向に伸びるデータラインＤＬが接続されており、そのソースには他端が低電圧の電源である容量ラインＳＬに接続された保持容量ＣＳが接続されている。また、第１ＴＦＴ１０のソースと保持容量ＣＳの接続点は、ｐチャンネル薄膜トランジスタである第２ＴＦＴ４０のゲートに接続されている。そして、この第２ＴＦＴ４０のソースが電源ラインＶＬに接続され、ドレインが有機ＥＬ素子ＥＬに接続されている。なお、有機ＥＬ素子ＥＬの他端はカソード電源ＣＶに接続されている。
【０００６】
従って、ゲートラインＧＬがＨレベルの時に第１ＴＦＴ１０がオンとなり、そのときのデータラインＤＬのデータが保持容量ＣＳに保持される。そして、この保持容量ＣＳに維持されているデータ（電位）に応じて第２ＴＦＴ４０の電流が制御され、この第２ＴＦＴ４０の電流に従って有機ＥＬ素子ＥＬに電流が流れ発光する。
【０００７】
そして、第１ＴＦＴ１０がオンしているときにデータラインＤＬに、その画素に対応するビデオ信号が供給される。従って、データラインＤＬに供給されるビデオ信号に応じて保持容量ＣＳが充電され、これによって第２ＴＦＴ４０が対応する電流を流し、有機ＥＬ素子ＥＬの輝度制御が行われる。すなわち、第２ＴＦＴ４０のゲート電位を制御して有機ＥＬ素子に流す電流を制御して各画素の階調表示が行われる。
【０００８】
このような有機ＥＬパネルにおいて、各画素毎に設けられた第１ＴＦＴ１０または第２ＴＦＴ４０に欠陥が生じる場合がある。ＴＦＴが、有機ＥＬ素子への電流をオフするように固定される欠陥の場合には、その画素は暗点化するだけであり、輝点の中に１つの暗点が存在してもそれは視認しがたく問題とはならない。一方、有機ＥＬ素子への電流が常時オンになるような欠陥の場合には、その画素が輝点となる。周りの画素が黒を表示している際に１画素でも輝点があると、これは観察者において視認されるので、不具合となる。そこで、輝点となってしまう欠陥画素については、これを暗点化する処理が従来より行われている。
【０００９】
すなわち、所定数の暗点が存在する有機ＥＬパネルは製品として問題がなく、輝点を減光化することで歩留まりの大幅な向上が達成できるためである。
【００１０】
ここで、この暗点化は、画素に至る配線を断線することによって行える。すなわち、ＬＣＤの場合と同様に、ＹＡＧレーザなどによって、第２ＴＦＴ４０と電源ラインまたは画素電極との配線を切断することが考えられる。
【００１１】
これによって、輝点を暗点化することができ、全体の表示における問題を解決することができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このＹＡＧレーザによる暗点化処理を行うと、陰極にダメージがおよび他の画素の表示にも影響が出る可能性がある。すなわち、アクティブマトリクス型の有機ＥＬパネルの場合、ガラス基板上にＴＦＴが形成され、このＴＦＴの上方にＩＴＯの陽極が形成され、その上に正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層などの有機層が積層され、その上に金属の陰極が形成される。このように、ＴＦＴの上方には、有機層の一部や陰極が存在している。特に、陰極は共通電極としてパネルのほぼ全面に渡って形成されている。
【００１３】
従って、ＹＡＧレーザによりＴＦＴの配線を切断した場合、そのレーザは陰極まで至り、陰極にもアブレーションが起こる。従って、陰極はその部分に穴があいた構成になる。さらに、このアブレーションによって、陰極の変質が起こり、周辺画素の表示にも影響が出るおそれがある。また、レーザによる切断は、そこにある物質を蒸発させて飛ばすものであり、有機ＥＬ素子の有機層もその側面が直接陰極の上方空間にさらされることになる。そこで、そのさらされた部分から水分の浸入による有機層の劣化などが進みやすく、欠陥画素が広がるおそれもある。
【００１４】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、欠陥画素を効果的に減光化が行える有機ＥＬパネルの減光化方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、有機ＥＬパネルの欠陥画素を減光化する減光化方法であって、欠陥画素の発光領域の一部の領域にレーザを照射し、この部分における有機ＥＬ素子の発光能力を劣化させて減光化することを特徴とする。
【００１６】
このように、本発明によれば、レーザ光の照射により欠陥画素の発光能力が劣化して減光化が行える。従って、強力なレーザによる配線のカット等と異なり、陰極に損傷はない。そこで、陰極損傷による悪影響はなく、輝点欠陥画素の減光化を行うことができる。特に、発光領域全部ではなく、その一部のみを減光化の対象とすることで、陰極の損傷などを効果的に防止できる。
【００１７】
また、前記減光化する領域は、発光領域の周辺部を除いた領域であることが好適である。発光領域の周辺領域は、層厚などが変化する場所であり、この部分のレーザは不均一になりやすく、陰極への損傷がでやすい。発光部の周辺部へのレーザ照射を行わないことで、陰極への損傷発生を確実に防止することができる。
【００１８】
また、本発明は、上述のような減光化方法によって、欠陥画素が減光化された有機ＥＬパネルに関し、それによって陰極損傷による悪影響がなく、輝点を暗点化することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００２０】
本実施形態では、光源として、エキシマレーザなどのＵＶ（短波長）レーザを用い、レーザを欠陥画素に照射する。これによって、欠陥画素の有機層が変質し、発光能力が劣化して減光化が行える。
【００２１】
すなわち、このレーザ照射は、照射した層を蒸発させるような強力なものではなく、このレーザ照射により、有機層においてレーザを吸収したことによって極めて短時間に加熱変質が起こり、発光能力がなくなり減光化が行われる。
【００２２】
特に、レーザは、陰極に損傷を与えるほどのエネルギーを有しておらず、陰極に損傷はない。そこで、陰極損傷による悪影響はなく、輝点欠陥画素の減光化を行うことができる。
【００２３】
もともと、有機ＥＬ素子は、その有機材料が、熱などに弱く、発光能力が劣化しやすい。本実施形態では、この劣化と同様の反応を素子の有機層にレーザを照射することによって促進し、減光化を行っている。レーザ照射によって有機層がアニールされることで、正孔、電子輸送能力や、有機発光材料の発光性能が劣化が発生する原因と考えられる。分子構造自体は変化せず、膜構造が変質することも考えられる。なお、通常発生する有機層の変質による表示欠陥は、時間の経過とともに広がっていく。しかし、本実施形態の用に、レーザを照射して減光化した場合、レーザ照射領域外に減光領域はほとんど拡大しない。従って、欠陥のリペアをより確実に実行でき、高い表示品質を維持できる。
【００２４】
ここで、ＹＡＧレーザには、２６６，３５５，５３２，１０６４ｎｍなどがあるが、２６６ｎｍのＹＡＧレーザでは、アクリルの平坦化膜などを透過できず、効果が小さい。また、５３２ｎｍ以上のＹＡＧレーザでは、パワーを非常に大きくしなければ効果が得られず、この場合には陰極にも影響が出てしまう。
【００２５】
これに対し、３５５ｎｍのＹＡＧレーザによれば、陰極に影響を与えることなく、効率的に有機層の変質による発光能力を劣化させることができ、好適である。また、エキシマレーザに波長３０８ｎｍのものがあり、これも好適である。
【００２６】
図１に、画素の構成について示す。ここで、素子基板には、１画素に図６に示したＴＦＴ１０，４０と、容量ＣＳ、有機ＥＬ素子ＥＬが形成されるが、この図においては、第２ＴＦＴ４０と、有機ＥＬ素子ＥＬのみを示す。
【００２７】
図において、素子基板は、ガラス基板３０上に形成された第２ＴＦＴ４０を有している。この第２ＴＦＴ４０と有機ＥＬ素子ＥＬの構成を示す。このように、第２ＴＦＴ４０はガラス基板３０上に形成され、この第２ＴＦＴ４０は、低温ポリシリコンで形成されている能動層４０ａを有している。この能動層４０ａは、両端が不純物がドープされたソース領域、ドレイン領域となっており、これらに挟まれた中央部がチャンネル領域となっている。このチャネル領域の上部には酸化シリコンからなるゲート絶縁膜４０ｂを介しゲート電極４０ｃが形成されている。ゲート絶縁膜４０ｂおよびゲート電極４０ｃは、層間絶縁膜３４に覆われており、ゲート電極４０ｃの両側には、層間絶縁膜３４のコンタクトホールを介しソース領域およびドレイン領域に接続されるソース電極４０ｄ、ドレイン電極４０ｅが形成されている。そして、ソース電極３２ｄ、ドレイン電極３２ｅの上端が層間絶縁膜３４の表面に位置している。
【００２８】
また、層間絶縁膜３４の表面上には、ドレイン電極４０ｅと電源ラインＶＬを接続するメタル配線等が配置される。さらに、この層間絶縁膜３４を覆って、第１平坦化膜３６が形成されている。
【００２９】
そして、第１平坦化膜３６の上面には、ＩＴＯから構成される透明電極５０が形成され、この一端が第１平坦化膜３６のコンタクトホールを介し第２ＴＦＴ４０のソース電極４０ｄに接続されている。
【００３０】
また、この透明電極５０は、有機ＥＬ素子の陽極を構成し、この透明電極５０上には、正孔輸送層５２、有機発光層５４、電子輸送層５６を介し、金属製の陰極５８が形成されている。なお、透明電極５０の周辺および側方には第２平坦化膜６０が配置されている。また、有機発光層５４は、形成の際の位置ずれに対応するため透明電極５０より大きいが、画素領域内にのみ存在するように、第２平坦化膜６０上にまで延びるが、すぐに終端している。一方、有機発光層５４以外の正孔輸送層５２、電子輸送層５６は、全面に広がって形成されている。ただし、電子輸送層５６は、Ａｌｑ３など発光する材料を含む場合もあり、電子輸送層５６も有機発光層５４と同様に発光部のみに限定する場合も多い。
【００３１】
このような有機ＥＬパネルにおいて、輝点欠陥画素については、短波長レーザをガラス基板３０側から照射して、その画素の有機層に選択的にダメージを与え、減光化する。
【００３２】
レーザは、通常パルスレーザが用いられるが連続光でもかまわない。照射量は、ガラス基板の種類、有機層、その他層の材質などにもよるが、暗点化が確実に行え、陰極に損傷を与えない量として、実験的に決定することが好適である。
【００３３】
すなわち、図２に示すように、試験用のパネルを用意し（Ｓ１１）、照射量を変更して、複数の画素に対し、レーザを照射する（Ｓ１２）。そして、このレーザ照射試験の結果を評価する（Ｓ１３）。すなわち、暗点化が行われているか、陰極にダメージがあるか等について、評価する。そして、確実に暗点化が行え、かつ陰極にダメージが検出されない条件を決定する（Ｓ１４）。
【００３４】
このようにして、条件が決定された場合には、その条件を採用して、実際に製造された有機ＥＬパネルの輝点欠陥画素について暗点化の処理を行う（Ｓ１５）。
【００３５】
このように、レーザの照射によって、陰極にダメージを与えることなく、当該画素の暗点化の処理を行うことができる。
【００３６】
なお、ガラス基板３０の直前に配置した（接していてもよい）マスクによって、レーザ照射領域を暗点化する画素に限定している。しかし、レーザの照射範囲を確実に限定できれば、光学系でレーザの照射範囲を限定してもよい。また、レーザの照射は、発光する領域にのみでよい。そこで、有機発光層５４が存在する部分のみに限定してレーザを照射することが好ましい。一般的に、ＴＦＴが存在する部分には有機発光層５４がない。そこで、有機発光層５４が存在する領域にレーザ照射範囲を限定することで、ＴＦＴへのレーザの照射も避けられる。ＴＦＴは、低温ポリシリコンの能動層を有しており、レーザ照射はあまり好ましくなく、照射しないことが好適である。また、有機発光層５４がＴＦＴの上方に存在しても、ＴＦＴには、レーザが照射されないようにすることも好適である。
【００３７】
「画素の一部分の減光化」
そして、本実施形態においては、発光部を全体として減光化するのではなく、部分的に減光化する。すなわち、陰極におけるダメージの発生などについて、検討した結果、陽極の端部に対応する箇所のダメージが大きいことが分かった。図１に示すように、陽極５０の端部では、各層の形状が複雑に変化している。そこで、レーザを照射した際に、陰極５８に至る光は均一ではなくなり、一部が強くなりダメージを与えやすいと考えられる。
【００３８】
そこで、本実施形態では、陽極５０の周辺部を避けて、レーザを照射する。すなわち、図４に示すように陽極５０より狭い範囲、より具体的には、陽極５０と陰極５８とが間に少なくとも発光層５４を挟んで対向した領域に形成される発光領域より狭い範囲でレーザを照射する。これによって、陰極５８におけるダメージの発生を効果的に避けることができる。
【００３９】
また、発光層５４の形状に凹部があるような場合には、その凹部にレーザを照射する必要はない。また、陽極の形状も各種のものがある。そこで、図５に示すように、発光層や陽極の形状に合わせてレーザ照射範囲を設定すればよい。
【００４０】
さらに、マスクなどで照射範囲を限定する場合、複雑な形状とするのは、好ましくない。そこで、図６に示すように、比較的小さな単位照射範囲を設定しておき、複数回のレーザ照射によって、発光領域の減光化を行ってもよい。このように、単位照射範囲を小さくすれば、照射領域の形状の変更に臨機応変に対応することができリペア装置の汎用性が高まる。
【００４１】
このように、本実施形態によれば、発光領域の全体が減光化されている訳ではなく、発光領域の周辺部には、減光化されない領域が残留する。しかし、この領域は面積的にも小さく、発光量はすくない。特に、発光領域の中心部分の発光が抑制されている。従って、画素としての輝度はかなり低いものになり、視認されにくくなっている。そこで、このような減光化によって、陰極へのダメージ発生を確実に防止して、輝点欠陥画素の効果的な減光化を図ることができる。
【００４２】
ここで、図７に、有機ＥＬパネルの１画素分の平面構成を示す。ゲートラインＧＬが水平方向に延び、このゲートラインＧＬに第１ＴＦＴ１０のゲート２が接続されている。この第１ＴＦＴ１０は、ゲート２を２つ設けたダブルゲートタイプになっている。この第１ＴＦＴ１０の能動層６の一端（ソース）がデータラインＤＬに接続されている。この能動層６の他端は、容量ＣＳの下側電極に接続されて、または下側電極を兼用する。第１ＴＦＴ１０のゲート２の下側が能動層６がチャネル領域になっており、２つのゲート２に挟まれた領域がドレインおよびソース、容量ＣＳの下側電極に接続される領域がソースとなっている。
【００４３】
この容量ＣＳの下側電極には、酸化シリコン膜を介し、上側電極（ゲート電極とほぼ同層）が対向配置されており、これら下側電極、誘電体、上側電極によって容量ＣＳが形成されている。容量ＣＳの上側電極は、低電位に維持される容量ラインＳＬに接続されている。
【００４４】
従って、ゲートラインＧＬがＨレベルになると、第１ＴＦＴ１０がオンし、データラインＤＬの電圧が容量ＣＳに書き込まれる（充電される）。
【００４５】
容量ＣＳの下側電極は、第２ＴＦＴ４０のゲート２５に接続されている。この第２ＴＦＴ４０は並列接続された２つの第２ＴＦＴ４０−１、４０−２から構成され、両端がソース、中央がドレインになっている。すなわち、この第２ＴＦＴ４０は、能動層１６を有しており、この能動層１６の両端のソース１６ｓ−１、１６ｓ−２は、電源ラインＶＬに接続されている。また、ゲート２５の下方がチャネル１６ｃ−１、１６ｃ−２となり、中央部がドレイン１６ｄ−１、１６ｄ−２となっている。
【００４６】
そして、このドレイン１６ｄ−１、１６ｄ−２が配線４１によって有機ＥＬ素子ＥＬに接続されている。すなわち、図７における第２ＴＦＴ２０−１、２０−２のドレイン１６ｄ−１、１６ｄ−２が有機ＥＬ素子の陽極５０に接続される。
【００４７】
このような画素において、上述のように、陽極５０の周辺部を避けて、ＵＶレーザを照射することで、画素の暗点化が行える。
【００４８】
「画素の減光化」
上述のようにして、欠陥画素の暗点化を行うことができる。ここで、このような暗点化を行うと、陰極のダメージを伴う場合もある。すなわち、有機ＥＬパネルによっては、Ｓ１４において、陰極にダメージを与えずに、確実に暗点化発光を停止させる条件を選択できない場合もある。
【００４９】
このような場合には、暗点化されないが、減光化される条件を選択する。すなわち、発光量は０ではないが、輝度が低く、かなり暗い条件を選択する。
【００５０】
例えば、図３に示すように、試験用のパネルを用意し（Ｓ２１）、照射量を変更して、複数の画素に対し、レーザを照射する（Ｓ２２）。そして、陰極にダメージがない条件を選択する（Ｓ２３）。そして、その中で、発光量が所定値以下のものを選択する（Ｓ２４）。選択されたものが複数あれば、なるべく発光量の少ないものを選択する（Ｓ２５）。
【００５１】
このようにして、輝点欠陥の画素について、減光化が行える。減光化が行われた欠陥画素は、薄く発光するのであるが、通常の使用においては視認できない程度である。すなわち、完全な暗室であれば、視認可能であっても、周囲がある程度明るければ、視認できない程度になる。１画素の大きさにもよるが、１画素が数１０μｍ角の場合に、発光量が２０％以下になれば、あまり気にならない程度になる。また、ＮＤフィルタによる試験において、暗点と認識されるような発光量であれば、全く問題なく、低輝点と認識される程度までの減光化でもよい。
【００５２】
このように、本実施形態によれば、輝点欠陥画素について、その発光量を減少させる。従って、陰極へのダメージの発生を確実に防止して、欠陥画素の処理が行える。そのメカニズムとしては、有機層自体が変質する、有機層と有機層の界面が変質する、有機層と電機の界面が変質する、などが考えられる。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、欠陥画素の発光能力が劣化して減光化が行える。従って、レーザによる配線のカット等と異なり、陰極に損傷はない。そこで、陰極損傷による悪影響はなく、輝点欠陥画素の減光化を行うことができる。
【００５４】
また、欠陥画素の領域における有機ＥＬ素子に選択的に光、特にレーザを照射することによって、欠陥画素の有機層を効果的に変質させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画素の構成を示す図である。
【図２】レーザ照射量設定の一例を示すフローチャートである。
【図３】レーザ照射量設定の他の例を示すフローチャートである。
【図４】レーザ照射領域の一例を示す図である。
【図５】レーザ照射領域の他の例を示す図である。
【図６】レーザ照射領域のさらに他の例を示す図である。
【図７】画素の平面構成を示す図である。
【図８】画素回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０第１ＴＦＴ、４０第２ＴＦＴ、５０陽極。

Claims

有機ＥＬパネルの欠陥画素を減光化する減光化方法であって、
各画素は発光領域における周辺部に層厚が変化する周辺領域を有し、
欠陥画素の発光領域の一部の領域であって前記周辺領域に含まれない領域に、陰極を蒸発させることなく有機層を変質させるエネルギーを有するレーザを照射し、この部分における有機ＥＬ素子の発光能力を劣化させて減光化する有機ＥＬパネルの減光化方法。
請求項１に記載の有機ＥＬパネルの減光化方法において、
前記減光化する領域は、発光領域の周辺領域近傍を除いた領域であり、前記発光領域における周辺領域近傍には減光化されない領域が残留することを特徴とする有機ＥＬパネルの減光化方法。
請求項１または２に記載の有機ＥＬパネルの減光化方法によって、前記減光化された欠陥画素は、発光量が０とはならず低輝度で発光することを特徴とする有機ＥＬパネル。