有機発光素子および有機発光素子のリペア装置
【課題】異物などによる電流リークおよびショートに起因する発光欠陥の発生を抑制した耐久性の高い有機発光素子を提供する。
【解決手段】 有機発光素子において、アノード１２における、有機発光層１３に混入している導電性異物１７に対応する位置に導電性異物１７と略同径寸法の貫通孔１２ａが形成され、導電性異物１７は、貫通孔１２ａの外側に後退するように加工されている。空洞領域１８は、貫通孔１２ａ内の空隙と、貫通孔１２ａの外側で導電性異物１７の端面までの僅かな空隙とで構成されている。
【解決手段】 有機発光素子において、アノード１２における、有機発光層１３に混入している導電性異物１７に対応する位置に導電性異物１７と略同径寸法の貫通孔１２ａが形成され、導電性異物１７は、貫通孔１２ａの外側に後退するように加工されている。空洞領域１８は、貫通孔１２ａ内の空隙と、貫通孔１２ａの外側で導電性異物１７の端面までの僅かな空隙とで構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、有機ＥＬ表示装置や有機ＥＬ照明装置などの有機発光素子および有機発光素子のリペア装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機発光素子は性能の向上に伴い、薄型化、高精細化が進むと共に、発光輝度の向上により照明としての利用も進んでいる。このような薄型化、高精細化が進むに伴い、対向電極間のギャップも小さくなり極微細な異物でも素子内に混入すると欠陥の発生の原因になる。異物の混入は、製造過程における有機発光層の形成の際に起こりやすい。特に、導電性を有する異物が混入すると、その部分で有機発光層を挟む陽極と陰極との間の電気抵抗値が小さくなり、リーク電流やショートが発生して、異物が存在する部分以外の正常な部分も発光しなくなってしまう。多数の画素を有する有機ＥＬ表示装置の場合は、異物が存在する画素やその近傍の画素が発光しなくなる程度で済むが、有機ＥＬ照明装置では、面光源全体が発光しなくなる。このような事情から、異物混入による欠陥が発生しない、寿命の長い有機発光素子の実現が要望されている。
【０００３】
従来、導電性異物に起因する欠陥領域を検出して、その部分をリペアする方法として、有機発光素子に発光閾値未満の電圧を印加して、リーク電流によるリーク発光部分を検出して、その部分にレーザー照射してリペアを行う技術が知られている（例えば、特開２００７−４２４９８号公報）。このリペア方法を用いた最新のリペア装置では、数ミクロンの領域での修復が可能な、５３２ｎｍの波長を持つＹＡＧレーザー用いたものがある。
【特許文献１】特開２００７−４２４９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来知られているすべてのリペア方法は、レーザーのパルス幅（パルス時間）がナノ秒オーダーの長いパルス幅であり、欠陥箇所にレーザーを照射して被照射部を加熱し、アブレーション破壊により欠陥除去を行っている。このリペア方法は、液晶表示装置やプラズマディスプレイに適用した場合には、レーザーリペア時の熱的な影響はほとんど問題にならないが、有機発光素子の場合には有機層が熱的な影響を受けやすい。
【０００５】
特に、有機発光素子の場合、封止法が缶封止（ハーメチック封止）では、放熱空間が有るためレーザーリペア時の熱的な影響はある程度緩和されるが、電極で挟まれた有機発光層を接着剤などの封止材で封止する固体封止した構造では欠陥救済箇所にレーザーを照射すると熱が放散されずに蓄積されるため、熱的な影響が非常に大きくなる。具体的には、ＹＡＧレーザーを照射した箇所で、Ａｌ電極薄膜が気泡状に浮き上がったり、有機発光層と電極との界面に剥離が発生したり、有機発光層が熱で変質するなどのため、リペアに伴い欠陥領域が拡大してしまうという問題がある。
【０００６】
加えて、上述の従来のリペア方法では、導電性異物によって電極間がショートしている有機ＥＬ照明装置では、全面的に発光しないため、欠陥領域を検出することができないものであった。
【０００７】
そこで、本発明の主たる目的は、異物などによる電流リークおよびショートに起因する発光欠陥の発生を抑制した耐久性の高い有機発光素子を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、有機発光素子における、電流リークおよびショートの発生する欠陥領域を検出し、この欠陥領域を広げることなく最小限の範囲でリペアすることができる有機発光素子のリペア装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の特徴は、有機発光素子であって、基板と、この基板上に形成された第１電極と、この第１電極上に形成された有機発光層と、この有機発光層上に形成された第２電極と、基板上の第１電極、有機発光層、および第２電極を封止する封止材と、を備え、第１電極と第２電極との少なくとも一方に、局部的に素子内部の空洞領域となるリペア用の貫通孔が形成されていることを要旨とする。なお、有機発光層とは、正孔輸送層、発光層、電子輸送層などを含むものでもよいし、正孔および電子の輸送機能を備えた発光層のみであってもよい。
【００１０】
貫通孔は、有機発光層における前記第１電極と前記第２電極との間の抵抗の面内均一性を阻害する欠陥領域に対応する領域に形成されており、例えば導電性異物が存在する領域である。導電性異物は、この貫通孔が形成された電極と電気的に遮断されるように部分的に破壊・除去されている。
【００１１】
貫通孔は導電性異物（欠陥領域）に直接レーザーを照射せずに、導電性異物の周辺近傍を取り囲むように環状にアノード膜（ITO膜）を加工する構成としてもよい。このような構成にすることにより、第１電極と第２電極との間ショートを取り除く事ができる。
【００１２】
欠陥領域は、第１電極と第２電極との間に存在した導電性異物が破壊・除去された除去空間であってもよく、この除去空間は貫通孔とともに素子内部の空洞領域を形成している構成であってもよい。
【００１３】
また、貫通孔の周囲の電極の膜状態は、成膜時と変化していないことが特徴であり、具体的には、熱的な変形を起こしていない構成であることが好ましい。
【００１４】
さらに、貫通孔ならびに導電性異物の破壊・除去は、貫通孔が形成された電極および有機発光層における熱の伝播するよりも短い、数十ピコ秒以下のパルス時間に設定した超短パルスレーザー照射で行われたことにより達成されていることが好ましい。このような超短パルスレーザーを用いることで、部材の熱的な影響を抑制できるからである。
【００１５】
また、本発明は、封止材が、基板上の前記第１電極、有機発光層、および第２電極を封止する接着剤を含む構成であり、固体封止した構造を有する有機発光素子である場合に特に効果を奏する。
【００１６】
さらに、本発明は、封止材が、基板上の第１電極、有機発光層、および第２電極上の薄膜保護膜を含む構成であってもよい。この場合、薄膜保護膜としては、単層無機膜、積層無機膜、単層有機膜、積層無機膜、有機膜/無機膜の積層膜を含むものであってもよい。
【００１７】
本発明の第２の特徴は、基板と、基板上に形成された第１電極と、第１電極上に形成された有機発光層と、有機発光層上に形成された第２電極と、基板上の第１電極、有機発光層、および第２電極を封止する封止材と、を備えた有機発光素子の欠陥箇所の検出およびリペアを行う有機発光素子のリペア装置であって、第１電極と第２電極間に電流および電圧を印加するテスト駆動電力供給部と、テスト駆動電力供給部により電流および電圧を印加したときの発光表示状態の検出を行う発光表示検出部と、テスト駆動電力供給部により電流および電圧を印加したときの発光面の面内温度分布検出を行う温度分布検出部と、発光表示検出部と温度分布検出部での検出結果に基づいて検出された欠陥領域に対応する、第１電極と第２電極との少なくとも一方に、電極および有機発光層における熱の伝播するよりも短い、数十ピコ秒以下のパルス時間に設定した超短パルスレーザー照射して、局部的に貫通孔を形成する超短パルスレーザー照射部と、を備えることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の第１の特徴に係る発明によれば、異物などによる電流リークおよびショートに起因する発光欠陥の発生を抑制した耐久性の高い有機発光素子を実現することができる。
【００１９】
また、本発明の第２の特徴に係る発明によれば、有機発光素子における、電流リークおよびショートの発生する欠陥領域を検出し、この欠陥領域を広げることなく最小限の範囲で確実にリペアすることができるリペア装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態に係る有機発光素子および有機発光素子のリペア装置の詳細を図面に基づいて説明する。但し、図面は模式的なものであり、各材料層の厚みやその比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００２１】
［有機発光素子］
（第１の実施の形態）
図１および図２は、本発明の第１の実施の形態に係る有機発光素子１０を示している。図１は有機発光素子１０を示す図２のＩ−Ｉ断面図、図２は有機発光素子１０の平面図である。
【００２２】
本実施の形態に係る有機発光素子１０は固体封止構造を有する有機ＥＬ照明装置に本発明を適用したものである。
【００２３】
図１に示すように、有機発光素子１０は、基板としての第１透明基板１１と、第１透明基板１１上に形成された第１電極としての透明なアノード１２と、アノード１２上に形成された有機発光層１３と、この有機発光層１３上に形成された第２電極としてのカソード１４と、第１透明基板１１上に積層されたアノード１２、有機発光層１３、およびカソード１４を封止する封止材としての接着剤層１５と、接着剤層１５上に重ねられた第２透明基板１６と、を備えて大略構成されている。
【００２４】
本実施の形態の有機発光素子１０において、第１透明基板１１および第２透明基板１６は透明なガラスでなる。アノード１２はＩＴＯ（Indium Tin Oxide）でなる。有機発光層１３は、図示しない正孔輸送層、発光層、電子輸送層を含んでなる。カソード１４はアルミニウム（Ａｌ）でなる。接着剤層は、例えばエポキシ樹脂でなる。
【００２５】
なお、本実施の形態では、これらの材料を用いたが、それぞれの部材は、周知の他の材料を用いても勿論よい。例えば、アノード１２としては、ＩＴＯの他に、仕事関数の大きなニッケル、金、白金、酸化錫、ヨウ化銅など材料を用いることできる。
【００２６】
カソード１４としては、アルミニウムの他に、仕事関数の小さい、銀、鉛、錫、マグネシウム、インジウム、クロム、リチウム、あるいは各種合金などを用いることができる。
【００２７】
有機発光層１３としては、ベンゾ縮合化合物類、クマリン化合物、キノロン化合物、ピリドイミダソキノキサリン、縮合ピリジン環化合物、キナクリドン化合物、キナゾリン化合物、オリゴフェニレン化合物、ビスオキサゾール化合物類、ピロロピロール化合物、カルボキシイミド化合物、カルバゾールジアミン化合物類、オキサジアゾール化合物類、オレゴフェニレン化合物、ポリへテロ環化合物類などの材料を用いることができる。
【００２８】
特に、本実施の形態の有機発光素子１０の特徴は、アノード１２における、有機発光層１３に混入している導電性異物１７に対応する位置に導電性異物１７と略同径寸法または導電性異物１７よりもやや大きな径寸法のリペア用の貫通孔１２ａが形成されていることである。また、導電性異物１７は、貫通孔１２ａの外、すなわち有機発光層１３側に後退するように加工されている。貫通孔１２ａ内の空隙と、貫通孔１２ａの外側で導電性異物１７の端面までの僅かな空隙とで、空洞領域１８が構成されている。
【００２９】
ここで、有機発光層１３内に混入されている導電性異物１７として、カーボンや金属などのパーティクルなどがある。このような導電性異物１７は、完全に混入しないようにすることは現実的に困難であり、従来より有機発光層１３に混入している。この導電性異物１７が存在する領域は、アノード１２とカソード１４との間の抵抗の面内均一性を阻害する欠陥領域である。このため、本実施の形態のように空洞領域１８を設けない場合は、有機発光素子２０の発光輝度の面内均一性をさらに悪化させたり、有機発光素子２０全体が発光（点灯）不能になるという不都合が生じる。
【００３０】
本実施の形態の有機発光素子１０は、第１透明基板１１上に、順次、アノード１２、有機発光層１３、カソード１４、接着剤層１５、第２透明基板１６を重ね合わせて作製したものに対して、導電性異物１７が混入している欠陥領域を検出する工程と、この欠陥領域に、数十ピコ秒以下のパルス時間に設定した超短パルスレーザー（例えば、ピコ秒レーザーやフェムト秒レーザー）を照射して空洞領域１８を加工する工程と、を経て上記の特徴的構造に作製されたものである。
【００３１】
因みに、従来用いられていたナノ秒のYAGレーザーでは、被加工物の光吸収特性を利用し、最も吸収し易い加工部材料に合せて波長レーザー（1064/532/354/266nm）を選択することは有効である。ただし、フェムト秒レーザーのように、非常にパルス幅が小さい場合には、非加工物の光吸収特性に依存しない多光子吸収特性により従来非常に加工が困難であった透明材料でもレーザー光の吸収作用が現れ加工することが可能である。また、本実施の形態のように、超精密レーザー加工を目的とする場合は、対物レンズの高倍率化もしくはレーザー波長の短波長化で対応が可能となる。
【００３２】
また、フェムト秒レーザーのパルス幅は、貫通孔１２ａが形成されたアノード１２および有機発光層１３において熱が伝播するよりも短い時間であるため、熱が伝播する間もなく加工を終了させるため、加工部分の周囲への熱的な影響がほとんどない。具体的には、フェムト秒レーザー照射された部分を確実な形状に加工でき、加工部分の周囲に熱的変形、すなわち有機発光層１３の劣化、アノード１２やカソード１４の熱による剥がれや盛り上がりなどの変形が起きることを抑制できる。このため、本実施の形態では、有機発光素子２０における貫通孔１２ａの周囲のアノード１２の膜状態が製造工程における成膜時とほぼ変化ない状態に保たれており、この部分（貫通孔の周辺）における発光特性を劣化させることも抑制できる。
【００３３】
このような作用は、パルス幅が、貫通孔１２ａが形成されたアノード１２および有機発光層１３において熱が伝播するよりも短い時間数十ピコ秒レーザーにおいても同様の作用を有する。
【００３４】
本実施の形態によれば、貫通孔１２ａを含む空洞領域１８がアノード１２と導電性異物１７を電気的に遮断しているため、この部分でリーク電流やショートが発生することがない。また、上記したような超短パルスレーザーを用いて空洞領域１８が加工されているため、超短パルスレーザーの照射に伴い、従来のような加熱加工でのジュール熱は発生せず、また従来のように発生したジュール熱の蓄積も起こらない。この理由は、貫通孔１２ａが形成されたアノード１２および有機発光層１３において熱が伝播するよりも短い時間、数十ピコ秒以下のパルス時間に設定した超短パルスレーザーが照射されているからである。
【００３５】
本実施の形態に係る有機発光素子１０の空洞領域１８を含めた構成は独特なものであり、このような構成により、導電性異物１７による電流リークおよびショートに起因する発光欠陥の発生を抑制できる。したがって、本実施の形態に係る有機発光素子１０は、経時的に導電性異物１７に起因した欠陥が発生しやすくなるという従来の問題を解決しており、高い耐久性を実現している。
【００３６】
なお、空洞領域１８は、極微細な大きさであるため、有機ＥＬ照明装置の発光面全体としては無視できる大きさである。このように、極微細な空洞領域１８を形成した構成とすることで、有機発光素子１０の高い耐久性を実現するとともに、導電性異物１７によりショートを起こす構造の有機発光素子１０の不良品化を防止でき、パネル品質および歩留まりを向上させることができる。
【００３７】
（第２の実施の形態）
図３および図４は、本発明の第２の実施の形態に係る有機発光素子２０を示している。図３は有機発光素子２０の図４におけるIII−III断面図、図４は有機発光素子２０の平面図である。なお、本実施の形態において、上記第１の実施の形態と同一部分は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３８】
図３に示すように、本実施の形態に係る有機発光素子２０の空洞領域１８は、上記第１の実施の形態において欠陥領域に存在した導電性異物１７を完全に除去した領域である。このような構造に加工することは従来のＹＡＧレーザーではその周囲に熱的な変形をもたらすため不可能であり、上記第１の実施の形態と同様に、数十ピコ秒以下のパルス時間に設定した超短パルスレーザー（例えば、ピコ秒レーザーやフェムト秒レーザー）を照射することにより初めて実現できる構造である。
【００３９】
以上のように、本実施の形態の有機発光素子２０は、空洞領域１８がアノード１２とカソード１４との間に存在した導電性異物１７が完全に破壊・除去された除去空間となる。
【００４０】
本実施の形態における他の構成は、上記第１の実施の形態と同様である。また、本実施の形態によれば、空洞領域１８に導電性異物１７が残留していないため、欠陥発生の原因が除去され、更に耐久性の高い有機発光素子２０を実現することができた。
【００４１】
（第３の実施の形態）
図５および図６は、本発明の第３の実施の形態に係る有機発光素子３０を示している。図５は有機発光素子３０の図６におけるＶ−Ｖ断面図、図６は有機発光素子３０の平面図である。なお、本実施の形態において、上記第１の実施の形態と同一部分は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４２】
本実施の形態の有機発光素子３０は、導電性異物１７には直接レーザーを照射せずに、アノード１２に、導電性異物１７の外側を周回するように取り囲む環状貫通孔１２ｂを、数十ピコ秒以下のパルス時間に設定した超短パルスレーザー（例えば、ピコ秒レーザーやフェムト秒レーザー）を照射して加工されたものである。この環状貫通孔１２ｂは、環状の空洞領域１９を形成している。
【００４３】
また、本実施の形態では、封止材として、接着剤層１５に加えて、接着剤層１５の下に、第１電極であるアノード１２、有機発光層１３、および第２電極であるカソード１４でなる積層構造を覆う、薄膜保護膜１５ａを含む構成である。この薄膜保護膜１５ａは、単層無機膜、積層無機膜、単層有機膜、積層無機膜、有機膜/無機膜の積層膜などを挙げることができる。
【００４４】
本実施の形態では、カソード１４や有機発光層１３には殆ど溝が及ばないように加工されている。アノード１２は、透明膜であるため、環状貫通孔１２ｂを形成しても更に目立ちにくいという利点がある。
【００４５】
以上、有機発光素子について述べたが、上記した第１〜第３の実施の形態では、基板としてガラス基板を用いたが、可撓性を有する樹脂基板を適用してよい。この場合は、超短パルスレーザー照射を行うため樹脂基板の変質や変形も抑制できる。
【００４６】
また、上記した第１〜第３の実施の形態では、貫通孔１２ａや環状貫通孔１２ｂをアノード１２に形成したが、カソード１４に形成する構成としても勿論よい。
【００４７】
［有機発光素子のリペア装置］
（リペア装置の構成）
次に、図７〜図１１を用いて本発明の実施の形態に係る有機発光素子のリペア装置１００を説明する。なお、図７はリペア装置１００の概略構成を示すブロック図、図８および図９はリペア方法を示すフローチャート、図１０は導電性異物が混入した有機発光素子１０Ａの断面図、図１１は超短パルスレーザーを導電性異物に照射している状態を示す断面図である。なお、図１０および図１１において、図１に示した第１の実施の形態の有機発光素子１０と同一部分には、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４８】
図７に示すように、本実施の形態に係る有機発光素子のリペア装置１００は、有機発光素子１０Ａを載置する載置台１０１と、有機発光素子１０Ａのアノード１２およびカソード１４に図示しないプローブにて接続されるテスト駆動電力供給部１０２と、発光表示検出部１０３と、温度分布検出部１０４と、超短パルスレーザー照射部１０５と、制御部１０６と、表示部１０７と、を備えて大略構成されている。
【００４９】
載置台１０１は、図示しないＸＹＺ操作部を備えていて、発光表示検出部１０３と温度分布検出部１０４と超短パルスレーザー照射部１０５とに対して相対的に移動可能に設けられている。
【００５０】
制御部１０６は、テスト駆動電力供給部１０２と、発光表示検出部１０３と、温度分布検出部１０４と、超短パルスレーザー照射部１０５とを制御する。
【００５１】
テスト駆動電力供給部１０２は、制御部１０６からの制御信号により所定の電圧を図示しないプローブを介して有機発光素子１０Ａに印加するとともに、有機発光素子１０Ａの電圧電流特性を測定してそのデータを制御部１０６に出力する。
【００５２】
発光表示検出部１０３は、図示しないＣＣＤ撮像素子と光学系とを備えており、有機発光素子１０Ａにテスト駆動電力供給部１０２から電力が供給されている間に有機発光素子１０Ａの表面の撮像データを制御部１０６に出力する。制御部１０６は、この撮像データに基づいて撮像された像を表示部１０７に出力する。
【００５３】
温度分布検出部１０４は、サーモグラフィーを備えてなり、発光面の面内温度分布検出を行い検出データを制御部１０６に出力する。
【００５４】
制御部１０６は、発光表示検出部１０３および温度分布検出部１０４からの検出データに基づいて、有機発光素子１０Ａの欠陥領域の位置を算出する。
【００５５】
超短パルスレーザー照射部１０５は、制御部１０６からの制御信号に基づき、有機発光素子１０Ａにおける電極および有機発光層１３における熱の伝播するよりも短い、数十ピコ秒以下のパルス時間に設定した超短パルスレーザーを有機発光素子１０Ａの表面に照射する。
【００５６】
このとき、載置台１０１は、制御部１０６からの指令により駆動制御される図示しないＸＹＺ操作部によって、発光表示検出部１０３または温度分布検出部１０４の検出データにより得られた有機発光素子１０Ａの欠陥領域を超短パルスレーザー照射部１０５の直下に配置させることができる。
【００５７】
（リペア方法）
次に、上記リペア装置１００を用いたリペア方法について図８および図９を用いて説明する。なお、このリペア方法は、発光表示検出部１０３による検出結果に基づくリペア方法（１）と、温度分布検出部１０４による検出結果に基づくリペア方法（２）とに分けて説明する。
【００５８】
リペア方法（１）
リペア方法（１）について以下に説明する。まず、図８に示すように、最初に、リペアの対象である有機発光素子１０Ａを載置台１０１の上に載置して、制御部１０６は、テスト駆動電力供給部１０２から有機発光素子１０Ａにテスト電圧を印加させ電圧電流特性を取得する。この電圧電流特性を正常な有機発光素子の電圧電流特性に基づいて特定した基準電圧電流特性と比較してリペアの対象である有機発光素子にリーク電流が発生しているか否かを判定してリーク電流値を取得する（ステップＳ１）。リーク電流が発生している場合は、有機発光素子１０Ａに欠陥領域が有ると考えられる。
【００５９】
次に、制御部１０６は、テスト駆動電力供給部１０２に、有機発光素子１０Ａに発光を開始する閾値電圧を印加するように指令信号を出力する。そして、有機発光素子１０Ａの発光状態を、発光表示検出部１０３で撮像して正常発光像を取得する（ステップＳ２）。
【００６０】
次に、閾値未満の電圧をテスト駆動電力供給部１０２から印加させて、有機発光素子１０Ａの閾値未満素子画像を取得する（ステップＳ３）。
【００６１】
次に、閾値未満素子画像の中に周囲に比べて輝度が高い部分があるか否かを制御部１０６で判定する（ステップＳ４）。このとき、有機発光素子１０Ａにリーク電流が発生していない場合は、閾値未満の電圧であるため発光箇所はない。しかし、リーク電流が発生している場合は、その部分が微弱な電流であっても発光して他の部分よりも輝度が高くなり、その結果輝点となって検出される。この工程でリーク電流に起因する発光像が無い場合は、終了する。図１０に示すように、導電性異物１７が存在して、リーク電流に起因する発光像が有る場合は、表示部１０７に表示されている発光像と制御部１０６で算出した欠陥領域の位置情報とを比較し、欠陥位置が一致していない場合は、マウスなどのインターフェイスを用いてリペア位置の情報を制御部１０６に取得させる（ステップＳ５）。
【００６２】
次に、制御部１０６は、リペア位置の情報に基づいて載置台１０１の位置を制御する信号を図示しないＸＹＺ操作部へ出力して有機発光素子１０Ａの位置決めを行う。そして、図１１に示すように、超短パルスレーザー照射部１０５を駆動制御してリペア位置に向けてレーザー照射を行う（ステップＳ６）。なお、図１１中、符号１０５ａは、リペア位置の焦点深度や照射面積を設定するためのレンズを示している。この結果、リペアが成功すると図１に示すような構造の空洞領域１８が形成される。
【００６３】
次に、有機発光素子１０Ａに再度閾値未満の電圧を印加して、閾値未満素子像を取得する（ステップＳ７）。
【００６４】
次に、ステップＳ７で取得した閾値未満素子像にリーク発光像が有るか否かを判定する（ステップＳ８）。
【００６５】
次に、閾値未満素子像にリーク発光像が発見されない場合は、閾値電圧を印加して正常発光画像を取得する（ステップＳ９）。一方、リーク発光像が発見された場合は、ステップＳ５に戻って再度レーザー照射を行う。
【００６６】
ステップＳ９にて正常発光像を取得した後、正常発光像に異常がないかどうかの判定を行う（ステップＳ１０）。ここで、異常があると判定されるとステップＳ３に戻る。異常が無いと判定されると、有機発光素子１０Ａの電圧電流特性を計測してリーク電流値を取得する（ステップＳ１１）。
【００６７】
次に、このリーク電流値を、レーザー照射前に取得したリーク電流値と比較する（ステップＳ１２）。リーク電流値が減少している場合は正しくリペアされたものとして終了する。リーク電流値が減少していない場合は、再度ステップＳ３に戻って再度欠陥領域の検出とリペアを行う。
【００６８】
リペア方法（２）
次に、リペア方法（２）について、図９を用いて説明する。このリペア方法（２）は、有機発光素子１０Ａにショートが発生している場合に有効な方法となる。まず、図９に示すように、リペアの対象である有機発光素子１０Ａを載置台１０１の上に載置して、制御部１０６は、テスト駆動電力供給部１０２から有機発光素子１０Ａにテスト電圧を印加させ電圧電流特性を取得する。この電圧電流特性を正常な有機発光素子の電圧電流特性に基づいて特定した基準電圧電流特性と比較してリペアの対象である有機発光素子にショートが発生しているか否かを判定して電流値を取得する（ステップＳ２１）。ショートが発生している場合は、有機発光素子１０Ａに欠陥領域が有ると考えられる。
【００６９】
次に、制御部１０６は、テスト駆動電力供給部１０２に、有機発光素子１０Ａに発光の上限電流値以下の電流を印加するように指令信号を出力する。そして、有機発光素子１０Ａの発熱状態を、温度分布検出部１０４でモニタして熱画像を取得する（ステップＳ２２）。
【００７０】
次に、上限電流値以下の電流をテスト駆動電力供給部１０２から印加して上限電流値以下の熱画像を取得する（ステップＳ２３）。
【００７１】
次に、熱画像の中にジュール熱による熱画像があるか否かを制御部１０６で判定する（ステップＳ２４）。このとき、有機発光素子１０Ａにショートが発生していない場合は、ジュール熱による熱画像はないため、終了する。しかし、ショートが発生している場合は、熱画像を取得する（ステップＳ２５）。その後、熱画像よりショートが発生している欠陥領域の位置情報を取得する（ステップＳ２６）。
【００７２】
次に、上記位置情報に基づいて載置台１０１を移動させて、有機発光素子１０Ａの適所に超短パルスレーザー照射を行う（ステップＳ２７）。
【００７３】
その後、有機発光素子１０Ａに上限電流値以下の電流を印加して、温度分布検出部１０４により有機発光素子１０Ａの発光面内の熱画像を取得する（ステップＳ２８）。
【００７４】
ここで、ジュール熱による熱画像があるか否かの判定を行う（ステップＳ２９）。ここで、ジュール熱による熱画像がある場合は、再度ステップＳ２５に戻る。一方、ジュール熱による熱画像が無い場合は、正常熱画像を取得して（ステップＳ３０）終了する。
【００７５】
以上、本実施の形態の有機発光素子のリペア装置１００について説明したが、上記したリペア方法（１）、（２）はどちらを先に行ってもよく、両方のリペア方法を行うことにより、リーク電流による欠陥領域とショートによる欠陥領域とを把握でき、この欠陥領域を広げることなく確実にリペアを行うことが可能になる。
【００７６】
（その他の実施の形態）
上述した実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００７７】
例えば、上述のリペア装置１００では、欠陥領域の位置を制御部１０６にて算出するようにしたが、発光画像や熱画像を表示部１０７で目視して、マウスの操作によりリペア位置を決定するようにしても勿論よい。
【００７８】
また、上述の各実施の形態では、欠陥領域として導電性異物１７が存在する領域としたが、有機発光層１３が他の部部に比較して膜厚が薄くリーク電流が発生し易い場合にも本発明を適用することができる。
【００７９】
さらに、上述の各実施の形態では、固体封止構造の有機発光素子について本発明を適用したが、缶封止構造の有機発光素子に適用することも勿論有効である。
【００８０】
また、上述の各実施の形態では、有機発光素子として、有機ＥＬ照明装置を適用したが、多数の画素領域を有する有機ＥＬ表示装置に適用しても勿論よい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る有機発光素子の図２に示すＩ−Ｉ断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る有機発光素子の平面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る有機発光素子の図４に示したIII−III断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る有機発光素子の平面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る有機発光素子の図６に示すＶ−Ｖ断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る有機発光素子の平面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る有機発光素子のリペア装置を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る有機発光素子のリペア装置で行うリペア方法（１）を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態に係る有機発光素子のリペア装置で行うリペア方法（２）を示すフローチャートである。
【図１０】導電性異物が混入した有機発光素子の断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る有機発光素子のリペア装置で超短パルスレーザー照射を行っている状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０，２０，３０ 有機発光素子
１１ 第１透明基板（基板）
１２ アノード（第１電極）
１２ａ 貫通孔
１３ 有機発光層
１４ カソード（第２電極）
１５ 接着剤層
１６ 第２透明基板
１７ 導電性異物
１８ 空洞領域
１００ リペア装置
１０１ 載置台
１０２ テスト駆動電力供給部
１０３ 発光表示検出部
１０４ 温度分布検出部
１０５ 超短パルスレーザー照射部
１０５ａ レンズ
１０６ 制御部
１０７ 表示部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、有機ＥＬ表示装置や有機ＥＬ照明装置などの有機発光素子および有機発光素子のリペア装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機発光素子は性能の向上に伴い、薄型化、高精細化が進むと共に、発光輝度の向上により照明としての利用も進んでいる。このような薄型化、高精細化が進むに伴い、対向電極間のギャップも小さくなり極微細な異物でも素子内に混入すると欠陥の発生の原因になる。異物の混入は、製造過程における有機発光層の形成の際に起こりやすい。特に、導電性を有する異物が混入すると、その部分で有機発光層を挟む陽極と陰極との間の電気抵抗値が小さくなり、リーク電流やショートが発生して、異物が存在する部分以外の正常な部分も発光しなくなってしまう。多数の画素を有する有機ＥＬ表示装置の場合は、異物が存在する画素やその近傍の画素が発光しなくなる程度で済むが、有機ＥＬ照明装置では、面光源全体が発光しなくなる。このような事情から、異物混入による欠陥が発生しない、寿命の長い有機発光素子の実現が要望されている。
【０００３】
従来、導電性異物に起因する欠陥領域を検出して、その部分をリペアする方法として、有機発光素子に発光閾値未満の電圧を印加して、リーク電流によるリーク発光部分を検出して、その部分にレーザー照射してリペアを行う技術が知られている（例えば、特開２００７−４２４９８号公報）。このリペア方法を用いた最新のリペア装置では、数ミクロンの領域での修復が可能な、５３２ｎｍの波長を持つＹＡＧレーザー用いたものがある。
【特許文献１】特開２００７−４２４９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来知られているすべてのリペア方法は、レーザーのパルス幅（パルス時間）がナノ秒オーダーの長いパルス幅であり、欠陥箇所にレーザーを照射して被照射部を加熱し、アブレーション破壊により欠陥除去を行っている。このリペア方法は、液晶表示装置やプラズマディスプレイに適用した場合には、レーザーリペア時の熱的な影響はほとんど問題にならないが、有機発光素子の場合には有機層が熱的な影響を受けやすい。
【０００５】
特に、有機発光素子の場合、封止法が缶封止（ハーメチック封止）では、放熱空間が有るためレーザーリペア時の熱的な影響はある程度緩和されるが、電極で挟まれた有機発光層を接着剤などの封止材で封止する固体封止した構造では欠陥救済箇所にレーザーを照射すると熱が放散されずに蓄積されるため、熱的な影響が非常に大きくなる。具体的には、ＹＡＧレーザーを照射した箇所で、Ａｌ電極薄膜が気泡状に浮き上がったり、有機発光層と電極との界面に剥離が発生したり、有機発光層が熱で変質するなどのため、リペアに伴い欠陥領域が拡大してしまうという問題がある。
【０００６】
加えて、上述の従来のリペア方法では、導電性異物によって電極間がショートしている有機ＥＬ照明装置では、全面的に発光しないため、欠陥領域を検出することができないものであった。
【０００７】
そこで、本発明の主たる目的は、異物などによる電流リークおよびショートに起因する発光欠陥の発生を抑制した耐久性の高い有機発光素子を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、有機発光素子における、電流リークおよびショートの発生する欠陥領域を検出し、この欠陥領域を広げることなく最小限の範囲でリペアすることができる有機発光素子のリペア装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の特徴は、有機発光素子であって、基板と、この基板上に形成された第１電極と、この第１電極上に形成された有機発光層と、この有機発光層上に形成された第２電極と、基板上の第１電極、有機発光層、および第２電極を封止する封止材と、を備え、第１電極と第２電極との少なくとも一方に、局部的に素子内部の空洞領域となるリペア用の貫通孔が形成されていることを要旨とする。なお、有機発光層とは、正孔輸送層、発光層、電子輸送層などを含むものでもよいし、正孔および電子の輸送機能を備えた発光層のみであってもよい。
【００１０】
貫通孔は、有機発光層における前記第１電極と前記第２電極との間の抵抗の面内均一性を阻害する欠陥領域に対応する領域に形成されており、例えば導電性異物が存在する領域である。導電性異物は、この貫通孔が形成された電極と電気的に遮断されるように部分的に破壊・除去されている。
【００１１】
貫通孔は導電性異物（欠陥領域）に直接レーザーを照射せずに、導電性異物の周辺近傍を取り囲むように環状にアノード膜（ITO膜）を加工する構成としてもよい。このような構成にすることにより、第１電極と第２電極との間ショートを取り除く事ができる。
【００１２】
欠陥領域は、第１電極と第２電極との間に存在した導電性異物が破壊・除去された除去空間であってもよく、この除去空間は貫通孔とともに素子内部の空洞領域を形成している構成であってもよい。
【００１３】
また、貫通孔の周囲の電極の膜状態は、成膜時と変化していないことが特徴であり、具体的には、熱的な変形を起こしていない構成であることが好ましい。
【００１４】
さらに、貫通孔ならびに導電性異物の破壊・除去は、貫通孔が形成された電極および有機発光層における熱の伝播するよりも短い、数十ピコ秒以下のパルス時間に設定した超短パルスレーザー照射で行われたことにより達成されていることが好ましい。このような超短パルスレーザーを用いることで、部材の熱的な影響を抑制できるからである。
【００１５】
また、本発明は、封止材が、基板上の前記第１電極、有機発光層、および第２電極を封止する接着剤を含む構成であり、固体封止した構造を有する有機発光素子である場合に特に効果を奏する。
【００１６】
さらに、本発明は、封止材が、基板上の第１電極、有機発光層、および第２電極上の薄膜保護膜を含む構成であってもよい。この場合、薄膜保護膜としては、単層無機膜、積層無機膜、単層有機膜、積層無機膜、有機膜/無機膜の積層膜を含むものであってもよい。
【００１７】
本発明の第２の特徴は、基板と、基板上に形成された第１電極と、第１電極上に形成された有機発光層と、有機発光層上に形成された第２電極と、基板上の第１電極、有機発光層、および第２電極を封止する封止材と、を備えた有機発光素子の欠陥箇所の検出およびリペアを行う有機発光素子のリペア装置であって、第１電極と第２電極間に電流および電圧を印加するテスト駆動電力供給部と、テスト駆動電力供給部により電流および電圧を印加したときの発光表示状態の検出を行う発光表示検出部と、テスト駆動電力供給部により電流および電圧を印加したときの発光面の面内温度分布検出を行う温度分布検出部と、発光表示検出部と温度分布検出部での検出結果に基づいて検出された欠陥領域に対応する、第１電極と第２電極との少なくとも一方に、電極および有機発光層における熱の伝播するよりも短い、数十ピコ秒以下のパルス時間に設定した超短パルスレーザー照射して、局部的に貫通孔を形成する超短パルスレーザー照射部と、を備えることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の第１の特徴に係る発明によれば、異物などによる電流リークおよびショートに起因する発光欠陥の発生を抑制した耐久性の高い有機発光素子を実現することができる。
【００１９】
また、本発明の第２の特徴に係る発明によれば、有機発光素子における、電流リークおよびショートの発生する欠陥領域を検出し、この欠陥領域を広げることなく最小限の範囲で確実にリペアすることができるリペア装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態に係る有機発光素子および有機発光素子のリペア装置の詳細を図面に基づいて説明する。但し、図面は模式的なものであり、各材料層の厚みやその比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００２１】
［有機発光素子］
（第１の実施の形態）
図１および図２は、本発明の第１の実施の形態に係る有機発光素子１０を示している。図１は有機発光素子１０を示す図２のＩ−Ｉ断面図、図２は有機発光素子１０の平面図である。
【００２２】
本実施の形態に係る有機発光素子１０は固体封止構造を有する有機ＥＬ照明装置に本発明を適用したものである。
【００２３】
図１に示すように、有機発光素子１０は、基板としての第１透明基板１１と、第１透明基板１１上に形成された第１電極としての透明なアノード１２と、アノード１２上に形成された有機発光層１３と、この有機発光層１３上に形成された第２電極としてのカソード１４と、第１透明基板１１上に積層されたアノード１２、有機発光層１３、およびカソード１４を封止する封止材としての接着剤層１５と、接着剤層１５上に重ねられた第２透明基板１６と、を備えて大略構成されている。
【００２４】
本実施の形態の有機発光素子１０において、第１透明基板１１および第２透明基板１６は透明なガラスでなる。アノード１２はＩＴＯ（Indium Tin Oxide）でなる。有機発光層１３は、図示しない正孔輸送層、発光層、電子輸送層を含んでなる。カソード１４はアルミニウム（Ａｌ）でなる。接着剤層は、例えばエポキシ樹脂でなる。
【００２５】
なお、本実施の形態では、これらの材料を用いたが、それぞれの部材は、周知の他の材料を用いても勿論よい。例えば、アノード１２としては、ＩＴＯの他に、仕事関数の大きなニッケル、金、白金、酸化錫、ヨウ化銅など材料を用いることできる。
【００２６】
カソード１４としては、アルミニウムの他に、仕事関数の小さい、銀、鉛、錫、マグネシウム、インジウム、クロム、リチウム、あるいは各種合金などを用いることができる。
【００２７】
有機発光層１３としては、ベンゾ縮合化合物類、クマリン化合物、キノロン化合物、ピリドイミダソキノキサリン、縮合ピリジン環化合物、キナクリドン化合物、キナゾリン化合物、オリゴフェニレン化合物、ビスオキサゾール化合物類、ピロロピロール化合物、カルボキシイミド化合物、カルバゾールジアミン化合物類、オキサジアゾール化合物類、オレゴフェニレン化合物、ポリへテロ環化合物類などの材料を用いることができる。
【００２８】
特に、本実施の形態の有機発光素子１０の特徴は、アノード１２における、有機発光層１３に混入している導電性異物１７に対応する位置に導電性異物１７と略同径寸法または導電性異物１７よりもやや大きな径寸法のリペア用の貫通孔１２ａが形成されていることである。また、導電性異物１７は、貫通孔１２ａの外、すなわち有機発光層１３側に後退するように加工されている。貫通孔１２ａ内の空隙と、貫通孔１２ａの外側で導電性異物１７の端面までの僅かな空隙とで、空洞領域１８が構成されている。
【００２９】
ここで、有機発光層１３内に混入されている導電性異物１７として、カーボンや金属などのパーティクルなどがある。このような導電性異物１７は、完全に混入しないようにすることは現実的に困難であり、従来より有機発光層１３に混入している。この導電性異物１７が存在する領域は、アノード１２とカソード１４との間の抵抗の面内均一性を阻害する欠陥領域である。このため、本実施の形態のように空洞領域１８を設けない場合は、有機発光素子２０の発光輝度の面内均一性をさらに悪化させたり、有機発光素子２０全体が発光（点灯）不能になるという不都合が生じる。
【００３０】
本実施の形態の有機発光素子１０は、第１透明基板１１上に、順次、アノード１２、有機発光層１３、カソード１４、接着剤層１５、第２透明基板１６を重ね合わせて作製したものに対して、導電性異物１７が混入している欠陥領域を検出する工程と、この欠陥領域に、数十ピコ秒以下のパルス時間に設定した超短パルスレーザー（例えば、ピコ秒レーザーやフェムト秒レーザー）を照射して空洞領域１８を加工する工程と、を経て上記の特徴的構造に作製されたものである。
【００３１】
因みに、従来用いられていたナノ秒のYAGレーザーでは、被加工物の光吸収特性を利用し、最も吸収し易い加工部材料に合せて波長レーザー（1064/532/354/266nm）を選択することは有効である。ただし、フェムト秒レーザーのように、非常にパルス幅が小さい場合には、非加工物の光吸収特性に依存しない多光子吸収特性により従来非常に加工が困難であった透明材料でもレーザー光の吸収作用が現れ加工することが可能である。また、本実施の形態のように、超精密レーザー加工を目的とする場合は、対物レンズの高倍率化もしくはレーザー波長の短波長化で対応が可能となる。
【００３２】
また、フェムト秒レーザーのパルス幅は、貫通孔１２ａが形成されたアノード１２および有機発光層１３において熱が伝播するよりも短い時間であるため、熱が伝播する間もなく加工を終了させるため、加工部分の周囲への熱的な影響がほとんどない。具体的には、フェムト秒レーザー照射された部分を確実な形状に加工でき、加工部分の周囲に熱的変形、すなわち有機発光層１３の劣化、アノード１２やカソード１４の熱による剥がれや盛り上がりなどの変形が起きることを抑制できる。このため、本実施の形態では、有機発光素子２０における貫通孔１２ａの周囲のアノード１２の膜状態が製造工程における成膜時とほぼ変化ない状態に保たれており、この部分（貫通孔の周辺）における発光特性を劣化させることも抑制できる。
【００３３】
このような作用は、パルス幅が、貫通孔１２ａが形成されたアノード１２および有機発光層１３において熱が伝播するよりも短い時間数十ピコ秒レーザーにおいても同様の作用を有する。
【００３４】
本実施の形態によれば、貫通孔１２ａを含む空洞領域１８がアノード１２と導電性異物１７を電気的に遮断しているため、この部分でリーク電流やショートが発生することがない。また、上記したような超短パルスレーザーを用いて空洞領域１８が加工されているため、超短パルスレーザーの照射に伴い、従来のような加熱加工でのジュール熱は発生せず、また従来のように発生したジュール熱の蓄積も起こらない。この理由は、貫通孔１２ａが形成されたアノード１２および有機発光層１３において熱が伝播するよりも短い時間、数十ピコ秒以下のパルス時間に設定した超短パルスレーザーが照射されているからである。
【００３５】
本実施の形態に係る有機発光素子１０の空洞領域１８を含めた構成は独特なものであり、このような構成により、導電性異物１７による電流リークおよびショートに起因する発光欠陥の発生を抑制できる。したがって、本実施の形態に係る有機発光素子１０は、経時的に導電性異物１７に起因した欠陥が発生しやすくなるという従来の問題を解決しており、高い耐久性を実現している。
【００３６】
なお、空洞領域１８は、極微細な大きさであるため、有機ＥＬ照明装置の発光面全体としては無視できる大きさである。このように、極微細な空洞領域１８を形成した構成とすることで、有機発光素子１０の高い耐久性を実現するとともに、導電性異物１７によりショートを起こす構造の有機発光素子１０の不良品化を防止でき、パネル品質および歩留まりを向上させることができる。
【００３７】
（第２の実施の形態）
図３および図４は、本発明の第２の実施の形態に係る有機発光素子２０を示している。図３は有機発光素子２０の図４におけるIII−III断面図、図４は有機発光素子２０の平面図である。なお、本実施の形態において、上記第１の実施の形態と同一部分は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３８】
図３に示すように、本実施の形態に係る有機発光素子２０の空洞領域１８は、上記第１の実施の形態において欠陥領域に存在した導電性異物１７を完全に除去した領域である。このような構造に加工することは従来のＹＡＧレーザーではその周囲に熱的な変形をもたらすため不可能であり、上記第１の実施の形態と同様に、数十ピコ秒以下のパルス時間に設定した超短パルスレーザー（例えば、ピコ秒レーザーやフェムト秒レーザー）を照射することにより初めて実現できる構造である。
【００３９】
以上のように、本実施の形態の有機発光素子２０は、空洞領域１８がアノード１２とカソード１４との間に存在した導電性異物１７が完全に破壊・除去された除去空間となる。
【００４０】
本実施の形態における他の構成は、上記第１の実施の形態と同様である。また、本実施の形態によれば、空洞領域１８に導電性異物１７が残留していないため、欠陥発生の原因が除去され、更に耐久性の高い有機発光素子２０を実現することができた。
【００４１】
（第３の実施の形態）
図５および図６は、本発明の第３の実施の形態に係る有機発光素子３０を示している。図５は有機発光素子３０の図６におけるＶ−Ｖ断面図、図６は有機発光素子３０の平面図である。なお、本実施の形態において、上記第１の実施の形態と同一部分は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４２】
本実施の形態の有機発光素子３０は、導電性異物１７には直接レーザーを照射せずに、アノード１２に、導電性異物１７の外側を周回するように取り囲む環状貫通孔１２ｂを、数十ピコ秒以下のパルス時間に設定した超短パルスレーザー（例えば、ピコ秒レーザーやフェムト秒レーザー）を照射して加工されたものである。この環状貫通孔１２ｂは、環状の空洞領域１９を形成している。
【００４３】
また、本実施の形態では、封止材として、接着剤層１５に加えて、接着剤層１５の下に、第１電極であるアノード１２、有機発光層１３、および第２電極であるカソード１４でなる積層構造を覆う、薄膜保護膜１５ａを含む構成である。この薄膜保護膜１５ａは、単層無機膜、積層無機膜、単層有機膜、積層無機膜、有機膜/無機膜の積層膜などを挙げることができる。
【００４４】
本実施の形態では、カソード１４や有機発光層１３には殆ど溝が及ばないように加工されている。アノード１２は、透明膜であるため、環状貫通孔１２ｂを形成しても更に目立ちにくいという利点がある。
【００４５】
以上、有機発光素子について述べたが、上記した第１〜第３の実施の形態では、基板としてガラス基板を用いたが、可撓性を有する樹脂基板を適用してよい。この場合は、超短パルスレーザー照射を行うため樹脂基板の変質や変形も抑制できる。
【００４６】
また、上記した第１〜第３の実施の形態では、貫通孔１２ａや環状貫通孔１２ｂをアノード１２に形成したが、カソード１４に形成する構成としても勿論よい。
【００４７】
［有機発光素子のリペア装置］
（リペア装置の構成）
次に、図７〜図１１を用いて本発明の実施の形態に係る有機発光素子のリペア装置１００を説明する。なお、図７はリペア装置１００の概略構成を示すブロック図、図８および図９はリペア方法を示すフローチャート、図１０は導電性異物が混入した有機発光素子１０Ａの断面図、図１１は超短パルスレーザーを導電性異物に照射している状態を示す断面図である。なお、図１０および図１１において、図１に示した第１の実施の形態の有機発光素子１０と同一部分には、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４８】
図７に示すように、本実施の形態に係る有機発光素子のリペア装置１００は、有機発光素子１０Ａを載置する載置台１０１と、有機発光素子１０Ａのアノード１２およびカソード１４に図示しないプローブにて接続されるテスト駆動電力供給部１０２と、発光表示検出部１０３と、温度分布検出部１０４と、超短パルスレーザー照射部１０５と、制御部１０６と、表示部１０７と、を備えて大略構成されている。
【００４９】
載置台１０１は、図示しないＸＹＺ操作部を備えていて、発光表示検出部１０３と温度分布検出部１０４と超短パルスレーザー照射部１０５とに対して相対的に移動可能に設けられている。
【００５０】
制御部１０６は、テスト駆動電力供給部１０２と、発光表示検出部１０３と、温度分布検出部１０４と、超短パルスレーザー照射部１０５とを制御する。
【００５１】
テスト駆動電力供給部１０２は、制御部１０６からの制御信号により所定の電圧を図示しないプローブを介して有機発光素子１０Ａに印加するとともに、有機発光素子１０Ａの電圧電流特性を測定してそのデータを制御部１０６に出力する。
【００５２】
発光表示検出部１０３は、図示しないＣＣＤ撮像素子と光学系とを備えており、有機発光素子１０Ａにテスト駆動電力供給部１０２から電力が供給されている間に有機発光素子１０Ａの表面の撮像データを制御部１０６に出力する。制御部１０６は、この撮像データに基づいて撮像された像を表示部１０７に出力する。
【００５３】
温度分布検出部１０４は、サーモグラフィーを備えてなり、発光面の面内温度分布検出を行い検出データを制御部１０６に出力する。
【００５４】
制御部１０６は、発光表示検出部１０３および温度分布検出部１０４からの検出データに基づいて、有機発光素子１０Ａの欠陥領域の位置を算出する。
【００５５】
超短パルスレーザー照射部１０５は、制御部１０６からの制御信号に基づき、有機発光素子１０Ａにおける電極および有機発光層１３における熱の伝播するよりも短い、数十ピコ秒以下のパルス時間に設定した超短パルスレーザーを有機発光素子１０Ａの表面に照射する。
【００５６】
このとき、載置台１０１は、制御部１０６からの指令により駆動制御される図示しないＸＹＺ操作部によって、発光表示検出部１０３または温度分布検出部１０４の検出データにより得られた有機発光素子１０Ａの欠陥領域を超短パルスレーザー照射部１０５の直下に配置させることができる。
【００５７】
（リペア方法）
次に、上記リペア装置１００を用いたリペア方法について図８および図９を用いて説明する。なお、このリペア方法は、発光表示検出部１０３による検出結果に基づくリペア方法（１）と、温度分布検出部１０４による検出結果に基づくリペア方法（２）とに分けて説明する。
【００５８】
リペア方法（１）
リペア方法（１）について以下に説明する。まず、図８に示すように、最初に、リペアの対象である有機発光素子１０Ａを載置台１０１の上に載置して、制御部１０６は、テスト駆動電力供給部１０２から有機発光素子１０Ａにテスト電圧を印加させ電圧電流特性を取得する。この電圧電流特性を正常な有機発光素子の電圧電流特性に基づいて特定した基準電圧電流特性と比較してリペアの対象である有機発光素子にリーク電流が発生しているか否かを判定してリーク電流値を取得する（ステップＳ１）。リーク電流が発生している場合は、有機発光素子１０Ａに欠陥領域が有ると考えられる。
【００５９】
次に、制御部１０６は、テスト駆動電力供給部１０２に、有機発光素子１０Ａに発光を開始する閾値電圧を印加するように指令信号を出力する。そして、有機発光素子１０Ａの発光状態を、発光表示検出部１０３で撮像して正常発光像を取得する（ステップＳ２）。
【００６０】
次に、閾値未満の電圧をテスト駆動電力供給部１０２から印加させて、有機発光素子１０Ａの閾値未満素子画像を取得する（ステップＳ３）。
【００６１】
次に、閾値未満素子画像の中に周囲に比べて輝度が高い部分があるか否かを制御部１０６で判定する（ステップＳ４）。このとき、有機発光素子１０Ａにリーク電流が発生していない場合は、閾値未満の電圧であるため発光箇所はない。しかし、リーク電流が発生している場合は、その部分が微弱な電流であっても発光して他の部分よりも輝度が高くなり、その結果輝点となって検出される。この工程でリーク電流に起因する発光像が無い場合は、終了する。図１０に示すように、導電性異物１７が存在して、リーク電流に起因する発光像が有る場合は、表示部１０７に表示されている発光像と制御部１０６で算出した欠陥領域の位置情報とを比較し、欠陥位置が一致していない場合は、マウスなどのインターフェイスを用いてリペア位置の情報を制御部１０６に取得させる（ステップＳ５）。
【００６２】
次に、制御部１０６は、リペア位置の情報に基づいて載置台１０１の位置を制御する信号を図示しないＸＹＺ操作部へ出力して有機発光素子１０Ａの位置決めを行う。そして、図１１に示すように、超短パルスレーザー照射部１０５を駆動制御してリペア位置に向けてレーザー照射を行う（ステップＳ６）。なお、図１１中、符号１０５ａは、リペア位置の焦点深度や照射面積を設定するためのレンズを示している。この結果、リペアが成功すると図１に示すような構造の空洞領域１８が形成される。
【００６３】
次に、有機発光素子１０Ａに再度閾値未満の電圧を印加して、閾値未満素子像を取得する（ステップＳ７）。
【００６４】
次に、ステップＳ７で取得した閾値未満素子像にリーク発光像が有るか否かを判定する（ステップＳ８）。
【００６５】
次に、閾値未満素子像にリーク発光像が発見されない場合は、閾値電圧を印加して正常発光画像を取得する（ステップＳ９）。一方、リーク発光像が発見された場合は、ステップＳ５に戻って再度レーザー照射を行う。
【００６６】
ステップＳ９にて正常発光像を取得した後、正常発光像に異常がないかどうかの判定を行う（ステップＳ１０）。ここで、異常があると判定されるとステップＳ３に戻る。異常が無いと判定されると、有機発光素子１０Ａの電圧電流特性を計測してリーク電流値を取得する（ステップＳ１１）。
【００６７】
次に、このリーク電流値を、レーザー照射前に取得したリーク電流値と比較する（ステップＳ１２）。リーク電流値が減少している場合は正しくリペアされたものとして終了する。リーク電流値が減少していない場合は、再度ステップＳ３に戻って再度欠陥領域の検出とリペアを行う。
【００６８】
リペア方法（２）
次に、リペア方法（２）について、図９を用いて説明する。このリペア方法（２）は、有機発光素子１０Ａにショートが発生している場合に有効な方法となる。まず、図９に示すように、リペアの対象である有機発光素子１０Ａを載置台１０１の上に載置して、制御部１０６は、テスト駆動電力供給部１０２から有機発光素子１０Ａにテスト電圧を印加させ電圧電流特性を取得する。この電圧電流特性を正常な有機発光素子の電圧電流特性に基づいて特定した基準電圧電流特性と比較してリペアの対象である有機発光素子にショートが発生しているか否かを判定して電流値を取得する（ステップＳ２１）。ショートが発生している場合は、有機発光素子１０Ａに欠陥領域が有ると考えられる。
【００６９】
次に、制御部１０６は、テスト駆動電力供給部１０２に、有機発光素子１０Ａに発光の上限電流値以下の電流を印加するように指令信号を出力する。そして、有機発光素子１０Ａの発熱状態を、温度分布検出部１０４でモニタして熱画像を取得する（ステップＳ２２）。
【００７０】
次に、上限電流値以下の電流をテスト駆動電力供給部１０２から印加して上限電流値以下の熱画像を取得する（ステップＳ２３）。
【００７１】
次に、熱画像の中にジュール熱による熱画像があるか否かを制御部１０６で判定する（ステップＳ２４）。このとき、有機発光素子１０Ａにショートが発生していない場合は、ジュール熱による熱画像はないため、終了する。しかし、ショートが発生している場合は、熱画像を取得する（ステップＳ２５）。その後、熱画像よりショートが発生している欠陥領域の位置情報を取得する（ステップＳ２６）。
【００７２】
次に、上記位置情報に基づいて載置台１０１を移動させて、有機発光素子１０Ａの適所に超短パルスレーザー照射を行う（ステップＳ２７）。
【００７３】
その後、有機発光素子１０Ａに上限電流値以下の電流を印加して、温度分布検出部１０４により有機発光素子１０Ａの発光面内の熱画像を取得する（ステップＳ２８）。
【００７４】
ここで、ジュール熱による熱画像があるか否かの判定を行う（ステップＳ２９）。ここで、ジュール熱による熱画像がある場合は、再度ステップＳ２５に戻る。一方、ジュール熱による熱画像が無い場合は、正常熱画像を取得して（ステップＳ３０）終了する。
【００７５】
以上、本実施の形態の有機発光素子のリペア装置１００について説明したが、上記したリペア方法（１）、（２）はどちらを先に行ってもよく、両方のリペア方法を行うことにより、リーク電流による欠陥領域とショートによる欠陥領域とを把握でき、この欠陥領域を広げることなく確実にリペアを行うことが可能になる。
【００７６】
（その他の実施の形態）
上述した実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００７７】
例えば、上述のリペア装置１００では、欠陥領域の位置を制御部１０６にて算出するようにしたが、発光画像や熱画像を表示部１０７で目視して、マウスの操作によりリペア位置を決定するようにしても勿論よい。
【００７８】
また、上述の各実施の形態では、欠陥領域として導電性異物１７が存在する領域としたが、有機発光層１３が他の部部に比較して膜厚が薄くリーク電流が発生し易い場合にも本発明を適用することができる。
【００７９】
さらに、上述の各実施の形態では、固体封止構造の有機発光素子について本発明を適用したが、缶封止構造の有機発光素子に適用することも勿論有効である。
【００８０】
また、上述の各実施の形態では、有機発光素子として、有機ＥＬ照明装置を適用したが、多数の画素領域を有する有機ＥＬ表示装置に適用しても勿論よい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る有機発光素子の図２に示すＩ−Ｉ断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る有機発光素子の平面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る有機発光素子の図４に示したIII−III断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る有機発光素子の平面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る有機発光素子の図６に示すＶ−Ｖ断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る有機発光素子の平面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る有機発光素子のリペア装置を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る有機発光素子のリペア装置で行うリペア方法（１）を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態に係る有機発光素子のリペア装置で行うリペア方法（２）を示すフローチャートである。
【図１０】導電性異物が混入した有機発光素子の断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る有機発光素子のリペア装置で超短パルスレーザー照射を行っている状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０，２０，３０ 有機発光素子
１１ 第１透明基板（基板）
１２ アノード（第１電極）
１２ａ 貫通孔
１３ 有機発光層
１４ カソード（第２電極）
１５ 接着剤層
１６ 第２透明基板
１７ 導電性異物
１８ 空洞領域
１００ リペア装置
１０１ 載置台
１０２ テスト駆動電力供給部
１０３ 発光表示検出部
１０４ 温度分布検出部
１０５ 超短パルスレーザー照射部
１０５ａ レンズ
１０６ 制御部
１０７ 表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成された第１電極と、
前記第１電極上に形成された有機発光層と、
前記有機発光層上に形成された第２電極と、
前記基板上の前記第１電極、前記有機発光層、および前記第２電極を封止する封止材と、
を備え、
前記第１電極と前記第２電極との少なくとも一方に、局部的に素子内部の空洞領域となるリペア用の貫通孔が形成されていることを特徴とする有機発光素子。
【請求項２】
前記貫通孔は、有機発光層における前記第１電極と前記第２電極との間の抵抗の面内均一性を阻害する欠陥領域に対応する領域に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項３】
前記欠陥領域は、前記第１電極と前記第２電極との間に導電性異物が存在する領域であり、且つ前記貫通孔は、前記導電性異物の周辺近傍を取り囲むように前記第１電極に環状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の有機発光素子。
【請求項４】
前記欠陥領域は、前記第１電極と前記第２電極との間に導電性異物が存在する領域であり、且つ前記導電性異物は前記貫通孔が形成された前記電極と電気的に遮断されるように前記貫通孔外に位置するように部分的に破壊・除去されていることを特徴とする請求項２に記載の有機発光素子。
【請求項５】
前記欠陥領域は、前記第１電極と前記第２電極との間に存在した導電性異物が破壊・除去された除去空間であり、前記除去空間は前記貫通孔とともに前記空洞領域を形成することを特徴とする請求項２に記載の有機発光素子。
【請求項６】
前記貫通孔の周囲の前記電極の膜状態が成膜時の膜状態と同じ特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の有機発光素子。
【請求項７】
前記貫通孔ならびに前記導電性異物の破壊・除去は、前記貫通孔が形成された前記電極および前記有機発光層における熱の伝播するよりも短い、数十ピコ秒以下のパルス時間に設定した超短パルスレーザー照射で行われたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の有機発光素子。
【請求項８】
前記封止材は、前記基板上の前記第１電極、前記有機発光層、および前記第２電極を封止する接着剤を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の有機発光素子。
【請求項９】
前記封止材は、前記基板上の前記第１電極、前記有機発光層、および前記第２電極上の薄膜保護膜を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の有機発光素子。
【請求項１０】
前記薄膜保護膜は、単層無機膜、積層無機膜、単層有機膜、積層無機膜、有機膜/無機膜の積層膜を含むことを特徴とする請求項９に記載の有機発光素子。
【請求項１１】
基板と、前記基板上に形成された第１電極と、前記第１電極上に形成された有機発光層と、前記有機発光層上に形成された第２電極と、前記基板上の前記第１電極、前記有機発光層、および前記第２電極を封止する封止材と、を備えた有機発光素子の欠陥箇所の検出およびリペアを行う有機発光素子のリペア装置であって、
前記第１電極と前記第２電極間に電流および電圧を印加するテスト駆動電力供給部と、
前記テスト駆動電力供給部により電流および電圧を印加したときの発光表示状態の検出を行う発光表示検出部と、
前記テスト駆動電力供給部により電流および電圧を印加したときの発光面の面内温度分布検出を行う温度分布検出部と、
前記発光表示検出部と前記温度分布検出部での検出結果に基づいて検出された欠陥領域に対応する、前記第１電極と前記第２電極との少なくとも一方に、前記電極および前記有機発光層における熱の伝播するよりも短い、数十ピコ秒以下のパルス時間に設定した超短パルスレーザー照射して、局部的に貫通孔を形成する超短パルスレーザー照射部と、
を備えることを特徴とする有機発光素子のリペア装置。
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成された第１電極と、
前記第１電極上に形成された有機発光層と、
前記有機発光層上に形成された第２電極と、
前記基板上の前記第１電極、前記有機発光層、および前記第２電極を封止する封止材と、
を備え、
前記第１電極と前記第２電極との少なくとも一方に、局部的に素子内部の空洞領域となるリペア用の貫通孔が形成されていることを特徴とする有機発光素子。
【請求項２】
前記貫通孔は、有機発光層における前記第１電極と前記第２電極との間の抵抗の面内均一性を阻害する欠陥領域に対応する領域に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項３】
前記欠陥領域は、前記第１電極と前記第２電極との間に導電性異物が存在する領域であり、且つ前記貫通孔は、前記導電性異物の周辺近傍を取り囲むように前記第１電極に環状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の有機発光素子。
【請求項４】
前記欠陥領域は、前記第１電極と前記第２電極との間に導電性異物が存在する領域であり、且つ前記導電性異物は前記貫通孔が形成された前記電極と電気的に遮断されるように前記貫通孔外に位置するように部分的に破壊・除去されていることを特徴とする請求項２に記載の有機発光素子。
【請求項５】
前記欠陥領域は、前記第１電極と前記第２電極との間に存在した導電性異物が破壊・除去された除去空間であり、前記除去空間は前記貫通孔とともに前記空洞領域を形成することを特徴とする請求項２に記載の有機発光素子。
【請求項６】
前記貫通孔の周囲の前記電極の膜状態が成膜時の膜状態と同じ特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の有機発光素子。
【請求項７】
前記貫通孔ならびに前記導電性異物の破壊・除去は、前記貫通孔が形成された前記電極および前記有機発光層における熱の伝播するよりも短い、数十ピコ秒以下のパルス時間に設定した超短パルスレーザー照射で行われたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の有機発光素子。
【請求項８】
前記封止材は、前記基板上の前記第１電極、前記有機発光層、および前記第２電極を封止する接着剤を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の有機発光素子。
【請求項９】
前記封止材は、前記基板上の前記第１電極、前記有機発光層、および前記第２電極上の薄膜保護膜を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の有機発光素子。
【請求項１０】
前記薄膜保護膜は、単層無機膜、積層無機膜、単層有機膜、積層無機膜、有機膜/無機膜の積層膜を含むことを特徴とする請求項９に記載の有機発光素子。
【請求項１１】
基板と、前記基板上に形成された第１電極と、前記第１電極上に形成された有機発光層と、前記有機発光層上に形成された第２電極と、前記基板上の前記第１電極、前記有機発光層、および前記第２電極を封止する封止材と、を備えた有機発光素子の欠陥箇所の検出およびリペアを行う有機発光素子のリペア装置であって、
前記第１電極と前記第２電極間に電流および電圧を印加するテスト駆動電力供給部と、
前記テスト駆動電力供給部により電流および電圧を印加したときの発光表示状態の検出を行う発光表示検出部と、
前記テスト駆動電力供給部により電流および電圧を印加したときの発光面の面内温度分布検出を行う温度分布検出部と、
前記発光表示検出部と前記温度分布検出部での検出結果に基づいて検出された欠陥領域に対応する、前記第１電極と前記第２電極との少なくとも一方に、前記電極および前記有機発光層における熱の伝播するよりも短い、数十ピコ秒以下のパルス時間に設定した超短パルスレーザー照射して、局部的に貫通孔を形成する超短パルスレーザー照射部と、
を備えることを特徴とする有機発光素子のリペア装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−２６６９１７（Ｐ２００９−２６６９１７Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１２１８０（Ｐ２００８−１１２１８０）
【出願日】平成２０年４月２３日（２００８．４．２３）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２３日（２００８．４．２３）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
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