KR101775177B1 - 유기 ｅｌ 소자의 제조 방법 및 레이저 초점 위치 설정 방법 - Google Patents

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Abstract

유기 일렉트로 루미네슨스 소자(1)의 제조 방법은, 양극(11), 발광층(13)을 포함하는 유기층(30), 투명 재료로 이루어지는 음극(16)의 순으로 적층되고, 단락 결함부를 가지는 유기 EL 소자(1A)를 준비하는 제1의 공정과, 유기 EL 소자(1A)에 음극(16)측으로부터 레이저 광을 조사하는 제2의 공정과, 당해 레이저 광이 다광자 흡수되는 과정을 거쳐 유기 EL 소자(1A)로부터 방사된 방사광의 강도를 측정하는 제3의 공정과, 적층 방향에 있어서의 레이저 광의 초점 위치를 변경하여, 제2의 공정 및 제3의 공정을 실행한 후, 당해 방사광의 강도가 극소가 되는 레이저 광의 적층 방향의 초점 위치를 특정하는 제4의 공정과, 특정된 적층 방향의 초점 위치에서 레이저 광을 조사하여, 단락 결함부에 기인하는 불량을 해소하는 제5의 공정을 포함한다.

Description

유기 ＥＬ 소자의 제조 방법 및 레이저 초점 위치 설정 방법{METHOD OF MANUFACTURING ORGANIC EL DEVICE AND METHOD OF SETTING LASER FOCUSING POSITION}
본 발명은, 유기 일렉트로 루미네슨스 소자의 제조 방법 및 레이저 초점 위치 설정 방법에 관한 것이다.
종래, 애노드(양극)와 캐소드(음극)의 사이에 유기층이 개재되어 이루어지는 유기 일렉트로 루미네슨스(이하, 유기 EL로 부른다) 소자에 있어서, 제조 공정에서 도전성의 이물이 부착 또는 혼입하여 양극과 음극이 단락하는 경우가 있다. 이 경우에, 단락한 부분에 레이저 조사를 행함으로써, 단락한 부분을 리페어(해소)하는 방식이 있다(예를 들면, 특허 문헌 1∼4 참조).
특허 문헌 1에서는, 유기 EL 소자에 부착된 도전성의 이물을 검출하고, 이 이물의 주변 영역의 유기층에 레이저 조사를 행한다. 이에 따라, 이물이 부착된 유기 EL 소자의 양극과 음극의 사이의 유기층을 절연화하여, 고저항 영역을 형성하고, 이물에 의한 양극과 음극의 단락을 해소하고 있다.
특허 문헌 2에서는, 양극 및 음극의 상방에 보호막을 형성하기 전에, 이물에 의해 단락되어 있는 부분에 레이저를 조사한다. 이에 따라, 이물 자체를 녹여 변형시키거나, 또는, 이물 자체를 가열하여 떼어냄으로써, 이물에 의한 양극과 음극의 단락을 해소하고 있다.
특허 문헌 3에서는, 레이저 조사에 의해, 이물에 의해 양극과 음극이 단락한 부분의 음극을, 단락하지 않은 부분의 음극으로부터 절단하여 물리적으로 분리함으로써, 이물에 의한 양극과 음극의 단락을 해소하고 있다.
특허 문헌 4에서는, 유기 EL 소자의 휘점 결함부에, 펨토(femto)초 레이저 등의 레이저 광을 조사하여, 결손부를 형성하여 단락을 해소하고 있다.
상술한 특허 문헌 1∼4에 개시된 단락 해소 방식을 취함으로써, 양극과 음극의 단락 상태는 해소된다. 그러나, 단락부의 주변부에도 레이저가 산란하여 조사되는 경우가 상정되어, 유기 EL 소자를 구성하는 정상적인 각 적층막이 변형 또는 변질하여, 오히려 유기 EL 소자로서의 발광 효율의 저하나 단수명화를 초래해 버린다. 따라서, 미세 구조를 가지는 유기 EL 소자에 있어서는, 단락부 주변을 손상시키지 않고, 레이저를 단락부에 효율적으로 조사하는 것이 중요해진다.
상기 기술한 레이저 조사에 대하여, 레이저를 조사 목표점에 효율적으로 조사하는 기술이 특허 문헌 5에 개시되어 있다. 특허 문헌 5에서는, 용접 부분으로부터의 레이저 반사광을 순차적으로 검출하고, 그 강도에 의거하여 초점의 자동 조정을 행할 수 있는 레이저 용접기의 초점 위치 제어 방식이 개시되어 있다. 구체적으로는, 용접 부분으로부터의 반사 레이저 광의 강도를 계측하고, 그 계측 결과가 역치를 넘지않도록, 소정의 조정 알고리즘에 의거하여 구동 스테이지의 높이를 제어함으로써, 반사 레이저 광의 강도를 최소화하는 초점 제어이다. 즉, 용접 재료 등 단층 재질인 것에 레이저를 조사하면 레이저 반사광을 얻을 수 있고, 이를 모니터함으로써 용접 부분에 레이저 초점을 맞추는 것이다. 이에 따라, 피용접물에 대한 레이저 광의 초점 위치를 항상 최적 위치로 제어할 수 있고, 그 결과, 용접 품질의 안정 및 고효율화가 도모된다.
일본국 특허공개 2004－227852호 공보 일본국 특허공개 2003－178871호 공보 일본국 특허공개 2005－276600호 공보 일본국 특허공개 2008－235177호 공보 일본국 특허 제 3154176호 공보
그러나, 특허 문헌 5에 기재된 레이저 초점 제어 방식을, 유기 EL 소자와 같은 다층막에 적용하는 경우에는, 각각의 막 계면으로부터의 다중 반사광이 얻어지므로, 조사 목표점인 막으로부터의 레이저 반사광만을 추출하여 모니터하는 것은 불가능하고, 당해 조사 목표의 막에 대하여 레이저 초점을 맞추는 것이 곤란해진다. 따라서, 상기 레이저 초점 제어 방식을 이용한 경우, 유기 EL 소자의 단락 상태를 해소하는 것이 곤란하고, 비록 단락 상태를 해소할 수 있어도, 그 주변부의 손상을 억제할 수 없다. 이 때문에, 레이저 리페어 후의 유기 EL 소자가, 발광 효율이나 수명과 같은 성능을 보증하지 못하여, 리페어 효율을 개선시키고 수율을 향상시키는 것이 곤란해진다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여, 다층막인 유기 EL 소자의 특정막에 레이저 초점을 맞추어 안정되고 또한 고효율로 단락 부분을 해소할 수 있는 유기 EL 소자의 제조 방법 및 레이저 초점 위치 설정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일양태에 관한 유기 EL 소자의 제조 방법은, 하부 전극층, 발광층을 포함한 유기층, 상부 전극층의 순으로 적층되고, 상기 하부 전극층 및 상기 상부 전극층 중 적어도 한쪽이 투명 재료로 이루어지고, 결함부를 가지는 유기 EL 소자를 준비하는 제1의 공정과, 상기 결함부를 가지는 유기 EL 소자에, 상기 투명 재료로 이루어지는 전극층측으로부터, 레이저 광을 조사하는 제2의 공정과, 상기 레이저 광이 다광자 흡수되는 과정을 거쳐 상기 유기 EL 소자로부터 방사된 방사광의 강도를 측정하는 제3의 공정과, 적층 방향에 있어서의 상기 레이저 광의 초점 위치를 변경하여, 상기 제2의 공정 및 상기 제3의 공정을 실행한 후, 상기 방사광의 강도가 극소가 되는 상기 레이저 광의 적층 방향의 초점 위치를 특정하는 제4의 공정과, 상기 특정된 적층 방향의 초점 위치에서 상기 레이저 광을 조사하여, 상기 결함부에 기인하는 불량을 해소하는 제5의 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 관한 유기 일렉트로 루미네슨스 소자의 제조 방법에 의하면, 다광자 흡수 과정을 거쳐 방사된 방사광의 강도, 또는, 조사 레이저 광의 파장보다도 단파장측에 검출되는 방사광의 강도를 이용하여 레이저 광의 초점 위치를 정확하게 결정할 수 있으므로, 레이저 조사에 의한 손상의 발생을 억제하면서, 양극과 음극의 단락을 확실히 해소할 수 있다. 따라서, 고효율의 리페어가 실현되어, 제조 수율이 향상된다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태에 관련된 유기 EL 소자의 단면 개략도이다.
도 2는 고저항화된 음극의 형상을 나타내는 유기 EL 소자의 상면도이다.
도 3은 본 발명에 관련된 유기 EL 소자의 제조 방법을 설명하는 플로우챠트이다.
도 4는 본 발명의 제1의 공정에서 준비되는 유기 EL 소자의 단면 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시의 형태에 관련된 단계 S20을 설명하기 위한 동작 플로우챠트이다.
도 6은 본 발명의 실시의 형태에 관련된 단계 S30을 설명하기 위한 동작 플로우챠트이다.
도 7은 본 발명의 실시의 형태에 관련된 레이저 리페어를 실시하기 위한 시스템 구성도이다.
도 8은 높이 방향을 파라미터로 하여 측정한 방사광의 분광 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 9는 높이 방향을 파라미터로 하여 측정한 방사광의 분광 스펙트럼을 확대 표시한 도면이다.
도 10은 방사광 검출 강도의 Z위치 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 11a는 레이저 조사 중에 있어서의 유기 EL 소자의 단면 개략도이다.
도 11b는 레이저 묘화 시 및 회복 점등 확인 시에 있어서의 화소의 발광 상태를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시의 형태의 제1의 변형예에 관련된 유기 EL 소자의 단면 개략도이다.
도 13은 본 발명의 실시의 형태의 제2의 변형예에 관련된 유기 EL 소자의 단면 개략도이다.
도 14는 본 발명의 유기 EL 소자를 구비한 텔레비젼 시스템의 외관도이다.
본 발명의 일양태에 관련된 유기 EL 소자의 제조 방법은, 하부 전극층, 발광층을 포함하는 유기층, 상부 전극층의 순으로 적층되고, 상기 하부 전극층 및 상기 상부 전극층 중 적어도 한쪽이 투명 재료로 이루어지고, 결함부를 가지는 유기 EL 소자를 준비하는 제1의 공정과, 상기 결함부를 가지는 유기 EL 소자에, 상기 투명 재료로 이루어지는 전극층측으로부터, 레이저 광을 조사하는 제2의 공정과, 상기 레이저 광이 다광자 흡수되는 과정을 거쳐 상기 유기 EL 소자로부터 방사된 방사광의 강도를 측정하는 제3의 공정과, 적층 방향에 있어서의 상기 레이저 광의 초점 위치를 변경하여, 상기 제2의 공정 및 상기 제3의 공정을 실행한 후, 상기 방사광의 강도가 극소가 되는 상기 레이저 광의 적층 방향의 초점 위치를 특정하는 제4의 공정과, 상기 특정된 적층 방향의 초점 위치에서 상기 레이저 광을 조사하여, 상기 결함부에 기인하는 불량을 해소하는 제5의 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
종래에는, 단일 재료에 대한 반사광, 즉 조사광과 동일한 파장의 반사광을 봄으로써, 당해 재료에 적절하게 레이저 초점을 맞추는 것이 가능했다. 그러나, 유기 EL 소자는, 양극, 음극, 그 사이의 복수의 유기층 등 수십 ㎚∼수백 ㎚정도의 매우 얇은 층이 복수층 적층되어 구성되어 있어, 각 층으로부터의 다중 반사광을 모니터하여, 특정한 층에 초점을 맞추어 레이저 광을 조사하는 것은 곤란했다.
본 양태에 의하면, 다광자 흡수 과정을 거쳐 방사된 특정층으로부터의 방사광의 강도에 의거하여 레이저 광의 초점 위치를 정확하게 결정할 수 있으므로, 당해 방사광에 대응한 특정층에 레이저 광의 초점을 맞출 수 있다. 따라서, 레이저 조사에 의한 손상의 발생을 억제하면서, 양극과 음극의 단락을 확실히 해소할 수 있고, 고효율의 리페어가 실현되어, 제조 수율이 향상된다.
또한, 본 발명의 일양태는, 하부 전극층, 발광층을 포함한 유기층, 상부 전극층의 순으로 적층되어, 상기 하부 전극층 및 상기 상부 전극층 중 적어도 한쪽이 투명 재료로 이루어지고, 결함부를 가지는 유기 EL 소자를 준비하는 제1의 공정과, 상기 결함부를 가지는 유기 EL 소자에, 상기 투명 재료로 이루어지는 전극층측으로부터, 레이저 광을 조사하는 제2의 공정과, 상기 레이저 광의 조사 파장보다도 단파장측에 검출되는 방사광의 강도를 측정하는 제3의 공정과, 적층 방향에 있어서의 상기 레이저 광의 초점 위치를 변경하여, 상기 제2의 공정 및 상기 제3의 공정을 실행한 후, 상기 방사광의 강도가 극소가 되는 상기 레이저 광의 적층 방향의 초점 위치를 특정하는 제4의 공정과, 상기 특정된 적층 방향의 초점 위치에서 상기 레이저 광을 조사하여, 상기 결함부에 기인하는 불량을 해소하는 제5의 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
본 양태에 의하면, 조사 레이저 광의 파장보다도 단파장인, 특정층으로부터의 방사광의 강도에 의거하여 레이저 광의 초점 위치를 정확하게 결정할 수 있으므로, 당해 방사광에 대응한 특정층에 레이저 광의 초점을 맞출 수 있다. 따라서, 레이저 조사에 의한 손상의 발생을 억제하면서, 양극과 음극의 단락을 확실하게 해소할 수 있어, 고효율의 리페어가 실현되어, 제조 수율이 향상된다.
또한, 본 발명의 일양태는, 상기 제3의 공정에 있어서는, 상기 제2의 공정에서 조사하는 레이저 광과 동일 파장의 광을 흡수하는 흡수 필터를 통하여, 상기 방사광의 강도를 측정하는 것이 바람직하다.
본 양태에 의하면, 조사하는 레이저 광과 동일 파장의 광을 흡수하는 흡수 필터를 통하여, 상기 방사광의 강도를 측정하므로, 조사하는 레이저 광과 동일한 파장의 반사광이 확실하게 제거되어, 조사하는 레이저 광과는 상이한 파장의 방사광의 강도만을 정확하게 측정할 수 있으므로, 초점 위치를 고정밀도로 결정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일양태는, 상기 제3의 공정에서 측정된 방사광은, 상기 하부 전극층, 상기 유기층 및 상기 상부 전극층을 포함하는 복수의 층 중, 특정의 층으로부터 방사된 광이며, 상기 제5의 공정에서는, 상기 특정의 층이 배치된 위치를 상기 특정된 적층 방향의 초점 위치로 하여, 레이저 광을 조사하여, 상기 결함부에 기인하는 불량을 해소한다.
다광자 흡수 과정을 거쳐 방사된 방사광, 또는, 조사 레이저 파장보다도 단파장의 방사광은, 유기 EL 소자의 적층 구조를 구성하는 각 층으로부터 방사될 가능성이 있다. 본 발명에서는, 각 층을 구성하는 재료의 밴드 갭 등으로부터, 방사광의 파장과 각 층을 대응시켜, 레이저 광의 초점을 맞추고 싶은 층에 대응하는 방사광의 파장의 강도를 측정함으로써, 적층 방향의 초점 위치를 특정하는 것이다. 이에 따라, 유기 EL 소자와 같은 적층 구조라도, 특정층에 대응한 방사광을 모니터하고, 당해 특정층에 초점을 맞추어 레이저 광을 고효율로 조사하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 일양태는, 상기 레이저 광은, 초단펄스 레이저인 것이 바람직하다.
본 양태에 의하면, 초단펄스 레이저의 조사에 의해, 특히, 아몰퍼스(비정질) 상태의 양극 또는 음극을, 용이하게 고저항화할 수 있다. 또한, 다른 레이저에서는 가공이 용이하지 않은 투명 도전성 재료에 대하여, 고저항화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일양태는, 상기 조사하는 레이저 광의 파장은, 750㎚∼1600㎚인 것이 바람직하다.
본 양태에 의하면, 사용하는 레이저의 파장은 750㎚∼1600㎚이고, 다광자 흡수에 의한 방사광 또는 조사 레이저 파장보다도 단파장의 방사광을 방사시키는 것이 가능한 파장역이다.
또한, 본 발명의 일양태는, 상기 방사광의 파장은, 상기 조사하는 레이저 광의 파장보다도 3㎚∼50㎚ 짧은 파장인 것이 바람직하다.
이 범위에서의 방사광 검출에 의해, 방사광 검출 강도의 초점 위치 의존성이 명확해 지고, 당해 초점 위치의 특정이 용이해진다.
또한, 본 발명의 일양태는, 상기 투명 재료는, 투명 금속 산화물인 것이 바람직하다.
이에 따라, 전극의 구성 재료는, 투명한 금속 산화물이므로, 초단펄스 레이저의 조사에 의해, 보다 확실하게 고저항화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일양태는, 상기 하부 전극층 및 상기 상부 전극층의 한쪽이, 고반사율의 금속으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이에 따라, 레이저 광이 상기 고반사율의 금속에서 반사되므로, 보다 고효율로 포커스하고 싶은 층에 레이저 광을 집광하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 일양태는, 상기 유기 EL 소자에는, 상기 상부 전극층의 상방에, 조광층이 적층되어 있고, 상기 제2 및 제5의 공정에서는, 상기 조광층을 통하여, 상기 레이저 광의 조사를 행해도 된다.
상술한 레이저는, 조광층을 투과할 수 있는 파장을 선택함으로써, 조광층을 통하여 단락을 해소할 수 있다.
또한, 본 발명의 일양태는, 상기 결함부는, 상기 하부 전극층과 상기 상부 전극층이 단락되어 있는 단락부이며, 상기 결함부에 기인하는 불량을 해소하는 공정은, 상기 단락부의 근방을 고저항화하는 공정인 것이 바람직하다.
본 양태에 의하면, 단락한 부분 및 그 근방 중 적어도 한쪽의 전극을 구성하는 재료를 변화시킴으로써, 하부 전극 또는 상부 전극의 일부분을 고저항화한다. 이에 따라, 단락을 해소할 수 있어, 양극과 음극의 사이의 유기층에 전압이 인가되어, 양극과 유기층과 음극을 포함하는 당해 화소의 발광이 회복된다.
또한, 본 발명은, 이러한 특징적인 수단을 구비하는 유기 EL 소자의 제조 방법으로서 실현할 수 있을 뿐만 아니라, 유기 EL 소자의 제조 방법에 포함되는 특징적인 단계를 이용한 레이저 초점 위치 설정 방법으로서 실현할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 관한 유기 EL 소자의 제조 방법 및 레이저 초점 위치 설정 방법에 대하여 도면에 의거하여 설명한다. 또한, 이하에서는, 모든 도면을 통하여 동일 또는 상당하는 요소에는 동일한 부호를 붙여, 그 중복되는 설명을 생략한다.
(실시의 형태 1)
<소자 구조>
도 1은, 본 발명의 실시의 형태 1에 관련된 유기 EL 소자(1)의 단면 개략도이다. 동 도면에 나타낸 유기 EL 소자(1)는, 양극, 음극, 및 당해 양(兩) 극의 사이에 끼워진 발광층을 포함하는 유기층을 가지는 유기 기능 디바이스이다.
도 1에 도시하는 바와같이, 유기 EL 소자(1)는, 투명 유리(9)의 위에, 평탄화막(10)과, 양극(11)과, 정공 주입층(12)과, 발광층(13)과, 격벽(14)과, 전자 주입층(15)과, 음극(16)과, 박막 실링층(17)과, 실링용 수지층(19)과, 투명 유리(18)를 구비한다.
양극(11) 및 음극(16)은, 각각, 본 발명에 있어서의 하부 전극층 및 상부 전극층에 상당한다. 또한, 정공 주입층(12), 발광층(13) 및 전자 주입층(15)은, 본 발명에 있어서의 유기층에 상당한다.
투명 유리(9 및 18)는, 발광 패널의 발광 표면을 보호하는 기판이며, 예를 들면, 두께가 0.5㎜인 투명 무알칼리 유리이다.
평탄화막(10)은, 일례로서, 절연성의 유기 재료로 이루어지고, 예를 들면 구동용의 박막 트랜지스터(TFT) 등을 포함하는 기판 상에 형성되어 있다.
양극(11)은, 정공이 공급되는, 즉, 외부 회로로부터 전류가 흘러들어가는 애노드이며, 예를 들면, Al, 혹은 은합금 APC 등으로 이루어지는 반사 전극이 평탄화막(10) 상에 적층된 구조로 되어 있다. 반사 전극의 두께는, 일례로서 10∼40㎚이다. 또한, 양극(11)은, 예를 들면 ITO(Indium Tin Oxide)와 은합금 APC 등으로 이루어지는 2층 구조여도 된다. 이와 같이, 양극(11)이, APC 등의 고반사율의 금속으로 형성됨으로써, 조사 레이저 광이 고반사율의 금속에서 반사되므로, 보다 고효율로 포커스하고 싶은 층에 레이저 광을 집광하는 것이 가능해진다.
정공(正孔) 주입층(12)은, 정공 주입성의 재료를 주성분으로 하는 층이다. 정공 주입성의 재료란, 양극(11)측으로부터 주입된 정공을 안정적으로, 또는 정공의 생성을 보조하여 발광층(13)에 주입하는 기능을 가지는 재료이며, 예를 들면, PEDOT(폴리에틸렌디옥시티오펜), 아닐린 등의 화합물이 사용된다.
발광층(13)은, 양극(11) 및 음극(16) 간에 전압이 인가됨으로써 발광하는 층이며, 예를 들면, 하층으로서 α―NPD(Bis[N―(1－naphthyl)―N―phenyl］benzidine), 상층으로서 Alq3(tris―(8－hydroxyquinoline)aluminum)가 적층된 구조로 되어 있다.
전자 주입층(15)은, 전자 주입성의 재료를 주성분으로 하는 층이다. 전자 주입성의 재료란, 음극(16)으로부터 주입된 전자를 안정적으로, 또는 전자의 생성을 보조하여 발광층(13)에 주입하는 기능을 가지는 재료이며, 예를 들면, 폴리페닐렌비닐렌(PPV)이 사용된다.
음극(16)은, 전자가 공급되는, 즉, 외부 회로에 전류가 흘러나가는 캐소드이며, 예를 들면, 투명 금속 산화물인 ITO에 의해 적층된 구조로 되어 있다. Mg, Ag 등의 재료에 의해 투명 전극으로서 형성할 수도 있다. 또한, 전극의 두께는, 일례로서 10∼40㎚이다.
격벽(14)은, 발광층(13)을 복수의 발광 영역으로 분리하기 위한 벽이며, 예를 들면, 감광성의 수지로 이루어진다.
박막 실링층(17)은, 예를 들면, 질화규소로 이루어지고, 상기한 발광층(13)이나 음극(16)을 수증기나 산소로부터 차단하는 기능을 가진다. 발광층(13) 그 자체나 음극(16)이, 수증기나 산소에 노출됨으로써 열화(산화)되어 버리는 것을 방지하기 위함이다.
실링용 수지층(19)은, 아크릴 또는 에폭시계의 수지이며, 상기의 기판 상에 형성된 평탄화막(10)으로부터 박막 실링층(17)까지의 일체 형성된 층과, 투명 유리(18)를 접합하는 기능을 가진다.
상기 기술한 양극(11), 발광층(13) 및 음극(16)의 구성은 유기 EL 소자의 기본 구성이며, 이러한 구성에 의해, 양극(11)과 음극(16)의 사이에 적당한 전압이 인가되면, 양극(11)측으로부터 정공, 음극(16)측으로부터 전자가 각각 발광층(13)에 주입된다. 이들 주입된 정공 및 전자가 발광층(13)에서 재결합하여 발생하는 에너지에 의해, 발광층(13)의 발광 재료가 여기되어 발광한다.
또한, 정공 주입층(12) 및 전자 주입층(15)의 재료는, 본 발명에서는 한정되는 것은 아니고, 주지의 유기 재료 또는 무기 재료가 이용된다.
또한, 유기 EL 소자(1)의 구성으로서, 정공 주입층(12)과 발광층(13)의 사이에 정공 수송층이 있어도 되고, 전자 주입층(15)과 발광층(13)의 사이에 전자 수송층이 있어도 된다. 또한, 정공 주입층(12) 대신에 정공 수송층이 배치되어도 되고, 전자 주입층(15) 대신에 전자 수송층이 배치되어도 된다. 정공 수송층이란, 정공 수송성의 재료를 주성분으로 하는 층이다. 여기서, 정공 수송성의 재료란, 전자 도너성을 가져 양이온(정공)이 되기 쉬운 성질과, 발생한 정공을 분자간의 전하 이동 반응에 의해 전달하는 성질을 함께 가지고, 양극(11)으로부터 발광층(13)까지의 전하 수송에 대해서 적정을 가지는 재료를 말한다. 또한, 전자 수송층은, 전자 수송성의 재료를 주성분으로 하는 층이다. 여기서, 전자 수송성의 재료란, 전자 억셉터성을 가져 음이온이 되기 쉬운 성질과, 발생한 전자를 분자간의 전하 이동 반응에 의해 전달하는 성질을 함께 가지고, 음극(16)으로부터 발광층(13)까지의 전하 수송에 대하여 적정을 가지는 재료를 말한다.
또한, 유기 EL 소자(1)는, 격벽(14)으로 분리된 각 발광 영역을 덮도록, 투명 유리(18)의 하면에, 적색, 녹색 및 청색의 색 조정을 행하는 컬러 필터(조광층)를 더 구비하는 구성이어도 된다.
또한, 본 발명에 있어서, 정공 주입층(12), 발광층(13) 및 전자 주입층(15)을 합하여 유기층(30)으로 부른다. 또한, 정공 수송층, 전자 수송층을 가지는 경우, 이들 층도 유기층(30)에 포함된다. 유기층(30)의 두께는, 일례로서, 100㎚∼200㎚이다. 또한, 격벽(14)으로 분리된 발광 영역에 배치된 평탄화막(10), 양극(11), 유기층(30), 음극(16), 박막 실링층(17) 및 투명 유리(18)를, 화소(2)로 부른다.
또한, 도 1에 나타낸 유기 EL 소자(1)는, 제조 공정에 있어서, 양극(11)과 음극(16)의 사이에 도전성의 이물(20)이 혼입하고, 이물(20)을 통하여 양극(11)과 음극(16)이 단락하고 있다. 그리고, 이물(20)의 주변인 음극의 일부(16a)를 고저항화함으로써, 이물(20)에 의해 단락된 양극(11)과 음극(16)의 사이의 단락을 해소(리페어)한 구성으로 되어 있다. 단락된 부분의 리페어 공정에 대해서는, 후에 설명한다.
도 2는, 고저항화된 음극의 형상을 나타내는 유기 EL 소자의 상면도이다. 동 도면에 도시하는 바와같이, 본 실시의 형태에서는, 이물(20)의 주위의 소정 영역의 음극(16)에 레이저 초점이 맞추어져 레이저가 조사된다. 예를 들면, 이물(20)로부터 10㎛ 정도 떨어진 주위의 음극(16)에, 20㎛×20㎛의 정방형의 각주형상으로 레이저가 고효율로 조사되어, 고저항화된 음극의 일부(16a)가 형성된다.
<제조 방법>
다음에, 유기 EL 소자(1)의 제조 방법에 대해서 설명한다.
도 3은, 본 발명에 관련된 유기 EL 소자의 제조 방법을 설명하는 플로우챠트이다.
우선, 유기 EL 패널을 준비한다(S10). 유기 EL 패널은, 유기 EL 소자와 당해 유기 EL 소자를 구동하는 구동 회로가 형성된 화소가 매트릭스형상으로 배치된 것이다. 본 공정은, 매트릭스형상으로 배치된 복수의 화소가 가지는 유기 EL 소자를 적층 형성하는 공정이며, 제1의 공정에 상당한다.
다음에, 단계 S10에서 형성된 복수의 화소가 가지는 유기 EL 패널에 있어서, 화소마다 가지는 유기 EL 소자의 단락 상태를 검사하고, 당해 단락 상태에 있는 단락 결함부를 특정한다(S20).
마지막으로, 단계 S20에서 검출된 단락 결함부를 레이저 조사에 의해 리페어한다(S30). 단계 S30에 있어서의 공정은, 본 발명의 특징적인 공정이다.
이상의 공정에 의해, 고수율로 고품질의 유기 EL 소자를 가지는 유기 EL 패널이 완성된다.
이하, 상술한 3공정에 대해서, 상세하게 설명한다.
우선, 유기 EL 소자를 준비하는 공정(S10)에 대해서 설명한다.
도 4는, 본 발명의 제1의 공정에서 준비된 유기 EL 소자의 단면 개략도이다. 동 도면에는, 이물(20)에 의해 양극(11) 및 음극(16)이 단락된 유기 EL 소자(1A)의 단면 구조가 나타나 있다.
우선, TFT를 포함한 기판 상에, 절연성의 유기 재료로 이루어지는 평탄화막(10)을 형성하고, 그 후, 평탄화막(10) 상에 양극(11)을 형성한다. 양극(11)은, 예를 들면, 스퍼터링법에 의해, 평탄화막(10) 상에 Al이 30㎚ 성막되고, 그 후, 포토리소그래피 및 웨트 에칭에 의한 패터닝 공정을 거쳐 형성된다.
다음에, 양극(11) 상에, 예를 들면, PEDOT를 크실렌으로 이루어지는 용제에 용해하고, 이 PEDOT 용액을 스핀 코팅함으로써, 정공 주입층(12)을 형성한다.
다음에, 정공 주입층(12)의 위에, 예를 들면, 진공 증착법에 의해 α―NPD, Alq3를 적층하여, 발광층(13)을 형성한다.
다음에, 발광층(13)의 위에, 예를 들면, 폴리페닐렌비닐렌(PPV)을, 크실렌 또는 클로로포름으로 이루어지는 용제에 녹여 스핀 코팅함으로써, 전자 주입층(15)을 형성한다.
계속하여, 전자 주입층(15)이 형성된 기판을 대기 폭로시키지 않고, 음극(16)을 형성한다. 구체적으로는, 전자 주입층(15)의 위에, 스퍼터링법에 의해 ITO(Indium Tin Oxide)가 35㎚ 적층됨으로써, 음극(16)이 형성된다. 이 때, 음극(16)은, 아몰퍼스 상태로 되어 있다.
상기 제조 공정에 의해, 발광 소자로서의 기능을 가지는 유기 EL 소자가 형성된다. 또한, 양극(11)의 형성 공정과 정공 주입층(12)의 형성 공정의 사이에, 표면 감광성 수지로 이루어지는 격벽(14)이 소정 위치에 형성된다.
다음에, 음극(16)의 위에, 예를 들면, 플라즈마 CVD(Chemical Vapor Deposition) 법에 의해 질화규소를 500㎚ 적층하여, 박막 실링층(17)을 형성한다. 박막 실링층(17)은, 음극(16)의 표면에 접하여 형성되므로, 특히, 보호막으로서의 필요 조건을 엄격하게 하는 것이 바람직하고, 상기한 질화규소로 대표되는 비산소계 무기 재료가 바람직하다. 또한, 예를 들면, 산화규소(SiXOY)나 산질화규소(SiXOYNZ)와 같은 산소계 무기 재료나, 이들 무기 재료가 복수층 형성된 구성이어도 된다. 또한, 형성 방법은, 플라즈마 CVD법에 한정되지 않고, 아르곤 플라즈마를 이용한 스퍼터링법 등, 그 외의 방법이어도 된다.
다음에, 박막 실링층(17)의 표면에, 실링용 수지층(19)을 도포한다. 그 후, 도포된 실링용 수지층(19) 상에, 투명 유리(18)를 배치한다. 여기서, 투명 유리(18)의 주면에, 미리 칼라 필터(조광층)가 형성되어도 된다. 이 경우에는, 컬러 필터가 형성된 면을 하방으로 하여, 도포된 실링용 수지층(19) 상에 투명 유리(18)를 배치한다. 또한, 박막 실링층(17), 실링용 수지층(19) 및 투명 유리(18)는, 본 발명에 있어서의 보호층에 상당한다.
마지막으로, 투명 유리(18)를 상면측으로부터 하방으로 가압하면서 열 또는 에너지선을 부가하고 실링용 수지층(19)을 경화하여, 투명 유리(18)와 박막 실링층(17)을 접착한다.
이러한 형성 방법에 의해, 도 4에 나타내는 유기 EL 소자(1)가 형성된다.
또한, 양극(11), 정공 주입층(12), 발광층(13), 전자 주입층(15) 및 음극(16)의 형성 공정은, 본 발명에 의해 한정되는 것은 아니다.
다음에, 유기 EL 소자의 단락 결함부를 특정하는 공정(S20)에 대해서 설명한다.
도 4에 있어서, 이물(20)은, 예를 들면, 양극(11)의 재료인 Al이, 양극(11)의 형성 후, 양극(11) 상에 부착되고, 계속하여, 정공 주입층(12), 발광층(13), 전자 주입층(15), 음극(16)이 적층되었기 때문에 생긴 것이다. 이물(20)의 크기는, 일례로서 직경이 200㎚, 높이가 500㎚ 정도이다. 이물(20)에 의해 양극(11)과 음극(16)이 단락되므로, 이 화소(2)에서는 유기 EL 소자는 발광하지 않고, 멸점 화소가 된다.
도 5는, 본 발명의 실시의 형태에 관련된 단계 S20를 설명하기 위한 동작 플로우챠트이다.
우선, 단계 S10에서 형성한 유기 EL 패널의 점등 검사를 행한다(S21). 구체적으로는, 유기 EL 패널이 구비하는 구동 회로에 의해, 또는, 외부 접속된 소스 미터에 의해, 유기 EL 패널이 가지는 전화소에, 순바이어스 전압을 일제히 인가시킨다. 이 때, 동시에, 전화소를, CCD 카메라 등으로 촬상한다.
그리고, 상기 순바이어스 전압 인가 기간에 있어서의 촬상 화상으로부터 각 화소의 발광 휘도를 산출하고, 당해 발광 휘도가 소정의 역치 이하인 화소, 즉 멸점 화소를 검출한다(S22).
다음에, 검출된 멸점 화소를 확대 관측한다(S23). 구체적으로는, 예를 들면, 카메라 현미경을 이용하여 멸점 화소를 관측한다.
이 때, 확대 관측된 멸점 화소의 영역에 있어서, 이물(20)을 특정한다(S24).
다음에, 단계 S22에서 검출된 멸점 화소에, 역바이어스 전압을 인가하여 리크 발광하는 발광점을 특정한다(S25). 정상 화소에서는, 상기 역바이어스 전압에 의해 유기 EL 소자에 전류는 흐르지 않지만, 단락 결함부를 가지는 유기 EL 소자에서는, 리크 전류에 의한 리크 발광이 단락 개소에서 관측된다. 이 리크 발광 상태를 촬상하여 얻어진 화상에 의해, 발광 화소 중의 리크 발광점을 특정한다. 구체적으로는, 유기 EL 패널이 구비하는 구동 회로에 의해, 또는, 외부 접속된 소스 미터에 의해, 검사 대상의 화소에 소정의 역바이어스 전압을 인가시킨다. 그리고, 상기 역바이어스 전압이 인가되어 있는 기간에 역치 강도 이상의 리크 발광을 한 발광점을 특정한다. 또한, 역바이어스 전압 인가에 의한 리크 발광은 미약하기 때문에, CCD 카메라 등에 의한 촬상은, 완전 차광 환경에서 실행되는 것이 바람직하다. 그리고, 역치 강도로 각 촬상점의 발광 강도를 2치화하여, 리크 발광점의 적절함과 부적절함을 판단한다. 이와 같이 하여 리크 발광점을 특정한다.
또한, CCD 카메라는, 냉각형 CCD 카메라가 바람직하다. 이에 따라, 미약한 유기 EL 소자의 리크 발광의 촬상에 있어서도, 소정의 S/N비를 확보할 수 있다. 따라서, 검사 시에 있어서의 노이즈를 배제하여, 결함 화소의 검출 정밀도가 향상된다.
다음에, 단계 S24에서 확대 관측된 순바이어스 전압 인가에 있어서의 멸점 화소의 화상과, 단계 S25에서 관측된 역바이어스 전압 인가에 있어서의 리크 발광점의 화상을 합성함으로써, 당해 멸점 화소에 있어서의 단락 결함부의 위치를 확정시킨다(S26).
또한, 상술의 단계 S26에 있어서의 단락 결함부 위치의 확정 프로세스에서는, 순바이어스 전압 인가에 있어서 특정된 이물과, 역바이어스 전압 인가에 있어서 특정된 리크 발광점의 일치도를 가지고 단락 결함부 위치를 확정시키고 있는데, 순바이어스 전압 인가에 있어서의 이물 특정 또는 역바이어스 전압 인가에 있어서의 리크 발광점 특정을 가지고 단락 결함부 위치를 확정시켜도 된다.
또한, 단락 결함부를 가지는 화소의 검출은, 상술한 방법에 한정되지 않고, 예를 들면, 유기 EL 소자의 양극(11) 및 음극(16)의 사이에 흐르는 전류치를 측정하고, 전류치의 크기에 의거하여 검출해도 된다. 이 경우, 순바이어스 전압을 인가하면 정상 화소와 동등의 전류치가 얻어지고, 역바이어스 전압을 인가하면 리크 발광이 관측되는 화소를, 멸점 화소로 판단해도 된다.
다음에, 본 발명의 주요부인, 유기 EL 소자의 단락 결함부를 레이저 조사에 의해 리페어하는 공정(S30)에 대해서 설명한다.
본 공정에서는, 레이저 조사 파장과 동일한 파장을 가지는 반사광을 모니터하는 것이 아니라, 유기 EL 소자를 구성하는 다층막 중의 어느 특정층으로부터의 방사광을 모니터함으로써, 당해 특정층에 레이저 초점을 맞추는 것이다. 상기 방사광은, 상기 특정층에서의 다광자 흡수에 의해 발생하는 것이며, 당해 특정층에 고유의 파장역을 가지는 것이 될 수 있다. 따라서, 특정층에 고효율로 레이저를 조사하는 경우에는, 당해 특정층에 대응한 방사광을 모니터하면서, 레이저원과 당해 특정막의 거리를 조정함으로써, 당해 특정층에 레이저 초점을 맞추는 것이 가능해진다.
또한, 상술한 다광자 흡수 과정을 거쳐 방사된 방사광은, 각 층을 구성하는 재료의 밴드 갭 등에 의거하여, 각 층과 대응되는 것인데, 당해 방사광은 이에 한정되지 않는다. 다광자 흡수 과정을 거친 것으로 판단되지 않는 방사광이라도, 조사하는 레이저 광 파장보다도 단파장의 광이며, 각 층과 대응되는 것이 가능한 방사광에 의해 Z방향의 초점 위치를 특정하는 것이면, 본 발명의 제조 방법에 포함된다.
도 6은, 본 발명의 실시의 형태에 관련된 단계 S30을 설명하기 위한 동작 플로우챠트이다. 또한, 도 7은, 본 발명의 실시의 형태에 관련된 레이저 리페어를 실시하기 위한 시스템 구성도이다. 도 7에 기재된 시스템은, 레이저 발진기(101)와, 검출기(102)와, CCD 카메라(103)와, 조명(104)과, 스테이지(105), 흡수 필터(106)를 구비한다. 또한, 제조 제작중인, 유기 EL 소자(1A)를 가지는 유기 EL 패널이, 스테이지(105)의 위에 고정 배치되어 있다.
레이저 발진기(101)는, 예를 들면, 파장이 750㎚∼1600㎚, 출력 에너지가 1∼30μJ, 펄스폭이 몇펨토초부터 몇피코초 오더인 초단펄스 레이저를 발진하는 것이 가능하다. 이러한 초단펄스 레이저에는, 예를 들면 펨토초 레이저가 포함되고, 적합한 펄스폭의 범위는, 100fs∼20ps이다. 초단펄스 레이저의 조사에 의해, 특히, 아몰퍼스(비정질) 상태의 양극 또는 음극의 구성 재료를 용이하게 고저항화할 수 있다. 또한, 다른 레이저에서는 가공이 용이하지 않은 투명 도전성 재료에 대해서, 고저항화할 수 있다.
본 실시의 형태에 있어서는, 음극(16)에 레이저 초점을 맞추어, 음극(16)의 일부를 고저항화시키고 있다. 이 때, 음극(16)의 일부를 고저항화시키는 것이 가능한 출력 에너지의 범위는, 조사하는 레이저의 파장에 따른다. 과대한 출력 에너지를 가지는 레이저를 음극(16)에 조사하면, 레이저가 음극(16)의 하방에 설치된 유기층(30)에까지 도달하여, 유기층(30)이 손상을 받게 된다. 또한, 과소 출력 에너지를 가지는 레이저를 음극(16)에 조사하면, 음극(16)은 고저항화되지 않는다. 또한, 펄스폭이 20psec 이상인 펄스폭의 레이저를 조사하면, 유기층(30)은 손상을 받게 된다. 이들을 종합하여, 상기 레이저 파장의 범위에서, 또한 상기 펄스폭 범위의 펄스폭의 레이저를 유기 EL 소자에 조사함으로써, 용이하게 음극(16)의 일부를 고저항화할 수 있다.
검출기(102)는, 레이저 조사에 의해 유기 EL 소자로부터 방사된 방사광을 분광하는 분광기이다.
CCD 카메라(103)는, 스테이지(105)의 높이 Z 및 평면 방향을 고정밀도로 조정하기 위해, 스테이지 상의 유기 EL 패널 표면을 관찰하는 모니터이다.
조명(104)은, 유기 EL 패널 표면 상태나 레이저 조사 상태의 관측을 보조하는 기능을 가진다.
스테이지(105)는, 높이 방향 Z, 및 평면 방향 X 및 Y로 가동(可動)이며, 레이저 리페어하는 대상물을 고정하는 기능을 가진다.
흡수 필터(106)는, 조사하는 레이저 광과 동일 파장의 광을 흡수하여, 검출기(102)측에 투과시키지 않는 기능을 가진다.
이하, 도 6의 플로우챠트에 따라, 리페어 공정(S30)을 상세하게 설명한다.
우선, 레이저 리페어되는 유기 EL 소자의 높이를 설정한다(S31). 구체적으로는, 작업자는, CCD 카메라(103)에서 투영되는 영상을 모니터로 보면서, 시각 관찰로 Z방향을 설정한다.
다음에, 설정된 Z위치에 있어서, 레이저 파장과 동일한 파장의 가이드 광, 또는 레이저 광 그 자체를 유기 EL 패널에 조사한다(S32).
상술한 단계 S32는, 유기 EL 소자(1A)에, 음극측으로부터, 레이저 광을 조사하는 제2의 공정에 상당한다.
다음에, 설정된 Z위치에 있어서, 유기 EL 패널로부터의 방사광을 검출기(102)로 분광 측정한다(S33).
상술한 단계 S33는, 레이저 광이 다광자 흡수되는 과정을 거쳐 유기 EL 소자(1A)로부터 방사된 방사광의 강도를 측정하는 제3의 공정에 상당한다.
상기 단계 S31∼S33를, 다른 Z위치에 있어서 실행한다. 이와같이 하여, Z위치마다 분광 검출된 스펙트럼을 취득한다.
도 8은, 높이 방향을 파라미터로 하여 측정한 방사광의 분광 스펙트럼을 나타내는 도면이다. 본 실시의 형태에서는, 레이저의 입사 파장이 800㎚로 되어 있다. 동 도면에 기재된 그래프에 있어서, 가로축은 유기 EL 소자로부터의 방사광의 파장을 나타내고, 세로축은 당해 방사광의 검출 강도를 나타내고 있다. 또한, 검출 강도는, 각 Z위치에 대하여 측정된 분광 스펙트럼을 비교하기 위해서 세로축 방향으로 어긋나게 표시하고 있다. 동 도면의 분광 스펙트럼에는, 주로 4개의 피크 파장(도 8에 있어서의 A∼D)이 검출되어 있다.
도 9는, 높이 방향을 파라미터로 하여 측정한 방사광의 분광 스펙트럼을 확대 표시한 도면이다. 동 도면에 나타내는 바와같이, 분광 스펙트럼에 있어서 관측되는 피크 파장은, 어느것이나 레이저 입사 파장보다도 단파장측에 위치하고 있다. 이는, 유기 EL 소자를 구성하는 각 적층막이, 입사한 레이저에 의해 다광자 흡수하여 여기됨으로써, 입사 레이저보다 단파장의 광을 방사하는 것으로 추측된다. 도 8 및 도 9에 나타낸 방사 피크가, 상기 다광자 흡수에 의한 것이라고 하면, 각 적층막의 밴드 갭 등을 고려함으로써, 피크 A는 음극(16)(ITO)과 전자 주입층(15)의 계면으로부터의 방사광에 대응하고, 피크 B는 전자 주입층(15)으로부터의 방사광에 대응하고, 피크 C는 음극(16)(ITO)으로부터의 방사광에 대응하고, 피크 D는 발광층(13)으로부터의 방사광에 대응하는 것으로 판단된다.
도 10은, 방사광 검출 강도의 Z위치 의존성을 나타내는 그래프이다. 도 10은, 도 8 및 도 9의 분광 스펙트럼을, 상술한 4개의 방사광 피크 파장에 주목하여, 각 피크 파장에 있어서의 Z위치와 검출 강도의 관계를 플롯한 것이다. 도 10에 있어서, 검출 강도는 Z위치 의존성을 가지고 있고, 검출 강도가 극소가 되는 Z위치 부근에서는, 다광자 흡수에 의한 방사량이 작은 것을 나타낸다. 당해 극소가 되는 Z위치 부근에 있어서 다광자 흡수에 의한 방사량이 작다는 것은, 포커스되어 조사된 레이저가, Z위치에 있는 피조사물에 고효율로 흡수되어 있는 것을 의미한다. 예를 들면, Z위치 의존성이 강한 피크 파장 A 및 B에서는, Z위치가 －30㎛∼－40㎛근처에서, 검출 강도가 극소로 되어 있다. 특히, 피크 파장 A에서는, 상기 극소가 되는 Z위치에 있어서의 방사광 강도가 작으므로, Z위치를 －30㎛∼－40㎛으로 설정함으로써, 레이저 입사광을 음극(16)(ITO)과 전자 주입층(15)의 계면에 효율적으로 포커스하는 것이 가능해진다.
또한, 검출 강도가 극소가 되는 Z위치란, 도 10의 Z위치 의존성을 나타내는 그래프에 있어서 검출 강도가 극소치가 되는 Z위치에 한정되는 것이 아니라, 검출 강도가 극소치가 되는 Z위치를 포함하는 소정의 Z위치의 범위로 정의한다.
또한, 방사광의 파장은, 조사하는 레이저 광의 파장보다도 3㎚∼50㎚ 짧은 파장인 것이 바람직하다. 이 범위에서의 방사광 검출에 의해, 방사광 검출 강도의 초점 위치 의존성이 명확하게 되어, 당해 초점 위치의 특정이 용이해진다.
다시, 도 6으로 되돌아가, 레이저 리페어 공정의 설명을 한다.
다음에, 레이저 리페어할 때의 스테이지 높이를 특정한다(S35). 구체적으로는, 도 10에 나타낸 각 방사광 피크 파장에 있어서의 방사광 검출 강도의 Z위치 의존성으로부터, 레이저 리페어할 때의 최적의 Z위치를 특정한다. 상술한 예에 의하면, Z위치를 －30㎛∼－40㎛으로 특정함으로써, 800㎚의 파장을 가지는 레이저 입사광을, 음극(16)(ITO)과 전자 주입층(15)의 계면에 효율적으로 포커스하는 것이 가능해진다.
상술한 단계 S35는, 방사광의 강도가 극소가 되는 레이저 광의 적층 방향의 초점 위치를 특정하는 제4의 공정에 상당한다.
다음에, 레이저 조사 위치 및 묘화 라인의 설정을 행한다(S36). 구체적으로는, 도 2에 나타내는 바와같이, 본 실시의 형태에서는, 이물(20)의 주위의 소정 영역의 음극(16)에 레이저를 조사하도록, 이물로부터 10㎛정도 떨어진 주위의 음극(16)에, 20㎛×20㎛의 정방형의 각주형상으로 레이저를 조사하도록, 평면 방향의 묘화 라인의 설정을 행한다.
다음에, 단계 S35에서 특정한 스테이지 높이 및 단계 S36에서 설정한 평면 방향의 묘화 라인에 따라, 레이저 묘화를 개시한다(S37).
도 11a는, 레이저 조사 중에 있어서의 유기 EL 소자의 단면 개략도이다.
동 도면에 도시하는 바와같이, 이물(20)이 존재하는 단락 결함부를 둘러싸도록, 당해 결함부의 주위에 레이저(125)의 조사를 행함으로써, 이물(20)과 전기적으로 단락되어 있는 음극 영역, 즉, 음극의 일부(16a)로 둘러싸인 음극 영역은, 다른 음극 영역과 절연되어, 이물(20)을 통하여 양극(11)과 단락 접속되어 있다. 이에 따라, 양극(11)과 음극(16)의 사이에 흐르는 전류 패스는, 음극의 일부(16a)로 둘러싸인 음극 영역에는 발생하지 않지만, 당해 음극 영역 이외의 음극 영역에는 정상적으로 발생한다.
상술한 단계 S37은, 특정된 적층 방향의 위치를, 레이저 광의 적층 방향에 있어서의 초점 위치로서 레이저 광을 조사하고, 단락 결함부에 기인하는 불량을 해소하는 제5의 공정에 상당한다.
마지막으로, 상술한 레이저 리페어에 의해, 단락 결함부를 가지고 있는 화소가 회복되었는지를, 점등 확인한다(S38).
도 11b는, 레이저 묘화시 및 회복 점등 확인시에 있어서의 화소의 발광 상태를 나타내는 도면이다. 단계 S37에 있어서의 레이저 묘화의 사이에는, 단락 결함부를 가지는 화소는, 묘화 라인이 연결되지 않는한 순바이어스 전압을 인가해도 발광하지 않는다. 한편, 묘화 라인이 완료된 후의 회복 점등 확인시에는, 순바이어스 전압의 인가에 의해, 묘화 라인으로 둘러싸인 영역은 발광하지 않는데, 그 외의 영역은 발광하는 것이 확인된다. 이를 유기 EL 발광 패널 전체로서 확인한 경우에는, 20㎛×20㎛의 정방형인 영역이 비발광이어도, 당해 비발광 부분은 시각 인지되지 않고, 유기 EL 패널의 화질이 향상한다.
종래에는, 단일 재료에 대한 반사광을 봄으로써, 당해 재료에 적절히 레이저 초점을 맞추는 것이 가능했지만 , 유기 EL 소자는, 양극, 음극, 그 사이의 복수의 유기층 등 몇십 ㎚∼몇백 ㎚정도의 매우 얇은 층이 복수층 적층되어 구성되어 있어, 각 층으로부터의 다중 반사광을 모니터하여, 특정의 층에 초점을 맞추어 레이저 광을 조사하는 것은 곤란했다.
이에 대하여, 이상 설명한 유기 EL 소자(1)의 제조 방법에 의하면, 다광자 흡수 과정을 거쳐 방사된 특정의 층으로부터의 방사광 강도에 의거하여 레이저 광의 초점 위치를 정확하게 결정할 수 있으므로, 레이저 조사에 의한 손상의 발생을 억제하면서, 양극과 음극의 단락을 확실하게 해소할 수 있다. 따라서, 고효율의 리페어가 실현되어, 제조 수율이 향상된다.
또한, 상술한 유기 EL 소자(1)의 제조 방법에 있어서, Z위치 특정을 행하는 단계 S31∼S35는, 레이저 리페어의 직전에 되어도 되고, 또한, 복수의 유기 EL 패널에 공통되는 것으로서, 단계 S36∼S38에 있어서의 레이저 리페어 공정의 직전이 아니라, 별도, 사전에 실시해 두어도 된다.
<제1의 변형예>
도 12는, 본 발명의 실시의 형태의 제1의 변형예에 관련된 유기 EL 소자의 단면 개략도이다. 본 변형예에 관련된 유기 EL 소자(50)는, 상술한 실시의 형태에 관련된 유기 EL 소자(1)와 비교하여, 레이저 조사하는 영역만이 다르고, 소자의 적층 구조 및 이물의 발생 상태는 동일하다. 이하, 상기 실시의 형태와 같은 점은 설명을 생략하고, 다른 점만 설명한다. 상기 실시의 형태에서는, 특정의 방사광을 모니터함에 의한 Z방향의 최적화 프로세스를 거친 후, 이물(20)을 둘러싸도록 정방형의 각주형상으로 레이저가 조사되었는데, 본 변형예에서는, 이물(20)을 포함하는 방형 영역 전체에 레이저가 조사된다.
또한, 본 변형예에 있어서도, 레이저 조사하여 상기 방형 영역을 고저항화하기 전에, 도 6에 나타내는 단계 S31∼S35를 실행하여 유기 EL 소자(50)의 Z위치를 특정한다. 이에 따라, 레이저 조사에 의한 손상의 발생을 억제하면서, 양극과 음극의 단락을 확실하게 해소할 수 있다.
본 변형예에 있어서의 레이저 조사에 의해서도, 이물(20)을 포함하는 음극 영역은 고저항화되어, 다른 음극 영역과 절연된다. 이에 따라, 양극(11)과 음극(16)의 사이에 흐르는 전류 패스는, 이물(20)을 포함하는 음극 영역에는 발생하지 않지만, 당해 음극 영역 이외의 음극 영역에는 정상적으로 발생한다.
<제2의 변형예>
다음에, 본 발명의 실시의 형태의 제2의 변형예에 대해서 설명한다. 본 변형예에 관련된 유기 EL 소자(60)가 상기한 실시의 형태에 관련된 유기 EL 소자(1)와 다른 점은, 양극과 음극이 도전성 이물을 통하지 않고 직접 접촉하여 단락되어 있고, 당해 단락된 부분의 리페어를 행하는 점이다.
도 13은, 본 발명의 실시의 형태의 제2의 변형예에 관련된 유기 EL 소자의 단면 개략도이다. 동 도면에 나타낸 유기 EL 소자(60)의 적층 구조는, 실시의 형태 1과 같기 때문에, 설명을 생략한다. 도 13에서는, 양극(11)과 음극(16)이, 음극의 일부(116a)에 있어서 직접 접촉되어 있다. 이는, 예를 들면, 유기층(30)의 형성 공정에 있어서 단락 부분의 위치에 핀 홀이 형성되고, 그 후, 음극(16)의 형성 공정에 있어서 당해 핀 홀에 음극(16)을 구성하는 재료가 유입되어 음극(16)이 형성되었기 때문에, 이와 같이 직접 접촉된 것이다. 그리고, 음극의 일부(116a)를 고저항화함으로써, 단락된 양극(11)과 음극(16)의 단락을 해소한 구성으로 되어 있다. 상기 실시의 형태에서는, 특정의 방사광을 모니터함에 의한 Z방향의 최적화 프로세스를 거친 후, 이물(20)을 둘러싸도록 정방형의 각주형상으로 레이저가 조사되었는데, 본 변형예에서는, 상기 핀홀부를 포함하는 방형 영역 전체에 레이저가 조사된다.
또한, 본 변형예에 있어서도, 레이저 조사하여 상기 방형 영역을 고저항화하기 전에, 도 6에 나타내는 단계 S31∼S35를 실행하여 유기 EL 소자(60)의 Z위치를 특정한다. 이에 따라, 레이저 조사에 의한 손상의 발생을 억제하면서, 양극과 음극의 단락을 확실하게 해소할 수 있다.
본 변형예에 있어서의 레이저 조사에 의해서도, 상기 핀홀부를 포함하는 음극 영역은, 양극(11)과 절연된다. 이에 따라, 양극(11)과 음극(16)의 사이에 흐르는 전류 패스는, 상기 핀홀부를 포함하는 음극 영역에는 발생하지 않지만, 당해 음극 영역 이외의 음극 영역에는 정상적으로 발생한다.
또한, 본 발명은, 상기한 실시의 형태 및 그 변형예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 개량, 변형을 행해도 된다.
예를 들면, 상술한 실시의 형태에서는, 하부 전극을 양극, 상부 전극을 음극으로 하는 구성에 대해서 나타냈는데, 하부 전극을 음극, 상부 전극을 양극으로 하는 구성이어도 된다. 또한, 유기 EL 소자의 구성인 평탄화막, 양극, 정공 주입층, 발광층, 격벽, 전자 주입층, 음극, 박막 실링층, 실링용 수지층 및 투명 유리는, 상기한 실시의 형태에 나타낸 구성에 한정되지 않고, 재료나 구성, 형성 방법을 변경해도 된다. 예를 들면, 정공 주입층과 발광층의 사이에 정공 수송층이 있어도 되고, 전자 주입층과 발광층의 사이에 전자 수송층이 있어도 된다. 또한, 격벽으로 분리된 각 발광 영역을 덮도록, 투명 유리의 하면에, 적색, 녹색 및 청색의 색 조정을 행하는 컬러 필터를 구비하는 구성이어도 된다. 상술한 펨토초 레이저는, 컬러 필터를 투과할 수 있으므로, 당해 컬러 필터를 통하여 단락을 해소할 수 있다.
또한, 레이저의 조사 위치는, 상술한 실시의 형태에 한정되지 않고, 이물이나 단락 부분을 포함하는 소정의 범위로 설정되어도 되고, 이물이나 단락 부분에만 설정되어도 된다. 또한, 이물이나 단락 부분의 주위를 둘러싸도록 설정되어도 된다. 또한, 레이저의 조사는, 음극에 한정되지 않고 양극에 대해서 행해져도 된다.
또한, 본 발명은, 하부 전극층, 발광층 및 상부 전극층의 순으로 적층되고, 하부 전극층 및 상부 전극층 중 적어도 한쪽이 투명 재료로 이루어지는 발광 소자에, 레이저 광을, 투명 재료로 이루어지는 전극층측으로부터, 레이저 광의 초점 위치를 적층 방향으로 변화시키면서 조사하고, 초점 위치를 적층 방향으로 변화시킬 때마다, 레이저 광이 다광자 흡수되는 과정을 거쳐 발광 소자로부터 방사된 방사광의 강도를 측정하여, 방사광의 강도가 극소가 되는 레이저 광의 적층 방향의 초점 위치를 특정하는 레이저 초점 위치의 설정 방법으로도 적용 가능하다.
상기 레이저 초점 위치의 설정 방법에 의해, 다광자 흡수 과정을 거쳐 방사된 특정층으로부터의 방사광의 강도에 의거하여 레이저 광의 초점 위치를 정확하게 결정할 수 있으므로, 당해 방사광에 대응한 특정층에 레이저 광의 초점을 맞출 수 있다. 따라서, 레이저 조사에 의한 손상의 발생을 억제하면서, 특정층에 대한 레이저 가공을 확실하게 실행할 수 있어, 고효율의 가공 처리가 실현되어, 제조 수율이 향상된다.
또한, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 한, 당업자가 생각하는 각종 변형을 본 실시의 형태에 실시한 것이나, 다른 실시의 형태 및 그 변형예에 있어서의 구성 요소를 조합하여 구축되는 형태도, 본 발명의 범위 내에 포함된다. 본 발명은, 예를 들면, 도 14에 나타내는 것과 같은, 유기 EL 소자를 구비한 박형 플랫 텔레비전 시스템의 제조에 적합하다.
<산업상의 이용 가능성>
본 발명에 관련된 유기 EL 소자의 제조 방법 및 레이저 초점 위치의 설정 방법은, 특히, 대화면 및 고해상도가 요망되는 박형 TV 및 퍼스널 컴퓨터의 디스플레이 등의 기술 분야에 유용하다.
1, 1A, 50, 60 : 유기 EL 소자 2, 102 : 화소
9 : 투명 유리 10 : 평탄화막
11 : 양극 12 : 정공 주입층
13 : 발광층 14 : 격벽
15 : 전자 주입층 16 : 음극
16a, 116a : 음극의 일부 17 : 박막 실링층
18 : 투명 유리 19 : 실링용 수지층
20 : 이물 30 : 유기층
101 : 레이저 발진기 102 : 검출기
103 : CCD 카메라 104 : 조명
105 : 스테이지 106 : 흡수 필터
125 : 레이저

Claims (12)

  1. 하부 전극층, 발광층을 포함하는 유기층, 상부 전극층의 순으로 적층되고, 상기 하부 전극층 및 상기 상부 전극층 중 적어도 한쪽이 투명 재료로 이루어지며, 결함부를 가지는 유기 EL 소자를 준비하는 제1의 공정과,
    상기 결함부를 가지는 유기 EL 소자에, 상기 투명 재료로 이루어지는 전극층측으로부터, 레이저 광을 조사하는 제2의 공정과,
    상기 레이저 광이 다광자 흡수되는 과정을 거쳐 상기 유기 EL 소자로부터 방사된 방사광의 강도를 측정하는 제3의 공정과,
    적층 방향에 있어서의 상기 레이저 광의 초점 위치를 변경하여, 상기 제2의 공정 및 상기 제3의 공정을 실행한 후, 상기 방사광의 강도가 극소가 되는 상기 레이저 광의 적층 방향의 초점 위치를 특정하는 제4의 공정과,
    상기 특정된 적층 방향의 초점 위치에서 상기 레이저 광을 조사하여, 상기 결함부에 기인하는 불량을 해소하는 제5의 공정을 포함하는, 유기 EL 소자의 제조 방법.
  2. 하부 전극층, 발광층을 포함하는 유기층, 상부 전극층의 순으로 적층되고, 상기 하부 전극층 및 상기 상부 전극층 중 적어도 한쪽이 투명 재료로 이루어지며, 결함부를 가지는 유기 EL 소자를 준비하는 제1의 공정과,
    상기 결함부를 가지는 유기 EL 소자에, 상기 투명 재료로 이루어지는 전극층측으로부터, 레이저 광을 조사하는 제2의 공정과,
    상기 레이저 광의 조사 파장보다도 단파장측에 검출되는 방사광의 강도를 측정하는 제3의 공정과,
    적층 방향에 있어서의 상기 레이저 광의 초점 위치를 변경하여, 상기 제2의 공정 및 상기 제3의 공정을 실행한 후, 상기 방사광의 강도가 극소가 되는 상기 레이저 광의 적층 방향의 초점 위치를 특정하는 제4의 공정과,
    상기 특정된 적층 방향의 초점 위치에서 상기 레이저 광을 조사하여, 상기 결함부에 기인하는 불량을 해소하는 제5의 공정을 포함하는, 유기 EL 소자의 제조 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제3의 공정에 있어서는, 상기 제2의 공정에서 조사하는 레이저 광과 동일한 파장의 광을 흡수하는 흡수 필터를 통하여, 상기 방사광의 강도를 측정하는, 유기 EL 소자의 제조 방법.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제3의 공정에서 측정된 방사광은, 상기 하부 전극층, 상기 유기층 및 상기 상부 전극층을 포함하는 복수의 층 중, 특정의 층으로부터 방사된 광이며,
    상기 제5의 공정에서는,
    상기 특정의 층이 배치된 위치를 상기 특정된 적층 방향의 초점 위치로 하여, 레이저 광을 조사하고, 상기 결함부에 기인하는 불량을 해소하는, 유기 EL 소자의 제조 방법.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 레이저 광은, 초단펄스 레이저인, 유기 EL 소자의 제조 방법.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 조사하는 레이저 광의 파장은, 750㎚∼1600㎚인, 유기 EL 소자의 제조 방법.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 방사광의 파장은, 상기 조사하는 레이저 광의 파장보다도 3㎚∼50㎚ 짧은 파장인, 유기 EL 소자의 제조 방법.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 투명 재료는, 투명 금속 산화물인, 유기 EL 소자의 제조 방법.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 하부 전극층 및 상기 상부 전극층의 한쪽이, 고반사율의 금속으로 형성되어 있는, 유기 EL 소자의 제조 방법.
  10. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 유기 EL 소자에는, 상기 상부 전극층의 상방에, 조광층이 적층되어 있고,
    상기 제2 및 제5의 공정에서는, 상기 조광층을 통하여, 상기 레이저 광의 조사를 행하는, 유기 EL 소자의 제조 방법.
  11. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 결함부는, 상기 하부 전극층과 상기 상부 전극층이 단락되어 있는 단락부이고,
    상기 결함부에 기인하는 불량을 해소하는 공정은, 상기 단락부의 근방을 고저항화하는 공정인, 유기 EL 소자의 제조 방법.
  12. 하부 전극층, 발광층, 상부 전극층의 순으로 적층되고, 상기 하부 전극층 및 상기 상부 전극층 중 적어도 한쪽이 투명 재료로 이루어지는 발광 소자에, 상기 투명 재료로 이루어지는 전극층측으로부터, 레이저 광을 조사하는 공정과,
    상기 레이저 광이 다광자 흡수되는 과정을 거쳐 상기 발광 소자로부터 방사된 방사광의 강도를 측정하는 공정과,
    적층 방향에 있어서의 상기 레이저 광의 초점 위치를 변경하여, 상기 레이저 광을 조사하는 공정 및 상기 방사광의 강도를 측정하는 공정을 실행한 후, 상기 방사광의 강도가 극소가 되는 상기 레이저 광의 적층 방향의 초점 위치를 특정하는 공정을 포함하는, 레이저 초점 위치 설정 방법.
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