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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2020-38755(P2020-38755A)
(43)【公開日】2020年3月12日
(54)【発明の名称】レーザリペア装置
(51)【国際特許分類】
H05B 33/10 20060101AFI20200214BHJP
H01L 51/50 20060101ALI20200214BHJP
H01L 27/32 20060101ALI20200214BHJP
H05B 33/02 20060101ALI20200214BHJP
G09F 9/30 20060101ALI20200214BHJP
G09F 9/00 20060101ALI20200214BHJP
【ＦＩ】
H05B33/10
H05B33/14 A
H01L27/32
H05B33/02
G09F9/30 365
G09F9/00 338
G09F9/30 308Z
G09F9/00 352
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】20
(21)【出願番号】特願2018-164118(P2018-164118)
(22)【出願日】2018年9月3日
(71)【出願人】
【識別番号】518313559
【氏名又は名称】株式会社オプトピア
(71)【出願人】
【識別番号】518161916
【氏名又は名称】ピンポイントフォトニクス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】715008975
【氏名又は名称】木島 公一朗
(72)【発明者】
【氏名】中根 讓
(72)【発明者】
【氏名】木島 公一朗
【テーマコード（参考）】
3K107
5C094
5G435
【Ｆターム（参考）】
3K107AA01
3K107BB01
3K107CC41
3K107CC45
3K107DD17
3K107GG14
3K107GG31
3K107GG56
3K107GG57
5C094AA42
5C094BA03
5C094BA27
5C094DA06
5C094GB10
5G435AA17
5G435BB05
5G435KK10
(57)【要約】
【課題】フレキシブル型のトップエミッション型の有機ＥＬパネルにおいて、発光面ではない側からの観察においては欠陥の認識を行いにくいことと、剛性を有していないことによるハンドリングの困難さから、欠陥画素に正しくレーザが照射されない危険性がある。【解決手段】欠陥の確認時とレーザの照射時との間にパネルを搭載する観察台への固着を解除しない、および、画素の発光状態を観察する光学系と、パルスレーザ光を照射する光学系と対向させて配置する。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
フレキシブル有機ＥＬパネル内の画素欠陥部分にパルスレーザ光を照射することにより、画素の特性を修正するレーザリペア装置において、
前記フレキシブル有機ＥＬパネル全体を観察できる視野を有する撮像光学系と、
前記フレキシブル有機ＥＬパネル内の欠陥を画素ごとに独立して評価を行う工程が可能な解像度有する撮像光学系と、
前記フレキシブル有機ＥＬパネル内の欠陥にパルスレーザ光を照射する工程が可能な光学系と、
前記欠陥を画素ごとに独立して評価を行う工程および前記欠陥にパルスレーザ光を照射する工程において前記フレキシブル有機ＥＬパネルを固着しレーザリペア装置内の移動機構に接続されている観察台と、を有し、
前記２つの工程の間に前記パネルの観察台への固着が解除される工程がないことを特徴とするレーザリペア装置。
前記フレキシブル有機ＥＬパネル全体を観察できる視野を有する撮像光学系と、
前記フレキシブル有機ＥＬパネル内の欠陥を画素ごとに独立して評価を行う工程が可能な解像度有する撮像光学系と、
前記フレキシブル有機ＥＬパネル内の欠陥にパルスレーザ光を照射する工程が可能な光学系と、
前記欠陥を画素ごとに独立して評価を行う工程および前記欠陥にパルスレーザ光を照射する工程において前記フレキシブル有機ＥＬパネルを固着しレーザリペア装置内の移動機構に接続されている観察台と、を有し、
前記２つの工程の間に前記パネルの観察台への固着が解除される工程がないことを特徴とするレーザリペア装置。
【請求項2】
前記レーザリペア装置において、
前記欠陥を画素ごとに独立して評価を行う工程が可能な解像度有する撮像光学系と、
前記欠陥にパルスレーザ光を照射する工程が可能な光学系とは、
前記フレキシブル有機ＥＬパネルを介して対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザリペア装置。
前記欠陥を画素ごとに独立して評価を行う工程が可能な解像度有する撮像光学系と、
前記欠陥にパルスレーザ光を照射する工程が可能な光学系とは、
前記フレキシブル有機ＥＬパネルを介して対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザリペア装置。
【請求項3】
前記レーザリペア装置において、
前記欠陥を画素ごとに独立して評価を行う工程が可能な解像度有する撮像光学系における観察視野は、
前記欠陥にパルスレーザ光を照射する工程が可能な光学系における観察視野よりも広いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザリペア装置。
前記欠陥を画素ごとに独立して評価を行う工程が可能な解像度有する撮像光学系における観察視野は、
前記欠陥にパルスレーザ光を照射する工程が可能な光学系における観察視野よりも広いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザリペア装置。
【請求項4】
前記レーザリペア装置において、
前記欠陥にパルスレーザ光を照射する工程が可能な光学系における対物レンズは、
球面収差補正機構を有することを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３に記載のレーザリペア装置。
前記欠陥にパルスレーザ光を照射する工程が可能な光学系における対物レンズは、
球面収差補正機構を有することを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３に記載のレーザリペア装置。
【請求項5】
前記レーザリペア装置において、
前記フレキシブル有機ＥＬパネルを固着しレーザリペア装置内の移動機構に接続されている観察台は、
前記フレキシブル有機ＥＬパネルよりも広い面積の固着部分を有し、前記フレキシブル有機ＥＬパネル全体を観察できる視野を有する撮像光学系の結果に応じて、前記固着部分に配置する前記フレキシブル有機ＥＬパネルの固着位置を調整することを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３または請求項４に記載のレーザリペア装置。
前記フレキシブル有機ＥＬパネルを固着しレーザリペア装置内の移動機構に接続されている観察台は、
前記フレキシブル有機ＥＬパネルよりも広い面積の固着部分を有し、前記フレキシブル有機ＥＬパネル全体を観察できる視野を有する撮像光学系の結果に応じて、前記固着部分に配置する前記フレキシブル有機ＥＬパネルの固着位置を調整することを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３または請求項４に記載のレーザリペア装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、フレキシブルな有機ＥＬパネルなどにおいて、薄膜トランジスタ回路の不調による画素欠陥の修正を高効率に行うレーザリペア装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
有機ＥＬディスプレイは、各画素内に配置されている有機ＥＬ材料に電流を供給することにより画素ごとに発光するので、バックライトからの照明光を段階的に遮る方式である液晶ディスプレイに比較して、コントラストが高いという特徴を有することから近年応用範囲が広がっている。従来は図１に構造を示すように、ガラス基板３０と透明フィルム３３に挟まれる構成のボトムエミッション型という有機ＥＬパネルの構成が主流であった。（非特許文献１）この構成は、ガラス基板３０上に薄膜トランジスタ３１が形成され、薄膜トランジスタ３１により供給される電流が、図示しない透明電極膜を介して、青色、緑色、赤色のそれぞれの有機ＥＬ発光層３２ｂ、３２ｇ、３２ｒに供給され、それぞれ矢印３４ｂ、３４ｇ、３４ｒに示すようにガラス基板側に光が出力される構成のものである。
【0003】
ボトムエミッション型に対して、図２に示すようなトップエミッション型の有機ＥＬパネルが近年多く用いられるようになってきている。このトップエミッション型の有機ＥＬパネルは、ボトムエミッション型に比較して発光効率が高い（非特許文献２）という特性があり、携帯機器に適している。このトップエミッション型の有機ＥＬパネルは、薄膜トランジスタ３８の上部に配置した有機ＥＬ発光層３９ｂ、３９ｇ、３９ｒが発光し、薄膜トランジスタが配置されていない透明フィルム３６側にそれぞれ矢印３４ｂ、３４ｇ、３４ｒに示すように光が出力される構成である。有機ＥＬパネルのフレキシブル化と高精細化をもたらした要因に、ポリイミドフィルム上に薄膜トランジスタを構成する構造（非特許文献３）および酸化物半導体材料ＩＧＺＯによるトランジスタ構造の小型化（非特許文献４）がある。これら技術を用いることによりフレキシブルであり高精細の有機ＥＬパネルは、図２に示すようにポリイミド層３５上に、酸化物半導体ＩＧＺＯを用いた薄膜トランジスタ３８が構成された構造となっている。またポリイミド層３５の下側には、ポリイミド層３５の保護などを目的として透明フィルム３７が形成されている。
【0004】
酸化物半導体材料ＩＧＺＯを用いた薄膜トランジスタ３８の構造を図３、図４に示す。酸化物半導体材料ＩＧＺＯ層４０は、透明フィルム３７、ポリイミド層３５上に形成されており、絶縁膜４１を介してゲート電極４２が形成されている。ゲートの側面にドレインを形成するために酸化物半導体材料ＩＧＺＯ層４０上にドレイン電極４４およびソースを形成するために酸化物半導体材料ＩＧＺＯ層４０上にソース電極４３が形成されている。そして、薄膜トランジスタ３８をＯＮするためには、ゲート電極４２およびソース電極４３にトランジスタをＯＮさせる電圧信号が入力された時に、ソース電極４３とドレイン電極４４との間に電流が流れ、この電流を有機ＥＬ発光層に供給することにより該当する素子が発光する。液晶ディスプレイは１画素あたりに１つのトランジスタを配置することによりディスプレイを構成することができたが、有機ＥＬディスプレイは、１画素あたりに必要な電流量が多いため、１画素に２つのトランジスタを必要とする。（非特許文献１）そのため、トランジスタの不調による画像の不具合の発生頻度は、液晶ディスプレイに比較して増加している。
【0005】
トランジスタの不調による画像の不具合の修正方法として、レーザ光を薄膜トランジスタに照射し、トランジスタを破壊あるいはトランジスタの特性を変えることにより修正する方法がある。有機ＥＬパネルの構成が図１に示すボトムエミッション型である場合には、薄膜トランジスタ３１は透明であるガラス基板３０側あるいは透明であるフィルム３３側からのどちらからでも薄膜トランジスタを遮る構造物がないのでレーザ照射が容易であったが、図２に示すトップエミッション型の有機ＥＬパネル構造の場合には、透明フィルム３６側には各色の有機ＥＬ発光層があり、透明フィルム３７側には、短波長を透過しないポリイミド層がある。非特許文献５においては、アニール処理がなされた酸化物半導体ＩＧＺＯの透過波長特性は５００ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲で１５％以上の吸収率を有するが、これらの波長の光を透明フィルム３６側よりレーザ光を照射すると、有機ＥＬ発光層３９ｂ、３９ｇ、３９ｒにおいて吸収され、薄膜トランジスタ３８に到達しない。そこで、これらの波長範囲の光をトランジスタ３８に到達させるためには、透明フィルム３７側より照射することとなる。
【0006】
ポリイミド層３５は青色波長域の光を吸収するため、図２に示すトップエミッション型の有機ＥＬパネル構造の場合には、青色画素の光は透明フィルム３７側にはあまり出射しにくい構成となっているので、透明フィルム３７側からは青色の画素の欠陥の認識を行いにくいという欠点がある。携帯電話に用いられる有機ＥＬパネルは、図２に示すように剛性の高い基板材料を有さない構造となっているので、透明フィルム３６側より欠陥の確認を行い、再度パネルをセットして透明フィルム３７側からレーザ照射を行うと位置ずれを生じやすく、欠陥画素に正しくレーザが照射されない危険性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】米国特許第５９３３２７４号明細書
【非特許文献】
【0008】
【非特許文献1】栗田泰市郎 「フレキシブルディスプレーの研究・開発動向」，ＮＨＫ技研 Ｒ＆Ｄ／Ｎｏ．１４５，ｐｐ．４−１７（２０１４）
【非特許文献2】Ｈ．Ｒｉｅｌら「Ｐｈｏｔｏｐｈｏｒｅｓｃｅｎｔ ｔｏｐ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ ｗｉｔｈ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｌｉｇｈｔ ｏｕｔｃｏｕｐｌｉｎｇ」，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌｕｍｅ ８２， Ｎｕｍｂｅｒ ３，ｐｐ．４６６−４６８（２００３）
【非特許文献3】木村玄一ら、「極薄ポリイミドフィルムに形成したフレキシブル有機ＥＬディスプレイ」，電子情報通信学会論文誌 Ｃ Ｖｏｌ．Ｊ９７−Ｃ，Ｎｏ．２，ｐｐ．６１−６８（２０１４）
【非特許文献4】Ｎｏｍｕｒａら、「Ｒｏｏｍ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ ｕｓｉｎｇ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ」，Ｎａｔｕｒｅ， Ｖｏｌ．４３２， ｐｐ．４８８−４９２（２００４）
【非特許文献5】Ｈｕｎｇ−Ｃｈｉ Ｗｕら 「Ｈｉｇｈｌｙ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ，Ｈｉｇｈ−Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ＩＧＺＯ−ＴＦＴｓ Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ＩＧＺＯ Ｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ Ｄｒａｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ」，ＩＥＥＥ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ Ｌｅｔｔｅｓ， Ｖｏｌ．３５，Ｎｏ．６，ＰＰ．６４５−６４７（２０１４）
【非特許文献6】Ｚａｙｈｏｗｓｋｉら 「Ｄｉｏｄｅ−ｐｕｍｐｅｄ ｐａｓｓｉｖｅｌｙ Ｑ−ｓｗｉｔｃｈｅｄ ｐｉｃｏｓｅｃｏｎｄ ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ ｌａｓｅｒｓ」，Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌ．１９，Ｉｓｓｕｅ １８，ＰＰ．１４２７−１４２９（１９９４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、トップエミッション型の有機ＥＬパネルの薄膜トランジスタの特性不良を、レーザ照射によりトランジスタを破壊あるいはトランジスタの特性を変えることにより修正する際に、薄膜トランジスタの特性不良である画素の位置特定を容易にし、レーザ照射を行う画素に着実にレーザ照射を行うレーザリペア装置を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
かかる課題を解決するため本発明のレーザリペア装置においては、薄膜トランジスタの特性不良による画素欠陥を有する有機ＥＬパネルの全体を撮影可能な光学系と、画素の発光状態を画素ごとに観察することが可能な光学系と、特性不良を有する薄膜トランジスタにパルスレーザ光を照射する光学系と、を有し、前記有機ＥＬパネルは、薄膜トランジスタにパルスレーザ光を照射する光学系の視野に配置される工程と、画素の発光状態を画素ごとに観察することが可能な光学系の視野に配置される工程とにおいて、前記パネルは同一の観察台に固着され、前記２つの工程の間に前記パネルの観察台への固着が解除されることがないようにする。さらには、画素の発光状態を画素ごとに観察することが可能な光学系と、特性不良を有する薄膜トランジスタにパルスレーザ光を照射する光学系とを対向させて配置し、パルスレーザ光を薄膜トランジスタに照射した後に観察台を移動することなく画素の発光状態を画素ごとに観察することが可能な光学系とする。
【発明の効果】
【0011】
以上のように、本発明によれば、トップエミッション型の有機ＥＬパネルの薄膜トランジスタ不良をレーザ照射により修正する際に、レーザ照射を行う画素位置を間違えることなく、対象画素の薄膜トランジスタにパルスレーザ光を照射することができる。また、レーザ照射を行う画素位置の薄膜トランジスタにパルスレーザ光を照射した後に、観察台を移動することなく、トランジスタの破壊あるいはトランジスタの特性を変えることが達成されたかどうかを確認し、レーザ照射の目的が達成されなかった場合に観察台の移動を行わずに再度レーザ照射を行うことができるので、作業効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】ボトムエミッション型の有機ＥＬパネルの発光素子の概略構成図である。
【図2】トップエミッション型の有機ＥＬパネルの発光素子の概略構成図である。
【図3】酸化物半導体材料を用いた薄膜トランジスタの概略構成断面図である。
【図4】酸化物半導体材料を用いた薄膜トランジスタの概略構成図である。
【図5】本発明のレーザリペア装置の概略構成図である。
【図6】本発明のレーザリペア装置の最初の工程を示す説明図である。
【図7】本発明の有機ＥＬパネル全体の撮影画像を示す図である。
【図8】本発明の有機ＥＬパネル全体の撮影画像を示す図である。
【図9】本発明の有機ＥＬパネル全体の撮影画像を示す図である。
【図10】本発明の有機ＥＬパネル全体の撮影画像を示す図である。
【図11】本発明の有機ＥＬパネルの観察台への固着工程を示す図である。
【図12】本発明の有機ＥＬパネルの特性不良を有する画素の特定を行う工程の説明図である。
【図13】本発明のレーザリペア装置において、レーザ照射位置の微調整を行う工程の説明図である。
【図14】本発明のレーザリペア装置において、レーザ照射工程の説明図である。
【図15】本発明のレーザリペア装置において、レーザ照射位置の説明図である。
【図16】本発明のレーザリペア装置において、レーザ照射による修正工程の確認を行う工程の説明図である。
【図17】本発明のレーザリペア装置の最終工程を示す説明図である。
【図18】本発明のパネルの観察台への固着方法の一例を示す図である。
【図19】本発明のパネルの観察台への固着方法の一例を示す図である。
【図20】本発明のパネルの観察台への固着方法の一例を示す図である。
【図21】本発明のパネルの観察台への固着方法の一例を示す図である。
【図22】本発明のパネル観察台の概略構成図を示す図である。
【図23】本発明のパネル観察台の構成要素の概略構成図を示す図である。
【図24】本発明のパネル観察台の構成要素の概略構成図を示す図である。
【図25】本発明のパネル観察台の構成要素の概略構成図を示す図である。
【図26】本発明のパネル観察台の構成要素の概略構成図を示す図である。
【図27】本発明のパネル観察台に接続される真空配管構成の概略を示す図である。
【図28】本発明の第２の実施の形態によるレーザ照射ユニットの概略構成図である。
【図29】本発明の第２の実施の形態によるレーザ照射ユニットを用いたレーザ照射位置の説明図である。
【図30】本発明の第３の実施の形態によるレーザ照射ユニットの概略構成図である。
【図31】本発明の第３の実施の形態によるレーザ照射ユニットのビーム径調整機構の概略説明図である。
【図32】本発明の第３の実施の形態によるレーザ照射ユニットを用いたレーザ照射位置の説明図である。
【図33】本発明の第４の実施の形態によるレーザ照射ユニットの概略構成図である。
【図34】本発明の第４の実施の形態によるレーザ装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
第１の実施の形態によるレーザリペア装置１０１の概略構成を図５に示す。レーザリペア装置１０１は、薄膜トランジスタの特性不良による画素欠陥を有する有機ＥＬパネル１３０のパネル全体の撮影可能な視野を持つ光学系１１２と、薄膜トランジスタの特性不良による画素欠陥を画素単位で認識する光学系１５０と、薄膜トランジスタの特性不良による画素欠陥にレーザを照射する光学系１６０と、薄膜トランジスタの特性不良による画素欠陥を画素単位で認識する光学系１５０による観察工程と薄膜トランジスタの特性不良による画素欠陥にレーザを照射する光学系１６０によるレーザ光を照射する工程とにおいて有機ＥＬパネル１３０を固定する観察ステージ１２０と、観察ステージ１２０を移動する粗動移動機構１２７および微動移動機構１２８よりなる。レーザリペア装置１０１は、薄膜トランジスタの特性不良による画素欠陥を有する有機ＥＬパネルが納められているトレイ１１０からロボット１１１により有機ＥＬパネルが搬入する構成とされており、レーザリペア装置１０１におけるレーザリペア工程が終了した有機ＥＬパネル１３０はロボット１１１によりトレイ１１０に格納される構成となっている。
【0014】
図６〜図１７を用いて、第１の実施例であるレーザリペア装置１０１を用いたレーザリペア工程の説明を行う。本発明の実施例においては、有機ＥＬパネル１３０は、図２における表示を行う側に配置されている透明フィルム３６側の主面が下向きになるような配置である。図６においては、トレイ１１０に収められている薄膜トランジスタの特性不良による画素欠陥を有する有機ＥＬパネル１３０をロボット１１１によりクランプすることによりレーザリペア装置１０１に搬入する。そして、有機ＥＬパネル１３０の表示パネル全体の撮影可能な視野を持つ光学系１１２により全画素の点灯作業と消灯作業を行い欠陥画素の有無と欠陥画素の位置を数ピクセルの精度で取得する工程である。
有機ＥＬパネルのパネル全体の撮影可能な視野を持つ光学系１１２は、撮像素子１２とマクロレンズ１３よりなり、およそ１ピクセルの単位で欠陥位置の特定を行うことができる。具体的には、画素数が８メガピクセルの撮像素子１２を用い、この解像度を得ることができるマクロレンズ１３を用いることとし、有機ＥＬパネル１３０の画素数が８メガピクセルであれば、ほぼ１画素程度の位置分解能を得ることができる。有機ＥＬパネル１３０のすべての画素に点灯する信号を与え撮影した画像の例を図７に示す。この図７に示した例においては、有機ＥＬパネル１３０の全部の画素を点灯して明るくなった部分１５が、撮像素子１２の撮影視野１４に収められ撮影されている。図８は、図７より有機ＥＬパネルの表示可能範囲１６の位置を図７の輝度の差から求め表示した画像を示す。次に有機ＥＬパネル１３０のすべての画素に消灯させる信号を与え撮影した画像の例を図９に示す。この図９に示した結果において、明るい領域として撮影された部分１７が常時点灯欠陥であり、薄膜トランジスタが入力信号によらずＯＮ状態となり、有機ＥＬ素子に電流を常時流している画素であり、レーザによる薄膜トランジスタのリペア処理が必要な画素である。図８の結果と合わせた画像例を図１０に示す。この図１０に示した結果から、有機ＥＬパネル１３０の発光領域１６において欠陥１７がどこにあるかという情報と、視野１４において欠陥１７がどこにあるかという情報が得られる。視野１４において欠陥１７がどこにあるかという情報は、ロボット１１１のどの位置に欠陥があるのかという情報と等しい。トレイ１１０からパネル全体の撮影可能な視野を持つ光学系１１２の撮影領域に有機ＥＬパネル１３０を移動させる際に、ロボット１１１のクランプ部と有機ＥＬパネル１３０との間に滑りが生じても、前述のように有機ＥＬパネル１３０の発光領域１６において欠陥１７がどこにあるかという情報が取得されているので、トレイ１１０に格納される前に画素の欠陥検査工程が行われている場合には、その欠陥検査工程との結果の比較を行うことができる。
【0015】
図１１は、粗動移動機構１２７を駆動することにより、パネル全体の撮影可能な視野を持つ光学系１１２により有機ＥＬパネル１３０を撮影した直下の位置に観察ステージ１２０を移動する。そしてロボット１１１を垂直に移動させることにより、ロボット１１１から観察ステージ１２０への有機ＥＬパネル１３０の受け渡しを行う。観察ステージ１２０の構成は具体的構成を後述するが、厚さ０．９ミリメートル程度のガラス部材およびガラス部材を保持する金属製のベース部材により構成されている。ここで、ロボット１１１は垂直な動作しかしていないので、ロボット１１１のクランプ部と有機ＥＬパネル１３０との間に滑りは生じにくいという対策が施されている。有機ＥＬパネル１３０における欠陥１７の位置は後述する観察ステージ１２０のレーザ照射可能領域に配置するよう粗動移動機構１２７を駆動する。
【0016】
次に図１２に示すように、粗動移動機構１２７を駆動し、薄膜トランジスタの特性不良による画素欠陥を画素単位で認識する光学系１５０の観察視野内に観察有機ＥＬパネルにおける欠陥１７を移動させる。光学系１５０は、白色ＬＥＤ照明光源などのランプ光源５１、ランプ光源からの光を用いて対物レンズ５３の視野および後述する対物レンズ６３の視野を照明するためのレンズ機構５５、ハーフミラー５７、対物レンズ５３からの画像を観察する結像レンズ５９および撮像素子５２、さらに後述するパルスレーザ光源６１の光を遮蔽する光学フィルター５６よりなる。ランプ光源５１による照明光の光束を５８に示し、対物レンズ５３による観察画像の光束を５９に示す。光学系１５０により、有機ＥＬパネル１３０に全画素が消灯する信号を与え撮影を行い、欠陥画素１７の位置の確認を行う。対物レンズ５３の倍率は例えば１０倍とし、厚さ０．９ミリメートルの観察ステージ１２０のガラス部材および有機ＥＬパネル１３０の透明フィルム３６を通しても球面収差によるぼけの影響の少ない倍率とする。ここで、１０倍の対物レンズと２メガピクセル程度の撮像素子を用いた場合において、光学系１５０は、２．３ミリメートル程度の領域を１．２ミクロンメートル程度の分解能で撮影できることとなる。そして、対象とする有機ＥＬパネルを例えば、４インチの大きさで８メカピクセルの仕様と仮定すると、１つの画素の大きさは約２５ミクロンメートルとなる。したがって、光学系１５０の分解能は、１画素の大きさの１／２０程度の分解能を有しているので、欠陥が連続した複数の欠陥であるのか、あるいは、単独の独立した欠陥であるのかを十分な精度で把握することができる。さらに、撮影視野として２．３ミリメートルの視野を有しているので、粗動移動機構１２７の精度が０．５ミリメートル程度という安価な移動機構を用いても光学系１５０の観察視野の外に欠陥１７が位置する危険性はないので、確実に欠陥１７の観察を行うことができる。そして、精密移動機構１２８を用いて、対物レンズ５３の観察視野のほぼ中心に欠陥を移動させる。
【0017】
図１３を用いて、レーザ照射位置の調整工程について説明する。薄膜トランジスタの特性不良による画素欠陥にレーザを照射する光学系１６０は、パルスレーザ光源６１から出射されるレーザ光をほぼ平行にする光学レンズ６５、６６と平行光とされたレーザ光を、対物レンズ６３に入射するためパルスレーザ光源６１から出射するレーザ光を選択的に反射するミラー６８を有する。さらに光学系１６０は、対物レンズ６３の観察視野の画像を撮像素子６２で観察するための結像レンズ６４と、パルスレーザ光源６１から出射されるレーザ光が撮像素子６２に入射しないようにする光学フィルター６７を有する。薄膜トランジスタの特性不良による画素欠陥にレーザを照射する光学系１６０においては、有機ＥＬパネル１３０のポリイミド層３５および透明フィルム３７がある状態で薄膜トランジスタにレーザ光を照射するので、ポリイミド層３５および透明フィルム３７の厚さに相当する球面収差が補正された対物レンズ６３を用いることが望ましい。対物レンズ６３の具体例としては、オリンパス社製のＬＵＣＰＬＦＬＮ ４０ＸＰＨなどである。このレンズは倍率が４０倍であり、０ミリメートルから２．０ミリメートルの厚さのガラスに相当する球面収差を補正することができるので、ポリイミド層３５および透明フィルム３７を通しても有機ＥＬパネル１３０に形成されている薄膜トランジスタ３８の観察およびレーザ光の照射を球面収差を取り除いた状態として行うことができる。
本実施例においては対物レンズ６３と対物レンズ５３は有機ＥＬパネル１３０を挟んで対向する位置に配置されており、対物レンズ６３と対物レンズ５３の光軸もほぼ一致してある構成となっている。前記図１２に示した工程において、有機ＥＬパネル１３０の欠陥の画素は、対物レンズ５３の視野の中心に移動してあるので、対物レンズ６３の視野に位置しているとともに、どの薄膜トランジスタが修正を行うべき薄膜トランジスタであるかが把握できる状態となっている。そして、観察光学系１５０の照明５１を点灯し、撮像素子６２により有機ＥＬパネル１３０の欠陥画素におけるレーザ光の照射を行う部分に、光源６１から出射されるレーザ光の集光スポットが位置するように精密移動機構１２８を用いて有機ＥＬパネル１３０を移動させる。
図１３における例においては、撮像素子６２を用いた有機ＥＬパネル１３０の欠陥の画素の観察時において、観察光学系１５０の照明５１を点灯させる透過照明光学系により構成例としているが、撮像素子６２での観察において薄膜トランジスタの位置の確認ができれば照明は透過照明光学系である必要はなく、落射照明光学系でも構わない。
【0018】
図１４に、パルスレーザ光源６１を発光させ、レーザ光を照射すべき薄膜トランジスタにパルスレーザ光を照射する工程を示す。ここでパルスレーザ光源６１には、非特許文献６に示す波長５３２ナノメートルのパルスレーザを用いる例を示している。５３２ナノメートルの波長は、ポリイミド層３５における吸収も少なく、非特許文献５に示すように酸化物半導体層が吸収を有する波長帯域であるので、このパルスレーザ光の照射により薄膜トランジスタを破壊あるいは薄膜トランジスタの特性を変えることが可能である。パルスレーザ光源６１から出射されたレーザ光は、光学フィルター６７および光学フィルター５６により遮蔽されるので撮像素子５２および撮像素子６２に損傷を与えることがない。図１５に有機ＥＬパネル１３０の欠陥画素の薄膜トランジスタ３８におけるレーザ照射スポット８７を示すが、レーザ照射スポットの形状は、対物レンズ６３に入射するレーザ光光束６９の径、対物レンズ６３の倍率などにより調整することができる。
【0019】
図１６にレーザ照射を行った有機ＥＬパネル１３０の欠陥画素の薄膜トランジスタ３８が想定とおりの特性となっているのかの確認を行う工程を示す。本発明の第１の実施例においては、レーザ光の照射を行った有機ＥＬパネル１３０の欠陥画素は、光学系１５０の対物レンズ５３の視野の中心に位置しているので、粗動移動機構１２７および精密移動機構１２８を移動させることなく、有機ＥＬパネル１３０に有機ＥＬパネル１３０に目標とする評価を行う信号を与え、光学系１５０で観察することにより、欠陥画素の薄膜トランジスタ３８が想定とおりの特性となっているのかの判定を行うことができる。そして、欠陥画素の薄膜トランジスタ３８が想定とおりの特性になっていなければ、粗動移動機構１２７および精密移動機構１２８を移動させることなく図１４に示したレーザ光照射工程を再度行うことにより対応を行う。ここで、光学系１５０は、画素ごとに独立して評価を行う解像度を有しているので、２つの欠陥が連続して存在している場合などにおいても、レーザ光を照射した薄膜トランジスタ３８が想定とおりの特性となっているのかの判定を行うことができる。
【0020】
図１７に、欠陥画素の修正を行った有機ＥＬパネル１３０をトレイ１１０に格納する工程を示す。粗動移動機構１２７あるいは粗動移動機構１２７と精密移動機構１２８によりロボット１１１がクランプできる位置に欠陥画素の修正を行った有機ＥＬパネル１３０を移動させる。そして、ロボット１１１が欠陥画素の修正を行った有機ＥＬパネル１３０をクランプし、トレイ１１０に欠陥画素の修正を行った有機ＥＬパネル１３０を格納することにより、レーザリペア装置１０１によるレーザリペア処理が終了する。
【0021】
図１８から図２１を用いて、有機ＥＬパネル１３０を固定する観察ステージ１２０の機能と、図１１に示したロボット１１１から観察ステージ１２０への有機ＥＬパネル１３０の受け渡し方法についての説明を行う。観察ステージ１２０は、有機ＥＬパネル１３０の固定を行うための真空チャック機能を有している。図１８に示すように複数の真空吸引孔２１ａ〜２１ｐが有機ＥＬパネル１３０と触れる面に形成されている。真空吸引孔の上にレーザ照射を行いたい欠陥画素があると光学系１５０による画像の観察精度が低下するので、本発明においては光学系１５０による観察時に精度が低下しない所定の位置１９に、光学系１１２により観察した有機ＥＬパネル１３０の欠陥位置１７が配置するように有機ＥＬパネル１３０を搭載する。図１８は、欠陥位置１７が有機ＥＬパネル１３０のほぼ中央に位置している例を示す。光学系１１２により観察したパネル外形１６に対応する位置を図１８に示すが、パネル外形１６よりも内側にある真空吸引孔は、２１ｆ、２１ｇ、２１ｊ、２１ｋであり、他の真空吸引孔は、パネル外形１６よりも外側にある。したがって、この例においては、パネル外形１６よりも内側にある真空吸引孔２１ｆ、２１ｇ、２１ｊ、２１ｋより真空吸引することによりパネル１３０を固定する。図１９から図２１に欠陥１７の位置がパネルの中央ではない例をそれぞれ示す。図１９は有機ＥＬパネル１３０の左右方向の中央部、上下方向の上端付近に欠陥がある例である。この場合においては、光学系１１２で得たパネル外形位置と欠陥位置より、欠陥位置１７を所定の位置１９に配置した場合に、真空吸引孔２１ｊ、２１ｋ、２１ｎ、２１ｏがパネル外形１６よりも内側にある真空吸引孔として認識することができるので、真空吸引孔２１ｊ、２１ｋ、２１ｎ、２１ｏより真空吸引しパネル１３０を固定する。図２０は有機ＥＬパネル１３０の左右方向の右端部、上下方向の中央付近に欠陥がある例であり、図２１は有機ＥＬパネル１３０の左右方向の左端部、上下方向の上端付近に欠陥がある例である。これらの場合においても、光学系１１２によりパネル外形１６と欠陥位置１７を認識しているので、欠陥位置１７を所定の位置１９に配置した場合にパネル外形１６よりも内側にある真空吸引孔が、図２０に示した場合には、２１ｅ、２１ｆ、２１ｉ、２１ｊであり、図２１に示した場合には、２１ｋ、２１ｌ、２１ｏ、２１ｐであることが認識でき、パネル外形１６よりも内側の真空吸引孔より真空吸引しパネル１３０を固定することができる。
このように光学系１１２により得たパネル外形１６の情報と欠陥位置１７の情報により、観察ステージ１２０への有機ＥＬパネル１３０の搭載位置を調整し、さらに真空吸引を行う真空吸引孔の位置を調整することにより、レーザ照射を行いたい欠陥画素１７の位置は、光学系１５０による観察精度の低下が生じない領域１９に搭載できることに加え、有機ＥＬパネル１３０のパネル面のほぼ全体よりしっかりと真空吸引されることとなるので、観察ステージ１２０を粗動移動機構１２７あるいは精密移動機構１２８による移動を行った際に滑りが生じることを防止できるので、欠陥画素を見失う危険性を減らすことができる。
【0022】
図２２に観察ステージ１２０の具体的構成を示す。観察ステージ１２０は、例えば３枚の厚さ０．３ミリメートルの透明な平行ガラス板１２１、１２２、１２３と２つの金属よりなる真空チャックベース１２４より構成されている。図２３〜図２６に平行ガラス板１２１、１２２、１２３と真空チャックベース１２４の具体的形状を示す。図２３に示すガラス板１２１においては、真空吸引孔２１ａから２１ｐとなる貫通孔が２１ａから２１ｐが形成されている。図２４に示すガラス板１２２においては、前記真空吸引孔２１ａから２１ｐを接続するように直線状あるいは屈曲した貫通孔２２ａから２２ｐが形成されている。図２５に示すガラス板１２３においては、前記直線状あるいは屈曲した貫通孔２２ａから２２ｐを接続するように貫通孔２３ａから２３ｐが形成されている。３枚の平行ガラス板１２１、１２２、１２３は、透明な光学接着剤により接着一体化されており、ガラス板１２１に形成されている貫通孔２１ａから２１ｐは、ガラス板１２３に形成されている貫通孔２３ａから２３ｐにリークなく接続される構成とされている。観察ステージ１２０の真空チャックベース１２４には、ガラス板１２３と接触する主面１２６にガラス板１２３に形成されている前記貫通孔２３ａから２３ｐに接続される孔２４ａから２４ｐが形成され、主面１２６の直交する主面である１２５には孔２４ａから２４ｐに接続される孔２５ａから２５ｐが形成されている。そして、真空チャックベース１２４とガラス板１２３とを孔をふさがないように接着固定することにより、ガラス板１２１に形成されている貫通孔２１ａから２１ｐは、真空チャックベース１２４に形成されている孔２５ａから２５ｐにリークなく接続される真空吸引孔を構成することができる。欠陥が配置される所定の位置１９の位置を図２３から図２６に示すが、この領域には、孔が形成されていない場所であり透明な光学接着剤により接着一体化がなされているので、十分な平坦性と透明性が維持されているので、光学系１５０により観察ステージ１２０を通した観察を行っても観察精度の低下が生じない。図２７は真空チャックベース１２４に構成される孔２４ａから２４ｐに接続され、有機ＥＬパネル１３０の観察ステージ１２０への搭載位置に応じた真空吸引の制御を行う真空制御配管の一部の例を示す。この例は真空チャックベース１２４に構成される孔２５ｅ、２５ａ，２５ｆ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｇ、２５ｄ、２５ｈに接続される真空制御配管を示したものである。真空チャックベース１２４に構成される孔２５ｅ、２５ａ，２５ｆ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｇ、２５ｄ、２５ｈに接続される真空配管２７ｅ、２７ａ，２７ｆ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｇ、２７ｄ、２７ｈは、それぞれ真空制御バルブ２８ｅ、２８ａ，２８ｆ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｇ、２８ｄ、２８ｈを介して真空バッファータンク２９に接続される。真空バッファータンク２９は、図示しない真空ポンプあるいは真空源に配管２６により接続されている。本発明においては、光学系１１２により得たパネル外形１６の情報と欠陥位置の情報により真空バルブの制御を行う。また、真空チャックベース１２４に構成される孔２５ｉ、２５ｍ，２５ｊ、２５ｎ、２５ｏ、２５ｋ、２５ｐ、２５ｌに接続される真空制御配管も図２７に示した真空制御配管と同様の構成を有している。
【0023】
図２８に本発明の第２の実施例として、薄膜トランジスタ３８の任意の位置にパルスレーザ光を照射することができる光学系１６１を示す。このレーザを照射する光学系１６１は、前記の図５に示した本発明の第１の実施例のレーザリペア装置１０１のレーザを照射する光学系１６０と置き換えることができるものであり、図１４および図１５に示したレーザを照射する光学系１６０を用いたレーザ照射工程以外の工程は前述の第１の実施例に示した工程と同様である。図２８に示した光学系１６１は、制御信号の入力より反射角度が変化するスキャンミラー７４、角度が異なる光束が入射することによりスポット位置が変化するスキャンレンズ７３を有している。光源６１から出射されるレーザ光をレンズ６５、レンズ７１、ミラー７５によりスキャンレンズ７３に適した径の平行光として、スキャンミラー７４を介してスキャンレンズ７３にレーザ光を入射すると入射角度に応じて集光スポットの位置を変化させることができる。光学系１６１は、光学系１６０と撮像素子６２により観察光路が同様であり、光学系１６０と同様の光源６１、ミラー６８、対物レンズ６３を用いている。光学系１６１において、結像面７６と対物レンズ６３の観察面とは結像関係にあるので、スキャンミラー７４の角度を制御することにより結像面７６におけるレーザ光の集光スポットの位置を変化させることは、対物レンズ６３の観察面でのレーザ光の集光スポットの位置を変化させることを示している。図２９に光学系１６１を用いたレーザ光照射の例を示すが、スキャンミラー７４の角度を制御することにより、例えばゲート電極４２とソース電極４３との間の絶縁膜４１の部分をレーザ集光スポット８８を矢印８８ａに示すように移動させることなどが可能となる。このようなレーザ集光スポット８８の移動によりゲート電極４２とソース電極４３との間の絶縁膜４１の上に付着していた異物を蒸散あるいは絶縁化させ、ゲート電極４２とソース電極４３との短絡を修正することなどが可能である。
【0024】
図３０に本発明の第３の実施例として、薄膜トランジスタ３８の任意の形状のパルスレーザ光を照射することができる光学系１６２を示す。このレーザを照射する光学系１６２は、前記の図５に示した本発明の第１の実施例のレーザリペア装置１０１のレーザを照射する光学系１６０と置き換えることができるものであり、図１４および図１５に示したレーザを照射する光学系１６０を用いたレーザ照射工程以外の工程は前述の第１の実施例に示した工程と同様である。図３０に示した光学系１６２は、図２８に示した対物レンズ６３の結像面７６にレーザ光束の形状を調整することができるアパーチャー８０，８１を配置したものであり、光源６１から出射されレンズ８２、レンズ８３、レンズ７２により対物レンズ６３の観察面に結像するレーザ光束７８の形状を、結像面７６の位置においてアパーチャー８０，８１により調整することにより、対物レンズ６３の観察面に配置されている薄膜トランジスタ３８に照射されるレーザ光の集光スポットの形状を調整できる光学系である。
図３１にアパーチャー８０，８１を用いレーザ光束の形状を変化させる方法を示す。アパーチャー８０、８１により、光源６１から出射されたレーザ光光束７８の一部を遮りアパーチャー８０、８１による開口部８４の形状を有するレーザ光光束７９が対物レンズ６３に入射されると、図３２に示すように開口部８４の形状に対応した形状のレーザ集光スポット８９が薄膜トランジスタ３８に照射される。図３２は、ゲート電極４２とソース電極４３との間の絶縁膜４１の上面にレーザ集光スポット８９を照射した例であり、ゲート電極４２とソース電極４３との間の絶縁膜４１の上に付着していた異物を蒸散あるいは絶縁化させ、ゲート電極４２とソース電極４３との短絡を修正することなどが可能である。なお、図３１においては、左右方向に連動して移動するアパーチャー８０と上下方向に連動して移動するアパーチャー８１を用いて矩形形状の開口部８４を形成する例を示したが、開口部８４の形状は矩形形状に限定されない。
【0025】
図３３に本発明の第４の実施例として、パルスレーザ光を照射する光学系１６３を示す。光学系１６３は、光源に色素パルスレーザ光源１６９を採用しており、光源以外は光学系１６０と同等の構成であり、前記第２あるいは第３の実施例に示した光学系１６１および光学系１６２にも光源１６９は使用可能である。励起レーザ９０により発光される励起光を光ファイバー９１を介して接続することにより、色素パルスレーザ光源１６９はレーザ発光する構成を有している。光ファイバー９１により励起機構を離して配置することができる構成であるので、光学系１６３に組み込まれる色素パルスレーザ光源１６９の部分の小型化が可能であり、光学系１６３を小型・軽量に構成できることを特徴としている。
【0026】
色素パルスレーザ光源１６９の構成図を図３４に示す。色素パルスレーザ光源１６９の構成は、特許文献１に示す実施例と同様に、励起用パルスレーザ光源９０のレーザ光を光ファイバー９１により導光し色素レーザ光源１６９内において、コリメートレンズ９２、シリンドリカルレンズ９３、さらには、励起ウィンドウ９７を介して、色素容器９４内の色素レーザ媒体９８を励起する。色素レーザ媒体９８に接するように高反射率を有するリアミラー９５と、リアミラー９５よりも低い反射率を有するフロントミラー９６が配置されており、色素レーザ媒体９８は、リアミラー９５とフロントミラー９６によりレーザ共振器を構成し、フロントミラー９６側にレーザ光を出射し、レーザ光光束６９を形成する。ここで、励起用パルスレーザ光源９０に例えば紫外線の波長帯域である３３７ｎｍのレーザ光を発光する窒素ガスパルスレーザを用い、色素レーザ媒体９８としてクマリン５４０などを用いると例えば波長５３９ｎｍ付近の緑色パルスレーザ１６９を構成することができる。また、特許文献１に示す構成と同様に、色素容器９４とともに、色素レーザ媒体９８を保持する壁面の一部として、励起ウィンドウ９７、リアミラー９５、フロントミラー９６を用いることにより、色素パルスレーザ光源１６９のさらなる小型化がなされる。
【産業上の利用可能性】
【0027】
本発明は、トップエミッション型の有機ＥＬパネルに関し、薄膜トランジスタの不良による画素欠陥をパルスレーザ照射により修正する際に、薄膜トランジスタの不良のある画素の位置特定を容易にし、レーザ照射を行う画素に着実にレーザ照射を行うレーザリペア装置を提案しようとするものである。
【符号の説明】
【0028】
１２、５２、６２……撮像素子、１３……マクロレンズ、１４……撮影領域、１５……パネル発光輝点画像、１６……パネル領域、１７……常時点灯欠陥、１９……レーザ照射可能領域、２１、２２、２３、２４、２５……真空接続孔、２６、２７……真空配管、２８……バルブ、２９……真空タンク、３０……ガラス基板、３１……薄膜トランジスタ、３２……有機EL材料、３３、３６、３７……透明フィルム、３４……ＥＬ光出射方向、３５……ポリイミド層、３８……薄膜トランジスタ、４０……酸化物半導体、４１……絶縁膜、４２……ゲート電極、４３……ソース電極、４４……ドレイン電極、５１……照明ランプ、５３、６３……対物レンズ、５４、６４……結像レンズ、５５……照明レンズ、５６、６７……光学フィルター、５７、７５……ミラー、５８……照明光光束、５９、７０……観察光光束、６１、１６９……パルスレーザ光源、６５、６６、８２、８３……レンズ、６８……ダイクロイックミラー、６９、７７、７８、７９……レーザ光光束、７１……コリメートレンズ、７２……結像レンズ、７３……スキャンレンズ、７４……スキャンミラー、７６……結像面、８０、８１……アパーチャー、８４ 開口、８７、８８、８９……レーザ照射スポット、９０……励起レーザ、９１……光ファイバー、９２……コリメートレンズ、９３ シリンドリカルレンズ、９４……容器、９５……リアミラー、９６……フロントミラー、９７……励起ウィンドウ、９８……色素、９９……励起レーザ光束、１０１……レーザリペア装置、１１０……トレイ、１１１……ロボット、１１２……欠陥マクロ位置撮影光学系、１２０……観察ステージ、１２１、１２２、１２３……平行ガラス板、１２４……真空チャックベース、１２５、１２６……真空チャックベースの主面、１２７ 粗動移動機構、１２８……微動移動機構、１３０……パネル、１５０、１５１……欠陥位置同定・欠陥確認光学系、１６０、１６１、１６２、１６３……レーザ照射ユニット