WO2011135823A1 - 有機el表示装置の検査方法及び製造方法 - Google Patents

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light emission
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平岡 知己
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パナソニック株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an inspection method for an organic EL display device, and more particularly to an inspection method and a manufacturing method for an organic EL display device having a repairable organic EL element.
  • An organic EL display using an organic electroluminescence element (hereinafter referred to as an organic EL element) is known as an image display apparatus using a current-driven light emitting element. Since this organic EL display has the advantages of good viewing angle characteristics and low power consumption, it has attracted attention as a next-generation FPD (Flat Panel Display) candidate.
  • FPD Next-generation FPD
  • the organic EL elements constituting the pixels are arranged in a matrix.
  • a thin film transistor TFT is provided at the intersection of a plurality of scanning lines and a plurality of data lines, and a holding capacitor element (capacitor) and a gate of a driving transistor are provided on the TFT. Is connected. Then, the TFT is turned on through the selected scanning line, a data signal from the data line is input to the driving transistor and the holding capacitor element, and the light emission timing of the organic EL element is controlled by the driving transistor and the holding capacitor element.
  • the organic EL element can emit light until the next scanning (selection), so that even if the duty ratio is increased, the luminance of the display is reduced. There is nothing wrong.
  • an organic EL element is short-circuited in a manufacturing process that requires fine processing. Electrical problems such as opening and opening will occur.
  • Patent Document 1 discloses a technique for detecting defective pixels caused by organic EL elements.
  • an image is captured in an inspection apparatus including means for applying a reverse bias to an organic EL element, means for imaging a leak light emission state from the organic EL element in a completely light-shielded state, and means for inspecting a captured image. Leak light emission with a predetermined luminance or higher is detected from the image. Thereby, a potential defective portion of the organic EL element can be inspected in a short time to determine whether or not the entire organic EL element is a non-defective product, and the inspection apparatus can be used as a mass production inspection apparatus.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an organic EL display device inspection method and manufacturing method in which pixel defects do not flow out even when a light emission state by applying a reverse bias voltage changes with time.
  • the purpose is to provide.
  • an inspection method for an organic EL display device is an inspection method for an organic EL display device including a plurality of light-emitting pixels each having an organic EL element.
  • a first step of imaging the light-emitting pixel for a predetermined time with a reverse bias voltage applied to the light-emitting pixel, and a light-emitting point that emits leak light at a threshold intensity or higher in the first step is specified.
  • the same light emitting point is identified in two or more steps of the plurality of second steps.
  • the inspection method and the manufacturing method of the organic EL display device of the present invention even if leakage light emission due to application of a reverse bias voltage occurs only in the initial stage, flashes, or occurs later, Since the determination can be made, the outflow of defective pixels can be prevented, and an organic EL display device can be manufactured with high accuracy and a high-quality organic EL display device can be provided.
  • FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration of an organic EL display device according to an embodiment.
  • FIG. 2A is a circuit configuration diagram of a normal light emitting pixel included in the organic EL display device.
  • FIG. 2B is a circuit configuration diagram of a defective pixel included in the organic EL display device.
  • FIG. 3 is a structural cross-sectional view of the luminescent pixel according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a block configuration diagram of an inspection system for an organic EL display device according to the embodiment.
  • FIG. 5 is an operation flowchart for explaining the inspection method of the organic EL display device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an operation flowchart for explaining step S02 in the inspection method for the organic EL display device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing the image acquired in step S021 in the inspection method for the organic EL display device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8A is a graph showing a mode in which the leak light emission of the defective pixel determined by the inspection method of the organic EL display device of the present invention disappears with time.
  • FIG. 8B is a graph showing a mode in which the leak light emission of the defective pixel determined by the inspection method of the organic EL display device of the present invention is continuous regardless of the passage of time.
  • FIG. 8C is a graph showing a mode in which leak light emission of a defective pixel, which is determined by the inspection method of the organic EL display device of the present invention, frequently occurs with time.
  • FIG. 8A is a graph showing a mode in which the leak light emission of the defective pixel determined by the inspection method of the organic EL display device of the present invention disappears with time.
  • FIG. 8B is a graph showing a mode in which the leak light emission of the defective pixel determined
  • FIG. 8D is a graph showing a mode in which the leak light emission of the defective pixel determined by the inspection method of the organic EL display device of the present invention is discontinuous.
  • FIG. 9 is a graph showing the characteristics of an imaging point that is not determined as a leak light emission point in the inspection method of the organic EL display device of the present invention.
  • An inspection method for an organic EL display device is an inspection method for an organic EL display device including a plurality of light-emitting pixels each having an organic EL element, and a reverse bias voltage is applied to the plurality of light-emitting pixels.
  • a light emitting pixel having a defect such as a short circuit has been detected by applying a reverse bias voltage to an organic EL element and imaging leakage light emission in a completely light-shielded state.
  • pixel defects that cannot be detected depending on the imaging timing because the light emission to be captured changes with time.
  • the light emitting pixel including the leak light emission point specified in the second step a plurality of times is determined as the defective pixel, it is possible to take an image including the flashing light emission and the subsequent light emission. Further, noise during inspection is eliminated, and detection accuracy of defective pixels is improved.
  • a plurality of times of imaging is repeatedly performed for a predetermined time, and the coordinates and emission intensity of the light emission point are extracted from each captured image, and are compared, and the light emission point at which the same light emission is obtained a plurality of times is determined as the defect position.
  • a light emitting point where only one light emission is obtained is determined to be normal (noise). Therefore, outflow of defects can be prevented, and a highly reliable organic EL display device can be manufactured.
  • the voltage value of the reverse bias voltage is made constant during the predetermined time of imaging the light emitting pixel in the first step. Is preferred.
  • the voltage value of the reverse bias voltage applied to the light emitting element does not fluctuate during a predetermined time for imaging, leak light emission can be reliably captured.
  • the application of a voltage using an AC voltage is not performed so that the forward bias voltage and the reverse bias voltage are alternately applied.
  • the voltage value of the reverse bias voltage applied to the light emitting pixel may not be changed.
  • the application of the reverse bias voltage to the light emitting pixel and the imaging of the light emitting pixel may be performed in synchronization.
  • the predetermined time for imaging the light emitting pixel in the first step is 5 to 60 seconds.
  • the luminance values due to leaked light emission from the defective pixels are averaged, the noise level is increased, and the S / N ratio is decreased. If the period is too short, the absolute value of the luminance value due to leak light emission from the defective pixel is small and sufficient signal intensity cannot be obtained.
  • the first step and the second step are preferably repeated 3 to 10 times.
  • the number of repetitions is two, only the light-emitting pixel having the light emission point specified as the leak light emission point in all two times is determined as the defective pixel, and the light emission pixel having the light emission point at which the leak light emission changes with time. The probability of flowing out as normal pixels becomes very high.
  • the number of repetitions is 11 or more, the detection time becomes long. Therefore, when the detection process is part of the manufacturing process, the manufacturing cost increases, which is not appropriate.
  • the inspection method of the organic EL display device is obtained by imaging with a cooled CCD camera in the first step and by imaging in the first step in the second step. It is preferable to identify the light emitting point that has leaked light based on the obtained image.
  • the same light emitting point is specified in two or more steps of the plurality of second steps, and the plurality of second times.
  • a light emitting pixel including the light emitting point may be determined as a defective pixel in the third step.
  • the threshold intensity may be determined based on an average luminance of the plurality of light emitting pixels.
  • the average luminance of the plurality of light emitting pixels is obtained by imaging simultaneous light emission from all of the plurality of light emitting pixels.
  • the noise average value is calculated, and in the second step, the noise average value is calculated in advance from an image obtained by imaging light emitted from the plurality of light emitting pixels or a part of the plurality of pixels.
  • a light emitting point that emits light of the threshold intensity that is a value obtained by adding a predetermined offset value is specified as a light emitting point that emits leak light.
  • the noise level it is possible to set the noise level according to the imaging situation in imaging of leak light emission of a weak organic EL element.
  • the threshold intensity for specifying the leak emission point can be set from this noise level and an arbitrary offset value, it is possible to realize defective pixel detection with high accuracy corresponding to the imaging situation and the leak emission situation. It becomes.
  • the present invention can be realized not only as an inspection method for an organic EL display device having such characteristic means, but also as a method for manufacturing an organic EL display device.
  • the second step of identifying the light emitting point that has emitted the leaked light of the threshold intensity or higher, the first step and the second step are repeated a plurality of times, and then the same light emitting point in the second step more than once
  • the third step of determining a light emitting pixel including the light emitting point as a defective pixel Thereby, the outflow of defective pixels can be prevented, and a highly reliable organic EL display device can be manufactured.
  • FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration of an organic EL display device according to an embodiment.
  • the organic EL display device 1 illustrated in FIG. 1 includes a control unit 11, a display unit 12, a data line driving circuit 13, and a scanning line driving circuit 14.
  • the control unit 11 converts a video signal input from the outside into a luminance signal that determines light emission of the light emitting pixel, and outputs the luminance signal to the data line driving circuit 13 in the scanning order. In addition, the control unit 11 controls the timing of outputting the luminance signal output from the data line driving circuit 13 and the output timing of the scanning signal output from the scanning line driving circuit 14.
  • the data line driving circuit 13 realizes light emission of the light emitting pixels corresponding to the video signal by outputting a luminance signal to each data line.
  • the scanning line driving circuit 14 outputs a scanning signal to each scanning line to drive circuit elements included in the light emitting pixels at a predetermined driving timing.
  • the display unit 12 has a plurality of light emitting pixels arranged in a matrix. Each of the plurality of light emitting pixels emits light according to the luminance signal from the data line driving circuit 13 and the scanning signal from the scanning line driving circuit 14.
  • FIG. 2A is a circuit configuration diagram of a normal light emitting pixel included in the organic EL display device.
  • the light emitting pixel 15 shown in the figure includes an organic EL element 16, a drive transistor 17, a selection transistor 18, and a capacitor 19. Further, a data line 131 is arranged for each light emitting pixel column, a scanning line 141 is arranged for each light emitting pixel row, and a positive power supply line 151 and a negative power supply line 152 are arranged in common for all the light emitting pixels.
  • the drain electrode of the selection transistor 18 is connected to the data line 131, the gate electrode of the selection transistor 18 is connected to the scanning line 141, and the source electrode of the selection transistor 18 is connected to the capacitor 19 and the gate electrode of the driving transistor 17.
  • the drain electrode of the drive transistor 17 is connected to the positive power supply line 151, and the source electrode is connected to the anode of the organic EL element 16.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the structure of the light emitting pixel according to the embodiment.
  • the light emitting pixel 15 shown in the figure includes a substrate 100, a drive circuit layer 101, a light emitting layer 102, and a transparent sealing film 110.
  • the substrate 100 is, for example, a glass substrate.
  • the substrate 100 can also be a flexible substrate made of resin.
  • the substrate 100 and the drive circuit layer 101 constitute a thin film transistor (TFT) substrate.
  • TFT thin film transistor
  • an opaque substrate such as a silicon substrate can also be used.
  • the drive circuit layer 101 includes a drive transistor 17, a capacitor 19, and a selection transistor 18 formed on the substrate 100.
  • the drive circuit layer 101 has a flat surface to ensure flatness.
  • the light emitting layer 102 includes an anode 161, a hole injection layer 162, a hole transport layer 163, an organic light emitting layer 164, a bank layer 165, an electron injection layer 166, and a transparent cathode 167.
  • the light emitting pixel 15 shown in FIG. 3 has a top emission structure. That is, when a voltage is applied to the light emitting layer 102, light is generated in the organic light emitting layer 164, and light is emitted upward through the transparent cathode 167 and the transparent sealing film 110. Further, light emitted downward from the organic light emitting layer 164 is reflected by the anode 161, and light is emitted upward through the transparent cathode 167 and the transparent sealing film 110.
  • the anode 161 is an electrode that is laminated on the surface of the planarizing film of the drive circuit layer 101 and applies a positive voltage to the light emitting layer 102 with respect to the transparent cathode 167.
  • the hole injection layer 162 is formed on the surface of the anode 161 and has a function of injecting holes into the organic light emitting layer 164 stably or by assisting the generation of holes. Thereby, the driving voltage of the light emitting layer 102 is lowered, and the lifetime of the element is extended by stabilizing the hole injection.
  • the hole transport layer 163 is formed on the surface of the hole injection layer 162, efficiently transports holes injected from the hole injection layer 162 into the organic light emitting layer 164, and the organic light emitting layer 164 and hole injection. It has a function of preventing deactivation of excitons at the interface with the layer 162 and further blocking electrons.
  • the hole transport layer 163 may be omitted depending on the material of the hole injection layer 162 and the organic light emitting layer 164 which are adjacent layers.
  • the organic light emitting layer 164 is formed on the surface of the hole transport layer 163 and has a function of emitting light by generating an excited state by injecting and recombining holes and electrons.
  • As the organic light emitting layer 164 not only a low molecular organic material but also a light emitting polymer organic material that can be formed by a wet film forming method such as ink jet or spin coating is used.
  • the bank layer 165 is formed on the surface of the hole injection layer 162 and has a function as a bank for forming the hole transport layer 163 and the organic light emitting layer 164 formed by a wet film formation method in a predetermined region. .
  • the electron injection layer 166 is formed on the organic light emitting layer 164, reduces the barrier for electron injection into the organic light emitting layer 164, lowers the driving voltage of the light emitting layer 102, and suppresses exciton deactivation. Have As a result, it is possible to stabilize the electron injection and prolong the life of the device, enhance the adhesion with the transparent cathode 167, improve the uniformity of the light emitting surface, and reduce device defects.
  • the transparent cathode 167 is laminated on the surface of the electron injection layer 166, and has a function of applying a negative voltage to the light emitting layer 102 with respect to the anode 161 and injecting electrons into the element (particularly the organic light emitting layer 164).
  • the transparent sealing film 110 is formed on the surface of the transparent cathode 167 and has a function of protecting the element from moisture. Further, the transparent sealing film 110 is required to be transparent.
  • the organic EL display device 1 Due to the structure of the light emitting pixels 15 described above, the organic EL display device 1 has a function as an active matrix display device.
  • the circuit configuration of the above-described light emitting pixel is not limited to the circuit configuration illustrated in FIG. 2A.
  • the selection transistor 18 and the drive transistor 17 are circuit components necessary for flowing a drive current corresponding to the voltage value of the luminance signal to the organic EL element 16, but are not limited to the above-described form. Further, a case where another circuit component is added to the circuit components described above is also included in the light emitting pixel circuit of the organic EL display device according to the present invention.
  • the anode of an organic EL element is used in a manufacturing process that requires fine processing as the structure of a light emitting pixel is miniaturized and thinned, and as the number of light emitting pixels is increased. Electrical problems such as short-circuiting and opening between the cathodes occur.
  • FIG. 2B is a circuit configuration diagram of a defective pixel included in the organic EL display device.
  • the circuit configuration shown in the figure represents a state where the anode and cathode of the organic EL element are short-circuited. That is, as compared with the circuit configuration described in FIG. 2A, a difference is that a short-circuit component 47 that realizes an electrical conduction state is connected in parallel between the anode and the cathode of the organic EL element 46.
  • the state in which the organic EL element 46 is short-circuited is defined as the organic EL element 46 being in a short-circuited state when the resistance value of the short-circuit component 47 is in a low-resistance state.
  • the electron injection layer 166 are assumed to be in point contact via pinholes generated in the organic light emitting layer 164.
  • the defective pixel having the short-circuit component 47 In order to ensure the display quality of the organic EL display panel, it is necessary to prevent the defective pixel having the short-circuit component 47 from flowing out and to reliably send the defective pixel to the repair process.
  • a repairing process for removing the short-circuit component 47 for example, irradiation of a laser to a location where the short-circuit component 47 is present may be mentioned.
  • the repaired portion becomes a black spot, but normal light emission is performed in other light-emitting regions.
  • a leak light emission point in a light emitting pixel is specified by an image obtained by imaging the leak light emission state.
  • the leak light emission state by applying the reverse bias voltage changes with time, there is light emission that cannot be detected depending on the imaging timing, and the defective pixel in which the leak light emission occurs is not sent to the repair process. It flows out as it is.
  • the inspection method of the organic EL display device of the present invention it is possible to prevent the pixel defect from flowing out even if the light emission state by applying the reverse bias voltage changes with time.
  • FIG. 4 is a block configuration diagram of the inspection system for the organic EL display device according to the embodiment.
  • the inspection system described in the figure includes a control device 20, a monitor 21, a source meter 22, an XY stage controller 23, an XY stage 24, and a CCD camera 25. Further, the figure shows a state in which the light emission state of the display unit 12 included in the organic EL display device 1 is captured by the CCD camera 25.
  • the control device 20 causes the source meter 22 to apply a reverse bias voltage to each light emitting pixel 15 of the display unit 12 during a predetermined period. Further, the control device 20 moves the XY stage 24 with respect to the XY stage controller 23 so that the CCD camera 25 can capture the light emission state of the light emitting pixels to be imaged. Further, the control device 20 causes the CCD camera 25 to capture the light emission state of the light emitting pixels to be imaged within the above period, and obtains a captured image from the CCD camera 25. Moreover, the control apparatus 20 specifies the light emission point which carried out leak light emission from the image obtained by imaging the light emitted from all the light emission pixels 15 or the some light emission pixels 15 within the said period.
  • control device 20 executes the above-described process of applying the reverse bias voltage and specifying the light emission point a plurality of times, and includes the light emission point when the same light emission point is specified in the process more than once.
  • the light emitting pixel is determined as a defective pixel. Further, the control device 20 displays the determined defective pixel information on the monitor 21.
  • FIG. 5 is an operation flowchart for explaining the inspection method of the organic EL display device according to the embodiment of the present invention.
  • this inspection method a defective pixel in which the organic EL element is in a short-circuited state is identified with high accuracy among the light-emitting pixels of the organic EL display device.
  • the control device 20 applies a predetermined reverse bias voltage to the light emitting pixel 15 to be inspected (S01). Specifically, the control device 20 applies a constant reverse bias voltage from the source meter 22 to the light emitting pixel 15 to be inspected for a predetermined time. Thereby, since the voltage value of the reverse bias voltage applied to the organic EL element 16 does not fluctuate during a predetermined time for imaging, leak light emission can be reliably captured. In the present invention, the application of a voltage using an AC voltage is not performed so that the forward bias voltage and the reverse bias voltage are alternately applied.
  • a common terminal in which the drain electrodes of all the drive transistors 17 of the display unit 12, the cathode electrodes of all the organic EL elements 16, and the gate electrodes of all the drive transistors 17 are bundled is provided at the panel end, and each of the common terminals And the source meter 22 are terminal-connected.
  • a voltage of 15 V to 25 V is applied to the cathode electrode (K) of the organic EL element 16, and the drain electrode (D) of the drive transistor 17 is set to the GND potential.
  • the drive transistor 17 needs to be in an on state in order to observe the presence or absence of leakage light emission due to the reverse leakage current of the organic EL element.
  • a common terminal obtained by bundling the cathode electrodes and anode electrodes of all the organic EL elements 16 of the display unit 12 is provided at the panel end, and the common terminals and the source meter 22 are connected to each other.
  • a voltage of 15 V to 25 V is applied to the cathode electrode (K) of the organic EL element 16, and the cathode electrode (K) is set to the GND potential.
  • the probe is brought into contact with all terminals of each light emitting pixel 15 of the display unit 12, and a predetermined reverse bias voltage is applied to the entire surface or a selected area.
  • test pins may be brought into contact with all terminals arranged in the entire display unit 12, and a defective pixel to be inspected and a normal pixel to be compared may be specified by a switch operation such as a multiplexer.
  • the measurement may be performed by bringing a test pin into contact with only the wiring to the light emitting pixel to be inspected, and moving on the display unit 12 to bring the test pin into contact with the target pixel.
  • a probe having a plurality of pins of about one block which is a plurality of light emitting pixel units and movable on the display unit 12 may be provided.
  • control device 20 specifies a light emitting point that has emitted a leak light that is equal to or higher than the threshold intensity during the period in which the reverse bias voltage is applied in step S01 (S02).
  • step S02 the operation in step S02 will be described in detail.
  • FIG. 6 is an operation flowchart for explaining step S02 in the inspection method of the organic EL display device according to the embodiment of the present invention.
  • the control device 20 causes the CCD camera 25 to image the light emission state of the light emitting pixel 15 to be inspected during the application period of the reverse bias voltage (S021).
  • the camera imaging is executed in a completely light-shielded environment.
  • the exposure time of the camera imaging is preferably 5 to 60 seconds, and it is desirable to optimize the condition of the exposure time according to the S / N ratio. As a result, it is possible to realize highly accurate light emission point detection within an appropriate detection period, and as a result, it is possible to realize highly accurate defective pixel detection.
  • the exposure time is too long, luminance values due to weak leak light emission are averaged, the noise level is increased, and the S / N ratio is reduced. If the period is too short, the absolute value of the luminance value due to leak light emission from the defective pixel is small and sufficient signal intensity cannot be obtained.
  • Step S01 and step S021 described above correspond to a first step of imaging a light emitting pixel for a predetermined time with a reverse bias voltage applied to a plurality of light emitting pixels.
  • control device 20 performs image processing on the image acquired by the camera imaging in step S021, and extracts the imaging information (coordinates, light emission intensity) of each imaging point (S022).
  • FIG. 7 is a diagram showing the image acquired in step S021 in the inspection method for the organic EL display device according to the embodiment of the present invention.
  • Each imaging element of the CCD camera 25 is sufficiently smaller than the light emitting pixels 15 (subpixels indicated by R, G, and B in FIG. 7). Therefore, it has the accuracy of detecting leak light emission points that may be scattered in the region of the organic EL element, and the above image is subjected to image processing, thereby imaging each imaging element as each imaging point. Information (coordinates, emission intensity) is associated.
  • FIG. 7 shows a case where the leak light emission point L emits light with higher luminance than other regions.
  • a method for determining whether or not each imaging point is specified as a leak light emission point will be described.
  • an average luminance is calculated for a plurality of light emitting pixels imaged simultaneously. Specifically, a value obtained by dividing the sum of the emission intensities of the imaging points in the area of the plurality of light emitting pixels simultaneously imaged by the number of imaging points in the area of the plurality of light emitting pixels simultaneously imaged is a plurality of The average luminance for the light emitting pixels is used. This is the noise average value.
  • the offset value is a value determined by an S / N ratio necessary for specifying the leak light emission point with high accuracy, and the setting can be changed due to characteristic variations between detection systems and display panels. .
  • a light emitting point that emits light above the threshold intensity is identified as a leak light emitting point. That is, the light emission intensity at each imaging point is binarized with the threshold intensity to determine whether or not the leak light emission point is correct.
  • the CCD camera 25 used in step S02 is preferably a cooled CCD camera. Thereby, a predetermined S / N ratio can be secured even in imaging of leak light emission of a weak organic EL element. Therefore, noise during inspection is eliminated, and the detection accuracy of defective pixels is improved.
  • a plurality of CCD cameras 25 may be installed in accordance with the camera field of view so that the entire surface of the display unit 12 can be imaged, and captured images from each camera may be processed.
  • an image obtained by capturing an image of a partial area of the display unit 12 and sequentially scanning the area may be processed.
  • step S022 corresponds to a second step of specifying a light emitting point that has leaked light at a threshold intensity or higher in step S01 and step S021.
  • control device 20 executes the predetermined reverse bias voltage application in step S01 and the specification of the leak light emission point in step S02 a plurality of times for similar inspection target light emission pixels.
  • step S01 and step S02 are executed a plurality of times (Yes in step S03), when the same leak emission point is specified in two or more steps in the plurality of steps S02 (Yes in step S04), The light emitting pixel 15 including the leak light emission point is determined as a defective pixel (S05). Further, when the same leak light emission point is not specified in two or more steps in the plurality of steps S02 (No in step S04), the leak light emission point specified in only one step is regarded as noise ( S06). That is, the light emitting pixel including only the leak light emission point specified in the one-time step and the light emission pixel not specifying the leak light emission point are determined as normal pixels.
  • Steps S04 and S05 described above are repeated when Step S01 and Step S02 are repeated a plurality of times, and the same light emission point is specified in two or more steps of the plurality of Steps S022. This corresponds to a third step of determining a light emitting pixel including a defective pixel.
  • the voltage value of the reverse bias voltage applied to the light emitting pixel is not changed from the start of the first step S01 of the plurality of steps S01 to the end of the last step S01.
  • the application of the reverse bias voltage to the light emitting pixel in step S01 and the imaging of the light emitting pixel in step S021 may be performed in synchronization.
  • the number of repetitions of steps S01 and S02 is preferably 3 to 10 times. As a result, it is possible to realize defective pixel detection with high accuracy within an appropriate detection period.
  • the number of repetitions is two, only the light-emitting pixel having the light emission point specified as the leak light emission point in all two times is determined as the defective pixel, and the light emission pixel having the light emission point at which the leak light emission changes with time. The probability of flowing out as normal pixels becomes very high.
  • the number of repetitions is 11 times or more, the detection time becomes long, so that it is not appropriate because the manufacturing cost increases when it is part of the manufacturing process.
  • FIG. 8A to FIG. 8D are graphs showing characteristics of leak light emission points of defective pixels determined by the inspection method of the organic EL display device of the present invention.
  • One data in each bar graph described in FIGS. 8A to 8D is obtained by applying a reverse bias voltage to all the light emitting pixels 15 of the display unit 12 and exposing and photographing the light emitting state for 30 seconds with the CCD camera 25. This is the emission intensity at one imaging point extracted from the image.
  • a plurality of data in each bar graph shows the result of acquiring the light emission intensity of the imaging point by the above-described 30-second light emission for the same imaging point 10 times.
  • the threshold intensity of the light emission level that identifies the leak light emission is set to 500 cd.
  • the average luminance for all the light emitting pixels 15 is calculated during the application period of the reverse bias voltage. Specifically, a value obtained by dividing the sum of the emission intensities of the imaging points in the area of all the light emitting pixels 15 simultaneously imaged by the number of imaging points in the area of all the light emitting pixels 15 simultaneously imaged, The average noise value for all the luminescent pixels 15 is used.
  • 400 cd / m 2 is obtained as the noise average value.
  • a value obtained by adding an offset value to the average noise value is defined as a threshold intensity.
  • the offset value is a value determined by the S / N ratio necessary for specifying the leak light emission point with high accuracy, and is, for example, 100 cd / m 2 .
  • the imaging point represented by the graph shown in FIG. 8A is a mode in which light emission disappears with time, and light emission is detected in the first half light emission operation during 10 consecutive light emission operations.
  • the cause of such light emission is presumed that leakage light emission does not occur when a current flows through a low resistance portion formed gradually by application of a reverse bias.
  • even a light emitting pixel exhibiting such a light emitting mode can be reliably determined as a defective pixel.
  • the imaging point represented by the graph illustrated in FIG. 8B is a mode in which light emission is continued regardless of the passage of time, and light emission is detected over 10 consecutive light emission operations.
  • the imaging point represented by the graph illustrated in FIG. 8C is a mode in which light emission frequently occurs as time elapses, and light emission is frequently detected in the latter half light emission operation during 10 consecutive light emission operations. .
  • the imaging point represented by the graph illustrated in FIG. 8D is a mode in which light emission is discontinuous, and light emission is detected randomly over 10 continuous light emission operations.
  • the predetermined reverse bias voltage application in step S01 and the leak light emission point specification in step S02 are performed for the same light emission pixels to be inspected. Running times. Any of the imaging points represented by the graphs described in FIGS. 8A to 8D is identified as a leak light emission point because light emission of two or more times is detected during the ten repetitive operations.
  • FIG. 9 is a graph showing characteristics of imaging points that are not determined as leak emission points by the organic EL display device inspection method of the present invention. In the figure, since the imaging point represented by the described graph is detected to emit light only once during 10 repetitive operations, it is determined that the imaging point is not a leak light emission point.
  • control device 20 displays the light emitting pixels 15 determined as defective pixels in step S05 on the monitor 21 (S07).
  • a light emitting pixel having a defect such as a short circuit has been detected by applying a reverse bias to an organic EL element and imaging leakage light emission in a completely light-shielded state.
  • pixel defects that cannot be detected depending on the imaging timing because the light emission to be captured changes with time.
  • this aspect it is possible to take an image including flashing light emission accompanied by aging and subsequent light emission. Further, noise during inspection is eliminated, and detection accuracy of defective pixels is improved.
  • a plurality of times of imaging is repeatedly performed for a predetermined time, and the coordinates and emission intensity of the light emission point are extracted from each captured image, and are compared, and the light emission point at which the same light emission is obtained a plurality of times is determined as the defect position.
  • a light emitting point where only one light emission is obtained is determined to be normal (noise). Therefore, outflow of defects can be prevented, and a highly reliable organic EL display device can be manufactured.
  • the noise level can be set according to the imaging situation.
  • the threshold intensity for specifying the leak emission point can be set from this noise level and the offset value that can be changed due to variations in characteristics between detection systems and display panels. Corresponding high-accuracy defective pixel detection can be realized.
  • step S01 to step S07 is also applied to a part of the manufacturing method of the organic EL display device. According to this, for a defective pixel in a short-circuited state, a high-quality organic EL display device is manufactured by passing the defective pixel detected with high accuracy by the inspection method according to the present invention to the subsequent repair process. Is possible.
  • the inspection method of the organic EL display device according to the present invention has been described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments.
  • a light emitting pixel to be inspected is selected from the data line driving circuit 13 and the scanning line driving circuit 14 included in the organic EL display device 1, and the reverse bias is selected.
  • a voltage may be applied.
  • the inspection method for an organic EL display device of the present invention is useful in technical fields such as a flat-screen television and a personal computer display that require a large screen and high resolution.

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Abstract

 逆バイアスを印加することによる発光状態が時間経過と共に変化しても、画素欠陥が流出しない有機EL表示装置の検査方法を提供する。複数の発光画素を備えた有機EL表示装置の検査方法は、複数の発光画素に対し逆バイアス電圧を印加した状態で、所定の時間、発光画素を撮像する第1のステップと、第1のステップにおいて閾値強度以上のリーク発光をした発光点を特定する第2のステップと、第1のステップ及び第2のステップを複数回繰り返した後、複数回の第2のステップのうちの2回以上のステップで同一の発光点が特定された場合に、当該発光点を含む発光画素を欠陥画素と判定する第3のステップとを含む。

Description

有機EL表示装置の検査方法及び製造方法
 本発明は、有機EL表示装置の検査方法に関し、特にリペア可能な有機EL素子を有する有機EL表示装置の検査方法及び製造方法に関する。
 電流駆動型の発光素子を用いた画像表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子と記す。)を用いた有機ELディスプレイが知られている。この有機ELディスプレイは、視野角特性が良好で、消費電力が少ないという利点を有するため、次世代のFPD(Flat Panel Display)候補として注目されている。
 通常、画素を構成する有機EL素子はマトリクス状に配置される。例えば、アクティブマトリクス型の有機ELディスプレイでは、複数の走査線と複数のデータ線との交点に薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)が設けられ、このTFTに保持容量素子(コンデンサ)及び駆動トランジスタのゲートが接続されている。そして、選択した走査線を通じてこのTFTをオンさせ、データ線からのデータ信号を駆動トランジスタ及び保持容量素子に入力し、その駆動トランジスタ及び保持容量素子によって有機EL素子の発光タイミングを制御する。この画素駆動回路の構成により、アクティブマトリクス型の有機ELディスプレイでは、次の走査(選択)まで有機EL素子を発光させることが可能であるため、デューティ比が上がってもディスプレイの輝度減少を招くようなことはない。しかしながら、アクティブマトリクス型の有機ELディスプレイでは、発光画素の構造が微細化、薄型化されるほど、また、発光画素数が増加するほど、微細加工を必要とする製造工程において、有機EL素子の短絡や開放といった電気的な不具合が発生してしまう。
 これに対し、有機EL素子に起因する欠陥画素を検出する技術が特許文献1に開示されている。特許文献1では、有機EL素子に逆バイアスを印加する手段と、完全遮光状態で有機EL素子からのリーク発光状態を撮像する手段と、撮像画像を検査する手段とを備えた検査装置において、撮像画像から所定の輝度以上のリーク発光を検出する。これにより、有機EL素子の潜在的な不良箇所を短時間で検査して、有機EL素子全体が良品か否かを判定でき、当該検査装置が量産検査装置として使用できるとしている。
特開2008-21441号公報
 しかしながら、特許文献1に記載された欠陥部の検出方法では、逆バイアス電圧を印加することによる発光状態は時間経過と共に変化するため、撮像タイミングによっては検出できない発光が存在し、リーク発光が生じている画素欠陥が流出してしまう。
 すなわち、本願発明者が新たに発見した知見によれば、欠陥部のなかには、逆バイアス電圧の印加を開始した初期においては、リーク発光が生じるものの、やがてリーク発光が消失してしまうようなものや、反対に、逆バイアス電圧の印加を開始した初期においては、リーク発光が生じないものの、やがてリーク発光が生じるようなものも存在するため、特許文献1に記載された検出方法では、かかる欠陥部を特定することができない。
 本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、逆バイアス電圧を印加することによる発光状態が時間経過と共に変化しても、画素欠陥が流出しない有機EL表示装置の検査方法及び製造方法を提供することを目的とする。
 上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る有機EL表示装置の検査方法は、有機EL素子を有する複数の発光画素を備えた有機EL表示装置の検査方法であって、前記複数の発光画素に対し、逆バイアス電圧を印加した状態で、所定の時間、前記発光画素を撮像する第1のステップと、前記第1のステップにおいて、閾値強度以上のリーク発光をした発光点を特定する第2のステップと、前記第1のステップ及び前記第2のステップを複数回繰り返した後、前記複数回の第2のステップのうちの2回以上のステップで同一の前記発光点が特定された場合に、当該発光点を含む発光画素を欠陥画素と判定する第3のステップとを含むことを特徴とする。
 本発明の有機EL表示装置の検査方法及び製造方法によれば、逆バイアス電圧印加によるリーク発光が、初期のみ生じるものや、点滅するもの、あるいは後発的に生じるものであっても、欠陥画素と判定することができるので、欠陥画素の流出を防ぐことができ、高精度に有機EL表示装置を製造すること、及び、高品質の有機EL表示装置を提供することが可能となる。
図1は、実施の形態に係る有機EL表示装置の構成を示す機能ブロック図である。 図2Aは、有機EL表示装置の有する正常な発光画素の回路構成図である。 図2Bは、有機EL表示装置の有する欠陥画素の回路構成図である。 図3は、実施の形態に係る発光画素の構造断面図である。 図4は、実施の形態に係る有機EL表示装置の検査システムのブロック構成図である。 図5は、本発明の実施の形態に係る有機EL表示装置の検査方法を説明する動作フローチャートである。 図6は、本発明の実施の形態に係る有機EL表示装置の検査方法におけるステップS02を説明する動作フローチャートである。 図7は、本発明の実施の形態に係る有機EL表示装置の検査方法におけるステップS021で取得した画像を表す図である。 図8Aは、本発明の有機EL表示装置の検査方法にて判定された欠陥画素のリーク発光が、時間の経過とともに消滅していくモードを表すグラフである。 図8Bは、本発明の有機EL表示装置の検査方法にて判定された欠陥画素のリーク発光が時間の経過に関係なく継続的であるモードを表すグラフである。 図8Cは、本発明の有機EL表示装置の検査方法にて判定された欠陥画素のリーク発光が時間の経過とともに頻発するモードを表すグラフである。 図8Dは、本発明の有機EL表示装置の検査方法にて判定された欠陥画素のリーク発光が非連続的であるモードを表すグラフである。 図9は、本発明の有機EL表示装置の検査方法にて、リーク発光点と判定されない撮像点の特性を表すグラフである。
 本発明の一態様に係る有機EL表示装置の検査方法は、有機EL素子を有する複数の発光画素を備えた有機EL表示装置の検査方法であって、前記複数の発光画素に対し、逆バイアス電圧を印加した状態で、所定の時間、前記発光画素を撮像する第1のステップと、前記第1のステップにおいて、閾値強度以上のリーク発光をした発光点を特定する第2のステップと、前記第1のステップ及び前記第2のステップを複数回繰り返した後、前記複数回の第2のステップのうちの2回以上のステップで同一の前記発光点が特定された場合に、当該発光点を含む発光画素を欠陥画素と判定する第3のステップとを含むものである。
 従来、有機EL素子に逆バイアス電圧を印加し、完全遮光状態でリーク発光を撮像することによりショートなどの欠陥を有する発光画素が検出されている。しかしながら、撮像する発光が時間経過と共に変化するため撮像タイミングによっては検出できない画素欠陥が存在する。
 本態様によれば、複数回の第2のステップで特定されたリーク発光点を含む発光画素を欠陥画素と判定するので、点滅状態の発光や後発的な発光も含めて撮像することができる。また、検査時におけるノイズを排除し、欠陥画素の検出精度が向上する。つまり、複数回の撮像を所定時間中繰返し行い、それぞれの撮像画像から発光点の座標及び発光強度を抽出し、それぞれを比較し、複数回同じ発光が得られている発光点は欠陥位置と判断し、1回のみの発光が得られている発光点は正常(ノイズ)と判断する。よって、欠陥の流出を防ぐことができ、高い信頼性の有機EL表示装置を製造することが可能となる。
 また、本発明の一態様に係る有機EL表示装置の検査方法は、前記第1のステップの、前記発光画素を撮像する前記所定の時間においては、前記逆バイアス電圧の電圧値を一定にすることが好ましい。
 本態様によれば、撮像する所定の時間において、発光素子に印加される逆バイアス電圧の電圧値が変動しないため、リーク発光を確実にとらえることができる。なお、本発明においては、順バイアス電圧と逆バイアス電圧が交互に印加されるような、交流電圧を用いた電圧の印加は行わない。
 また、本発明の一態様に係る有機EL表示装置の検査方法では、前記複数回の第1のステップのうちの最初の第1のステップの開始から、最後の第1のステップの終了まで、前記発光画素に印加する前記逆バイアス電圧の電圧値を変化させないものとすることができる。
 また、この代わりに、前記第1のステップにおいては、前記発光画素への前記逆バイアス電圧の印加と、前記発光画素の撮像とを同期させて行ってもよい。
 また、本発明の一態様に係る有機EL表示装置の検査方法は、前記第1のステップの、前記発光画素を撮像する前記所定の時間は、5~60秒であることが好ましい。
 本態様によれば、適度な検出期間内にて高精度な欠陥画素検出を実現することが可能となる。上記期間が長すぎると、欠陥画素からのリーク発光による輝度値が平均化され、またノイズレベルが上昇してS/N比が小さくなってしまう。また、上記期間が短すぎると、欠陥画素からのリーク発光による輝度値の絶対値が小さく十分な信号強度が得られない。
 また、本発明の一態様に係る有機EL表示装置の検査方法は、前記第1のステップ及び第2のステップを、それぞれ3~10回繰り返すことが好ましい。
 本態様によれば、適度な検出期間にて高精度な欠陥画素検出を実現することが可能となる。上記繰り返し回数が2回の場合、全2回においてリーク発光点と特定された発光点を有する発光画素のみが欠陥画素と判定されることになり、リーク発光が経時変化する発光点を有する発光画素を正常画素として流出させる確率が非常に高くなる。一方、上記繰り返し回数が11回以上の場合、検出時間が長くなるので、検出工程を製造工程の一環とした場合には製造コストが増加するので適切ではない。
 また、本発明の一態様に係る有機EL表示装置の検査方法は、前記第1のステップでは、冷却型CCDカメラにより撮像し、前記第2のステップでは、前記第1のステップにおける撮像により得られた画像に基づいてリーク発光した発光点を特定することが好ましい。
 本態様によれば、微弱な有機EL素子のリーク発光の撮像においても、所定のS/N比を確保することができる。よって、検査時におけるノイズを排除し、欠陥画素の検出精度が向上する。
 また、本発明の一態様に係る有機EL表示装置の検査方法は、前記複数回の第2のステップのうちの2回以上のステップで同一の前記発光点が特定され、前記複数回の第2のステップのうちの最後のステップにおいて前記発光点が特定されなかった場合に、前記第3のステップにおいては、当該発光点を含む発光画素を欠陥画素と判定してもよい。
 また、本発明の一態様に係る有機EL表示装置の検査方法は、前記閾値強度を、前記複数の発光画素の平均輝度に基づいて決定してもよい。
 また、本発明の一態様に係る有機EL表示装置の検査方法は、前記第1のステップでは、前記複数の発光画素全体からの同時発光を撮像することにより前記複数の発光画素についての平均輝度をノイズ平均値として算出し、前記第2のステップでは、前記複数の発光画素、または、前記複数の画素の一部から発光される光を撮像して得られた画像から、前記ノイズ平均値に予め定められたオフセット値が加算された値である前記閾値強度以上の発光をした発光点を、リーク発光した発光点と特定するものである。
 これらの態様によれば、微弱な有機EL素子のリーク発光の撮像において、撮像状況に応じてノイズレベルを設定できる。また、このノイズレベルと、任意のオフセット値とから、リーク発光点を特定するための閾値強度を設定できるので、撮像状況やリーク発光状況に対応した高精度な欠陥画素検出を実現することが可能となる。
 なお、本発明は、このような特徴的な手段を備える有機EL表示装置の検査方法として実現することができるだけでなく、有機EL表示装置の製造方法として実現することができる。
 (実施の形態)
 本実施の形態における有機EL表示装置の検査方法は、複数の発光画素に対し、逆バイアス電圧を印加した状態で、所定の時間、前記発光画素を撮像する第1のステップと、第1のステップにおいて、閾値強度以上のリーク発光をした発光点を特定する第2のステップと、第1のステップ及び第2のステップを複数回繰り返した後、2回以上の第2のステップで同一の発光点が特定された場合に、当該発光点を含む発光画素を欠陥画素と判定する第3のステップとを含むものである。これにより、欠陥画素の流出を防ぐことができ、高い信頼性の有機EL表示装置を製造することが可能となる。
 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。まず、本発明の検査方法の対象となる有機EL表示装置の構成について説明する。
 図1は、実施の形態に係る有機EL表示装置の構成を示す機能ブロック図である。同図に記載された有機EL表示装置1は、制御部11と、表示部12と、データ線駆動回路13と、走査線駆動回路14とを備える。
 制御部11は、外部から入力される映像信号を発光画素の発光を決定する輝度信号に変換して走査順にデータ線駆動回路13に出力する。また、制御部11は、データ線駆動回路13から出力される輝度信号を出力するタイミング、及び、走査線駆動回路14から出力される走査信号の出力タイミングを制御する。
 データ線駆動回路13は、各データ線へ、輝度信号を出力することにより、映像信号に対応した発光画素の発光を実現する。
 走査線駆動回路14は、各走査線へ走査信号を出力することにより、発光画素の有する回路素子を所定の駆動タイミングで駆動する。
 表示部12は、複数の発光画素がマトリクス状に配置されている。複数の発光画素のそれぞれは、データ線駆動回路13からの輝度信号、及び、走査線駆動回路14からの走査信号に応じて発光する。
 図2Aは、有機EL表示装置の有する正常な発光画素の回路構成図である。同図に記載された発光画素15は、有機EL素子16と、駆動トランジスタ17と、選択トランジスタ18と、コンデンサ19とを備える。また、発光画素列ごとにデータ線131が配置され、発光画素行ごとに走査線141が配置され、全発光画素に共通して正電源線151及び負電源線152が配置されている。選択トランジスタ18のドレイン電極はデータ線131に、選択トランジスタ18のゲート電極は走査線141に、さらに、選択トランジスタ18のソース電極は、コンデンサ19及び駆動トランジスタ17のゲート電極に接続されている。また、駆動トランジスタ17のドレイン電極は正電源線151に接続され、ソース電極は有機EL素子16のアノードに接続されている。
 ここで、有機EL素子16の構造について説明する。
 図3は、実施の形態に係る発光画素の構造断面図である。同図に記載された発光画素15は、基板100と、駆動回路層101と、発光層102と、透明封止膜110とを備える。
 基板100は、例えば、ガラス基板である。また、基板100は、樹脂からなるフレキシブル基板を用いることも可能である。基板100は、駆動回路層101とともに、薄膜トランジスタ(TFT)基板を構成する。なお、図3に記載されたようなトップエミッション構造の場合には、基板100は透明である必要はないので、不透明の基板、例えば、シリコン基板を用いることもできる。
 駆動回路層101は、図示していないが、基板100の上に形成された駆動トランジスタ17と、コンデンサ19と、選択トランジスタ18とを備える。駆動回路層101は、平坦化膜により、その上面の平担性が確保されている。
 発光層102は、陽極161と、正孔注入層162と、正孔輸送層163と、有機発光層164と、バンク層165と、電子注入層166と、透明陰極167とを備える。
 図3に記載された発光画素15は、トップエミッション構造を有している。つまり、発光層102に電圧を印加すると、有機発光層164で光が生じ、透明陰極167及び透明封止膜110を通じて光が上方に出射する。また、有機発光層164で生じた光のうち下方に向かったものは、陽極161で反射され、透明陰極167及び透明封止膜110を通じて光が上方に出射する。
 陽極161は、駆動回路層101の平坦化膜の表面上に積層され、透明陰極167に対して正の電圧を発光層102に印加する電極である。
 正孔注入層162は、陽極161の表面上に形成され、正孔を安定的に、又は正孔の生成を補助して、有機発光層164へ正孔を注入する機能を有する。これにより、発光層102の駆動電圧が低電圧化され、正孔注入の安定化により素子が長寿命化される。
 正孔輸送層163は、正孔注入層162の表面上に形成され、正孔注入層162から注入された正孔を有機発光層164内へ効率良く輸送し、有機発光層164と正孔注入層162との界面での励起子の失活防止をし、さらには電子をブロックする機能を有する。
 なお、正孔輸送層163は、その隣接層である正孔注入層162や有機発光層164の材料により、省略される場合がある。
 有機発光層164は、正孔輸送層163の表面上に形成され、正孔と電子が注入され再結合されることにより励起状態が生成され発光する機能を有する。有機発光層164としては、低分子有機材料だけでなく、インクジェットやスピンコートのような湿式製膜法で製膜できる発光性の高分子有機材料も適用される。
 バンク層165は、正孔注入層162の表面上に形成され、湿式製膜法を用いて形成される正孔輸送層163及び有機発光層164を所定の領域に形成するバンクとしての機能を有する。
 電子注入層166は、有機発光層164の上に形成され、有機発光層164への電子注入の障壁を低減し発光層102の駆動電圧を低電圧化すること、励起子失活を抑制する機能を有する。これにより、電子注入を安定化し素子を長寿命化すること、透明陰極167との密着を強化し発光面の均一性を向上させ素子欠陥を減少させることが可能となる。
 透明陰極167は、電子注入層166の表面上に積層され、陽極161に対して負の電圧を発光層102に印加し、電子を素子内(特に有機発光層164)に注入する機能を有する。
 透明封止膜110は、透明陰極167の表面上に形成され、水分から素子を保護する機能を有する。また、透明封止膜110は、透明であることが要求される。
 以上説明した発光画素15の構造により、有機EL表示装置1は、アクティブマトリクス型の表示装置としての機能を有する。
 上記構成において、走査線141に走査信号が入力され、選択トランジスタ18をオン状態にすると、データ線131を介して供給された、発光階調に対応した輝度信号がコンデンサ19に書き込まれる。そして、コンデンサ19に書き込まれた保持電圧は、1フレーム期間を通じて保持され、この保持電圧により、駆動トランジスタ17のコンダクタンスがアナログ的に変化し、発光階調に対応した駆動電流が有機EL素子16のアノードに供給される。さらに、有機EL素子16のアノードに供給された駆動電流は、有機EL素子16のカソードへと流れる。これにより、有機EL素子16が発光し画像として表示される。このとき、有機EL素子16のアノードには、順バイアス電圧が印加されていることになる。
 なお、上述した発光画素の回路構成は、図2Aに記載された回路構成に限定されない。選択トランジスタ18、駆動トランジスタ17は、輝度信号の電圧値に応じた駆動電流を有機EL素子16に流すために必要な回路構成要素であるが、上述した形態に限定されない。また、上述した回路構成要素に、別の回路構成要素が付加される場合も、本発明に係る有機EL表示装置の発光画素回路に含まれる。
 アクティブマトリクス型の有機EL表示装置では、発光画素の構造が微細化、薄型化されるほど、また、発光画素数が増加するほど、微細加工を必要とする製造工程において、有機EL素子のアノード-カソード間の短絡や開放といった電気的な不具合が発生してしまう。
 図2Bは、有機EL表示装置の有する欠陥画素の回路構成図である。同図に記載された回路構成は、有機EL素子のアノード-カソード間が短絡している状態を表している。つまり、図2Aに記載された回路構成と比較して、有機EL素子46のアノードとカソードとの間に電気的導通状態を実現する短絡成分47が並列接続されている点が異なる。ここで、有機EL素子46が短絡している状態とは、短絡成分47の抵抗値が低抵抗状態である場合に、有機EL素子46は短絡状態であると定義する。有機EL素子46のアノード-カソード間が短絡状態である場合の一例としては、図3に示された有機発光層164の膜厚の不均一性により、有機発光層164を挟む正孔輸送層163と電子注入層166とが有機発光層164内に生じたピンホールを介して点接触している場合などが想定される。
 図2Bに示された欠陥画素に、信号電圧に対応した順方向バイアス電圧が印加されても、短絡成分47を短絡電流が流れてしまうため、有機EL素子46には順方向バイアス電圧に対応した電流が流れず正常発光しない。
 有機EL表示パネルの表示品質を確保するためには、短絡成分47を有する欠陥画素の流出を防止し、当該欠陥画素を確実に上記リペア工程へまわすことが必要である。短絡成分47を除去するリペア工程として、例えば、短絡成分47の存在箇所にレーザーを照射することが挙げられる。これにより、レーザーリペアされた画素に順バイアス電圧をかけて通常発光させた場合、リペアされた部分は黒点となるが、その他の発光領域において正常発光がなされる。
 上記欠陥画素を検出する方法としては、有機EL素子に逆バイアス電圧を印加してリーク発光する発光点を検出する方法が挙げられる。正常発光画素では、上記逆バイアス電圧により有機EL素子に電流は流れないが、短絡成分47を有する有機EL素子では、リーク電流によるリーク発光が短絡箇所で観測される。
 従来の方法では、このリーク発光状態を撮像して得られた画像により、発光画素中のリーク発光点を特定する。しかしながら、逆バイアス電圧を印加することによるリーク発光状態は、時間経過と共に変化するため、撮像タイミングによっては検出できない発光が存在し、リーク発光が生じている欠陥画素が、リペア工程へまわされずに、そのまま流出してしまう。
 本発明の有機EL表示装置の検査方法では、逆バイアス電圧を印加することによる発光状態が時間経過と共に変化しても、画素欠陥が流出することを防止することが可能となる。
 次に、本発明の実施の形態に係る有機EL表示装置1の検査方法について説明する。
 図4は、実施の形態に係る有機EL表示装置の検査システムのブロック構成図である。同図に記載された検査システムは、制御装置20と、モニタ21と、ソースメータ22と、XYステージコントローラ23と、XYステージ24と、CCDカメラ25とを備える。また、同図には、有機EL表示装置1の有する表示部12の発光状態をCCDカメラ25で撮像している様子が描かれている。
 制御装置20は、ソースメータ22に対し、表示部12の有する各発光画素15へ、予め定められた期間に逆バイアス電圧を印加させる。また、制御装置20は、XYステージコントローラ23に対し、CCDカメラ25が撮像対象となる発光画素の発光状態を撮像できるよう、XYステージ24を移動させる。また、制御装置20は、CCDカメラ25に対し、上記期間内に撮像対象となる発光画素の発光状態を撮像させ、CCDカメラ25から撮像画像を取得する。また、制御装置20は、上記期間内に、全ての発光画素15から、または、複数の発光画素15から発光される光を撮像して得られた画像から、リーク発光した発光点を特定する。また、制御装置20は、上述した逆バイアス電圧印加及び上記発光点の特定という工程を複数回実行させ、2回以上の当該工程で同一の発光点が特定された場合に、当該発光点を含む発光画素を欠陥画素と判定する。また、制御装置20は、判定した欠陥画素の情報をモニタ21へ表示する。
 図5は、本発明の実施の形態に係る有機EL表示装置の検査方法を説明する動作フローチャートである。本検査方法では、有機EL表示装置の有する発光画素のうち、有機EL素子が短絡状態となっている欠陥画素を高精度に特定する。
 最初に、制御装置20は、検査対象の発光画素15に所定の逆バイアス電圧を印加する(S01)。具体的には、制御装置20は、ソースメータ22から、検査対象の発光画素15へ所定の時間、一定の逆バイアス電圧を印加させる。これにより、撮像する所定の時間において、有機EL素子16に印加される逆バイアス電圧の電圧値が変動しないため、リーク発光を確実にとらえることができる。なお、本発明においては、順バイアス電圧と逆バイアス電圧が交互に印加されるような、交流電圧を用いた電圧の印加は行わない。例えば、表示部12の全ての駆動トランジスタ17のドレイン電極、全ての有機EL素子16のカソード電極、全ての駆動トランジスタ17のゲート電極をそれぞれ束ねた共通端子をパネル端部に設け、当該各共通端子とソースメータ22とを端子接続する。これにより、有機EL素子16のカソード電極(K)に15V~25Vの電圧を印加し、駆動トランジスタ17のドレイン電極(D)をGND電位とする。また、この間には、有機EL素子の逆方向リーク電流によるリーク発光の有無を観測するため、駆動トランジスタ17がオン状態であることが必要である。よって、この間には、駆動トランジスタ17のゲート電極(G)には、例えば、0Vを印加する。また、本方式で有機EL素子のリーク発光を検出する場合、駆動トランジスタ17が飽和領域である条件下で、逆バイアス電圧が有機EL素子16に印加されることが好ましい。これにより、リーク発光の検出において、駆動トランジスタ17の特性バラツキの影響を抑えることができる。
 また、例えば、表示部12の全ての有機EL素子16のカソード電極、及びアノード電極をそれぞれ束ねた共通端子をパネル端部に設け、当該各共通端子とソースメータ22とを端子接続する。これにより、有機EL素子16のカソード電極(K)に15V~25Vの電圧を印加し、カソード電極(K)をGND電位とする。
 また、例えば、表示部12の有する各発光画素15の全端子にプローブをコンタクトし、全面または選択エリアへ所定の逆バイアス電圧を印加する。この場合、表示部12全体に配置された全端子にテストピンを接触させ、マルチプレクサなどのスイッチ動作により検査対象の欠陥画素と比較対象の正常画素とを特定してもよい。あるいは、検査対象の発光画素への配線だけにテストピンを接触させて測定し、表示部12上を移動して対象画素にテストピンを接触させてもよい。あるいは、複数の発光画素単位である1ブロックほどの複数ピンを有し、表示部12上を可動できるプローブを備えてもよい。
 次に、制御装置20は、ステップS01で逆バイアス電圧が印加されている期間に閾値強度以上のリーク発光をした発光点を特定する(S02)。以下、ステップS02における動作を詳細に説明する。
 図6は、本発明の実施の形態に係る有機EL表示装置の検査方法におけるステップS02を説明する動作フローチャートである。
 まず、制御装置20は、CCDカメラ25に対し、上記逆バイアス電圧の印加期間における、検査対象の発光画素15の発光状態をカメラ撮像させる(S021)。なお、逆バイアス電圧印加によるリーク発光は微弱であるため、上記カメラ撮像は完全遮光環境にて実行されることが好ましい。また、上記カメラ撮像の露光時間は5~60秒が好ましく、S/N比によって当該露光時間の条件を最適化することが望ましい。これにより、適度な検出期間内にて高精度な発光点検出を実現でき、結果として、高精度な欠陥画素検出を実現することが可能となる。上記露光時間が長すぎると、微弱なリーク発光による輝度値が平均化され、またノイズレベルが上昇してS/N比が小さくなってしまう。また、上記期間が短すぎると、欠陥画素からのリーク発光による輝度値の絶対値が小さく十分な信号強度が得られない。
 上述したステップS01及びステップS021は、複数の発光画素に対し、逆バイアス電圧を印加した状態で、所定の時間、発光画素を撮像する第1のステップに相当する。
 次に、制御装置20は、ステップS021におけるカメラ撮像により取得した画像を画像処理し、各撮像点の撮像情報である(座標、発光強度)を抽出する(S022)。
 図7は、本発明の実施の形態に係る有機EL表示装置の検査方法におけるステップS021で取得した画像を表す図である。CCDカメラ25の有する各撮像素子は、発光画素15(図7ではR、G、Bで示されるサブ画素)よりも十分小さい。従って、有機EL素子の領域内に点在する可能性のあるリーク発光点を検出する精度を有しており、上記画像が画像処理されることにより、各撮像点である各撮像素子に対し撮像情報(座標、発光強度)が対応づけられる。
 また、図7には、リーク発光点Lが他の領域よりも高い輝度で発光している場合が描かれている。ここで、各撮像点をリーク発光点と特定するか否かの判断手法を説明する。
 まず、上記逆バイアス電圧の印加期間において、同時に撮像した複数の発光画素についての平均輝度を算出する。具体的には、同時に撮像した複数の発光画素の領域内にある撮像点の発光強度の総和を、同時に撮像した複数の発光画素の領域内にある撮像点の数で除算した値を、複数の発光画素についての平均輝度とする。これを、ノイズ平均値とする。
 次に、上記ノイズ平均値にオフセット値が加算された値を閾値強度とする。ここで、オフセット値とは、リーク発光点を高精度に特定するために必要なS/N比により決定される値であり、検出システムや表示パネル間の特性ばらつきなどにより設定変更が可能である。
 次に、上記撮像画像における各撮像点の撮像情報から、上記閾値強度以上の発光をした発光点を、リーク発光点と特定する。つまり、閾値強度で各撮像点の発光強度を2値化して、リーク発光点の当否を判断する。
 なお、ステップS02で使用するCCDカメラ25は、冷却型CCDカメラが好ましい。これにより、微弱な有機EL素子のリーク発光の撮像においても、所定のS/N比を確保することができる。よって、検査時におけるノイズを排除し、欠陥画素の検出精度が向上する。
 また、表示部12全面の撮像が出来るように、カメラ視野に応じて複数台のCCDカメラ25が設置され、各カメラからの撮像画像を処理してもよい。
 また、表示部12の一部のエリアについて撮像し、順次エリア走査させて取得した画像を処理してもよい。
 上述したステップS022は、ステップS01及びステップS021において、閾値強度以上のリーク発光をした発光点を特定する第2のステップに相当する。
 再び図5に記載された動作フローチャートに戻って本発明の実施の形態に係る有機EL表示装置の検査方法を説明する。
 次に、制御装置20は、ステップS01における所定の逆バイアス電圧印加、及びステップS02におけるリーク発光点の特定を、同様の検査対象発光画素について複数回実行する。
 上記ステップS01及びステップS02を複数回実行した場合(ステップS03でYes)、複数回のステップS02中の2回以上のステップで同一のリーク発光点が特定された場合(ステップS04でYes)に、当該リーク発光点を含む発光画素15を欠陥画素と判定する(S05)。また、複数回のステップS02中の2回以上のステップで同一のリーク発光点が特定されなかった場合(ステップS04でNo)、1回のみのステップで特定されたリーク発光点をノイズとみなす(S06)。つまり、1回のみのステップで特定されたリーク発光点のみを含む発光画素及びリーク発光点が特定されなかった発光画素を正常画素と判定する。
 上述したステップS04及びステップS05は、ステップS01及びステップS02を複数回繰り返した後、当該複数回のステップS022のうちの2回以上のステップで同一の発光点が特定された場合に、当該発光点を含む発光画素を欠陥画素と判定する第3のステップに相当する。
 なお、複数回のステップS01のうちの最初のステップS01の開始から、最後のステップS01の終了まで、発光画素に印加する逆バイアス電圧の電圧値を変化させないものとすることが好ましい。あるいは、この代わりに、ステップS01における発光画素への逆バイアス電圧の印加と、ステップS021における発光画素の撮像とを同期させて行ってもよい。
 また、ステップS01及びS02の繰り返し回数は、3~10回であることが好ましい。これにより、適度な検出期間内にて高精度な欠陥画素検出を実現することが可能となる。上記繰り返し回数が2回の場合、全2回においてリーク発光点と特定された発光点を有する発光画素のみが欠陥画素と判定されることになり、リーク発光が経時変化する発光点を有する発光画素を正常画素として流出させる確率が非常に高くなる。一方、上記繰り返し回数が11回以上の場合、検出時間が長くなるので、製造工程の一環とした場合には製造コストが増加するので適切ではない。
 さらに、経時変化する発光を撮像するにあたり、上記ステップS01及びステップS02は、所定時間内に繰り返されることが好ましい。
 図8A~図8Dは、本発明の有機EL表示装置の検査方法にて判定された欠陥画素の有するリーク発光点の特性を表すグラフである。図8A~図8Dに記載された各棒グラフ中の1データは、表示部12の全ての発光画素15に逆バイアス電圧を印加し、30秒間の発光状態をCCDカメラ25で露光撮像して取得した画像から抽出した一の撮像点の発光強度である。また、各棒グラフ中の複数のデータは、同一の撮像点について、上述した30秒間の発光による当該撮像点の発光強度を10回取得した結果を示している。
 なお、上記図8Aから図8Dに記載されたグラフにおいて、リーク発光と特定する発光レベルの閾値強度を、500cdと設定している。この場合、例えば、上記逆バイアス電圧の印加期間において、全ての発光画素15についての平均輝度を算出する。具体的には、同時に撮像した全ての発光画素15の領域内にある撮像点の発光強度の総和を、同時に撮像した全ての発光画素15の領域内にある撮像点の数で除算した値を、全ての発光画素15についてのノイズ平均値とする。ここで、ノイズ平均値として、例えば、400cd/m2が得られたとする。上記ノイズ平均値にオフセット値が加算された値を閾値強度とする。ここで、オフセット値とは、リーク発光点を高精度に特定するために必要なS/N比により決定される値であり、例えば、100cd/m2である。以上により、閾値強度は、例えば、400cd/m2+100cd/m2=500cd/m2と算出される。
 図8Aに記載されたグラフが表す撮像点は、時間の経過とともに発光が消滅していくモードであり、連続した10回の発光動作中、前半の発光動作にて発光が検出されている。かかる発光を示す原因としては、逆バイアスの印加により次第に形成される低抵抗部を電流が流れるようになることによって、リーク発光を生じなくなるものと推測される。本発明は、かかる発光モードを示す発光画素についても、確実に不良画素と判定することができる。
 また、図8Bに記載されたグラフが表す撮像点は、時間の経過に関係なく発光が継続的であるモードであり、連続した10回の発光動作にわたって、発光が検出されている。
 また、図8Cに記載されたグラフが表す撮像点は、時間の経過とともに発光が頻発するモードであり、連続した10回の発光動作中、後半の発光動作にて発光が頻繁に検出されている。
 また、図8Dに記載されたグラフが表す撮像点は、発光が非連続的であるモードであり、連続した10回の発光動作にわたり、ランダムに発光が検出されている。
 つまり、図8A~図8Dに記載されたグラフによるリーク発光点の検出方法では、ステップS01における所定の逆バイアス電圧印加、及びステップS02におけるリーク発光点の特定を、同様の検査対象発光画素について10回実行している。図8A~図8Dに記載されたグラフが表すいずれの撮像点も、10回の繰り返し動作中2回以上の発光が検出されていることから、リーク発光点であると特定される。
 図9は、本発明の有機EL表示装置の検査方法にて、リーク発光点と判定されない撮像点の特性を表すグラフである。同図に、記載されたグラフが表す撮像点は、10回の繰り返し動作中1回のみの発光が検出されていることから、当該撮像点はリーク発光点ではないと判定される。
 図8A~図8Dの結果から、ステップS01及びS02の繰り返し回数が増加するほど、経時変化する発光を見逃さず確実に検出することが可能となる。例えば、上記繰り返し回数を3回とした場合、図8Cの後発発光モードである撮像点を有する発光画素は欠陥画素と判定されない。これに対し、上記繰り返し回数を4回以上とした場合、図8Cの撮像点は2回以上リーク発光点と特定されるので、当該撮像点を有する発光画素は欠陥画素と判定される。また、上記繰り返し回数の中で、2回以上リーク発光点であると特定された撮像点を含む発光画素を欠陥画素と判定することで、検出精度を向上させることが可能となる。
 最後に、制御装置20は、ステップS05で欠陥画素と判定された発光画素15をモニタ21に表示する(S07)。
 以上のステップによる、本発明の実施の形態に係る有機EL表示装置の検査方法によれば、逆バイアス電圧印加による複数回の発光点特定ステップのうち、2回以上の当該ステップで同一の発光点が特定された場合に、当該発光点を含む発光画素を欠陥画素と判定する。
 従来、有機EL素子に逆バイアスを印加し、完全遮光状態でリーク発光を撮像することによりショートなどの欠陥を有する発光画素が検出されている。しかしながら、撮像する発光が時間経過と共に変化するため撮像タイミングによっては検出できない画素欠陥が存在する。
 本態様によれば、経時変化を伴う点滅状態の発光や後発的な発光も含めて撮像することができる。また、検査時におけるノイズを排除し、欠陥画素の検出精度が向上する。つまり、複数回の撮像を所定時間中繰返し行い、それぞれの撮像画像から発光点の座標及び発光強度を抽出し、それぞれを比較し、複数回同じ発光が得られている発光点は欠陥位置と判断し、1回のみの発光が得られている発光点は正常(ノイズ)と判断する。よって、欠陥の流出を防ぐことができ、高い信頼性の有機EL表示装置を製造することが可能となる。
 また、微弱な有機EL素子のリーク発光の撮像において、撮像状況に応じてノイズレベルを設定できる。また、このノイズレベルと、検出システムや表示パネル間の特性ばらつきなどにより設定変更が可能なオフセット値とから、リーク発光点を特定するための閾値強度を設定できるので、撮像状況やリーク発光状況に対応した高精度な欠陥画素検出を実現することが可能となる。
 また、上述した、有機EL表示装置の検査方法、つまりステップS01~ステップS07は、有機EL表示装置の製造方法の一部にも適用される。これによれば、短絡状態にある欠陥画素について、本発明に係る検査方法により高精度に検出された欠陥画素を、後続するリペア工程にまわすことにより、高品質の有機EL表示装置を製造することが可能となる。
 以上、実施の形態に基づいて本発明に係る有機EL表示装置の検査方法を説明してきたが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。実施の形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、実施の形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。
 なお、図4に記載された検出システムにおいて、ソースメータ22の代わりに、有機EL表示装置1の有するデータ線駆動回路13及び走査線駆動回路14から、検査対象の発光画素を選択して逆バイアス電圧を印加してもよい。
 また、上述した実施の形態では、有機EL表示装置1の製造工程における表示部12に本発明に係る検査工程を適用した場合を説明したが、有機EL表示装置1の完成後に本発明に係る検査工程を適用しても同様の効果を奏することが可能となる。
 本発明の有機EL表示装置の検査方法は、大画面及び高解像度が要望される薄型テレビ及びパーソナルコンピュータのディスプレイなどの技術分野に有用である。
 1  有機EL表示装置
 11  制御部
 12  表示部
 13  データ線駆動回路
 14  走査線駆動回路
 15  発光画素
 16、46  有機EL素子
 17  駆動トランジスタ
 18  選択トランジスタ
 19  コンデンサ
 20  制御装置
 21  モニタ
 22  ソースメータ
 23  XYステージコントローラ
 24  XYステージ
 25  CCDカメラ
 47  短絡成分
 100  基板
 101  駆動回路層
 102  発光層
 110  透明封止膜
 131  データ線
 141  走査線
 151  正電源線
 152  負電源線
 161  陽極
 162  正孔注入層
 163  正孔輸送層
 164  有機発光層
 165  バンク層
 166  電子注入層
 167  透明陰極

Claims (11)

  1.  有機EL素子を有する複数の発光画素を備えた有機EL表示装置の検査方法であって、
     前記複数の発光画素に対し、逆バイアス電圧を印加した状態で、所定の時間、前記発光画素を撮像する第1のステップと、
     前記第1のステップにおいて、閾値強度以上のリーク発光をした発光点を特定する第2のステップと、
     前記第1のステップ及び前記第2のステップを複数回繰り返した後、前記複数回の第2のステップのうちの2回以上のステップで同一の前記発光点が特定された場合に、当該発光点を含む発光画素を欠陥画素と判定する第3のステップとを含む
     有機EL表示装置の検査方法。
  2.  前記第1のステップの、前記発光画素を撮像する前記所定の時間においては、
     前記逆バイアス電圧の電圧値を一定にする
     請求項1に記載の有機EL表示装置の検査方法。
  3.  前記複数回の第1のステップのうちの最初の第1のステップの開始から、最後の第1のステップの終了まで、前記発光画素に印加する前記逆バイアス電圧の電圧値を変化させない
     請求項2に記載の有機EL表示装置の検査方法。
  4.  前記第1のステップにおいては、前記発光画素への前記逆バイアス電圧の印加と、前記発光画素の撮像とを同期させて行う
     請求項1または2に記載の有機EL表示装置の検査方法。
  5.  前記第1のステップの、前記発光画素を撮像する前記所定の時間は、5~60秒である
     請求項1~4のうちいずれか1項に記載の有機EL表示装置の検査方法。
  6.  前記第1のステップ及び第2のステップを、それぞれ3~10回繰り返す
     請求項1~5のうちいずれか1項に記載の有機EL表示装置の検査方法。
  7.  前記第1のステップでは、冷却型CCDカメラにより撮像し、
     前記第2のステップでは、前記第1のステップにおける撮像により得られた画像に基づいてリーク発光した発光点を特定する
     請求項1~6のうちいずれか1項に記載の有機EL表示装置の検査方法。
  8.  前記複数回の第2のステップのうちの2回以上のステップで同一の前記発光点が特定され、前記複数回の第2のステップのうちの最後のステップにおいて前記発光点が特定されなかった場合に、
     前記第3のステップにおいては、当該発光点を含む発光画素を欠陥画素と判定する
     請求項1~7のうちいずれか1項に記載の有機EL表示装置の検査方法。
  9.  前記閾値強度を、前記複数の発光画素の平均輝度に基づいて決定する
     請求項1~8のうちいずれか1項に記載の有機EL表示装置の検査方法。
  10.  前記第1のステップでは、前記複数の発光画素全体からの同時発光を撮像することにより前記複数の発光画素についての平均輝度をノイズ平均値として算出し、
     前記第2のステップでは、前記複数の発光画素、または、前記複数の画素の一部から発光される光を撮像して得られた画像から、前記ノイズ平均値に予め定められたオフセット値が加算された値である前記閾値強度以上の発光をした発光点を、リーク発光した発光点と特定する
     請求項1~9のうちいずれか1項に記載の有機EL表示装置の検査方法。
  11.  有機EL素子を有する複数の発光画素を備えた有機EL表示装置の製造方法であって、
     前記複数の発光画素に対し、逆バイアス電圧を印加した状態で、所定の時間、前記発光画素を撮像する第1のステップと、
     前記第1のステップにおいて、閾値強度以上のリーク発光をした発光点を特定する第2のステップと、
     前記第1のステップ及び前記第2のステップを複数回繰り返した後、前記複数回の第2のステップのうちの2回以上のステップで同一の前記発光点が特定された場合に、当該発光点を含む発光画素を欠陥画素と判定する第3のステップと、
     前記第3のステップにおいて欠陥画素と判定された発光画素について、リペアを施す第4のステップとを含む
     有機EL表示装置の製造方法。 
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