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JP2003051384A - 発光装置の修理方法および作製方法 - Google Patents

発光装置の修理方法および作製方法

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JP2003051384A
JP2003051384A JP2002157008A JP2002157008A JP2003051384A JP 2003051384 A JP2003051384 A JP 2003051384A JP 2002157008 A JP2002157008 A JP 2002157008A JP 2002157008 A JP2002157008 A JP 2002157008A JP 2003051384 A JP2003051384 A JP 2003051384A
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JP
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light emitting
cathode
layer
anode
emitting device
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Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/50Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits
    • H05B45/58Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits involving end of life detection of LEDs

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  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Control Of El Displays (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機化合物層を成膜する際にピンホールが形
成されても良質な画像表示を行うことができる発光装置
の修理法であって、修理のさいにデバイスの汚染を防止
できる構成を提供する。 【解決手段】 有機発光素子に一定期間毎に逆バイアス
の電圧をかけることにより、逆バイアスの電圧をかけた
ときにEL素子に流れる電流を小さくする。また、陰極
に含まれるLi、Naといった可動性の高いイオンを極
力含まないようにして、逆バイアスをかけたときのデバ
イスの汚染を防止する。このような陰極としてはAlM
g、MgAgが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は発光装置の修理方
法、および途中の工程に前記修理方法を用いた発光装置
の作製方法に関する。より詳細には有機発光素子に逆バ
イアスを加える発光装置の修理方法および前記修理方法
を含む発光装置の作製方法に関する。
【0002】発光装置とは、基板上に形成された有機発
光素子を該基板とカバー材の間に封入した有機発光ディ
スプレイや、該有機発光ディスプレイにICを実装した
モジュールを総称する。
【0003】
【従来の技術】有機発光素子は自ら発光するため視認性
が高く、液晶表示装置(LCD)で必要なバックライト
が要らず薄型化に最適であると共に、視野角にも制限が
無い。そのため、近年、有機発光素子を用いた発光装置
はCRTやLCDに代わる電気光学装置として注目され
ている。
【0004】有機発光素子は、電場を加えることで発生
するルミネッセンス(Electro Luminescence)が得られ
る有機化合物を含む層(以下、有機化合物層と記す)
と、陽極層と、陰極層とを有する。ルミネッセンスに
は、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(蛍
光)と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(リ
ン光)とがあるが、本発明の修理方法は、どちらの発光
を用いた発光装置にも適用可能である。
【0005】なお、本明細書では、陽極と陰極の間に設
けられた全ての層を有機化合物層と定義する。有機化合
物層には具体的に、発光層、正孔注入層、電子注入層、
正孔輸送層、電子輸送層等が含まれる。基本的に有機発
光素子は、陽極/発光層/陰極が順に積層された構造を
有しており、この構造に加えて、陽極/正孔注入層/発
光層/陰極や、陽極/正孔注入層/発光層/電子輸送層
/陰極等の順に積層した構造を有していることもある。
【0006】また本明細書において、有機発光素子が発
光することを、有機発光素子が駆動すると呼ぶ。また、
本明細書中では、陽極、有機化合物層及び陰極で形成さ
れる発光素子を有機発光素子と呼ぶ。
【0007】有機発光素子は高い整流特性を有してお
り、陽極を陰極より高電位にすると、有機化合物層に電
流が流れ、キャリアの再結合による発光が起こる。逆
に、陽極を陰極より低電位にすると、有機化合物層には
ほとんど電流は流れない。このダイオード構造から有機
発光素子は有機発光ダイオード(Organic Light Emitti
ngDiode : OLED)とも呼ばれている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】一般的に有機発光素子
は、陽極または陰極のいずれか一方の電極を形成した
後、該電極に接するように有機化合物層を形成し、該有
機化合物層に接するように陽極または陰極の残りの一方
を形成することで作られる。
【0009】有機化合物層の成膜方法には、主に蒸着に
よる成膜方法と、スピンコートによる成膜方法とがあ
る。いずれの方法においても、電極及び有機化合物層を
成膜する際には、ゴミ等が基板に付着しないように、成
膜前に基板を洗浄したり、成膜を行うクリーンルーム内
の清浄度の管理を徹底する等の努力が行われている。
【0010】しかし、上記努力にも関わらずゴミ等が電
極等に付着し、成膜した有機化合物層に穴(ピンホー
ル)が開いてしまう場合がある。図12(A)に2つの
電極201、202がショートした場合の有機発光素子
200の断面図を簡単に示す。有機化合物層203にピ
ンホールが開くと、有機化合物層203上に電極202
を形成したとき、2つの電極201と202とが、ピン
ホールにおいて接続し、ショート(短絡)することがあ
る。なお以下、発光層を間に挟んで形成された2つの層
が、発光層に形成されたピンホールにおいて接触してい
る部分を欠陥部204と呼ぶ。
【0011】図13(A)に欠陥部がない有機発光素子
の電圧−電流特性を、図13(B)に欠陥部においてシ
ョートしている有機発光素子の電圧−電流特性を示す。
【0012】図13(A)と図13(B)を比較する
と、有機発光素子200に逆バイアスの電圧を印加した
ときに有機発光素子200に流れる電流は、図13
(B)の場合のほうが大きい。
【0013】これは、図13(A)と違って、図13
(B)の場合は欠陥部204において2つの電極がショ
ートしているために、欠陥部204において電流が流れ
ていることを示唆している。
【0014】欠陥部204において2つの電極201、
202がショートすると、有機化合物層の発光輝度が低
下する。図12(B)に、欠陥部を有する有機発光素子
に順バイアスの電圧を印加したときの電流の流れを、模
式的に示す。
【0015】欠陥部204において2つの電極201、
202がショートしている場合、欠陥部204は抵抗R
SCを間に有して、有機発光素子200が有する2つの電
極を接続していると考えられる。そのため、順方向の電
流Ioriを有機発光素子の一方の電極から流したとき、
欠陥部204に流れる電流をISC、有機化合物層203
に流れる電流をIdioとすると、電流Iori=ISC+I
dioを満たす。
【0016】よって上述した式Iori=ISC+Idioにお
いてIoriが一定だとすると、欠陥部が存在する有機発
光素子では、実際に有機化合物層203に流れる電流I
dioは小さくなる。欠陥部204における抵抗RSCが小
さくなるとISCが大きくなるため、この傾向が顕著とな
り、有機発光素子200の整流性はさらに崩れる。
【0017】有機化合物層203に流れる電流Idio
小さくなると、有機発光素子200の発光輝度が低下す
る。つまり、欠陥部においてショートしていると、ショ
ートしていない場合に比べて、順バイアスの電圧をかけ
た場合の有機発光素子の発光輝度が低い。
【0018】また、有機化合物層が複数の層を積層する
ことで形成されている場合においても、発光層にピンホ
ールが形成されると、該ピンホールを介して正孔注入層
または正孔輸送層と、電子注入層または電子輸送層とが
接続されてしまう。この正孔注入層または正孔輸送層
と、電子注入層または電子輸送層とが接続されている部
分も、電極がショートしている欠陥部と同じように逆バ
イアスの電流が流れる状態にあるので、有機発光素子の
発光輝度の低下の原因となる。なお以下、発光層を間に
挟んで形成された2つの層が、発光層に形成されたピン
ホールを介して接触している部分を全て、欠陥部と総称
する。欠陥部は陽極と陰極とが電気的にショート(短
絡)した部分である。
【0019】さらに、有機発光素子の発光輝度の低下に
加えて、欠陥部においてショートしていると、欠陥部に
常に電流が流れるため、欠陥部の周囲に存在する有機化
合物層の劣化が促進されてしまう。
【0020】本発明は上記問題に鑑み、欠陥部の修理方
法の考案を課題とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】本発明者は、有機発光素
子に欠陥部が形成されていても、該欠陥部における抵抗
を大きくすれば、順バイアスの電圧を印加したときに有
機化合物層に流れる電流が小さくなることを防ぐことが
できるのではないかと考えた。
【0022】そこで、有機発光素子に逆バイアスの電圧
を印加し、逆バイアスの電流Irevを流すことで、欠陥
部における抵抗RSCを大きくする方法を考案した。
【0023】有機発光素子に逆バイアスの電流Irev
流すと、そのほとんどは有機化合物層に流れずに、ショ
ートしている欠陥部に流れる。欠陥部に流れる電流ISC
が大きいと、欠陥部の温度が上昇するために、欠陥部が
焼き切れたり、気化して蒸発したり、酸化または炭化し
て絶縁体になったりして、欠陥部に何らかの変化が起こ
り、結果的に抵抗RSCが大きくなる。なお本明細書にお
いて、逆バイアスの電流を流すことで抵抗RSCが大きく
なった欠陥部を、変性層と呼ぶ。
【0024】抵抗RSCが大きくなると、有機発光素子に
順バイアスの電圧をかけたときに、変性層に流れる電流
が小さくなり、代わりに有機化合物層に流れる電流が大
きくなって、発光輝度が高くなる。
【0025】また、欠陥部では常に電流が流れるため
に、欠陥部の周囲に存在する有機化合物層の劣化が促進
されやすかった。しかし、変性層は抵抗RSCが高いので
電流は流れにくく、変性層の周囲に存在する有機化合物
層の劣化が促進されることを防ぐことができる。
【0026】次いで、本発明に用いる有機発光素子の陰
極の材料を検討した。陰極は電子注入を行うため仕事関
数が低い材料が好ましく、Li、Mgといった材料が含
まれている。これら材料の影響を調べた。
【0027】MOS(Metal-Oxide-Silicon)構造の試
料を用い、C−V(容量−電圧)特性を調べた。MOS
の容量Cと絶縁膜の容量COXとの比は電圧に依存して決
まる。不純物のない清浄なMOSを用いたときは、C/
OXが電圧に応じて一義的に定まる理想的なC−V特性
を示す。この理想的なC−V特性とずれた場合は、イオ
ン性の不純物でMOSが汚染されていることを示す。
【0028】初期特性と、1.7MV/cmのバイアス
を150℃で1時間MOSに加えた後の特性とを測定し
た。この熱衝撃を加えながらバイアスを加える処理をB
T(bias-temperature)処理という。Siをグランドレ
ベルとし、正のバイアスを加える処理(+BT処理)、
負のバイアスを加える処理(−BT処理)が行われる。
【0029】C−V特性の測定はSiをグランドレベル
とし、電極の電位を−10Vから+10Vまで上げて、
次いで+10Vから−10Vまで下げて行った。
【0030】MOS構造は、シリコン基板上に酸化シリ
コン膜を膜厚50nmで形成し、さらに酸化シリコン膜
上に電極としてAlMg、MgAg、又はAlLiをそ
れぞれ形成した構成とした。なお、測定においてAlM
gはAl:Mg=95:5、MgAgはMg:Ag=9
0:10、AlLiはAl:Li=90:10の重量比
とした。
【0031】AlMgを電極として用いた場合(図1
7)と、MgAgを電極として用いた場合(図18)
は、初期特性と、BT処理をした後の特性のいずれも電
圧に応じてC/COXが一義的に定まる理想的な特性を示
した。これは、熱衝撃を加えてもMgの拡散が無視でき
るレベルであったことを示している。
【0032】しかしながら、AlLiを電極として用い
た場合(図19)は、C−V特性は理想値に比べて大き
くずれる結果となった。とくに、正のバイアスを加える
BT処理(+BT処理)をした後の特性600は、理想
値に対する変動が大きかった。これは、AlLiを正の
電位にしたときに、Li+が電気的な反発により電極か
ら溶出し、拡散したためと考えられる。初期特性と負の
バイアスのBT処理(-BT処理)をした後の特性で
も、測定時の正電圧印加で微量のLi+が溶出するせい
か、C−V特性にヒステリシスがみられる。
【0033】このため、拡散性の高いLiを添加した電
極は、逆バイアスを有機発光素子に加えるときに陰極を
正の電位とする本発明の構成上、好ましくないとの結論
に達した。
【0034】逆バイアスを加えて陰極に含まれるLi+
が溶出してしまうと、逆バイアス印加で欠陥部の修正を
しながら、デバイスを汚染してしまうようなものであ
る。陰極から溶出したLi+は、可動性が高いため層間
絶縁膜を突き抜けTFTに達しチャネル層を汚染して、
TFT性能を劣化させる。
【0035】もちろん、Liだけでなく可動性の高いN
aが陰極に含まれた構成も同様の理由で好ましくない。
これらLi、Naが陰極に含有される量は少なければ、
少ないほど良い。
【0036】また、陰極は、拡散性の低いMgを含有し
た電極を用いることが好ましいことがわかった。例えば
AlMg、MgAgを用いることが非常に有効である。
【0037】また、本発明の発光素子が有する有機化合
物層は、公知の有機化合物材料を用いて形成することが
できるが、無機材料をその一部に含めて形成されたもの
も含めるものとする。例えば、仕事関数の小さいアルカ
リ金属元素、またはアルカリ土類金属元素を用い、これ
らを含む層を有機化合物層の一部に用いて形成すること
で、陰極からの電子の注入性の向上を可能にすることが
できるが、その他にも注入されたキャリアの輸送性を高
めることが可能な無機材料をその一部に含めることによ
り特性の優れた発光素子を形成することもできる。な
お、本発明においては、有機化合物層に含まれる無機材
料の種類及びこれらを含む層の有機化合物層内部におけ
る配置については、特に限られることはなく、公知の無
機材料を自由な配置で用いることができる。
【0038】なお、本発明はアクティブマトリクス型の
発光装置のみならず、パッシブ型の発光装置にも用いる
ことが可能である。
【0039】以下に本発明の構成を示す。
【0040】本発明によって、陽極と、陰極と、前記陽
極および前記陰極に挟まれた有機化合物層とを有する有
機発光素子を含む発光装置の修理方法であって、前記陰
極はLiまたはNaの含有量がそれぞれ1×1018atom
s/cm3以下であり、前記陽極と前記陰極の間に逆バイア
スの電圧を印加することを特徴とする発光装置の修理方
法が提供される。
【0041】本発明によって陽極と、陰極と、前記陽極
および前記陰極に挟まれた有機化合物層とを有する有機
発光素子を含む発光装置の修理方法であって、前記陰極
はLiまたはNaの含有量がそれぞれ1×1018atoms
/cm3以下であり、前記陽極と前記陰極の間に逆バイア
スの電圧を印加することにより、前記陽極と前記陰極と
が電気的に短絡した部分に電流を流して、前記短絡した
部分を発熱させ、前記発熱した部分を高抵抗化または絶
縁化させることを特徴とする発光装置の修理方法が提供
される。
【0042】本発明によって、陽極と、陰極と、前記陽
極および前記陰極に挟まれた有機化合物層とを有する有
機発光素子を含む発光装置の修理方法であって、前記陰
極はLiまたはNaの含有量がそれぞれ1×1018atom
s/cm3以下であり、前記有機化合物層は、正孔注入層、
正孔輸送層、電子注入層または電子輸送層と、発光層と
を有しており、前記陽極と前記陰極の間に逆バイアスの
電圧を印加することにより、前記発光層の上方の層と、
前記発光層の下方の層とが電気的に短絡した部分に電流
を流して、前記短絡した部分を発熱させ、前記発熱した
部分を高抵抗化または絶縁化させることを特徴とする発
光装置の修理方法が提供される。
【0043】本発明によって、陽極と、陰極と、前記陽
極および前記陰極に挟まれた有機化合物層とを有する有
機発光素子を含む発光装置の修理方法であって、前記陰
極はLiまたはNaの含有量がそれぞれ1×1018atom
s/cm3以下であり、前記陽極と前記陰極の間に逆バイア
スの電圧を印加することにより、前記陽極又は前記陰極
の少なくとも一つが前記有機化合物層に陥入して前記陽
極と前記陰極とが電気的に接した部分に電流を流すこと
を特徴とする発光装置の修理方法が提供される。
【0044】本発明によって、前記陽極と前記陰極とが
電気的に接した部分に前記電流を流して発熱させ、前記
発熱した部分を高抵抗化または絶縁化することを特徴と
する発光装置の修理方法が提供される。
【0045】本発明によって、陽極と、陰極と、前記陽
極および前記陰極に挟まれた有機化合物層とを有する有
機発光素子を含む発光装置の修理方法であって、前記陰
極はLiまたはNaの含有量がそれぞれ1×1018atom
s/cm3以下であり、前記有機化合物層は、正孔注入層、
正孔輸送層、電子注入層または電子輸送層と、発光層と
を有しており、前記陽極と前記陰極の間に逆バイアスの
電圧を印加することにより、前記発光層の上方の層又は
前記発光層の下方の層のいずれかが前記発光層に陥入
し、前記発光層の上方の層と前記発光層の下方の層とが
電気的に接した部分に電流を流すことを特徴とする発光
装置の修理方法が提供される。
【0046】本発明によって、前記発光層の上方の層と
前記発光層の下方の層とが電気的に接した部分に前記電
流を流して発熱させ、前記発熱した部分を高抵抗化また
は絶縁化することを特徴とする発光装置の修理方法が提
供される。
【0047】本発明によって、前記陰極はBe、Mg、
Ca、Sr、Baのうち少なくとも一つを含有する合金
であることを特徴とする発光装置の修理方法が提供され
る。
【0048】本発明によって、前記陰極はマグネシウム
を含有する合金であることを特徴とする発光装置の修理
方法が提供される。
【0049】本発明によって、前記陰極はAlMg、M
gAg、又はMgAgAlであることを特徴とする発光
装置の修理方法される。
【0050】本発明によって、陽極と、陰極と、前記陽
極および前記陰極に挟まれた有機化合物層とを有する有
機発光素子を含む発光装置の修理方法であって、前記陰
極はAl又はAgの少なくとも一つと、Mgとを含む合
金であり、前記陽極と前記陰極の間に逆バイアスの電圧
を印加することを特徴とする発光装置の修理方法が提供
される。
【0051】本発明によって、陽極と、陰極と、前記陽
極および前記陰極に挟まれた有機化合物層とを有する有
機発光素子を含む発光装置の修理方法であって、前記陰
極はAl又はAgの少なくとも一つと、Mgとを含む合
金であり、前記陽極と前記陰極の間に逆バイアスの電圧
を印加することにより、前記陽極と前記陰極とが電気的
に短絡した部分に電流を流して、前記短絡した部分を発
熱させ、前記発熱した部分を高抵抗化または絶縁化させ
ることを特徴とする発光装置の修理方法が提供される。
【0052】本発明によって、陽極と、陰極と、前記陽
極および前記陰極に挟まれた有機化合物層とを有する有
機発光素子を含む発光装置の修理方法であって、前記陰
極はAl又はAgの少なくとも一つと、Mgとを含む合
金であり、前記有機化合物層は、正孔注入層、正孔輸送
層、電子注入層または電子輸送層と、発光層とを有して
おり、前記陽極と前記陰極の間に逆バイアスの電圧を印
加することにより、前記発光層の上方の層と、前記発光
層の下方の層とが電気的に短絡した部分に電流を流し
て、前記短絡した部分を発熱させ、前記発熱した部分を
高抵抗化または絶縁化させることを特徴とする発光装置
の修理方法が提供される。
【0053】本発明によって、陽極と、陰極と、前記陽
極および前記陰極に挟まれた有機化合物層とを有する有
機発光素子を含む発光装置の修理方法であって、前記陰
極はAl又はAgの少なくとも一つと、Mgとを含む合
金であり、前記陽極と前記陰極の間に逆バイアスの電圧
を印加することにより、前記陽極又は前記陰極の少なく
とも一つが前記有機化合物層に陥入して前記陽極と前記
陰極とが電気的に接した部分に電流を流すことを特徴と
する発光装置の修理方法が提供される。
【0054】本発明によって、前記陽極と前記陰極とが
電気的に接した部分に前記電流を流して発熱させ、前記
発熱した部分を高抵抗化または絶縁化することを特徴と
する発光装置の修理方法が提供される。
【0055】本発明によって、陽極と、陰極と、前記陽
極および前記陰極に挟まれた有機化合物層とを有する有
機発光素子を含む発光装置の修理方法であって、前記陰
極はAl又はAgの少なくとも一つと、Mgとを含む合
金であり、前記有機化合物層は、正孔注入層、正孔輸送
層、電子注入層または電子輸送層と、発光層とを有して
おり、前記陽極と前記陰極の間に逆バイアスの電圧を印
加することにより、前記発光層の上方の層又は前記発光
層の下方の層のいずれかが前記発光層に陥入し、前記発
光層の上方の層と前記発光層の下方の層とが電気的に接
した部分に電流を流すことを特徴とする発光装置の修理
方法が提供される。
【0056】本発明によって、前記発光層の上方の層と
前記発光層の下方の層とが電気的に接した部分に前記電
流を流して発熱させ、前記発熱した部分を高抵抗化また
は絶縁化することを特徴とする発光装置の修理方法が提
供される。
【0057】本発明によって、前記陰極はLiまたはN
aの含有量がそれぞれ1×1018atoms/cm3以下である
ことを特徴とする発光装置の修理方法が提供される。
【0058】本発明によって、前記陰極はMgの含有量
が1×1020atoms/cm3以上であることを特徴とする発
光装置の修理方法が提供される。
【0059】本発明によって、前記逆バイアスの電圧を
一定期間毎に印加することを特徴とする発光装置の修理
方法が提供される。
【0060】本発明によって、前記逆バイアスの電圧を
前記印加するときに、前記有機化合物層にアバランシュ
電流が流れ始める高さの±15%以内に納まるまで徐々
に高くすることを特徴とする発光装置の修理方法が提供
される。
【0061】本発明によって、前記有機発光素子はマト
リクス状に配置され、前記有機発光素子のそれぞれに接
続された薄膜トランジスタを有することを特徴とする発
光装置の修理方法が提供される。
【0062】本発明によって、陽極と、陰極と、前記陽
極および前記陰極に挟まれた有機化合物層とを有する有
機発光素子を含む発光装置の作製方法であって、Liま
たはNaの含有量がそれぞれ1×1018atoms/cm3以下
である陰極を形成した後、前記陽極と前記陰極の間に逆
バイアスの電圧を印加することを特徴とする発光装置の
作製方法が提供される。
【0063】本発明によって、陽極と、陰極と、前記陽
極および前記陰極に挟まれた有機化合物層とを有する有
機発光素子を含む発光装置の作製方法であって、Liま
たはNaの含有量がそれぞれ1×1018atoms/cm3以下
である陰極を形成した後、前記陽極と前記陰極の間に逆
バイアスの電圧を印加することにより、前記陽極と前記
陰極とが電気的に短絡した部分に電流を流して、前記短
絡した部分を発熱させ、前記発熱した部分を高抵抗化ま
たは絶縁化させることを特徴とする発光装置の作製方法
が提供される。
【0064】本発明によって、陽極と、陰極と、前記陽
極および前記陰極に挟まれた有機化合物層とを有する有
機発光素子を含む発光装置の作製方法であって、Al又
はAgの少なくとも一つと、Mgとを含む合金からなる
陰極を形成した後、前記陽極と前記陰極の間に逆バイア
スの電圧を印加することを特徴とする発光装置の作製方
法が提供される。
【0065】本発明によって、陽極と、陰極と、前記陽
極および前記陰極に挟まれた有機化合物層とを有する有
機発光素子を含む発光装置の作製方法であって、Al又
はAgの少なくとも一つと、Mgとを含む合金からなる
陰極を形成した後、前記陽極と前記陰極の間に逆バイア
スの電圧を印加することにより、前記陽極と前記陰極と
が電気的に短絡した部分に電流を流して、前記短絡した
部分を発熱させ、前記発熱した部分を高抵抗化または絶
縁化させることを特徴とする発光装置の作製方法。
【0066】
【発明の実施の形態】図1を用いて本発明の修理方法に
ついて説明する。図1(A)は、欠陥部を有する有機発
光素子に逆バイアスの電圧を印加した場合の電流の流れ
を、模式的に示した図である。
【0067】有機発光素子に、グランドの電圧GNDと
逆バイアスの電圧Vrevを交互に印加する。図1(B)
に、グランドの電圧GNDと逆バイアスの電圧Vrev
交互に印加したときの、タイミングチャートを示す。な
お本実施の形態ではグランドの電圧GNDと逆バイアス
の電圧Vrevを交互に印加したが、本発明はこの構成に
限定されない。本発明では、逆バイアスの電流が有機発
光素子に流れるようにすれば良い。よって、順バイアス
の電圧と、逆バイアスの電圧Vrevを交互に有機発光素
子に印加しても良い。
【0068】また本実施の形態では、一定期間毎に有機
発光素子に逆バイアスの電圧をかけるが、本発明はこれ
に限定されない。有機発光素子に直流の逆バイアスの電
圧を印加しても良い。
【0069】また、本実施の形態では、なだれ現象が起
こって有機発光素子にアバランシュ電流が流れるまで、
逆バイアスの電圧を徐々に大きくしている。本明細書に
おいて、有機発光素子にアバランシュ電流が流れはじめ
る電圧を、アバランシュ電圧(Avalanche voltage)と
呼ぶ。しかし、本発明はこの構成に限定されず、有機発
光素子に印加する電圧の高さは設計者が適宜設定するこ
とが可能である。有機発光素子に印加する電圧の高さ
は、欠陥部を変性させることができる高さで、なおかつ
有機発光素子が壊れたり、有機化合物層が劣化されたり
しないぐらいの高さであれば良い。
【0070】また、直流で印加している逆バイアスの電
圧を徐々に大きくする構成であっても良い。
【0071】さらに、一定の高さの逆バイアスの電圧
を、一定期間毎に有機発光素子に印加しても良いし、直
流で印加しても良い。
【0072】一定期間毎に有機発光素子に逆バイアスの
電圧を印加すると、欠陥部の周囲にある有機化合物層
が、逆バイアスの電圧の印加により発生する熱などによ
って劣化するのを防ぐことが可能である。
【0073】また徐々に逆バイアスの電圧を高くするこ
とで、修理する有機発光素子に最適な、逆バイアスの電
圧の高さを見出しやすくなる。
【0074】有機発光素子に逆バイアスの電圧Vrev
印加されると、有機発光素子に逆バイアスの電流Irev
が流れる。逆バイアスの電流Irevは、有機化合物層1
03に流れる電流をIdio、欠陥部104に流れる電流
をISCとすると、Irev=Idio+ISCを満たす。しかし
逆バイアスの電流は有機化合物層にほとんど流れないの
で、よってIrev≒ISCが成り立つ。
【0075】電流Irevが欠陥部104に流れると、欠
陥部104の温度が上昇するために、欠陥部が焼き切れ
たり、気化して蒸発したり、酸化または炭化して絶縁体
になったりして、変性層になる。よって、抵抗RSCが大
きくなる。
【0076】図2(A)に、本発明の修理方法を用いた
とき、欠陥部104を有する有機発光素子の電圧−電流
特性の、時間の経過における変化を示す。電圧−電流特
性のグラフは、時間の経過と共に矢印の方向に変化す
る。なお、Vavは、アバランシェ電圧を意味する。時間
の経過と共に逆バイアスの電圧をかけたときに有機発光
素子に流れる電流が小さくなっていることから、欠陥部
の抵抗RSCが大きくなり、それに伴い欠陥部を流れる電
流ISCが小さくなる。
【0077】図2(B)に、有機発光素子に順バイアス
の電圧を印加したときの電流の流れを模式的に示す。欠
陥部を流れる電流ISCが小さくなると、順バイアスの電
圧を有機発光素子にかけたときに、実際に有機化合物層
に流れる電流Idioが大きくなり、発光輝度が高くな
る。
【0078】なお、有機発光素子は、陽極と陰極とに有
機化合物層が挟まれた構成である。陽極、有機化合物層
は公知の材料を自由に用いればよい。しかし、本発明に
おいて陰極はNa、Liといった可動性の高い成分が混
入しないように注意する必要がある。Li、Naの含有
量が1×1018atoms/cm3を超えると陰極からLi、N
aが拡散しTFT性能に影響を与えて、TFT特性が劣
化する、あるいは安定しないといった問題が顕著にみら
れる。そこで、これらNa、Liの含有量はいずれも1
×1018atoms/cm3以下とする必要がある。
【0079】本発明では陰極は仕事関数が低いマグネシ
ウムを含有する合金を用いる。例えばAlMgやMgA
gなどを用いることが好ましい。Mgが陰極に含有され
る量は、陰極の仕事関数を考慮して自由に決定すること
ができる。しかし、Mgが含まれる量が1×1020atom
s/cm2未満になると仕事関数が高くなり発光効率が低下
する。このため、Mgが陰極に含有される量は少なくと
も1×1020atoms/cm2以上が好ましい。
【0080】本発明の方法を用いることによって、有機
化合物層成膜時にゴミ等の影響によりピンホールが形成
され、発光層を間に挟んで形成された2つの層どうしが
ショートしても、ショートしている欠陥部を変性部に変
えて抵抗を高めることができ、有機発光素子に順バイア
スの電圧をかけたときに実際に有機化合物層に流れる電
流を大きくすることができる。したがって、本発明の修
理方法により、欠陥部が存在しても、同じ電圧を印加し
たときの発光輝度を高くすることができる。
【0081】また、欠陥部では常に電流が流れるため
に、欠陥部の周囲に存在する有機化合物層の劣化が促進
されやすかった。しかし、変性層は抵抗RSCが高いので
電流は流れにくく、変性層の周囲に存在する有機化合物
層の劣化が促進されることを防ぐことができる。
【0082】また、有機発光素子の陰極は拡散性の低い
Mg、Al、Agを主成分とするため、逆バイアスの印
加にともなうデバイスの汚染を防止することが可能にな
る。
【0083】
【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。
【0084】(実施例1)本実施例では、各画素に2つ
薄膜トランジスタ(TFT)を有するアクティブマトリ
クス型の発光装置に、本発明の修理方法を用いた例につ
いて説明する。
【0085】図3に本発明の修理方法を用いた発光装置
の画素の回路図を示す。各画素はソース信号線Si(i
は1〜xのいずれか1つ)と、電源供給線Vi(iは1
〜xのいずれか1つ)と、ゲート信号線Gj(jは1〜
yのいずれか1つ)とを有している。
【0086】また、各画素は、スイッチング用TFT3
01と、駆動用TFT302と、有機発光素子303
と、コンデンサ304とを有している。
【0087】スイッチング用TFT301のゲート電極
はゲート信号線Giに接続されている。またスイッチン
グ用TFT301のソース領域とドレイン領域は、一方
はソース信号線Siに、もう一方は駆動用TFT302
のゲート電極に接続されている。
【0088】駆動用TFT302のソース領域は電源供
給線Viに接続されており、ドレイン領域は有機発光素
子303が有する2つの電極のいずれか一方に接続され
ている。有機発光素子303が有する2つの電極のう
ち、駆動用TFT302のドレイン領域に接続されてい
ない方は、対向電源307に接続されている。
【0089】なお、有機発光素子303が有する2つの
電極のうち、駆動用TFT302のドレイン領域に接続
されている電極を画素電極と呼び、対向電源307に接
続されている電極を対向電極と呼ぶ。
【0090】またコンデンサ304は、駆動用TFT3
02のゲート電極と電源供給線Viとの間に形成されて
いる。
【0091】図4(A)に、図3に示した画素を複数有
する発光装置の画素部を示す。画素部306は、ソース
信号線S1〜Sxと、電源供給線V1〜Vxと、ゲート
信号線G1〜Gyとを有している。画素部306には複
数の画素305がマトリクス状に形成されている。
【0092】図4(B)に有機発光素子303の欠陥部
を修理する際の、各画素におけるTFTの動作と、電源
供給線Vi及び対向電極に入力される電圧の高さを示
す。有機発光素子303の欠陥部を修理するとき、各画
素のスイッチング用TFT301及び駆動用TFT30
2は共にオンの状態にしておく。そして電源供給線Vi
の電圧を一定にし、対向電極の電圧を一定期間毎に変化
させることで、一定期間毎に有機発光素子に所定の逆バ
イアスの電流を流す。
【0093】有機発光素子の欠陥の修理は、画素部30
6が有する全ての画素305において一斉に行っても良
いし、各ライン毎、または各画素毎に行っても良い。
【0094】本実施例において有機発光素子の2つの電
極のうち、陰極はマグネシウムを含有する合金、例えば
AlMgやMgAgなどを用いて形成する。陰極にはN
a、Liといった可動性の高い成分が混入しないように
し、これらNa、Liの含有量はいずれも1×1018at
oms/cm2以下とする。
【0095】本実施例の回路によれば、スイッチング用
TFT、駆動用TFT、電源供給線、対向電源に加える
電圧を適宜に調節して有機発光素子に逆バイアスを加え
ることができる。有機発光素子の陰極にLi、Naが含
まれないよう厳重に管理しているため、デバイスを汚染
することなく逆バイアスをかけることができる。
【0096】(実施例2)本実施例では、各画素に3つ
薄膜トランジスタ(TFT)を有するアクティブマトリ
クス型の発光装置に、本発明の修理方法を用いた例につ
いて説明する。
【0097】図5に本発明の修理方法を用いた発光装置
の画素の回路図を示す。各画素はソース信号線Si(i
は1〜xのいずれか1つ)と、電源供給線Vi(iは1
〜xのいずれか1つ)と、書き込み用ゲート信号線Ga
j(jは1〜yのいずれか1つ)と、消去用ゲート信号
線Gej(jは1〜yのいずれか1つ)とを有してい
る。
【0098】また、各画素は、スイッチング用TFT5
01aと、消去用TFT501bと、駆動用TFT50
2と、有機発光素子503と、コンデンサ504とを有
している。
【0099】スイッチング用TFT501aのゲート電
極は書き込み用ゲート信号線Gajに接続されている。
またスイッチング用TFT501aのソース領域とドレ
イン領域は、一方はソース信号線Siに、もう一方は駆
動用TFT502のゲート電極に接続されている。
【0100】消去用TFT501bのゲート電極は消去
用ゲート信号線Gejに接続されている。また消去用T
FT501bのソース領域とドレイン領域は、一方は電
源供給線Viに、もう一方は駆動用TFT502のゲー
ト電極に接続されている。
【0101】駆動用TFT502のソース領域は電源供
給線Viに接続されており、ドレイン領域は有機発光素
子503が有する2つの電極のいずれか一方に接続され
ている。有機発光素子503が有する2つの電極のう
ち、駆動用TFT502のドレイン領域に接続されてい
ない方は、対向電源507に接続されている。
【0102】なお、有機発光素子503が有する2つの
電極のうち、駆動用TFT502のドレイン領域に接続
されている電極を画素電極と呼び、対向電源507に接
続されている電極を対向電源と呼ぶ。
【0103】またコンデンサ504は、駆動用TFT5
02のゲート電極と電源供給線Viとの間に形成されて
いる。
【0104】図6(A)に、図5に示した画素を複数有
する発光装置の画素部を示す。画素部506は、ソース
信号線S1〜Sxと、電源供給線V1〜Vxと、書き込
み用ゲート信号線Ga1〜Gayと、消去用ゲート信号
線Ge1〜Geyとを有している。画素部506には複
数の画素505がマトリクス状に形成されている。
【0105】図6(B)に有機発光素子503の欠陥部
を修理する際の、各画素におけるTFTの動作と、電源
供給線Vi及び対向電極に入力される電圧の高さを示
す。有機発光素子503の欠陥部を修理するとき、各画
素のスイッチング用TFT501a及び駆動用TFT5
02は共にオンの状態にしておく。また、各画素の消去
用TFT501bはオフの状態にしておく。そして電源
供給線Viの電圧を一定にし、対向電極の電圧を一定期
間毎に変化させることで、一定期間毎に有機発光素子5
03に所定の逆バイアスの電流を流す。
【0106】なお有機発光素子503の欠陥の修理は、
画素部506が有する全ての画素505において一斉に
行っても良いし、各ライン毎、または各画素毎に行って
も良い。
【0107】なお、逆バイアスを加えたときにアルカリ
が溶出しないように、有機発光素子の陰極はマグネシウ
ムを含有する合金、例えばAlMgやMgAgなどを用
いて形成する。陰極にはNa、Liといった可動性の高
い成分が混入しないように厳重に管理し、これらNa、
Liの含有量はいずれも1×1018atoms/cm2以下とす
る。
【0108】本実施形態の回路でも、有機発光素子に逆
バイアスをかけることが可能である。
【0109】(実施例3)本実施例では、各画素に3つ
薄膜トランジスタ(TFT)を有するアクティブマトリ
クス型の発光装置に、本発明の修理方法を用いた例につ
いて説明する。
【0110】図7に本発明の修理方法を用いた発光装置
の画素の回路図を示す。各画素はソース信号線Si(i
は1〜xのいずれか1つ)と、電源供給線Vi(iは1
〜xのいずれか1つ)と、ゲート信号線Gj(jは1〜
yのいずれか1つ)とを有している。
【0111】また、各画素は、スイッチング用TFT4
01と、駆動用TFT402と、有機発光素子403
と、コンデンサ404と、逆バイアス印加用TFT40
8とを有している。
【0112】スイッチング用TFT401のゲート電極
はゲート信号線Giに接続されている。またスイッチン
グ用TFT401のソース領域とドレイン領域は、一方
はソース信号線Siに、もう一方は駆動用TFT402
のゲート電極に接続されている。
【0113】駆動用TFT402のソース領域は電源供
給線Viに接続されており、ドレイン領域は有機発光素
子403が有する2つの電極のいずれか一方に接続され
ている。有機発光素子403が有する2つの電極のう
ち、駆動用TFT402のドレイン領域に接続されてい
ない方は、対向電源407に接続されている。
【0114】なお、有機発光素子403が有する2つの
電極のうち、駆動用TFT402のドレイン領域に接続
されている電極を画素電極と呼び、対向電源407に接
続されている電極を対向電極と呼ぶ。
【0115】逆バイアス印加用TFT408のゲート電
極は電源供給線Viに接続されている。また逆バイアス
印加用TFT408のソース領域とドレイン領域は、一
方は電源供給線Viに、もう一方は有機発光素子の画素
電極に接続されている。
【0116】またコンデンサ404は、駆動用TFT4
02のゲート電極と電源供給線Viとの間に形成されて
いる。
【0117】図8(A)に、図7に示した画素を複数有
する発光装置の画素部を示す。画素部406は、ソース
信号線S1〜Sxと、電源供給線V1〜Vxと、ゲート
信号線G1〜Gyとを有している。画素部406には複
数の画素405がマトリクス状に形成されている。
【0118】図8(B)に有機発光素子403の欠陥部
を修理する際の、各画素におけるTFTの動作と、電源
供給線Vi及び対向電極に入力される電圧の高さを示
す。有機発光素子403の欠陥部を修理するとき、各画
素のスイッチング用TFT401及び駆動用TFT40
2は共にオフの状態にしておく。そして、整流特性を有
する逆バイアス印加用TFT408をオンの状態にして
順方向に電圧をかける。すると、逆バイアスTFTに電
流が流れて有機発光素子に逆バイアスがかかる。電源供
給線Viの電圧を一定にし、対向電極の電圧を一定期間
毎に変化させることで、一定期間毎に有機発光素子に所
定の逆バイアスの電流を流す。
【0119】なお有機発光素子の欠陥の修理は、すべて
の画素で一斉に行ってもよいし、各ライン毎に行っても
よい。
【0120】なお、逆バイアスを加えたときにアルカリ
が溶出しないように、有機発光素子の陰極はマグネシウ
ムを含有する合金、例えばAlMgやMgAgなどを用
いて形成する。陰極にはNa、Liといった可動性の高
い成分が混入しないように厳重に管理し、これらNa、
Liの含有量はいずれも1×1018atoms/cm2以下とす
る。
【0121】本実施例の回路は、電源供給線の電位と、
対向電源の電位を調節するだけで容易に有機発光素子に
逆バイアスをかけることができる。
【0122】(実施例4)本実施例では、有機化合物層
が複数の層で形成されている有機発光素子に、本発明の
修理方法を用いる場合について説明する。
【0123】図9(A)に有機発光素子の構成を示す。
まず、酸化インジウムと酸化スズを組み合わせた化合物
(ITO)からなる陽極上に、正孔注入層として、ポリ
チオフェン誘導体であるPEDOTをスピンコート法に
より30nmの膜厚で成膜する。次に、正孔輸送層とし
てMTDATAを20nm、α−NPDを10nm、そ
れぞれ蒸着法により形成する。その上に発光層を形成す
る発光材料としてシングレット化合物であるAlq3
蒸着法により50nmの膜厚で成膜する。そして、陰極
としてAlMgを100nmの膜厚に蒸着することによ
り、有機発光素子が形成される。
【0124】上記構成を有する有機発光素子の発光層に
おいて、ピンホールによる欠陥部が形成された場合、欠
陥部において陰極であるAlMgが正孔輸送層であるα
−NPDに接触してしまう。
【0125】該欠陥部を有する有機発光素子に一定期間
毎に逆バイアスの電流を流すことで、欠陥部の温度が上
昇し、欠陥部が焼き切れたり、気化して蒸発したり、酸
化または炭化して絶縁体になったりして、結果的に欠陥
部が変性部に変わり、抵抗を大きくすることができる。
よって、変性層の周囲に存在する有機化合物層の劣化が
促進されることを防ぐことができる。
【0126】なお、この有機発光素子により得られる発
光は、シングレット化合物による一重項励起エネルギー
を利用したものである。
【0127】図9(B)に別の有機発光素子の構成を示
す。まず、酸化インジウムと酸化スズを組み合わせた化
合物からなる陽極上に、正孔注入層として銅フタロシア
ニンを20nmの膜厚で蒸着法により形成する。次に、
正孔輸送層としてα−NPDを10nmの膜厚で蒸着法
により形成させた。その上に発光層を形成する発光材料
としてトリプレット化合物であるIr(ppy)3とC
BPを蒸着法により20nmに成膜する。さらに発光層
上に電子輸送層としてBCPを10nm、Alq3を4
0nm、それぞれ蒸着法により形成した後、陰極として
AlMgを100nmの膜厚に蒸着することにより有機
発光素子が形成される。
【0128】上記構成を有する有機発光素子の発光層に
おいて、ピンホールによる欠陥部が形成された場合、欠
陥部において電子輸送層であるBCPが正孔輸送層であ
るα−NPDに接触してしまう。
【0129】該欠陥部を有する有機発光素子に一定期間
毎に逆バイアスの電流を流すことで、欠陥部の温度が上
昇し、欠陥部が焼き切れたり、気化して蒸発したり、酸
化または炭化して絶縁体になったりして、結果的に欠陥
部が変性部に変わり抵抗を大きくすることができる。よ
って、変性層の周囲に存在する有機化合物層の劣化が促
進されることを防ぐことができる。
【0130】なお、この有機発光素子により得られる発
光は、トリプレット化合物による三重項励起エネルギー
を利用したものである。
【0131】図10(A)に有機発光素子の構成を示
す。まず、酸化インジウムと酸化スズを組み合わせた化
合物(ITO)からなる陽極上に、正孔注入層として、
ポリチオフェン誘導体であるPEDOTをスピンコート
法により30nmの膜厚で成膜する。その上に発光層を
形成する発光材料としてシングレット化合物であるAl
3を蒸着法により50nmの膜厚で成膜する。そし
て、陰極としてAlMgを100nmの膜厚に蒸着する
ことにより、有機発光素子が形成される。
【0132】上記構成を有する有機発光素子の発光層に
おいて、ピンホールによる欠陥部が形成された場合、欠
陥部において陰極であるAlMgが正孔注入層であるP
EDOTに接触してしまう。
【0133】該欠陥部を有する有機発光素子に一定期間
毎に逆バイアスの電流を流すことで、欠陥部の温度が上
昇し、欠陥部が焼き切れたり、気化して蒸発したり、酸
化または炭化して絶縁体になったりして、結果的に欠陥
部が変性部に変わり、抵抗を大きくすることができる。
よって、変性層の周囲に存在する有機化合物層の劣化が
促進されることを防ぐことができる。
【0134】なお、この有機発光素子により得られる発
光は、シングレット化合物による一重項励起エネルギー
を利用したものである。
【0135】図10(B)に有機発光素子の構成を示
す。まず、陰極としてAlMgを100nmの膜厚に蒸
着する。その上に発光層を形成する発光材料としてシン
グレット化合物であるAlq3を蒸着法により50nm
の膜厚で成膜する。次に、正孔注入層として、ポリチオ
フェン誘導体であるPEDOTをスピンコート法により
30nmの膜厚で成膜する。そして、Auを5nmの膜
厚で成膜する。なおAuは、後の工程において有機化合
物層の表面が劣化するのを防ぐために設ける。その上に
酸化インジウムと酸化スズを組み合わせた化合物(IT
O)からなる陽極を形成することにより、有機発光素子
が形成される。
【0136】上記構成を有する有機発光素子の発光層に
おいて、ピンホールによる欠陥部が形成された場合、欠
陥部において陰極であるAlMgが正孔注入層であるP
EDOTに接触してしまう。
【0137】なお、この有機発光素子により得られる発
光は、シングレット化合物による一重項励起エネルギー
を利用したものである。
【0138】本発明は上記構成によって、有機化合物層
成膜時にゴミ等の影響によりピンホールが形成され、発
光層を間に挟んで形成された2つの層どうしがショート
しても、ショートしている欠陥部の抵抗を高めることで
有機発光素子に順バイアスの電圧をかけたときに実際に
有機化合物層に流れる電流を大きくすることができる。
したがって、本発明の修理方法により、欠陥部が存在し
ても、同じ電圧を印加したときの発光輝度を高くするこ
とができる。
【0139】また、欠陥部を変性部に変えて抵抗を大き
くすることで、変性層の周囲に存在する有機化合物層の
劣化が促進されるのを防ぐことができる。
【0140】なお、発光素子の材料が炭化したことで形
成される炭化物は、絶縁性が高く、物質としても安定し
ている。そのため、欠陥部において、さらに有機化合物
材料が積層形成される場合、例えば、図10(B)のよ
うに発光層(Alq3)において欠陥部が生じ、この発
光層(Alq3)に接して正孔注入層(PEDOT)が
積層形成される場合において、本発明の修理方法は特に
有効である。
【0141】なお本実施例は、実施例1〜実施例3と自
由に組み合わせて実施することが可能である。
【0142】(実施例5)本発明の修理方法を用いる発
光装置において、三重項励起子からの燐光を発光に利用
できる発光素子の材料を用いることが可能である。燐光
を発光に利用できる発光素子の材料を用いた発光装置
は、外部発光量子効率を飛躍的に向上させることができ
る。これにより、有機発光素子の低消費電力化、長寿命
化、および軽量化が可能になる。
【0143】ここで、三重項励起子を利用し、外部発光
量子効率を向上させた報告を示す。 (T.Tsutsui, C.Adachi, S.Saito, Photochemical Proce
sses in Organized Molecular Systems, ed.K.Honda,
(Elsevier Sci.Pub., Tokyo,1991) p.437.)
【0144】上記の論文により報告された発光素子の材
料(クマリン色素)の分子式を以下に示す。
【0145】
【化1】
【0146】(M.A.Baldo, D.F.O'Brien, Y.You, A.Shou
stikov, S.Sibley, M.E.Thompson,S.R.Forrest, Nature
395 (1998) p.151.)
【0147】上記の論文により報告された発光素子の材
料(Pt錯体)の分子式を以下に示す。
【0148】
【化2】
【0149】(M.A.Baldo, S.Lamansky, P.E.Burrrows,
M.E.Thompson, S.R.Forrest, Appl.Phys.Lett.,75 (199
9) p.4.) (T.Tsutsui, M.-J.Yang, M.Yahiro, K.Nakamu
ra,T.Watanabe, T.tsuji, Y.Fukuda, T.Wakimoto, S.Ma
yaguchi, Jpn.Appl.Phys.,38 (12B) (1999) L1502.)
【0150】上記の論文により報告された発光素子の材
料(Ir錯体)の分子式を以下に示す。
【0151】
【化3】
【0152】以上のように三重項励起子からの燐光発光
を利用できれば原理的には一重項励起子からの蛍光発光
を用いる場合より3〜4倍の高い外部発光量子効率の実
現が可能となる。
【0153】なお、本実施例の構成は、実施例1〜実施
例4のいずれの構成とも自由に組み合わせて実施するこ
とが可能である。
【0154】(実施例6)本実施例では、本発明の修理
方法を用いた発光装置の断面図について説明する。
【0155】図14において、基板700上に設けられ
たスイッチング用TFT721はnチャネル型TFT5
03を用いて形成される。
【0156】なお、本実施例ではスイッチング用TFT
721がチャネル形成領域が二つ形成されるダブルゲー
ト構造としているが、チャネル形成領域が一つ形成され
るシングルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプル
ゲート構造であっても良い。
【0157】基板700上に設けられた駆動回路はnチ
ャネル型TFT723とpチャネル型TFT724を有
している。なお、本実施例では駆動回路が有するTFT
をシングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造
もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
【0158】また、配線701、703はCMOS回路
のソース配線、702はドレイン配線として機能する。
また、配線704はソース配線708とスイッチング用
TFTのソース領域とを電気的に接続する配線として機
能し、配線705はドレイン配線709とスイッチング
用TFTのドレイン領域とを電気的に接続する配線とし
て機能する。
【0159】なお、駆動用TFT722はpチャネル型
TFTを用いて形成される。なお、本実施例では駆動用
TFT722をシングルゲート構造としているが、ダブ
ルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良
い。
【0160】また、配線706は駆動用TFTのソース
配線(電流供給線に相当する)であり、707は駆動用
TFTの画素電極710上に重ねることで画素電極71
0と電気的に接続する電極である。
【0161】なお、710は、透明導電膜からなる画素
電極(有機発光素子の陽極)である。透明導電膜として
は、酸化インジウムと酸化スズとの化合物、酸化インジ
ウムと酸化亜鉛との化合物、酸化亜鉛、酸化スズまたは
酸化インジウムを用いることができる。また、前記透明
導電膜にガリウムを添加したものを用いても良い。画素
電極710は、上記配線を形成する前に平坦な層間絶縁
膜711上に形成する。本実施例においては、樹脂から
なる平坦化膜711を用いてTFTによる段差を平坦化
することは非常に重要である。後に形成される有機化合
物層は非常に薄いため、段差が存在することによって発
光不良を起こす場合がある。従って、有機化合物層をで
きるだけ平坦面に形成しうるように画素電極を形成する
前に平坦化しておくことが望ましい。
【0162】配線701〜707を形成後、図14に示
すようにバンク712を形成する。バンク712は10
0〜400nmの珪素を含む絶縁膜もしくは有機樹脂膜
をパターニングして形成すれば良い。
【0163】画素電極710の上には有機化合物層71
3が形成される。なお、図14では一画素しか図示して
いないが、本実施例ではR(赤)、G(緑)、B(青)
の各色に対応した有機化合物層を作り分けている。ま
た、本実施例では蒸着法により低分子系有機化合物層を
形成している。具体的には、正孔注入層713aとして
20nm厚の銅フタロシアニン(CuPc)膜を設け、
その上に発光層713bとして70nm厚のトリス−8
−キノリノラトアルミニウム錯体(Alq3)膜を設け
た積層構造としている。Alq3にキナクリドン、ペリ
レンもしくはDCM1といった蛍光色素を添加すること
で発光色を制御することができる。
【0164】但し、以上の例は有機化合物層として用い
ることのできる有機化合物材料の一例であって、これに
限定する必要はまったくない。発光層、電荷輸送層また
は電荷注入層を自由に組み合わせて有機化合物層(発光
及びそのためのキャリアの移動を行わせるための層)を
形成すれば良い。例えば、本実施例では低分子系有機化
合物材料を有機化合物層として用いる例を示したが、高
分子系有機化合物材料を用いても良い。また、電荷輸送
層や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いるこ
とも可能である。これらの有機材料や無機材料は公知の
材料を用いることができる。
【0165】次に、有機化合物層713の上には導電膜
からなる陰極714が設けられる。本実施例の場合、導
電膜としてアルミニウムとマグネシウムとの合金膜を用
いる。勿論、公知のMgAg膜(マグネシウムと銀との
合金膜)を用いても良い。陰極材料としては、周期表の
2族に属する元素からなる導電膜もしくはそれらの元素
を添加した導電膜を用いても良い。例えば、Be、M
g、Ca、Sr、Baのうち少なくとも一つを添加す
る。
【0166】なお、陰極を二層の膜を積層した構造と
し、有機化合物層に接してマグネシウムを形成し、マグ
ネシウム上にアルミニウムを形成した構成とすると有機
発光素子が発光を開始する電圧を低減することができ
る。このとき、マグネシウムは10nm厚、アルミニウ
ムは100nm厚とすることが好ましい。
【0167】この陰極714まで形成された時点で有機
発光素子719が完成する。なお、ここでいう有機発光
素子719は、画素電極(陽極)710、有機化合物層
713及び陰極714で形成されたコンデンサを指す。
【0168】有機発光素子719を完全に覆うようにし
てパッシベーション膜716を設けることは有効であ
る。パッシベーション膜716としては、炭素膜、窒化
珪素膜もしくは窒化酸化珪素膜を含む絶縁膜からなり、
該絶縁膜を単層もしくは組み合わせた積層で用いる。
【0169】この際、カバレッジの良い膜をパッシベー
ション膜として用いることが好ましく、炭素膜、特にD
LC(ダイヤモンドライクカーボン)膜を用いることは
有効である。DLC膜は室温から100℃以下の温度範
囲で成膜可能であるため、耐熱性の低い有機化合物層7
13の上方にも容易に成膜することができる。また、D
LC膜は酸素に対するブロッキング効果が高く、有機化
合物層713の酸化を抑制することが可能である。その
ため、この後に続く封止工程を行う間に有機化合物層7
13が酸化するといった問題を防止できる。
【0170】さらに、パッシベーション膜716上に封
止材717を設け、カバー材718を貼り合わせる。封
止材717としては紫外線硬化樹脂を用いれば良く、内
部に吸湿効果を有する物質もしくは酸化防止効果を有す
る物質を設けることは有効である。また、本実施例にお
いてカバー材718はガラス基板や石英基板やプラスチ
ック基板(プラスチックフィルムも含む)の両面に炭素
膜(好ましくはダイヤモンドライクカーボン膜)を形成
したものを用いる。
【0171】こうして図14に示すような構造の発光装
置が完成する。なお、バンク712を形成した後、パッ
シベーション膜716を形成するまでの工程をマルチチ
ャンバー方式(またはインライン方式)の成膜装置を用
いて、大気解放せずに連続的に処理することは有効であ
る。また、さらに発展させてカバー材718を貼り合わ
せる工程までを大気解放せずに連続的に処理することも
可能である。
【0172】また、本実施例におけるTFTの特徴は、
ゲート電極が2層の導電膜から形成されており、そして
チャネル形成領域とドレイン領域との間に設けられる低
濃度不純物領域において、ほとんど濃度差がなく、緩や
かな濃度勾配を有し、下層のゲート電極と重なる領域
(GOLD領域)と、ゲート電極と重ならない領域(L
DD領域)とを備えている点である。また、ゲート絶縁
膜の周縁部、即ち、ゲート電極と重ならない領域及び高
濃度不純物領域の上方の領域はテーパー状となってい
る。
【0173】本実施例の発光装置において発光層713
bにピンホールが形成されていると、該ピンホールを介
して正孔注入層713aと陰極714とが接触している
欠陥部が形成される。本発明の修理方法により、該欠陥
部を変性部715に変えることで抵抗を高くすることが
できる。よって、画素のピンホール以外の部分の輝度を
高くし、ピンホールの周りの有機化合物層の劣化が促進
されるのを防ぐことができる。
【0174】また、本実施例では画素部と駆動回路の構
成のみ示しているが、本実施例の製造工程に従えば、そ
の他にも信号分割回路、D/Aコンバータ、オペアン
プ、γ補正回路などの論理回路を同一の絶縁体上に形成
可能であり、さらにはメモリやマイクロプロセッサをも
形成しうる。
【0175】なお本実施例の構成は、実施例1、2、3
または8と自由に組み合わせて実施することが可能であ
る。 (実施例7)本実施例では、本発明の修理方法を用いた
発光装置の断面図について説明する。
【0176】図15において、同一の基板上に、駆動回
路のpチャネル型TFT200と、nチャネル型TFT
201と、画素部の駆動用TFT203と、スイッチン
グ用TFT204と、保持容量とが形成されている。
【0177】駆動回路のpチャネル型TFT200に
は、第2のテーパー形状を有する導電層220がゲート
電極としての機能を有し、また、チャネル形成領域20
6、ソース領域またはドレイン領域として機能する第3
の不純物領域207a、ゲート電極220と重ならない
LDD領域を形成する第4の不純物領域(A)207
b、一部がゲート電極220と重なるLDD領域を形成
する第4の不純物領域(B)207cを有する構造とな
っている。
【0178】nチャネル型TFT201には、第2のテ
ーパー形状を有する導電層221がゲート電極としての
機能を有し、また、チャネル形成領域208、ソース領
域またはドレイン領域として機能する第1の不純物領域
209a、ゲート電極221と重ならないLDD領域を
形成する第2の不純物領域(A)(A)209b、一部
がゲート電極221と重なるLDD領域を形成する第2
の不純物領域(B)209cを有する構造となってい
る。チャネル長2〜7μmに対して、第2の不純物領域
(B)209cがゲート電極221と重なる部分の長さ
は0.1〜0.3μmとする。このLovの長さはゲート
電極221の厚さとテーパー部の角度から制御する。n
チャネル型TFTにおいてこのようなLDD領域を形成
することにより、ドレイン領域近傍に発生する高電界を
緩和して、ホットキャリアの発生を防ぎ、TFTの劣化
を防止することができる。
【0179】駆動用TFT203は同様に、第2のテー
パー形状を有する導電層223がゲート電極としての機
能を有し、また、チャネル形成領域212、ソース領域
またはドレイン領域として機能する第3の不純物領域2
13a、ゲート電極223と重ならないLDD領域を形
成する第4の不純物領域(A)213b、一部がゲート
電極223と重なるLDD領域を形成する第4の不純物
領域(B)213cを有する構造となっている。
【0180】駆動回路はシフトレジスタ回路、バッファ
回路などのロジック回路やアナログスイッチで形成され
るサンプリング回路などで形成される。図15ではこれ
らを形成するTFTを一対のソース・ドレイン間に一つ
のゲート電極を設けたシングルゲートの構造で示した
が、複数のゲート電極を一対のソース・ドレイン間に設
けたマルチゲート構造としても差し支えない。
【0181】駆動用TFT203のドレイン領域は配線
231を介して画素電極271に接続されている。画素
電極271に接するように公知の有機化合物材料からな
る有機化合物層272が形成されており、有機化合物層
272に接するように陰極273が形成されている。
【0182】スイッチング用TFT204には、第2の
テーパー形状を有する導電層224がゲート電極として
の機能を有し、また、チャネル形成領域214a、21
4b、ソース領域またはドレイン領域として機能する第
1の不純物領域215a、217、ゲート電極224と
重ならないLDD領域を形成する第2の不純物領域
(A)215b、一部がゲート電極224と重なるLD
D領域を形成する第2の不純物領域(B)215cを有
する構造となっている。第2の不純物領域(B)213
cがゲート電極224と重なる部分の長さは0.1〜
0.3μmとする。また、第1の不純物領域217から
延在し、第2の不純物領域(A)219b、第2の不純
物領域(B)219c、導電型を決定する不純物元素が
添加されていない領域218を有する半導体層と、第3
の形状を有するゲート絶縁膜と同層で形成される絶縁層
と、第2のテーパー形状を有する導電層から形成される
容量配線225から保持容量が形成されている。
【0183】本実施例の発光装置において有機化合物層
272にピンホールが形成されていると、該ピンホール
を介して画素電極271と陰極273とが接触している
欠陥部が形成される。本発明の修理方法により、該欠陥
部を変性部274に変えることで抵抗を高くすることが
できる。よって、画素のピンホール以外の部分の輝度を
高くし、ピンホールの周りの有機化合物層の劣化が促進
されるのを防ぐことができる。
【0184】なお本実施例の構成は、実施例1、2、3
または8と自由に組み合わせて実施することが可能であ
る。
【0185】(実施例8)本実施例では、本発明の修理
方法を用いた発光装置の断面図について説明する。
【0186】図16において、811は基板、812は
下地となる絶縁膜(以下、下地膜という)である。基板
811としては透光性基板、代表的にはガラス基板、石
英基板、ガラスセラミックス基板、又は結晶化ガラス基
板を用いることができる。但し、作製プロセス中の最高
処理温度に耐えるものでなくてはならない。
【0187】また、下地膜812は特に可動イオンを含
む基板や導電性を有する基板を用いる場合に有効である
が、石英基板には設けなくても構わない。下地膜812
としては、珪素(シリコン)を含む絶縁膜を用いれば良
い。なお、本明細書において「珪素を含む絶縁膜」と
は、具体的には酸化珪素膜、窒化珪素膜若しくは窒化酸
化珪素膜(SiOxNy:x、yは任意の整数、で示さ
れる)など珪素に対して酸素若しくは窒素を所定の割合
で含ませた絶縁膜を指す。
【0188】8201はスイッチング用TFT、820
2は駆動用TFTであり、それぞれnチャネル型TF
T、pチャネル型TFTで形成されている。有機化合物
層で生じた光の発光方向が基板の下面(TFT及び有機
化合物層が設けられていない面)の場合、上記構成であ
ることが好ましい。しかし本願発明はこの構成に限定さ
れない。スイッチング用TFTと駆動用TFTは、nチ
ャネル型TFTでもpチャネル型TFTでも、どちらで
も構わない。
【0189】スイッチング用TFT8201は、ソース
領域813、ドレイン領域814、LDD領域815a
〜815d、分離領域816及びチャネル形成領域81
7a、817bを含む活性層と、ゲート絶縁膜818と、
ゲート電極819a、819bと、第1層間絶縁膜820
と、ソース信号線821と、ドレイン配線822とを有
している。なお、ゲート絶縁膜818又は第1層間絶縁
膜820は基板上の全TFTに共通であっても良いし、
回路又は素子に応じて異ならせても良い。
【0190】また、図16に示すスイッチング用TFT
8201はゲート電極817a、817bが電気的に接続
されており、いわゆるダブルゲート構造となっている。
勿論、ダブルゲート構造だけでなく、トリプルゲート構
造などいわゆるマルチゲート構造(直列に接続された二
つ以上のチャネル形成領域を有する活性層を含む構造)
であっても良い。
【0191】マルチゲート構造はオフ電流を低減する上
で極めて有効であり、スイッチング用TFTのオフ電流
を十分に低くすれば、それだけ駆動用TFT8202の
ゲート電極に接続されたコンデンサが必要とする最低限
の容量を抑えることができる。即ち、コンデンサの面積
を小さくすることができるので、マルチゲート構造とす
ることは有機発光素子の有効発光面積を広げる上でも有
効である。
【0192】さらに、スイッチング用TFT8201に
おいては、LDD領域815a〜815dは、ゲート絶縁
膜818を介してゲート電極819a、819bと重なら
ないように設ける。このような構造はオフ電流を低減す
る上で非常に効果的である。また、LDD領域815a
〜815dの長さ(幅)は0.5〜3.5μm、代表的
には2.0〜2.5μmとすれば良い。
【0193】なお、チャネル形成領域とLDD領域との
間にオフセット領域(チャネル形成領域と同一組成の半
導体層でなり、ゲート電圧が加えられない領域)を設け
ることはオフ電流を下げる上でさらに好ましい。また、
二つ以上のゲート電極を有するマルチゲート構造の場
合、チャネル形成領域の間に設けられた分離領域816
(ソース領域又はドレイン領域と同一の濃度で同一の不
純物元素が添加された領域)がオフ電流の低減に効果的
である。
【0194】次に、駆動用TFT8202は、ソース領
域826、ドレイン領域827及びチャネル形成領域8
29を含む活性層と、ゲート絶縁膜818と、ゲート電
極830と、第1層間絶縁膜820と、ソース信号線8
31並びにドレイン配線832を有して形成される。本
実施例において駆動用TFT8202はpチャネル型T
FTである。
【0195】また、スイッチング用TFT8201のド
レイン領域814は駆動用TFT8202のゲート83
0に接続されている。図示してはいないが、具体的には
駆動用TFT8202のゲート電極830はスイッチン
グ用TFT8201のドレイン領域814とドレイン配
線(接続配線とも言える)822を介して電気的に接続
されている。なお、ゲート電極830はシングルゲート
構造となっているが、マルチゲート構造であっても良
い。また、駆動用TFT8202のソース信号線831
は電源供給線(図示せず)に接続される。
【0196】駆動用TFT8202は有機発光素子に注
入される電流量を制御するための素子であり、比較的多
くの電流が流れる。そのため、チャネル幅(W)はスイ
ッチング用TFTのチャネル幅よりも大きく設計するこ
とが好ましい。また、駆動用TFT8202に過剰な電
流が流れないように、チャネル長(L)は長めに設計す
ることが好ましい。望ましくは一画素あたり0.5〜2
μA(好ましくは1〜1.5μA)となるようにする。
【0197】またさらに、駆動用TFT8202の活性
層(特にチャネル形成領域)の膜厚を厚くする(好まし
くは50〜100nm、さらに好ましくは60〜80n
m)ことによって、TFTの劣化を抑えてもよい。逆
に、スイッチング用TFT8201の場合はオフ電流を
小さくするという観点から見れば、活性層(特にチャネ
ル形成領域)の膜厚を薄くする(好ましくは20〜50
nm、さらに好ましくは25〜40nm)ことも有効で
ある。
【0198】以上は画素内に設けられたTFTの構造に
ついて説明したが、このとき同時に駆動回路も形成され
る。図16には駆動回路を形成する基本単位となるCM
OS回路が図示されている。
【0199】図16においては極力動作速度を落とさな
いようにしつつホットキャリア注入を低減させる構造を
有するTFTをCMOS回路のnチャネル型TFT82
04として用いる。なお、ここでいう駆動回路として
は、ソース信号側駆動回路、ゲート信号側駆動回路を指
す。勿論、他の論理回路(レベルシフタ、A/Dコンバ
ータ、信号分割回路等)を形成することも可能である。
【0200】CMOS回路のnチャネル型TFT820
4の活性層は、ソース領域835、ドレイン領域83
6、LDD領域837及びチャネル形成領域838を含
み、LDD領域837はゲート絶縁膜818を介してゲ
ート電極839と重なっている。
【0201】ドレイン領域836側のみにLDD領域8
37を形成しているのは、動作速度を落とさないための
配慮である。また、このnチャネル型TFT8204は
オフ電流値をあまり気にする必要はなく、それよりも動
作速度を重視した方が良い。従って、LDD領域837
は完全にゲート電極に重ねてしまい、極力抵抗成分を少
なくすることが望ましい。即ち、いわゆるオフセットは
なくした方がよい。
【0202】また、CMOS回路のpチャネル型TFT
8205は、ホットキャリア注入による劣化が殆ど気に
ならないので、特にLDD領域を設けなくても良い。従
って活性層はソース領域840、ドレイン領域841及
びチャネル形成領域842を含み、その上にはゲート絶
縁膜818とゲート電極843が設けられる。勿論、n
チャネル型TFT8204と同様にLDD領域を設け、
ホットキャリア対策を講じることも可能である。
【0203】なお861〜865はチャネル形成領域8
42、838、817a、817b、829を形成する
ためのマスクである。
【0204】また、nチャネル型TFT8204及びp
チャネル型TFT8205はそれぞれソース領域上に第
1層間絶縁膜820を間に介して、ソース信号線84
4、845を有している。また、ドレイン配線846に
よってnチャネル型TFT8204とpチャネル型TF
T8205とのドレイン領域は互いに電気的に接続され
る。
【0205】次に、847は第1パッシベーション膜で
あり、膜厚は10nm〜1μm(好ましくは200〜5
00nm)とすれば良い。材料としては、珪素を含む絶
縁膜(特に窒化酸化珪素膜又は窒化珪素膜が好ましい)
を用いることができる。このパッシベーション膜847
は形成されたTFTをアルカリ金属や水分から保護する
役割を有する。
【0206】また、848は第2層間絶縁膜であり、T
FTによってできる段差の平坦化を行う平坦化膜として
の機能を有する。第2層間絶縁膜848としては、有機
樹脂膜が好ましく、ポリイミド、ポリアミド、アクリ
ル、BCB(ベンゾシクロブテン)等を用いると良い。
これらの有機樹脂膜は良好な平坦面を形成しやすく、比
誘電率が低いという利点を有する。有機化合物層は凹凸
に非常に敏感であるため、TFTによる段差は第2層間
絶縁膜848で殆ど吸収してしまうことが望ましい。ま
た、ゲート信号線やデータ信号線と有機発光素子の陰極
との間に形成される寄生容量を低減する上で、比誘電率
の低い材料を厚く設けておくことが望ましい。従って、
膜厚は0.5〜5μm(好ましくは1.5〜2.5μm)
が好ましい。
【0207】また、849は透明導電膜でなる画素電極
(有機発光素子の陽極)であり、第2層間絶縁膜848
及び第1パッシベーション膜847にコンタクトホール
(開孔)を開けた後、形成された開孔部において駆動用
TFT8202のドレイン配線832に接続されるよう
に形成される。
【0208】画素電極849の上には酸化珪素膜、窒化
酸化珪素膜または有機樹脂膜でなる第3層間絶縁膜85
0が0.3〜1μmの厚さに設けられる。この第3層間
絶縁膜850は画素電極849の上にエッチングにより
開口部が設けられ、その開口部の縁はテーパー形状とな
るようにエッチングする。テーパーの角度は10〜60
°(好ましくは30〜50°)とすると良い。
【0209】第3層間絶縁膜850の上には有機化合物
層851が設けられる。有機化合物層851は単層又は
積層構造で用いられるが、積層構造で用いた方が発光効
率は良い。一般的には画素電極上に正孔注入層/正孔輸
送層/発光層/電子輸送層の順に形成されるが、正孔輸
送層/発光層/電子輸送層、または正孔注入層/正孔輸
送層/発光層/電子輸送層/電子注入層のような構造で
も良い。本願発明では公知のいずれの構造を用いても良
いし、有機化合物層に対して蛍光性色素等をドーピング
しても良い。
【0210】図16の構造はRGBに対応した三種類の
有機発光素子を形成する方式を用いた場合の例である。
なお、図16には一つの画素しか図示していないが、同
一構造の画素が赤、緑又は青のそれぞれの色に対応して
形成され、これによりカラー表示を行うことができる。
本願発明は発光方式に関わらず実施することが可能であ
る。
【0211】有機化合物層851の上には有機発光素子
の陰極852が設けられる。陰極852としては、仕事
関数の小さいマグネシウム(Mg)、若しくはカルシウ
ム(Ca)を含む材料を用いる。好ましくはMgAg
(MgとAgをMg:Ag=10:1の重量比で混合し
た材料)でなる電極、又は、AlMg(MgとAlをM
g:Ag=5:95の重量比で混合した材料)でなる電
極を用いれば良い。他にもMgAgAl電極が挙げられ
る。
【0212】なお、画素電極(陽極)849、有機化合
物層851及び陰極852によって有機発光素子820
6が形成される。
【0213】有機化合物層851と陰極852とでなる
積層体は、各画素で個別に形成する必要があるが、有機
化合物層851は水分に極めて弱いため、通常のフォト
リソグラフィ技術を用いることができない。従って、メ
タルマスク等の物理的なマスク材を用い、真空蒸着法、
スパッタ法、プラズマCVD法等の気相法で選択的に形
成することが好ましい。
【0214】なお、有機化合物層を選択的に形成する方
法として、インクジェット法、スクリーン印刷法又はス
ピンコート法等を用いることも可能であるが、これらは
現状では陰極の連続形成ができないので、上述の方法の
方が好ましいと言える。
【0215】また、853は保護電極であり、陰極85
2を外部の水分等から保護すると同時に、各画素の陰極
852を接続するための電極である。保護電極853と
しては、アルミニウム(Al)、銅(Cu)若しくは銀
(Ag)を含む低抵抗な材料を用いることが好ましい。
この保護電極853には有機化合物層の発熱を緩和する
放熱効果も期待できる。
【0216】また、854は第2パッシベーション膜で
あり、膜厚は10nm〜1μm(好ましくは200〜5
00nm)とすれば良い。第2パッシベーション膜85
4を設ける目的は、有機化合物層851を水分から保護
する目的が主であるが、放熱効果をもたせることも有効
である。但し、上述のように有機化合物層は熱に弱いの
で、なるべく低温(好ましくは室温から120℃までの
温度範囲)で成膜するのが望ましい。従って、プラズマ
CVD法、スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティ
ング法又は溶液塗布法(スピンコーティング法)が望ま
しい成膜方法と言える。
【0217】なお、図16に図示されたTFTは全て、
本願発明で用いるポリシリコン膜を活性層として有して
いても良いことは言うまでもない。
【0218】本実施例の発光装置において有機化合物層
860にピンホールが形成されていると、該ピンホール
を介して画素電極849と陰極852とが接触している
欠陥部が形成される。本発明の修理方法により、該欠陥
部を変性部860に変えることで抵抗を高くすることが
できる。よって、画素のピンホール以外の部分の輝度を
高くし、ピンホールの周りの有機化合物層の劣化が促進
されるのを防ぐことができる。
【0219】なお本実施例の構成は、実施例1、2、3
または8と自由に組み合わせて実施することが可能であ
る。
【0220】(実施例9)有機発光素子を用いた発光装
置は自発光型であるため、液晶表示装置に比べ、明るい
場所での視認性に優れ、視野角が広い。従って、様々な
電子機器の表示部に用いることができる。
【0221】本発明の修理方法を用いた発光装置を用い
た電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴ
ーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレ
イ)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオ
ーディオ、オーディオコンポ等)、ノート型パーソナル
コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコ
ンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍
等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはデジ
タルビデオディスク(DVD)等の記録媒体を再生し、
その画像を表示しうる表示装置を備えた装置)などが挙
げられる。特に、斜め方向から画面を見る機会が多い携
帯情報端末は、視野角の広さが重要視されるため、有機
発光素子を有する発光装置を用いることが望ましい。そ
れら電子機器の具体例を図11に示す。
【0222】図11(A)は表示装置であり、筐体20
01、支持台2002、表示部2003、スピーカー部
2004、ビデオ入力端子2005等を含む。本発明の
修理方法を用いて作製された発光装置は表示部2003
に用いることができる。有機発光素子を有する発光装置
は自発光型であるためバックライトが必要なく、液晶表
示装置よりも薄い表示部とすることができる。なお、表
示装置は、パソコン用、TV放送受信用、広告表示用な
どの全ての情報表示用表示装置が含まれる。
【0223】図11(B)はデジタルスチルカメラであ
り、本体2101、表示部2102、受像部2103、
操作キー2104、外部接続ポート2105、シャッタ
ー2106等を含む。本発明の修理方法を用いて作製さ
れた発光装置は表示部2102に用いることができる。
【0224】図11(C)はノート型パーソナルコンピ
ュータであり、本体2201、筐体2202、表示部2
203、キーボード2204、外部接続ポート220
5、ポインティングマウス2206等を含む。本発明の
修理方法を用いた発光装置は表示部2203に用いるこ
とができる。
【0225】図11(D)はモバイルコンピュータであ
り、本体2301、表示部2302、スイッチ230
4、操作キー2305、赤外線ポート2305等を含
む。本発明の修理方法を用いた発光装置は表示部230
2に用いることができる。
【0226】図11(E)は記録媒体を備えた携帯型の
画像再生装置(具体的にはDVD再生装置)であり、本
体2401、筐体2402、表示部A2403、表示部
B2404、記録媒体(DVD等)読み込み部240
5、操作キー2406、スピーカー部2407等を含
む。表示部A2403は主として画像情報を表示し、表
示部B2404は主として文字情報を表示するが、本発
明の修理方法を用いた発光装置はこれら表示部A、B2
403、2404に用いることができる。なお、記録媒
体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含
まれる。
【0227】図11(F)はゴーグル型ディスプレイ
(ヘッドマウントディスプレイ)であり、本体250
1、表示部2502、アーム部2503を含む。本発明
の修理方法を用いた発光装置は表示部2502に用いる
ことができる。
【0228】図11(G)はビデオカメラであり、本体
2601、表示部2602、筐体2603、外部接続ポ
ート2604、リモコン受信部2605、受像部260
6、バッテリー2607、音声入力部2608、操作キ
ー2609等を含む。本発明の修理方法を用いた発光装
置は表示部2602に用いることができる。
【0229】ここで図11(H)は携帯電話であり、本
体2701、筐体2702、表示部2703、音声入力
部2704、音声出力部2705、操作キー2706、
外部接続ポート2707、アンテナ2708等を含む。
本発明の修理方法を用いた発光装置は表示部2703に
用いることができる。なお、表示部2703は黒色の背
景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電力を
抑えることができる。
【0230】なお、将来的に有機化合物材料の発光輝度
が高くなれば、出力した画像情報を含む光をレンズ等で
拡大投影してフロント型若しくはリア型のプロジェクタ
ーに用いることも可能となる。
【0231】また、上記電子機器はインターネットやC
ATV(ケーブルテレビ)などの電子通信回線を通じて
配信された情報を表示することが多くなり、特に動画情
報を表示する機会が増してきている。有機化合物材料の
応答速度は非常に高いため、発光装置は動画表示に好ま
しい。
【0232】また、発光装置は発光している部分が電力
を消費するため、発光部分が極力少なくなるように情報
を表示することが望ましい。従って、携帯情報端末、特
に携帯電話や音響再生装置のような文字情報を主とする
表示部に発光装置を用いる場合には、非発光部分を背景
として文字情報を発光部分で形成するように駆動するこ
とが望ましい。
【0233】以上の様に、本発明の修理方法を用いた発
光装置の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機
器に用いることが可能である。また、本実施例の電子機
器は実施例1〜7に示したいずれの構成を用いても良
い。
【0234】(実施例10)本実施例では、本発明の修
理方法をパッシブ型(単純マトリクス型)の発光装置に
適用した場合について説明する。
【0235】図20(A)にパッシブ型の発光装置の構
成を示す。905は画素部であり、複数の画素906を
有している。各画素は複数のデータ線903の1つと、
複数の走査線904の1つとを有している。データ線9
03と走査線904の間に有機化合物層が形成されてお
り、データ線903と走査線904とが電極となり、有
機発光素子907が形成されている。
【0236】データ線903に入力される信号はデータ
線駆動回路901において制御されており、走査線90
4に入力される信号は走査線駆動回路902において制
御されている。
【0237】図20(B)に、本発明の修理方法を用い
たときに、走査線904とデータ線903に入力される
信号の電圧の高さを示す。各走査線904の電圧を一定
にし、データ線の電圧を一定期間毎に変化させること
で、一定期間毎に有機発光素子907に所定の逆バイア
スの電流を流す。
【0238】なお有機発光素子907の欠陥の修理は、
画素部905が有する全ての画素906において一斉に
行っても良いし、各ライン毎、または各画素毎に行って
も良い。
【0239】本発明の方法を用いることによって、有機
化合物層成膜時にゴミ等の影響によりピンホールが形成
され、有機化合物層を間に挟んで形成された2つの層ど
うしがショートしても、ショートしている欠陥部の抵抗
を高めることができ、有機発光素子に順バイアスの電圧
をかけたときに実際に有機化合物層に流れる電流を大き
くすることができる。したがって、本発明の修理方法に
より、欠陥部が存在しても、同じ電圧を印加したときの
発光輝度を高くすることができる。
【0240】また、欠陥部では常に電流が流れるため
に、欠陥部の周囲に存在する有機化合物層の劣化が促進
されやすかった。しかし、変性層は抵抗RSCが高いので
電流は流れにくく、変性層の周囲に存在する有機化合物
層の劣化が促進されることを防ぐことができる。
【0241】本実施例は、実施例4、5、9と自由に組
み合わせて実施することが可能である。
【0242】
【発明の効果】本発明は上記構成によって、有機化合物
層成膜時にゴミ等の影響によりピンホールが形成され、
有機化合物層を間に挟んで形成された2つの層どうしが
ショートしても、ショートしている欠陥部の抵抗を高め
ることができ、有機発光素子に順バイアスの電圧をかけ
たときに実際に有機化合物層に流れる電流を大きくする
ことができる。したがって、本発明の修理方法により、
欠陥部が存在しても、同じ電圧を印加したときの発光輝
度を高くすることができる。
【0243】また、欠陥部では常に電流が流れるため
に、欠陥部の周囲に存在する有機化合物層の劣化が促進
されやすかった。しかし、変性層は抵抗RSCが高いので
電流は流れにくく、変性層の周囲に存在する有機化合物
層の劣化が促進されることを防ぐことができる。
【0244】さらに、有機発光素子の陰極にNa、Li
を極力含まないようにすることで、有機発光素子に逆バ
イアスを加えたときに、有機発光素子、TFTといった
デバイスを汚染することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 有機発光素子に逆バイアスの電圧を印加した
時の、有機発光素子における電流の流れを模式的に示し
た図。
【図2】 修理の過程における有機発光素子の電圧電流
特性の変化と、修理後の有機発光素子に順バイアスの電
圧を印加した時の、有機発光素子における電流の流れを
模式的に示した図。
【図3】 実施例1の画素の回路図。
【図4】 実施例1の画素部の回路図及び修理の際の
画素部の動作を示す図。
【図5】 実施例2の画素の回路図。
【図6】 実施例2の画素部の回路図及び修理の際の
画素部の動作を示す図。
【図7】 実施例3の画素部の回路図及び修理の際の
画素部の動作を示す図。
【図8】 実施例3の画素の回路図。
【図9】 実施例4の有機発光素子の構成を示す図。
【図10】 実施例4の有機発光素子の構成を示す図。
【図11】 実施例10の本発明の修理方法を用いた発
光装置を有する電子機器。
【図12】 欠陥部を有する有機発光素子の断面図と、
該有機発光素子に順バイアスの電流を流したときの電流
の流れを模式的に示した図。
【図13】 有機発光素子の電圧−電流特性を示す図。
【図14】 実施例5の発光装置の断面図。
【図15】 実施例6の発光装置の断面図。
【図16】 実施例7の発光装置の断面図。
【図17】 AlMgを電極としたMOS構造及び容量
−電圧特性を示す図。
【図18】 MgAgを電極としたMOS構造及び容量
−電圧特性を示す図。
【図19】 AlLiを電極としたMOS構造及び容量
−電圧特性を示す図。
【図20】 パッシブ型の発光装置に本発明の修理方法
を用いた場合の図。

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】陽極と、陰極と、前記陽極および前記陰極
    に挟まれた有機化合物層とを有する有機発光素子を含む
    発光装置の修理方法であって、前記陰極はLiまたはN
    aの含有量がそれぞれ1×1018atoms/cm3以下であ
    り、前記陽極と前記陰極の間に逆バイアスの電圧を印加
    することを特徴とする発光装置の修理方法。
  2. 【請求項2】陽極と、陰極と、前記陽極および前記陰極
    に挟まれた有機化合物層とを有する有機発光素子を含む
    発光装置の修理方法であって、前記陰極はLiまたはN
    aの含有量がそれぞれ1×1018atoms/cm3以下であ
    り、前記陽極と前記陰極の間に逆バイアスの電圧を印加
    することにより、前記陽極と前記陰極とが電気的に短絡
    した部分に電流を流して、前記短絡した部分を発熱さ
    せ、前記発熱した部分を高抵抗化または絶縁化させるこ
    とを特徴とする発光装置の修理方法。
  3. 【請求項3】陽極と、陰極と、前記陽極および前記陰極
    に挟まれた有機化合物層とを有する有機発光素子を含む
    発光装置の修理方法であって、前記陰極はLiまたはN
    aの含有量がそれぞれ1×1018atoms/cm3以下であ
    り、 前記有機化合物層は、正孔注入層、正孔輸送層、電子注
    入層または電子輸送層と、発光層とを有しており、 前記陽極と前記陰極の間に逆バイアスの電圧を印加する
    ことにより、前記発光層の上方の層と、前記発光層の下
    方の層とが電気的に短絡した部分に電流を流して、前記
    短絡した部分を発熱させ、前記発熱した部分を高抵抗化
    または絶縁化させることを特徴とする発光装置の修理方
    法。
  4. 【請求項4】陽極と、陰極と、前記陽極および前記陰極
    に挟まれた有機化合物層とを有する有機発光素子を含む
    発光装置の修理方法であって、前記陰極はLiまたはN
    aの含有量がそれぞれ1×1018atoms/cm3以下であ
    り、 前記陽極と前記陰極の間に逆バイアスの電圧を印加する
    ことにより、前記陽極又は前記陰極の少なくとも一つが
    前記有機化合物層に陥入して前記陽極と前記陰極とが電
    気的に接した部分に電流を流すことを特徴とする発光装
    置の修理方法。
  5. 【請求項5】請求項4において、前記陽極と前記陰極と
    が電気的に接した部分に前記電流を流して発熱させ、前
    記発熱した部分を高抵抗化または絶縁化することを特徴
    とする発光装置の修理方法。
  6. 【請求項6】陽極と、陰極と、前記陽極および前記陰極
    に挟まれた有機化合物層とを有する有機発光素子を含む
    発光装置の修理方法であって、前記陰極はLiまたはN
    aの含有量がそれぞれ1×1018atoms/cm3以下であ
    り、 前記有機化合物層は、正孔注入層、正孔輸送層、電子注
    入層または電子輸送層と、発光層とを有しており、 前記陽極と前記陰極の間に逆バイアスの電圧を印加する
    ことにより、前記発光層の上方の層又は前記発光層の下
    方の層のいずれかが前記発光層に陥入し、前記発光層の
    上方の層と前記発光層の下方の層とが電気的に接した部
    分に電流を流すことを特徴とする発光装置の修理方法。
  7. 【請求項7】請求項6において、前記発光層の上方の層
    と前記発光層の下方の層とが電気的に接した部分に前記
    電流を流して発熱させ、前記発熱した部分を高抵抗化ま
    たは絶縁化することを特徴とする発光装置の修理方法。
  8. 【請求項8】請求項1乃至7のいずれか一項において、
    前記陰極はBe、Mg、Ca、Sr、Baのうち少なく
    とも一つを含有する合金であることを特徴とする発光装
    置の修理方法。
  9. 【請求項9】請求項1乃至7のいずれか一項において、
    前記陰極はマグネシウムを含有する合金であることを特
    徴とする発光装置の修理方法。
  10. 【請求項10】請求項1乃至7のいずれか一項におい
    て、前記陰極はAlMg、MgAg、又はMgAgAl
    であることを特徴とする発光装置の修理方法。
  11. 【請求項11】陽極と、陰極と、前記陽極および前記陰
    極に挟まれた有機化合物層とを有する有機発光素子を含
    む発光装置の修理方法であって、前記陰極はAl又はA
    gの少なくとも一つと、Mgとを含む合金であり、前記
    陽極と前記陰極の間に逆バイアスの電圧を印加すること
    を特徴とする発光装置の修理方法。
  12. 【請求項12】陽極と、陰極と、前記陽極および前記陰
    極に挟まれた有機化合物層とを有する有機発光素子を含
    む発光装置の修理方法であって、前記陰極はAl又はA
    gの少なくとも一つと、Mgとを含む合金であり、前記
    陽極と前記陰極の間に逆バイアスの電圧を印加すること
    により、前記陽極と前記陰極とが電気的に短絡した部分
    に電流を流して、前記短絡した部分を発熱させ、前記発
    熱した部分を高抵抗化または絶縁化させることを特徴と
    する発光装置の修理方法。
  13. 【請求項13】陽極と、陰極と、前記陽極および前記陰
    極に挟まれた有機化合物層とを有する有機発光素子を含
    む発光装置の修理方法であって、前記陰極はAl又はA
    gの少なくとも一つと、Mgとを含む合金であり、 前記有機化合物層は、正孔注入層、正孔輸送層、電子注
    入層または電子輸送層と、発光層とを有しており、 前記陽極と前記陰極の間に逆バイアスの電圧を印加する
    ことにより、前記発光層の上方の層と、前記発光層の下
    方の層とが電気的に短絡した部分に電流を流して、前記
    短絡した部分を発熱させ、前記発熱した部分を高抵抗化
    または絶縁化させることを特徴とする発光装置の修理方
    法。
  14. 【請求項14】陽極と、陰極と、前記陽極および前記陰
    極に挟まれた有機化合物層とを有する有機発光素子を含
    む発光装置の修理方法であって、前記陰極はAl又はA
    gの少なくとも一つと、Mgとを含む合金であり、 前記陽極と前記陰極の間に逆バイアスの電圧を印加する
    ことにより、前記陽極又は前記陰極の少なくとも一つが
    前記有機化合物層に陥入して前記陽極と前記陰極とが電
    気的に接した部分に電流を流すことを特徴とする発光装
    置の修理方法。
  15. 【請求項15】請求項14において、前記陽極と前記陰
    極とが電気的に接した部分に前記電流を流して発熱さ
    せ、前記発熱した部分を高抵抗化または絶縁化すること
    を特徴とする発光装置の修理方法。
  16. 【請求項16】陽極と、陰極と、前記陽極および前記陰
    極に挟まれた有機化合物層とを有する有機発光素子を含
    む発光装置の修理方法であって、前記陰極はAl又はA
    gの少なくとも一つと、Mgとを含む合金であり、 前記有機化合物層は、正孔注入層、正孔輸送層、電子注
    入層または電子輸送層と、発光層とを有しており、 前記陽極と前記陰極の間に逆バイアスの電圧を印加する
    ことにより、前記発光層の上方の層又は前記発光層の下
    方の層のいずれかが前記発光層に陥入し、前記発光層の
    上方の層と前記発光層の下方の層とが電気的に接した部
    分に電流を流すことを特徴とする発光装置の修理方法。
  17. 【請求項17】請求項16において、前記発光層の上方
    の層と前記発光層の下方の層とが電気的に接した部分に
    前記電流を流して発熱させ、前記発熱した部分を高抵抗
    化または絶縁化することを特徴とする発光装置の修理方
    法。
  18. 【請求項18】請求項11乃至17のいずれか一項にお
    いて、前記陰極はLiまたはNaの含有量がそれぞれ1
    ×1018atoms/cm3以下であることを特徴とする発光装
    置の修理方法。
  19. 【請求項19】請求項11乃至18のいずれか一項にお
    いて、前記陰極はMgの含有量が1×1020atoms/cm3
    以上であることを特徴とする発光装置の修理方法。
  20. 【請求項20】請求項1乃至19のいずれか一項におい
    て、前記逆バイアスの電圧を一定期間毎に印加すること
    を特徴とする発光装置の修理方法。
  21. 【請求項21】請求項1乃至20のいずれか一項におい
    て、前記逆バイアスの電圧を前記印加するときに、前記
    有機化合物層にアバランシュ電流が流れ始める高さの±
    15%以内に納まるまで徐々に高くすることを特徴とす
    る発光装置の修理方法。
  22. 【請求項22】請求項1乃至21のいずれか一項におい
    て、前記有機発光素子はマトリクス状に配置され、前記
    有機発光素子のそれぞれに接続された薄膜トランジスタ
    を有することを特徴とする発光装置の修理方法。
  23. 【請求項23】陽極と、陰極と、前記陽極および前記陰
    極に挟まれた有機化合物層とを有する有機発光素子を含
    む発光装置の作製方法であって、 LiまたはNaの含有量がそれぞれ1×1018atoms/c
    m3以下である陰極を形成した後、前記陽極と前記陰極の
    間に逆バイアスの電圧を印加することを特徴とする発光
    装置の作製方法。
  24. 【請求項24】陽極と、陰極と、前記陽極および前記陰
    極に挟まれた有機化合物層とを有する有機発光素子を含
    む発光装置の作製方法であって、 LiまたはNaの含有量がそれぞれ1×1018atoms/c
    m3以下である陰極を形成した後、 前記陽極と前記陰極の間に逆バイアスの電圧を印加する
    ことにより、前記陽極と前記陰極とが電気的に短絡した
    部分に電流を流して、前記短絡した部分を発熱させ、前
    記発熱した部分を高抵抗化または絶縁化させることを特
    徴とする発光装置の作製方法。
  25. 【請求項25】陽極と、陰極と、前記陽極および前記陰
    極に挟まれた有機化合物層とを有する有機発光素子を含
    む発光装置の作製方法であって、 Al又はAgの少なくとも一つと、Mgとを含む合金か
    らなる陰極を形成した後、前記陽極と前記陰極の間に逆
    バイアスの電圧を印加することを特徴とする発光装置の
    作製方法。
  26. 【請求項26】陽極と、陰極と、前記陽極および前記陰
    極に挟まれた有機化合物層とを有する有機発光素子を含
    む発光装置の作製方法であって、 Al又はAgの少なくとも一つと、Mgとを含む合金か
    らなる陰極を形成した後、 前記陽極と前記陰極の間に逆バイアスの電圧を印加する
    ことにより、前記陽極と前記陰極とが電気的に短絡した
    部分に電流を流して、前記短絡した部分を発熱させ、前
    記発熱した部分を高抵抗化または絶縁化させることを特
    徴とする発光装置の作製方法。
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