CN101471292A - 显示装置的制造方法及制造装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种显示装置的制造方法,对基板上的用于形成多个列上述发光元件的发光元件形成区域,按在上述多个列中邻接的列的发光元件形成区域不连续涂敷发光材料溶液的顺序,以与上述发光色对应地设定的涂敷量涂敷上述发光材料溶液。其中,上述发光材料溶液用于形成发光元件的发光功能层,该发光元件在基板上沿多个行及多个列排列,并具有用于进行彩色显示的多个发光色中某一个发光色。

Description

显示装置的制造方法及制造装置
技术领域
本发明涉及显示装置的制造方法及用于实施该制造方法的制造装置,特别涉及具备显示像素的显示装置的制造方法及制造装置,所述显示像素具有有机电致发光元件等发光元件。
背景技术
近年来,作为便携电话、便携音乐播放器等电子设备的显示设备,公知的有采用了把有机电致发光元件(下面简称为“有机EL元件”)二维排列的显示面板(有机EL显示面板)的显示设备。尤其是,采用有源矩阵驱动方式的有机EL显示面板与已经广泛普及的液晶显示装置相比,具有显示相应速度快、视场角依赖性也较小的优良的显示特性,并且还具有像液晶显示装置那样的不需要背光和/或导光板的装置结构特性。因此,十分期待今后应用到各种电子设备中。
众所周知,有机EL元件大致具有在玻璃基板等基板的一面侧依次层叠了阳极电极、有机EL层(发光功能层)、阴极电极的像素结构,通过以使有机EL层具有超过发光阈值的方式向阳极电极施加正电压,向阴极电极施加负电压,从而基于向有机EL层内注入的空穴和电子再结合时所产生的能量来发射光(激励光)。
在此,在基板的一面侧形成有有机EL元件(发光元件)的显示面板,已知有如下的发光结构:将隔着上述有机EL层而相对置地形成的一对电极中的一个(阳极电极,阴极电极),由具有透光性的电极材料来形成,另一个则由具有反光性的电极材料来形成,从而形成向基板的一面侧发射光的顶部发射型的发光结构,以及向基板的另一面侧发射光的底部发射型的发光结构。顶部发射型的显示面板,具有由设在一面侧的发光元件所发出的光不透过基板而被反射并发射到一面侧的发光结构。此外,底部发射型显示面板,具有由发光元件所发出的光透过基板而发射到另一面侧的发光结构。
但是,在具有上述的发光结构的显示面板中,发光层所发出的光经由具有透光性的电极而直接发射到视场侧(基板的一面侧或另一面侧),并在具有反光性的电极反射,该反射的光经由发光层及具有透光性的电极而发射到上述视场侧。从而,在直接发射到视场侧的发射光和在具有反光性的电极反射后发射到视场侧的发射光之间,产生膜厚大小的光程差。并且,该光程差的干涉效果导致色度偏差和/或发光亮度(发光强度)的不均匀,产生图像的污点或模糊等显示特性的恶化。
发明内容
本发明涉及具有包括发光元件的显示像素的显示装置的制造方法及用于实施该制造方法的制造装置,具有能够制造抑制了色度偏差和/或发光亮度的不均匀、图像没有污点和/或模糊的显示特性优良的显示装置的优点。
为了得到上述优点的本发明的显示装置的制造方法,在该显示装置中,多个显示像素沿着基板上的多个行和多个列排列,所述多个显示像素具有发光元件,该发光元件具有进行彩色显示的多个发光色中某个发光色,该显示装置的制造方法的特征在于,包括涂敷工序,该涂敷工序将用于形成上述各发光色的上述发光元件的发光功能层的发光材料溶液,涂敷在上述基板上的多个列的用于形成上述发光元件的发光元件形成区域,上述涂敷工序包括如下工序:对上述多个列中相邻列的上述发光元件形成区域,以与上述各发光色对应地设定的涂敷量按不连续涂敷上述发光材料溶液的顺序涂敷上述发光材料溶液。
为了得到上述优点的本发明的制造装置,在该显示装置中,多个显示像素沿着基板上的多个行及多个列排列,所述多个显示像素具有发光元件,该发光元件具有进行彩色显示的多个发光色中某个发光色,其特征在于,包括:涂敷装置,至少具有一个用于吐出发光材料溶液的喷嘴,该发光材料溶液用于形成上述各发光色的发光元件的发光功能层;以及移动装置,使上述涂敷装置或上述基板这两者中某一个沿着上述基板的行及列方向移动,上述移动装置使上述涂敷装置在行方向上移动,以使上述涂敷装置相对于上述基板上的上述多个列中相离的各个列移动,并沿着各列的延伸方向移动,上述涂敷装置在通过上述移动装置沿着各列的延伸方向移动时,从上述喷嘴吐出与上述各发光色对应地设定的吐出量的上述发光材料溶液,按规定的涂敷順序在上述基板上的各列的用于形成上述发光元件的发光元件形成区域涂敷上述发光材料溶液,上述涂敷顺序被设定为,对上述多个列中邻接列的上述发光元件形成区域不连续涂敷上述发光材料溶液的順序。
通过下面的详细说明和附图能够充分理解本发明,但是下面的详细说明和附图仅仅是用于说明的而非用于限定本发明的保护范围。
附图说明
图1是表示本发明的显示装置中所适用的显示面板的像素排列状态的一例的示意平面图。
图2是表示在本发明的显示装置的显示面板上2维排列的各显示像素的电路结构例的等效电路图。
图3是表示本发明的显示装置(显示面板)上可适用的显示像素的平面布局的一例的图。
图4是表示沿图3的IVA-IVA线的截面的截面图。
图5A、图5B是沿图3的VB-VB线、VC-VC线的截面的截面图。
图6A、图6B、图6C是示出本实施方式的显示装置(显示面板)的制造方法的一例的工序中的截面图(其1)。
图7A、图7B是示出本实施方式的显示装置(显示面板)的制造方法的一例的工序中的截面图(其2)。
图8A、图8B是示出本实施方式的显示装置(显示面板)的制造方法的一例的工序中的截面图(其3)。
图9是示出本实施方式的显示装置(显示面板)的制造方法的一例的工序中的截面图(其4)。
图10是示出本实施方式的显示装置(显示面板)的制造方法的一例的工序中的截面图(其5)。
图11A、图11B是用于说明本实施方式的显示装置(显示面板)的制造方法中的、第一结构的成膜工序及制造装置的正空穴输送层的成膜工序的图(其1)。
图12A、图12B是示出用于实施本实施方式的显示装置(显示面板)的制造方法的第一结构的制造装置的结构的一例的图。
图13A、图13B是用于说明本实施方式的显示装置(显示面板)的制造方法中的、第一结构的成膜工序及制造装置的正空穴输送层的成膜工序的图(其2)。
图14A、图14B是用于说明本实施方式的显示装置(显示面板)的制造方法中的、第一结构的成膜工序及制造装置的电子输送性发光层的成膜工序的图(其1)。
图15A、图15B是用于说明本实施方式的显示装置(显示面板)的制造方法中的、第一结构的成膜工序及制造装置的电子输送性发光层的成膜工序的图(其2)。
图16A、图16B是用于说明本实施方式的显示装置(显示面板)的制造方法中的、第二结构的成膜工序及制造装置的正空穴输送层的成膜工序的图。
图17A、图17B是示出用于实施本实施方式的显示装置(显示面板)的制造方法的第二结构的制造装置的结构的一例的图。
图18A、图18B是示出本实施方式的显示装置(显示面板)的制造方法(有机EL层的成膜工序)的作用效果的检验结果的示意图。
图19A、图19B是表示在本实施方式的显示装置(显示面板)上所形成的有机EL元件的像素结构的一例(实验模型)的模式图,以及用于说明干涉效果的图。
图20A、图20B是表示本实施方式的显示装置(显示面板)上所形成的发出蓝光的有机EL元件中的、正空穴输送层的膜厚和色度的关系的色度图(其1)。
图21A、图21B是表示本实施方式的显示装置(显示面板)上所形成的发出蓝光的有机EL元件中的、正空穴输送层的膜厚和色度的关系的色度图(其2)。
图22A、B是表示本实施方式的显示装置(显示面板)上所形成的发出绿光和红光的有机EL元件中的、正空穴输送层的膜厚和色度的关系的色度图。
图23是表示在本实施方式的显示装置(显示面板)上所形成的有机EL元件中的、正空穴输送层的膜厚和发光色度的关系的色度图。
具体实施方式
下面,根据附图所示的实施方式,详细说明本发明的显示装置及其制造方法。
<显示面板>
首先,对适用于本发明的显示装置的显示面板(有机EL显示面板)及显示像素进行说明。
图1是表示本发明的显示装置中所适用的显示面板的像素排列状态的一例的示意平面图。
图2是表示在本发明的显示装置的显示面板上2维排列的各显示像素的电路结构例的等效电路图。
此外,在图1所示的平面图中,为了便于说明,仅示出了从视场侧(一面侧:有机EL元件的形成侧)观察显示面板的、设在各显示像素上的像素电极的配置和各布线层的配设结构之间的关系,以及与用于划分各显示像素的形成区域的隔壁之间的配置关系,而省略了图2所示的显示驱动电路内的晶体管等的显示,该显示驱动电路是为了对各显示像素的有机EL元件进行发光驱动而设在各显示像素上的。
此外,在图1中,为了明确表现像素电极及各布线层、隔壁的配置,用阴影线表示。
如图1所示,本发明的显示装置(显示面板10),在玻璃基板等的绝缘性基板11的一面侧,具备:在行方向(图的左右侧向)上配设的多个选择线Ls;与该选择线Ls并行地在行方向上配设的多个电源电压线(例如阳极线)Lv;在与选择线Ls及电源电压线Lv正交的列方向(图的上下方向)上配设的多个数据线Ld。此外,在包含选择线Ls和数据线Ld的各交点的区域,配置有各显示像素PIX(子像素PXr、PXg、PXb)。
在此,具备上述显示面板10的显示装置用于进行彩色显示。在该情况下,如图1所示,例如,红(R)、绿(G)、蓝(B)三色的各子像素(下面,简单记作“色像素”。)PXr、PXg、PXb在行方向(图的左右侧向)上重复排列,并且,在列方向(图的上下方向)上排列了多个同一颜色的色像素PXr、PXg、PXb。在该情况下,以在行方向(图的左右侧向)上邻接的RGB3色的色像素PXr、PXg、PXb为一组,作为一个显示像素PIX。
此外,在图1所示的显示面板10中具有隔壁17,该隔壁17配设为从绝缘性基板11的一面侧突出,具有栅状或格子状的平面图案。由该隔壁17划分在列方向上排列的同一颜色的多个色像素PXr、PXg或PXb的像素形成区域(更具体而言,各色像素的有机EL元件的形成区域)。此外,在各色像素PXr、PXg或PXb的像素形成区域,形成由像素电极(例如阳极电极,第一电极)15。
如图2所示,显示像素PIX的各色像素PXr、PXg或PXb具有如下电路结构,具备:像素驱动电路DC,在绝缘性基板11上具有多个晶体管(例如非晶硅薄膜晶体管等);以及有机EL元件(发光元件)OLED,该像素驱动电路DC生成的发光驱动电流供给上述像素电极15而进行发光动作。
像素驱动电路DC具体如图2所示,具备:晶体管(选择晶体管)Tr11,栅极端子连接在选择线Ls上,漏极端子连接在数据线Ld上,源极端子连接在接点N11上;晶体管(驱动晶体管)Tr12,栅极端子连接在接点N11上,漏极端子连接在电源电压线Lv上,源极端子连接在接点N12上;以及电容Cs,连接在晶体管Tr12的栅极端子及源极端子之间。
在此,作为晶体管Tr11、Tr12,均可以应用n隧道型的场效应型晶体管(薄膜晶体管)。晶体管Tr11、Tr12也可以是p隧道型,在该情况下,源极端子和漏极端子相互调换。
此外,电容Cs是形成在晶体管Tr12的栅极—源极之间的寄生电容,或者是附加设置在该栅极—源极之间的辅助电容,或者是由这些寄生电容和辅助电容构成的电容成分。在晶体管Tr12为P隧道型的情况下,电容Cs的一端连接在电源电压线Lv侧。
有机EL元件OLED的阳极端子(作为阳极电极的像素电极15)连接在上述像素驱动电路DC的接点N12上,阴极端子(阴极电极)与对置电极19一体地形成并与规定的基准电压Vcom(例如接地电位Vgnd)直接或间接连接。在此,对置电极19由单一的电极层(固体电极(べた電極))形成,以便与多个显示像素PIX的像素电极15共同对置,多个显示像素PIX在绝缘性基板11上2维排列。由此,向多个显示像素PIX共同施加上述基准电压Vcom。
此外,图1和图2所示的选择线Ls连接在省略图示的选择驱动器上,以规定的定时被施加选择信号Ssel,该选择信号Ssel用于将在显示面板10的行方向上排列的多个显示像素PIX(色像素PXr、PXg或PXb)设定为选择状态。此外,数据线Ld连接在省略图示的数据驱动器上,以便以与上述显示像素PIX的选择状态同步的定时被施加对应于显示数据的灰度等级信号Vpix。在此,灰度等级信号Vpix是设定有机EL元件OLED的发光亮度等级的电压信号。
此外,电源电压线Lv直接或间接地连接在例如规定的高电位电源上,被施加规定的高电压(电源电压Vdd),该规定的高电压用于对设在各显示像素PIX(色像素PXr、PXg或PXb)上的有机EL元件OLED的像素电极15流通对应于显示数据的发光驱动电流,并且该规定的高电压的电位比施加到有机EL元件OLED的对置电极19上的基准电压Vcom高。
即,在图2所示的像素驱动电路DC中,对在各显示像素PIX上串联连接的晶体管Tr12和有机EL元件OLED的组的两端(晶体管Tr12的漏极端子和有机EL元件OLED的阴极端子)分别施加电源电压Vdd和基准电压Vcom,对有机EL元件OLED赋予正偏压,以使有机EL元件OLED成为能够发光的状态。此外,根据灰度等级信号Vpix,控制流向有机EL元件OLED的发光驱动电流的电流值。
此外,具有这样的电路结构的显示像素PIX的驱动控制动作,首先,由选择驱动器在规定的选择期间对选择线Ls施加选择电平(接通电平,例如高电平)的选择信号Ssel,从而使晶体管Tr11进行接通动作而被设定为选择状态。之后,控制为如下:与该定时同步地,由数据驱动器对数据线Ld施加具有与显示数据对应的电压值的灰度等级信号Vpix。从而,与灰度等级信号Vpix对应的电位通过晶体管Tr11被施加到接点N11(即,晶体管Tr12的栅极端子)上。
在具有图2所示的电路结构的像素驱动电路DC中,由漏极-源极间的电位差及栅极-源极间的电位差,来决定晶体管Tr12的漏极-源极间电流(即,流向有机EL元件OLED的发光驱动电流)的电流值。在此,施加到晶体管Tr12的漏极端子(漏极电极)上的电源电压Vdd和被施加到有机EL元件OLED的阴极端子(阴极电极)上的基准电压Vcom是固定值,因此,由电源电压Vdd和基准电压Vcom来预先确定晶体管Tr12的漏极-源极间的电位差。并且,由灰度等级信号Vpix的电位来唯一地确定晶体管Tr12的栅极-源极间的电位差。从而,能够用灰度等级信号Vpix来控制晶体管Tr12的漏极-源极间流通的电流的电流值。
这样,晶体管Tr12以对应于接点N11的电位的导通状态(即,对应于灰度等级信号Vpix的导通状态)进行导通动作,从高电位侧的电源电压Vdd经由晶体管Tr12及有机EL元件OLED,向低电位侧的基準电压Vcom(接地电位Vgnd)流通具有规定的电流值的发光驱动电流,从而有机EL元件OLED以与灰度等级信号Vpix(即显示数据)对应的亮度等级进行发光动作。此外,此时,基于施加到接点N11上的灰度等级信号Vpix,晶体管Tr12的栅极-源极间的电容Cs中被蓄積(充電)电荷。
接着,在上述选择期间结束后的非选择期间,通过对选择线Ls施加非选择电平(截止电平;例如低电平)的选择信号Ssel,显示像素PIX的晶体管Tr11进行截止动作而被设定为非选择状态。从而,数据线Ld和像素驱动电路DC(具体是接点N11)被切断电连接。此时,通过保持上述电容Cs中所蓄積的电荷,成为在晶体管Tr12的栅极端子上保持与灰度等级信号Vpix相应的电压的(即,保持栅极-源极间的电位差)状态。
从而,与上述选择状态中的发光动作同样,从电源电压Vdd经由晶体管Tr12向有机EL元件OLED流过规定的发光驱动电流,持续发光动作状态。
该发光动作状态被控制为一直持续到下一次施加(写入)灰度等级信号Vpix为止,例如,持续1个帧期间。并且,通过对在显示面板10上2维排列的所有的显示像素PIX(各色像素PXr、PXg、PXb),例如对每一行依次执行这样的驱动控制动作,能够实现显示所希望的像素信息的图像显示动作。
此外,在图2中,作为设在显示像素PIX上的像素驱动电路DC,示出了对应于如下的电压指定型的灰度等级控制方式的电路结构:通过根据显示数据来调整写入到各显示像素PIX(具体而言,像素驱动电路DC的晶体管Tr12的栅极端子;接点N11)的灰度等级信号Vpix的电压值(指定),由此控制流到有机EL元件OLED的发光驱动电流的电流值,从而以所希望的亮度灰度等级进行发光动作。但是,也可以是具有如下的电流指定型的灰度等级控制方式的电路结构:通过根据显示数据来调整(指定)向各显示像素PIX供給的(写入)电流的电流值,来控制流向有机EL元件OLED的发光驱动电流的电流值,从而以所希望的亮度灰度等级进行发光动作。
此外,在图2所示的像素驱动电路DC中,示出使用了2个n隧道型晶体管Tr11、Tr12的电路结构。但是,本发明的显示面板不限定于此,也可以是具有使用了3个以上的晶体管的其它电路结构。此外,也可以是作为电路元件只使用了p隧道型晶体管的电路结构,或者,也可以是混合了n隧道型及p隧道型的双方的隧道极性的晶体管的电路结构。在此,如图2所示,在作为像素驱动电路DC而只使用了n隧道型的晶体管的情况下,能够采用已经确立制造技术的非晶硅半导体制造技术,能够简单地制造动作特性稳定的晶体管,能够实现抑制了上述显示像素的发光特性的不均匀的像素驱动电路。
<显示像素的设备结构>
接着,对具有如上所述的电路结构的显示像素(像素驱动电路及有机EL元件)的具体的设备结构(平面布局以及截面结构)进行说明。
在此,对采用具有顶部发射型的发光结构的有机EL元件的情况的设备结构进行说明。
图3是表示本发明的显示装置(显示面板)中能够使用的显示像素的平面布局的一例的图。
在此,示出图1所示的显示像素PIX的红(R)、绿(G)、蓝(B)各色像素PXr、PXg、PXb中的特定的一个色像素的平面布局。
此外,图3中,以像素驱动电路DC的各晶体管及布线层等所形成的层为中心示出,为了使各布线层及各电极的配置和平面形状清晰,简单地用斜线来表示。
此外,图4是示出具有图3所示的平面布局的显示像素中的沿IVA-IVA线(本说明书中,作为与图3中所示的罗马数字“4”对应的记号,简单地使用“IV”)的截面的截面图。
图5A及图5B分别是示出具有图3所示的平面布局的显示像素中的沿VB-VB线(本说明书中,作为与图3中所示的罗马数字“5”对应的记号,简单地使用“V”)、VC-VC线的截面的截面图。
具体而言,图2所示的显示像素(色像素)PIX如图3所示,在绝缘性基板11的一面侧设定的像素形成区域Rpx中,在图的上方及下方的边缘区域,在行方向(图的左右侧向)上分别延伸配设选择线Ls及电源电压线Lv。此外,以与这些线Ls、Lv正交的方式,在上述图的左方的边缘区域,在列方向(图的上下方向)上延伸地配设数据线Ld。并且,在上述平面布局的右侧的边缘区域,对所有右侧邻接的显示像素(色像素),在列方向(图的上下方向)上延伸配設隔壁17。
在此,例如图3~图5A、图5B所示,数据线Ld设在选择线Ls及电源电压线Lv的下层侧(绝缘性基板11侧),通过构图栅极金属层,在同一个工序中形成该栅极电极Tr11g和Tr12g,所述栅极金属层用于形成晶体管Tr11、Tr12的栅极电极Tr11g、Tr12g。
此外,数据线Ld通过设在栅极绝缘膜12上的连接孔CH11,连接到晶体管Tr11的漏极电极Tr11d,所述栅极绝缘膜12形成为覆盖该数据线Ld的上面。
选择线Ls及电源电压线Lv设在比数据线Ld及栅极电极Tr11g、Tr12g更靠上层侧。通过构图源极、漏极金属层,形成选择线Ls及电源电压线Lv,所述源极、漏极金属层用于形成晶体管Tr11、Tr12的源极电极Tr11s、Tr12s及漏极电极Tr11d、Tr12d。从而在与该源极电极Tr11s、Tr12s及漏极电极Tr11d、Tr12d相同的工序,形成选择线Ls及电源电压线Lv。
在此,在电源电压线Lv所延伸的线方向上,除了在平面上(俯视时)与数据线Ld重叠的区域之外,在栅极绝缘膜12上设有连接孔CH15。
选择线Ls通过位于晶体管Tr11的栅极电极Tr11g的两端的栅极绝缘膜12上所设置的连接孔CH12,连接到栅极电极Tr11g。此外,电源电压线Lv与晶体管Tr12的漏极电极Tr12d形成为一体。
在此,例如图5A、图5B所示,选择线Ls及电源电压线Lv也可以具有层叠了下层布线层Ls1、Lv1和上层布线层Ls2、Lv2的布线结构,以谋求低电阻化。例如下层布线层Ls1、Lv1与晶体管Tr11、Tr12的栅极电极Tr11g、Tr12g位于同层,并且,通过构图用于形成该栅极电极Tr11g、Tr12g的栅极金属层,在与该栅极电极Tr11g、Tr12g相同的工序形成选择线Ls及电源电压线Lv。
此外,如上所述,上层布线层Ls2、Lv2均与晶体管Tr11、Tr12的源极电极Tr11s、Tr12s及漏极电极Tr11d、Tr12d同层,并且,通过构图用于形成该源极电极Tr11s、Tr12s及漏极电极Tr11d、Tr12d的源极、漏极金属层,在与形成该源极电极Tr11s、Tr12s以及漏极电极Tr11d、Tr12d相同的工序,形成上层布线层Ls2、Lv2。
再有,下层布线层Ls1,Lv1既可以是由铝单体(A1)或铝-钛(Al Ti),铝-钕-钛(A1NdTi)等的铝合金、铜(Cu)等用于减小布线电阻的低电阻金属的单层或合金层形成,也可以具有由铬(Cr)或钛(Ti)等用于减小迁移的迁移金属层设在上述低电阻金属层的下层的层叠结构。
此外,上层布线层Ls2、Lv2也可以具有如下的层叠结构:设有铬(Cr)或钛(Ti)等用于减小迁移的迁移金属层,以及在该迁移金属层的下层设有铝单体或铝合金等用于减小布线电阻的低电阻金属层。
此外,像素驱动电路DC更具体而言,例如图3所示,图2所示的晶体管Tr11在行方向上延伸配置,并且,晶体管Tr12沿着列方向延伸配置。在此,各晶体管Tr11、Tr12具有众所周知的场效应型薄膜晶体管结构。即,各晶体管Tr11、Tr12分别具有如下的反交错结构,例如具有:栅极电极Tr11g、Tr12g,形成在绝缘性基板11上;半导体层SMC,隔着栅极绝缘膜12形成在与各栅极电极Tr11g、Tr12g对应的区域,所述栅极绝缘膜12形成为被覆该栅极电极Tr11g、Tr12g之上;源极电极Tr11s、Tr12s以及漏极电极Tr11d、Tr12d,在该半导体层SMC的隧道的两侧部延伸形成。
再有,在半导体层SMC的隧道上,形成氧化硅或氮化硅等隧道保护层(阻塞层)BL,在半导体层SMC的两端部对置地配置有各晶体管Tr11、Tr12的源极电极Tr11s、Tr12s和漏极电极Tr11d、Tr12d,所述隧道保护层(阻塞层)BL用于防止在制造工序中蚀刻破坏该半导体层SMC。此外,在源极电极Tr11s、Tr12s及漏极电极Tr11d、Tr12d所接触的半导体层SMC的隧道的两端部上,形成有杂质层OHM,该杂质层OHM用于实现该半导体层SMC与源极电极Tr11s、Tr12s及漏极电极Tr11d、Tr12d之间的欧姆接続。
此外,如图3所示,在晶体管Tr11中,栅极电极Tr11g通过栅极绝缘膜12上所设置的连接孔CH12,连接到选择线Ls,以便对应于图2所示的像素驱动电路DC的电路结构。此外,该漏极电极Tr11d通过设在栅极绝缘膜12上的连接孔CH11,连接到数据线Ld。
如图3、图4所示,在晶体管Tr12中,栅极电极Tr12g通过设在栅极绝缘膜12上的连接孔CH13,连接到上述晶体管Tr11的源极电极Tr11s。此外,漏极电极Tr12d与电源电压线Lv形成为一体。源极电极Tr12s通过设在保护绝缘膜13及平坦化膜14上的连接孔CH14,连接到有机EL元件OLED的像素电极15。
此外,如图3、图4所示,在电容Cs中,电极Eca和电极Ecb隔着栅极绝缘膜12对置地设置,其中,电极Eca在绝缘性基板11上与晶体管Tr12的栅极电极Tr12g一体地形成,电极Ecb在栅极绝缘膜12上与晶体管Tr12的源极电极Tr12s一体地形成。
此外,如上所述,在电极Ecb上的保护绝缘膜13及平坦化膜14上设有连接孔CH14,通过该连接孔CH14,与有机EL元件OLED的像素电极15连接。
如图3~图5A、图5B所示,有机EL元件OLED设置在保护绝缘膜13及平坦化膜14的上面,该保护绝缘膜13形成为被覆上述晶体管Tr11、Tr12。此外,通过依次层叠像素电极(例如阳极电极)15、有机EL层(发光功能层)18和对置电极(例如阴极电极)19,来形成有机EL元件OLED。
像素电极15由具有反光特性的材料构成,通过贯通保护绝缘膜13以及平坦化膜14而设置的连接孔CH14,与晶体管Tr12的源极电极Tr12s连接,被供給规定的发光驱动电流。
有机EL层18包括:层间绝缘膜16,在上述平坦化膜14上,形成在邻接的显示像素PIX的像素电极15之间的区域(边界区域);以及,EL元件形成区域Re1上形成的如正空穴输送层18a及电子输送性发光层18b,该EL元件形成区域Re1由在该层间绝缘膜16上连续突出地配設的隔壁17划分(由隔壁17包围的区域)。
对置电极19由具有透光特性的材料形成的单一的电极层(固体电极(べた電極))构成,设置成与在绝缘性基板11上2维排列的各显示像素PIX的像素电极15共同对置。
在此,对置电极19不仅设置在各EL元件形成区域Re1上,还延伸设置到用于划分该EL元件形成区域Re1的隔壁17上。
此外,在EL元件形成区域Re1的周囲,在图3所示的平面布局的左右侧邻接的显示像素(色像素)PIX的EL元件形成区域Re1之间的边界区域,形成有隔壁17。此外,选择线Ls及电源电压线Lv的一部分和晶体管Tr11、Tr12,在平面上(俯视时)与隔壁17重叠。因此,隔壁17缓解该隔壁17上所形成的上述对置电极19的寄生电容的影响。在此,对于数据线Ld,也可以以同样的目的,在隔壁17的下方配置数据线Ld。
此外,在图3~图5A、图5B所示的面板结构中,将选择线Ls及电源电压线Lv设成层叠布线结构,通过构图源极、漏极金属层,形成上层布线层Ls2、Lv2,所述源极、漏极金属层用于形成晶体管Tr11、Tr12的源极电极Tr11s、Tr12s及漏极电极Tr11d、Tr12d。此外,将选择线Ls通过连接孔CH12,连接到晶体管Tr11的栅极电极Tr11g;将电源电压线Lv与晶体管Tr12的漏极电极Tr12d一体形成。此外,通过构图栅极金属层,形成数据线Ld,所述栅极金属层用于形成晶体管Tr11、Tr12的栅极电极Tr11g、Tr12g。此外,把数据线Ld通过连接孔CH11连接到晶体管Tr11的漏极电极Tr11d。
在此,在选择线Ls的延伸方向上,除了设有晶体管Tr11的栅极电极Tr11g的区域及设有数据线Ld的区域之外,设有连接孔CH12。因此,图5A、图5B所示,在具有连接孔CH12的区域,选择线Ls由下层布线层Ls1及上层布线层Ls2构成,在与数据线Ld重叠的区域,选择线Ls仅由上层布线层Ls2构成,在设有栅极电极Tr11g的区域,没有形成选择线Ls,并且,该选择线Ls与晶体管Tr11的栅极电极Tr11g的两端连接。
此外,在电源电压线Lv的延伸方向上,在除了设有数据线Ld的区域,设有连接孔CH15。
因此,如图5A,图5B所示,在具有连接孔CH15的区域,电源电压线Lv由下层布线层Lv1及上层布线层Lv2构成,在与数据线Ld重叠的区域,电源电压线Lv仅由上层布线层Lv2构成。
再有,选择线Ls及电源电压线Lv的布线结构不需要限定于上述结构。例如,通过构图上述栅极金属层,形成在栅极绝缘膜12的下层,并通过构图上述源极、漏极金属层来把数据线Ld形成在栅极绝缘膜12的上层,由此,可以在不设置连接孔CH11及CH12的情况下,将选择线Ls和栅极电极Tr11g一体地设置,并且,将数据线Ld和漏极电极Tr11d一体地设置。
此外,作为将像素电极15和像素驱动电路DC的晶体管Tr12的源极电极Tr12s(或,电容Cs的另一侧的电极Ecb)电连接的结构,也可以如图4所示,在贯通保护绝缘膜13及平坦化膜14而设置的连接孔CH14中,埋入用于形成像素电极15的电极材料,从而直接连接像素电极15和源极电极Tr12s。
此外,也可以向连接孔CH14埋入由不同于像素电极15的导电性材料构成的接点金属(省略图示),从而通过该接点金属连接像素电极15和源极电极Tr12s。
隔壁17是在显示面板10上2维排列的多个显示像素(色像素)PIX相互间的边界区域(具体而言,各像素电极15间的区域),配设在显示面板10的列方向上(在整个显示面板10中,具有包围图1所示的多个像素电极15的栅状,或包围各像素电极15的格子状的平面图案)。
在此,如图3、图4所示,在上述边界区域中,在显示面板10(绝缘性基板11)的列方向上延伸形成有上述晶体管Tr12,隔壁17大致被覆例如该晶体管Tr12,在各像素形成区域Rpx的像素电极15间形成的层间绝缘膜16上,形成为从绝缘性基板11表面向高度方向连续突出。从而,由隔壁17包围的区域,即包含排列在列方向(图1的上下方向)上的多个显示像素PIX的像素电极15的区域,在后述的制造方法中,被规定为形成有机EL层18(例如正空穴输送层18a及电子输送性发光层18b)时的、含有有机化合物材料的溶液或悬浊液的溶媒(有机化合物含有液)的涂敷区域(即,EL元件形成区域Re1)。
此外,例如使用感光性的树脂材料来形成隔壁17,在形成上述有机EL层18时,至少其表面(侧面以及上面)被实施表面处理,以便对涂敷在EL元件形成区域Re1上的有机化合物含有液具有疏液(撥液)性。
此外,在形成有上述像素驱动电路DC、有机EL元件OLED以及隔壁17的绝缘性基板11的一面侧的整个区域,如图4、图5A、图5B所示,具有作为保护绝缘膜(钝化膜)的功能的密封层20形成为覆盖绝缘性基板11的一面侧的整个区域。并且,也可以是接合有由未图示的玻璃基板等构成的密封基板并与绝缘性基板11对置的结构。
此外,在本实施方式的显示面板中,特别是其特征在于,在EL元件形成区域Re1的像素电极15上所形成的有机EL层18中,针对R、G、B的各色像素PXr、PXg、PXb,以不同的特定的厚度形成了正空穴输送层18a的膜厚。
具体而言,作为有机EL层(发光功能层)18,在上述的正空穴输送层18a和电子输送性发光层18b的基础上,在正空穴输送层18a和电子输送性发光层18b之间设有夹层的层结构中,作为各色像素PXr、PXg、PXb共通的层结构,形成了10nm的夹层,以及70nm膜厚的电子输送性发光层18b的情况下,在具有红(R)色发光色的色像素PXr中,把正空穴输送层18a的膜厚大致设定为15nm±10nm,在具有绿(G)色的发光色的色像素PXg中,把正空穴输送层18a的膜厚设定为大致95nm±20nm,在具有蓝(B)色的发光色的色像素PXb中,把正空穴输送层18a的膜厚设定为大致90nm±20nm。
在这样的显示面板10(显示像素PIX)中,根据与经由数据线Ld供给的显示数据对应的灰度等级信号Vpix,具有规定的电流值的发光驱动电流流过晶体管Tr12的源极—漏极间,通过供给有机EL元件OLED的像素电极15,各显示像素(色像素)PIX的有机EL元件OLED以与上述显示数据对应的所希望的亮度灰度等级进行发光动作。
在此,在本实施方式的显示面板10中,通过像素电极15具有反光特性(相对于可见光高的反射率),并且,对置电极19具有透光特性(相对于可见光高的透射率),能够实现如下的顶部发射型的发光结构:在各显示像素PIX的有机EL层18发出的光,通过具有透光特性的对置电极19直接射出到视场侧(图4、图5A、图5B的上方),并且在具有反光特性的像素电极15反射,经由对置电极19射出到视场侧。
在该发光结构中,电子输送性发光层18b发出的光经由对置电极19直接射出到视场侧,并且,通过夹层及具有特定厚度的正空穴输送层18a,在具有反光特性的像素电极15的表面反射,再通过上述正空穴输送层18a、夹层、电子输送性发光层18b和对置电极19射出到视场侧。此时,如上所述,通过把在R、G、B的各色像素PXr、PXg、PXb的EL元件形成区域Re1上所形成的有机EL层18(正空穴输送层18a)的膜厚,设定为对应于R、G、B各色而不同的特定厚度,利用电子输送性发光层18b发出的光直接射出到视场侧的光和在具有反光特性的像素电极15的表面反射后射出到视场侧的光之间的光干涉効果,能够调节色度和发光强度,抑制色度偏差和亮度的不均匀,能够实现没有像素的污点和模糊等的良好的显示特性。
此外,由于本实施方式的显示面板10具有顶部发射型的发光结构,所以能够把形成在绝缘性基板11上的像素驱动电路DC的各电路元件和布线层,配置成在平面上与形成在保护绝缘膜13及平坦化膜14上的有机EL元件OLED相重叠,从而能够提高像素数值孔径,能够减少耗电量并实现面板寿命长期化,并且能够提高像素电路的布线设计的自由度。
<显示面板的制造方怯>
接着,对本实施方式的显示面板的制造方法进行说明。
图6A、图6B、图6C~图10是示出本实施方式的显示装置(显示面板)的制造方法的一例的工序截面图。
在此,以从图4、图5A所示的沿IVA-IVA线及VB-VB线的显示面板的截面结构中,简单除去各一部分(晶体管Tr12,电容Cs,有机EL元件OLED,选择线Ls,电源电压线Lv等)的结构为例,说明上述的显示面板的制造方法的概要内容。
上述的显示面板的制造方法,首先,如图6A所示,在显示像素(色像素)PIX的像素形成区域Rpx,形成了像素驱动电路DC的晶体管Tr11、Tr12,电容Cs,数据线Ld,选择线Ls,电源电压线Lv等布线层(参照图3~图5A、图5B)。所述显示像素(色像素)PIX设在玻璃基板等绝缘性基板11的一面侧(图的上面侧)。
具体而言,在绝缘性基板11上,通过构图同一栅极金属层,同时形成栅极电极Tr11g、Tr12g,以及与该栅极电极Tr12g一体地形成的电容Cs的一方侧的电极Eca、数据线Ld、选择线Ls的下层布线层Ls1、电源电压线Lv的下层布线层Lv1。其后,栅极绝缘膜12形成为被覆绝缘性基板11的整个区域。
再有,如图3所示,在数据线Ld与选择线Ls及电源电压线Lv交差的区域,例如不形成选择线Ls的下层布线层Ls1及电源电压线Lv的下层布线层Lv1,以使它们不会相互电连接(绝缘)。
接着,在上述数据线Ld上的栅极绝缘膜12的规定区域,形成连接孔CH11。此外,在选择线Ls的下层布线层Ls1上的栅极绝缘膜12上,形成连接孔CH12。在电源电压线Lv的下层布线层Lv1上的栅极绝缘膜12上,形成连接孔CH15。在晶体管Tr12的栅极电极Tr12g上的栅极绝缘膜12的规定区域,形成连接孔CH13。
接着,在栅极绝缘膜12上的与各栅极电极Tr11g、Tr12g对应的区域,例如形成由非晶硅和/或多晶硅等构成的半导体层SMC及由氮化硅等构成的隧道保护层BL,在半导体层SMC(隧道)的两端部,隔着用于欧姆连接的杂质层OHM形成源极电极Tr11s、Tr12s以及漏极电极Tr11d、Tr12d。
在此,如图2、图3所示,晶体管Tr11的漏极电极Tr11d通过形成在栅极绝缘膜12上的连接孔CH11,连接到数据线Ld。此外,源极电极Tr11s通过形成在栅极绝缘膜12上的连接孔CH13,连接到晶体管Tr12的栅极电极Tr12g。
此外,此时,通过构图同一个源极、漏极金属层,同时形成与源极电极Tr12s连接的电容Cs的另一侧的电极Ecb、上述选择线Ls的上层布线层Ls2以及电源电压线Lv的上层布线层Lv2。
在此,选择线Ls的上层布线层LsZ形成为,通过栅极绝缘膜12上所形成的沟状的连接孔(开口部)CH12,连接到上述选择线Ls的下层布线层Ls1。此外,电源电压线Lv的上层布线层Lv2,通过栅极绝缘膜12上所形成的沟状的连接孔(开口部)CH15,电连接到上述电源电压线Lv的下层布线层Lv1。由此形成选择线Ls及电源电压线Lv,该选择线Ls具有由上层布线层Ls2和下层布线层Ls1构成的层叠布线结构,该电源电压线Lv具有由上层布线层Lv2和下层布线层Lv1构成的层叠布线结构。
再有,为了降低布线电阻,并且减少迁移,上述的晶体管Tr11、Tr12的源极电极Tr11s、Tr12s、漏极电极Tr11d、Tr12d、电容Cs的另一侧的电极Ecb、选择线Ls的上层布线层Ls2、电源电压线Lv的上层布线层Lv2,也可以具有例如由铝-钛(AlTi)和铝-钕-钛(AlNdTi)等的铝合金层和铬(Cr)等迁移金属层构成的层叠布线结构。
接着,图6B所示,以被覆绝缘性基板11的一面侧全区域的方式,形成由氮化硅(SiN)等构成的保护绝缘膜13,并且在其上层叠形成平坦化膜14,所述绝缘性基板11的一面侧全区域包含上述晶体管Tr11、Tr12、电容Cs、选择线Ls的上层布线层Ls2以及电源电压线Lv的上层布线层Lv2。在此,平坦化膜14使得绝缘性基板11上形成的上述像素驱动电路DC的晶体管Tr11、Tr12及/或布线层造成的表面段差变缓和,膜材料和/或其厚度适当设定为可提高该平坦化膜14表面的平坦性。作为适用于本实施方式的平坦化膜材料,具体而言,能够良好地适用具有热固化性的有机材料(例如丙烯酸类树脂,环氧类树脂,聚酰亚胺类树脂等)。
接着,如图6C所示,利用光刻法对上述平坦化膜14及保护绝缘膜13进行蚀刻,形成连接孔CH14,在该连接孔CH14中至少露出晶体管Tr12的源极电极Tr12s(或电容Cs的另一侧的电极Ecb)的上表面。
接着,在包含上述连接孔CH14的平坦化膜14上,利用溅射法等,形成具有反光特性(更具体而言,具有相对于可见光域高的反射率)的金属薄膜,该金属薄膜由銀(Ag)、铝(Al)等金属材料,或者铝-钕-钛(.AlNdTi)等合金材料构成。其后,如图7A所示,构图该金属薄膜来形成反射层15a,该反射层15a在连接孔CH14内部,与晶体管Tr12的源极电极Tr12s电连接,并且,该反射层15a具有与各显示像素PIX的EL元件形成区域Re1对应的平面形状,并在平坦化膜14之上延伸。
接着,利用溅射法等,在包含上述反射层15a的平坦化膜14上,形成由氧化铟锡(Indium Tin Oxide;ITO),氧化铟锌(Indium Zinc Oxide;IZO),氧化铟钨(Indium Tungsten Oxide:IWO),氧化铟钨锌(Indium Tungsten ZincOxide;IWZO)等透明电极材料构成的(具有透光特性)导电性氧化金属层。其后,如图7B所示,构图该导电性氧化金属层来形成透明电极层15b,该透明电极层15b至少被覆上述反射层15a的上表面以及端面(侧面),具有与各EL元件形成区域Re1对应的平面形状。
从而,形成具有层叠电极结构的像素电极15,该像素电极15具有反射层15a及透明电极层15b,并通过连通孔CH14电连接到晶体管Tr12的源极电极Tr12s。
在该像素电极15的形成工序中,在各EL元件形成区域Re1上所形成的反射层15a的上表面及侧面被成为透明电极层15b的导电性氧化金属层完全被覆而不露出的状态下,通过对该导电性氧化金属层进行蚀刻来构图透明电极层15b,因此能够防止在导电性氧化金属层(ITO等)和反射层15a之间产生电池反应,并且,能够防止反射层15a被过蚀刻或受到蚀刻损坏。
接着,在包含上述像素电极15的平坦化膜14上,利用化学气相成长法(CVD法)等,例如在形成绝缘层后进行构图(所述绝缘层由氧化硅膜和/或氮化硅膜等无机绝缘性材料构成),从而如图4以及图8A所示,形成层间绝缘膜16,该层间绝缘膜16被覆与邻接的显示像素(色像素)PIX之间的边界区域(即,邻接的像素电极15间的区域),并在各像素形成区域Rpx具有用于露出像素电极15的上表面的开口部。
接着,如图8B所示,在邻接的显示像素PIX(像素电极15)间的边界区域所形成的上述层间绝缘膜16上,形成例如由聚酰亚胺类和/或丙烯酸类等感光性树脂材料构成的隔壁17。具体而言,通过构图感光性树脂层,如图1所示,形成隔壁(隔壁)17。所述感光性树脂层形成为对包含上述层间绝缘膜16及像素电极15的绝缘性基板11的一面侧的全区域进行被覆。所述隔壁17是在行方向上邻接的显示像素PIX间的边界区域,具有包含在显示面板10的列方向上延伸的区域的栅状的平面形状,并且在高度方向上连续突出。从而,在显示面板10的列方向上排列的同一色的多个显示像素(色像素)PIX的EL元件形成区域Re1,被隔壁17及层间绝缘膜16包围而被划分,并在该EL元件形成区域Re1内,露出各显示像素PIX的像素电极15的上表面。
接着,在用纯水洗净绝缘性基板11之后,例如通过实施氧等离子处理和/或UV臭氧处理等,对露出到EL元件形成区域Re1的各像素电极15的表面实施亲液化处理,该亲液化处理使各像素电极15的表面对后述的正空穴输送材料和/或电子输送性发光材料的有机化合物含有液具有亲液性。接着,对隔壁17的表面进行CF4等离子处理,对隔壁17的表面实施使其对有机化合物含有液疏液化的处理。再有,若形成隔壁17的树脂材料本身预先含氟原子,则可以不一定进行上述疏液化处理。
从而,在同一个绝缘性基板11上,仅隔壁17的表面被实施疏液化处理,被该隔壁17划分的各像素形成区域Rpx上所露出的像素电极15的表面则保持未被疏液化的状态(亲液性)。从而,即使在涂敷有机化合物含有液来形成有机EL层18(电子输送性发光层18b)的情况下,也能够防止有机化合物含有液漏或越到邻接的EL元件形成区域Re1,抑制邻接像素相互的混色,能够分别涂敷红(R)、绿(G)、蓝(B)色。
再有,在本实施方式中使用的“疏液性”规定为,在把成为后述的正空穴输送层18a的含有正空穴输送材料的有机化合物含有液、成为电子输送性发光层18b的含有电子输送性发光材料的有机化合物含有液,或者用于这些溶液的有机溶媒,滴在基板上等之后,测量接触角的情况下,该接触角成为50°以上的状态。此外,在本实施方式中,把与「疏液性」相反的「亲液性」规定为上述接触角成为40°以下,优选10°以下的状态。
接着,对由上述隔壁17包围(划分)的各色EL元件形成区域Re1,使用工序控制性和/或生产率优良的注射法和/或喷嘴打印法等,涂敷由高分子类的有机材料构成的正空穴输送材料的溶液或分散液。其后,通过加热干燥,对每一个R、G、B的各色像素PXr、PXg、PXb形成不同的特定厚度的正空穴输送层18a。接着,对各色像素PXr、PXg、PXb的每一个,在上述正空穴输送层18a上,涂敷由与R、G、B发光色对应的高分子类的有机材料构成的电子输送性发光材料的溶液或分散液。其后,通过加热干燥,形成电子输送性发光层18b。从而,如图9所示,在像素电极15上层叠形成至少具有正空穴输送层18a及电子输送性发光层18b的有机EL层18。再有,后面详述有机EL层18的成膜工序。
其后,如图10所示,在至少包含各显示像素PIX的EL元件形成区域Re1的绝缘性基板11上,形成具有透光性的导电层(透明电极层),并形成共同对置电极(例如阴极电极)19,该共同对置电极19隔着上述有机EL层18(正空穴输送层18a及电子输送性发光层18b),与各显示像素PIX的像素电极15对置。
具体而言,对置电极19可以采用在厚度方向上透明的膜结构,该透明的膜结构是在通过例如蒸镀法等形成了作为电子注入层和的钡、镁、锂等金属材料构成的薄膜后,在其上层,通过溅射法等层叠形成ITO等透明电极层。在此,对置电极19形成为单一的导电层(固体电极(べた電極)),其不仅形成在与上述像素电极15对置的区域上,还延伸形成在划分各EL元件形成区域Re1的隔壁17上。
接着,形成上述对置电极19后,通过CVD法等,在绝缘性基板11的一面侧全区域,形成由氧化硅膜和/或氮化硅膜等构成的密封层20,作为保护绝缘膜(钝化膜)。从而完成具有图4、图5A、图5B所示的截面结构的显示面板10。再有,虽然省略了图示,但也可以在图4、图5A、图5B所示的面板结构的基础上,进一步以与绝缘性基板11对置的方式接合由玻璃基板等构成的密封盖和/或密封基板。
<发光功能层的成膜工序、制造装置>
接着,在上述的显示面板的制造方法中,对有机EL层18(发光功能层)的成膜工序以及用于实施其的制造装置进行详细说明。
(成膜工序、制造装置的第一结构)
图11A、图11B、图13A、图13B是用于说明本实施方式的显示装置(显示面板)的制造方法的、第一结构的成膜工序及制造装置的正空穴输送层的成膜工序的图。
图12A、图12B是示出用于实施本实施方式的显示装置的制造方法的第一结构的制造装置的结构的一例的图。
图14A、图14B、图15A、图15B是用于说明本实施方式的显示装置(显示面板)的制造方法中的、第一结构的成膜工序及制造装置的电子输送性发光层的成膜工序的图。在此,为了使图示明确,对执行了墨涂敷处理的各条线(line)(列)画了阴影线。
本结构的有机EL层的成膜工序,在上述的显示面板的制造方法中如下:在露出于由隔壁17划分的EL元件形成区域Re1上的像素电极15(透明电极层15b)上,首先,利用喷嘴打印成膜装置涂敷例如聚乙烯二氧噻吩(ethylenedioxythiophene)/聚对苯乙烯磺酸水溶液(PEDOT/PSS;把作为导电性聚合体的聚乙烯二氧噻吩PEDOT和作为搀杂剂的聚对苯乙烯磺酸PSS分散到水溶媒中的分散液),作为含有有机高分子类的正空穴输送材料的有机化合物含有液。其后,进行加热干燥处理来除去溶媒。从而,在该像素电极15上固定有机高分子类的正空穴输送材料,形成具有规定膜厚的载体输送层即正空穴输送层18a。
如图11A等所示,本结构的制造装置包括:喷嘴打印成膜装置,具有1个打印头PH;以及移动装置,把喷嘴打印成膜装置的打印头PH或基板11的某个在基板11的列方向及行方向上移动。并且,该制造装置用打印头PH,对各列按规定順序进行涂敷。
用于实施该第一结构的成膜工序的制造装置,具体而言,构成为如图12A或图12B所示。
图12A所示的制造装置具有:载置基板11的基板台20;能够把该基板台20在XY方向(XY方向是指与基板台20的载置面平行的方向)上移动的台移动机构部21;具备一个打印头PH的打印头部22;以及控制部23。此外,控制部23通过基板台移动控制部24,控制基板台移动机构部21移动基板台20的移动方向、移动量、移动速度等。此外,制造装置例如具有用于检测设在基板11上的定位标记的定位检测部25,控制部23根据定位检测部25的检测结果,控制基板台移动机构部21移动基板台20的移动量等。此外,控制部23控制从打印头部22的打印头PH吐出的流体的量。在此,打印头部22和控制部23构成喷嘴打印成膜装置,基板台20、控制部23、基板台移动机构部21、基板台移动控制部24、定位检测部25构成移动装置。
此外,图12B所示的制造装置具备:载置基板11的基板台20;具备一个打印头PH的打印头部22;能够把该打印头部22在XY方向(XY方向是与基板台20的载置面平行的方向)上移动的打印头移动机构部26;以及控制部23。此外,控制部23通过打印头移动控制部27,控制打印头移动机构部26移动打印头部22的移动方向、移动量、移动速度等。此外,具备与图12A同样的定位检测部25,控制部23根据定位检测部25的检测结果,控制打印头移动机构部26移动打印头部22的移动量等。在此,打印头部22构成喷嘴打印成膜装置,基板台20、控制部23、打印头移动机构部26、打印头移动控制部27、定位检测部25构成本发明的移动装置。
在图12A、图12B中的任一个结构中,该制造装置够能够使打印头PH相对于基板11相对移动规定的位置,通过使打印头PH吐出流体的同时移动,能够在基板11上的规定位置涂敷流体。
该制造装置的含有正空穴输送材料的有机化合物含有液的涂敷方法如下:从喷嘴打印成膜装置的打印头PH的吐出口,以液流状吐出规定量的上述PEDOT/PSS,利用基板台移动机构部21或打印头移动机构部26,对排列有同一色的色像素(例如红(R)色的色像素PXr)的列的EL元件形成区域Re1,使该打印头PH以规定的速度依次边移动(扫描)边进行涂敷。此时,如上所述,隔壁17的表面被实施了疏液化处理,因此涂敷到EL元件形成区域Re1的PEDOT/P SS的液流,即使滴在隔壁17上,也会弹起,而在实施了親液化处理的各像素电极15上则浸透扩散。
再有,控制部23控制从打印头PH吐出的PEDOT/PSS的流量,可以是例如通过控制喷嘴打印成膜装置的吐出泵的转速(吐出量)来调整,也可以通过改变打印头PH的吐出口的大小(喷嘴直径)来调整。
以下,对本结构的有机EL层的成膜工序进行说明,在下面的说明中,由控制部23控制构成制造装置的各部的动作。
本结构的有机EL层的成膜工序,具体而言,首先,如图11A所示,对喷嘴打印成膜装置的基板台20上所载置的绝缘性基板11,使打印头PH沿着显示面板10排列有例如第1列的红(R)色的色像素PXr的第1条线L1,相对地沿列方向(图1所示的显示面板10中,图的上下方向,在图11A、图11B的图示中,图的左右侧向)进行扫描,同时以第一流量液流状地吐出PEDOT/PSS,由此在第1条线L1的EL元件形成区域Re1连续涂敷(以下,简单记作“正空穴层(红)第1扫描”)。
接着,如图11B所示,使基板台20(绝缘性基板11)向与打印头PH的扫描方向(列方向)正交的方向(行方向;图的上方)相对移动3条线(3列)。在把打印头PH移动到与显示面板10的第4列红(R)色的色像素PXr所排列的第4条线L4对应的位置之后,与上述正空穴层(红)第1扫描同样,使打印头PH相对地沿列方向进行扫描,同时以第一流量液流状地吐出PEDOT/PSS,由此在第4条线L4的EL元件形成区域Re1连续涂敷(以下,简单记作“正空穴层(红)第2扫描”)。
在使这样的打印头PH沿列方向扫描的同时涂敷PEDOT/PSS后,如图11B所示,使打印头PH沿行方向移动规定间隔(3条线),依次重复涂敷PEDOT/PSS的一系列动作,对第7条线(第7列)L7,第10条线(第10列)L10,第13条线(第13列)L13,...的红(R)色的色像素PXr所排列的EL元件形成区域Re1,也涂敷PEDOT/PSS(正空穴层(红)第3扫描~)。
接着,如图13A所示,使基板台20(绝缘性基板11)相对于打印头PH在行方向上相对移动,以使打印头PH相对于绝缘性基板11,移动到与显示面板10的第2列绿(G)色的色像素PXg所排列的第2条线L2对应的位置。其后,使打印头PH相对地在列方向上进行扫描,同时以第2流量液流状地吐出PEDOT/PSS,从而在第2条线L2的EL元件形成区域Re1连续涂敷(以下,简单记作“正空穴层(绿)第1扫描”)。
此时,在通过上述正空穴层(红)第1扫描来涂敷在显示面板10(绝缘性基板11)的第一条线(第1列)L1的EL元件形成区域Re1的PEDOT/PSS,通过把载置于绝缘性基板11上的基板台20加热控制到规定的温度,在执行上述的正空穴层(红)第2扫描以后的涂敷动作的时间内,充分进行加热干燥,从而在包括像素电极15(透明电极层15b)之上的红(R)色的色像素PXr的EL元件形成区域Re1内,形成正空穴输送材料固定成薄膜状的正空穴输送层18a。在此,在把上述打印头PH的扫描速度(涂敷速度)和/或基板台20的加熱温度等各条件设定为特定的固定值,只把PEDOT/PSS的流量设定为任意的情况下,依据从打印头PH吐出的PEDOT/PSS的流量(第一流量;对应于涂敷量),来決定红(R)色的色像素PXr的像素电极15(透明电极层15b)上所形成的正空穴输送层18a的膜厚,例如形成数十nm级(order)的膜厚。
接着,与上述的正空穴层(红)第2扫描同样,使基板台20(绝缘性基板11)在与打印头PH的扫描方向(列方向)正交的方向(行方向)上相对移动3条线(3列)。此外,在使打印头PH移动到与显示面板10的第5列的绿(G)色的色像素PXg所排列的第5条线L5对应的位置之后,与上述正空穴层(绿)第1扫描同样,使打印头PH相对地在列方向上进行扫描,同时以上述第2流量液流状地吐出PEDOT/PSS,来在第5条线L5的EL元件形成区域Re1连续涂敷(以下,简单记作“正空穴层(绿)第2扫描”)。
以下,与上述的正空穴层(红)第3扫描以后的动作同样,使打印头PH沿列方向扫描的同时涂敷PEDOT/PSS。其后,使打印头PH在行方向上移动规定的间隔(3条线),依次重复涂敷PEDOT/PSS的一系列动作,在第8条线(第8列)L8,第11条线的(第11列)L11,第14条线的(第14列)L14,...的绿(G)色的色像素PXg所排列的EL元件形成区域Re1,也涂敷PEDOT/PSS(正空穴层(绿)第3扫描~)。
并且,如图13B所示,对蓝(B)色的色像素PXb所排列的各条线,即,第3条线(第3列)L3、第6条线(第6列)L6、第9条线(第9列)L9、...,也与上述的红(R)、绿(G)色的色像素PXr、PXg所排列的EL元件形成区域Re1同様,使打印头PH在列方向上扫描的同时以第3流量液流状地吐出并涂敷PEDOT/PSS。其后,使打印头PH在行方向上移动规定的间隔(3条线),依次重复涂敷PEDOT/PSS的一系列动作,在蓝(B)色的色像素PXb所排列的EL元件形成区域Re1也涂敷PEDOT/PSS(正空穴层(蓝)第1扫描~)。
从而,在绿(G)色的色像素PXg及蓝(B)色的色像素PXb所排列的各EL元件形成区域Re1上所露出的像素电极15(透明电极层15b)上,按照从打印头PH吐出的PEDOT/PSS的流量,即,第2流量及第3的流量,形成具有规定膜厚的正空穴输送层18a。在此,形成于绿(G)色的色像素PXg及蓝(B)色的色像素PXb的像素电极15上的正空穴输送层18a,均形成为例如数十~100nm左右的膜厚。
接着,按各色像素PXr、PXg、PXb,在形成有正空穴输送层18a的EL元件形成区域Re1,在上述正空穴输送层18a上,涂敷例如把含有聚对苯乙炔(Poly(p-Phenylene Vinylene),PPV)类和/或芴类等的共轭二重键聚合体的对应于红(R)、绿(G)、蓝(B)的各发光色的发光材料溶解在萘满、四甲基苯(tetramethylbenzene)、荚(三甲苯)、二甲苯等的有机溶媒或水中的溶液(以下,记作“发光材料溶液”),作为含有有机高分子类的电子输送性发光材料的有机化合物含有液。其后,通过进行加热干燥处理来除去溶媒,在上述正空穴输送层18a上固定有机高分子类的电子输送性发光材料,形成既是载体输送层又是发光层的电子输送性发光层18b。
在此,含有电子输送性发光材料的有机化合物含有液的涂敷方法如下:与上述的形成正空穴输送层18a时的PEDOT/PSS(含有正空穴输送材料的有机化合物含有液)的涂敷方法同样,从喷嘴打印成膜装置的打印头的吐出口液流状地吐出对应于各发光色的发光材料溶液,对同一色的色像素(例如红(R)色的色像素PXr)所排列的列的EL元件形成区域Re1,依次扫描该打印头的同时进行涂敷。此时,如上所述,隔壁17的表面被实施了疏液化处理,所以涂敷到EL元件形成区域Re1上的发光材料溶液的液流被滴到隔壁17上的情况下也会弹起,而在具有亲液性的上述正空穴输送层18a上则渗透扩散。
具体而言,如图14A所示,首先,对在喷嘴打印成膜装置的基板台20上所载置的绝缘性基板11,在使吐出与红(R)色的发光色对应的发光材料溶液的打印头PEr,沿着表示面板10的第1列红(R)色的色像素PXr所排列的第1条线L1,相对地在列方向(图的左右侧向)上进行扫描的同时以规定的流量液流状地吐出发光材料溶液,在第1条线L1的EL元件形成区域Re1连续涂敷(以下,简单记作“发光层(红)第1扫描”)。
接着,使基板台20(绝缘性基板11)在与打印头PEr的扫描方向(列方向)正交的方向(行方向;图的上方)上,相对地移动3条线(3列)。在使打印头PEr移动到显示面板10的第4列红(R)色的色像素PXr所排列的第4条线L4对应的位置之后,与上述发光层(红)第1扫描同样,使打印头PEr相对地在列方向上进行扫描,同时以上述规定的流量液流状地吐出发光材料溶液,在第4条线的L4的EL元件形成区域Re1连续涂敷(发光层(红)第2扫描)。
之后,同样如图14B所示,使打印头PEr沿着表示面板10的第7、10、13...列的线进行扫描,同时在该各条线的EL元件形成区域Re1依次涂敷发光材料溶液(发光层(红)第3扫描~)。即,在成为同色的每隔3条线的EL元件形成区域Re1,涂敷发光材料溶液。
接着,如图15A所示,使打印头PEg相对于绝缘性基板11,移动到与显示面板10的第2列的绿(G)色的色像素PXg所排列的第2条线L2对应的位置。其后,与上述的发光层(红)第1扫描之后的动作同样,使打印头PEg在列方向上扫描的同时涂敷发光材料溶液。其后,使打印头PEg在行方向上移动规定的间隔(3条线),依次重复涂敷发光材料溶液的一系列动作,对第2条线(第2列)L2、第5条线(第5列)L5、第8条线(第8列)L8,...的绿(G)色的色像素PXg所排列的EL元件形成区域Re1,依次涂敷发光材料溶液(发光层(绿)第1扫描~)。
并且,如图15B所示,对显示面板10的蓝(B)色的色像素PXb排列的第3条线(第3列)L3、第6条线(第6列)L6、第9条线(第9列)L9、...的EL元件形成区域Re1,也与上述的发光层(红)第1扫描之后的动作同样,使打印头PEb在列方向上扫描的同时涂敷发光材料溶液。其后,使打印头PEb在行方向上移动规定的间隔(3条线),依次重复涂敷发光材料溶液的一系列动作。
从而,在红(R)、绿(G)、蓝(B)色的各色像素PXr、PXg、PXb所排列的各EL元件形成区域Re1的正空穴输送层18a上,形成具有规定的膜厚的电子输送性发光层18b。在此,形成在各色的色像素PXr、PXg、PXb上的电子输送性发光层18b,均形成为例如数十~100nm左右的膜厚。
因此,通过这样的有机EL层的成膜工序,如图4、图5A、图5B、图9所示,在显示面板10的各色像素PXr、PXg、PXb所排列的EL元件形成区域Re1上,形成有机EL层18,该有机EL层18至少包括正空穴输送层18a和电子输送性发光层18b,该正空穴输送层18a针对红(R)、绿(G)、蓝(B)的各色具有不同的膜厚,该电子输送性发光层18b具有与红(R)、绿(G)、蓝(B)的各发光色对应的规定的膜厚。
(成膜工序,制造装置的第二结构)
图16A、图16B是用于说明本实施方式的显示装置的制造方法的、第2结构的成膜工序及制造装置的正空穴输送层的成膜工序的图。
图17A、图17B是示出用于实施本实施方式的显示装置的制造方法的第二结构的制造装置的结构的一例的图。
在上述的成膜工序及制造装置的第一结构中,喷嘴打印成膜装置具有一个打印头PH,根据基板11的RGB各色的排列,使打印头PH每次移动3条线(列),显示面板10的每隔3条线进行涂敷。相对于此,第2结构的成膜工序及制造装置的不同点在于,喷嘴打印成膜装置具有2个或2个以上的多个打印头PH,对排列有相同色的色像素的多个条线(列)同时进行涂敷。
如图16A所示,在本结构的制造装置中,喷嘴打印成膜装置例如具有两个打印头PH,该两个打印头PH与显示面板10的每隔2条线(列)的2条线(列)对应地设置。从而,能够对显示面板10的排列相同颜色的色像素的2条线(列)同时进行涂敷。
该第2结构的成膜工序用于实施制造装置,具体而言,例如构成为图17A或图17B所示。
图17A、图17B所示的结构相对于上述图12A、图12B所示的结构,不同点在于,打印头部22具有2个打印头PH,控制部23控制从各打印头PH吐出的流体的量。其他结构与上述图12A、图12B所示的结构相同,因此省略其说明。
该制造装置在图17A、图17B中的任一结构中,均能够使两个打印头PH相对于基板11相对地移动到规定的位置,通过从两个打印头PH吐出流体的同时移动,由此能够在基板11上的规定的两个位置同时涂敷流体。
再有,在图16A、图16B、图17A、图17B中,喷嘴打印成膜装置的打印头部22具有两个打印头PH,但本发明不限定于此,打印头部22具有多于2个的多个打印头PH,能够对与打印头部22的打印头PH的个数相同的个数的多条线(列)同时进行涂敷。
以下,对本结构的喷嘴打印成膜装置结构的有机化合物含有液的涂敷方法进行了说明,由控制部23对构成制造装置的各部的动作进行控制。
本结构的喷嘴打印成膜装置结构的有机化合物含有液的涂敷方法如下:首先,如图16A、图16B所示,使两个打印头PH相对于喷嘴打印成膜装置的基板台20上所载置的绝缘性基板11,沿着显示面板10的例如红(R)色的色像素PXr所排列的第1条线L1和第4条线L4,相对地在列方向上进行扫描,同时以第一流量液流状地吐出PEDOT/PSS,从而对第1条线L1及第4条线L4的EL元件形成区域Re1同时连续进行涂敷(第1扫描)。
接着,如图16B所示,使基板台20(绝缘性基板11)在与打印头PH的扫描方向(列方向)正交的方向(行方向;图的上方)上相对地移动3条线(3列)。从而使两个打印头PH移动到与显示面板10的红(R)色的色像素PXr所排列的第7条线L7及第10条线L10对应的位置。其后,与上述第1扫描同样,使两个打印头PH相对地在列方向上进行扫描的同时以上述第1流量液流状地吐出PEDOT/PSS,从而在显示面板10的第7条线L7及第10条线L10的EL元件形成区域Re1同时连续进行涂敷(第2扫描)。
重复这样的一系列动作,在显示面板10的红(R)色的色像素PXr所排列的各列的EL元件形成区域Re1涂敷PEDOT/PSS。
以下,与上述第1扫描及第2扫描同样,使各打印头PH对显示面板10的绿(G)色的色像素PXg所排列的各条线(列)进行扫描,从各打印头PH以第2流量液流状地吐出PEDOT/PSS,从而在EL元件形成区域Re1连续进行涂敷。接着,使各打印头PH对显示面板10的蓝(B)色的色像素PXb所排列的各条线(列)进行扫描,从各打印头PH以第3的流量液流状地吐出PEDOT/PSS,以对EL元件形成区域Re1连续进行涂敷。
接着,与上述图14A、图14B及图15A、图15B同样,通过各打印头PH,对显示面板10的各色像素PXr、PXg、PXb所排列的各列的正空穴输送层18a所形成的EL元件形成区域Re1,涂敷含有对应的色的电子输送性发光材料的有机化合物含有液。
从而,与上述第1实施方式的成膜工序的情况同样,在显示面板10的各色像素PXr、PXg、PXb所排列的EL元件形成区域Re1,形成有机EL层18,该有机EL层18至少包括正空穴输送层18a和电子输送性发光层18b,该正空穴输送层18a针对红(R)、绿(G)、蓝(B)的各色具有不同的膜厚,该电子输送性发光层18b具有与红(R)、绿(G)、蓝(B)的各发光色对应的规定的膜厚。
在本实施方式中,喷嘴打印成膜装置具有多个打印头PH,能够对显示面板10的相同颜色的多条线(列)同时进行涂敷,从而相对于具有1个打印头PH的第1实施方式的情况,能够缩短对显示面板10的所有行进行涂敷所需的时间。
<制造方怯的检验>
在此,示出实验结果来详细说明上述的成膜工序的作用效果。
图18A、图18B是示出本实施方式的显示装置的制造方法(有机EL层的成膜工序)的作用效果的检验结果的示意图。
在此,图18A是对面板基板涂敷墨的方法的概略平面图。图18B是表示图18A所示的平面图的沿XVB-XVB线及XVC-XVC线(作为与本说明书中图18A/图18B所示的罗马数字的“15”对应的記号,简单记作“XV”)的截面的概略截面形状图。此外,在图18A中,为了使图示明确,对执行有机化合物含有液的涂敷处理的线(line)画了阴影线。
在此,作为与上述的实施方式所示的显示装置(显示面板)对应的实验模型,如图18A所示,在喷嘴打印成膜装置的基板台STG上载置并固定的面板基板PSB(与上述绝缘性基板11对应)的一面侧,设定了各色的EL元件形成区域Re1,当对在包含该各色的EL元件形成区域Re1的线(列)中相互邻接的线(line),例如从图的上侧的线开始向图的下方连续依次执行高分子类的有机化合物含有液(对应于上述PEDOT/PSS和/或发光材料溶液)的涂敷处理的情况(图中EX1)下,以及仅对特定的1条线进行上述有机化合物含有液的涂敷处理,对邻接的线不进行涂敷处理的情况(图中EX2)下,对所形成的膜厚及膜截面的形状(轮廓)进行检验。
此外,作为实验模型,采用设像素密度为80ppi(pixels per inch),要涂敷上述有机化合物含有液的线数为420条,线间间距为318μm的显示面板,对加热到40℃的基板台STG上所载置的面板基板PSB,采用上述的成膜工序所示的涂敷方法涂敷有机化合物含有液,对该情况进行了检验。
在前者的涂敷处理(EX1)中,在各条线的EL元件形成区域Re1上成膜的有机膜(对应于上述正空穴输送层18a或电子输送性发光层18b)的膜厚及膜截面的形状,如图18B中用点线表示XVB-XVB截面那样,在未图示的图18B所示的线的左侧线涂敷有机化合物含有液后,对图18B所示的线连续涂敷有机化合物含有液,由此,使被先涂敷的线的有机化合物含有液和之后被涂敷的线的有机化合物含有液干燥所需的时间不同,由此所产生的邻接的线方向(图18B的左方向)上的局部溶媒氛围的不均匀性对有机化合物含有液的干燥特性造成影响,有机化合物含有液的堆积物的邻接的线方向上的膜厚不均一。即,在被先涂敷的线侧的隔壁侧(图18B的左方侧),膜表面向壁面爬起较高,在另一隔壁侧(同图右侧)向壁面的被抑制为较小,从而能够确认膜截面的形状偏斜较大的现象。
相对于此,后者的涂敷处理(EX2)的有机膜的膜厚及膜截面的形状,如图18B中用实线示出的XVC-XVC截面,在对特定的线涂敷有机化合物含有液后,不对邻接的线进行涂敷处理。因此,消除了对有机化合物含有液的干燥特性的影响,使上述特定的线上所涂敷的有机化合物含有液充分乾操,以使膜厚成为大体均匀,并且能够使膜截面的形状大体均等。
即,把制造条件设定为如下:使特定的条线(列)和在对该线涂敷处理有机化合物含有液之后接着执行涂敷处理的线之间,具有不影响有机化合物含有液的干燥特性的程度的隔开距离,并且,在对与特定的线邻接的线进行涂敷处理时,已经经过了使得涂敷在上述特定的线上的有机化合物含有液充分干燥的程度的时间。由此,能够提高形成在显示像素的EL元件区域Re1的有机膜(正空穴输送层18a和电子输送性发光层18b)的膜厚和/或膜截面形状的均匀性。
特别是,通过采用这样的制造方法,在涂敷高分子类的有机化合物含有液来形成了有机EL层18的有机EL元件OLED的显示装置(显示面板)中,能够把RGB的各色的正空穴输送层18a形成为具有均匀的膜厚和良好的平坦性,并且通过控制涂敷量,能够正确控制其膜厚来设定为所希望的值。
再有,上述的实施方式所示的制造方法(有机EL层的成膜工序)中,说明了如下的情况:根据RGB各色的排列,每隔3条线(列)涂敷PEDOT/PSS和/或发光材料溶液等的有机化合物含有液。但是,本发明不限定于此,也可以根据所涂敷的有机化合物含有液的容易干燥的程度和/或上述成膜工序中的面板基板的温度等制造条件,在成为3的整数倍的任意的线(例如每6条线和/或每12条线)上涂敷上述有机化合物含有液。
此外,在上述的成膜工序中,说明了根据从打印头吐出的有机化合物含有液(PEDOT/PSS和/或发光材料溶液)的流量来调整(控制)正空穴输送层和/或电子输送性发光层的膜厚的情况,但本发明并不限定于此。
例如,也可以通过在上述流量一定的状态下,改变打印头的扫描速度(相对于基板台STG的相对移动速度,对应于涂敷速度)来调整膜厚。
也可以通过设定上述流量和扫描速度的双方来调整膜厚。
此外,也可以把例如上述流量和/或扫描速度设定为一定,改变对各条线涂敷的次数(打印头的扫描次数)(即,2次涂敷,3次涂敷等)来调整膜厚。
此外,也可以组合这些来使用。
<显示装置的检验>
接着,示出实验结果来检验使用上述制造方法制造的显示装置(显示面板)的作用效果。
图19A、图19B是示出本实施方式的显示装置(显示面板)上所形成的有机EL元件的元件结构的一例(实验模型)的模式图,和用于说明干涉効果的图。在此,作为实验模型示出了发出蓝色光的有机EL元件的元件结构。
图20A、图20B、图21A、图21B是示出本实施方式的显示装置(显示面板)上所形成的发出蓝色光的有机EL元件的、正空穴输送层的膜厚和色度和的关系的色度图。
在此,关于改变正空穴输送层的膜厚时的色度,示出了实际制造具有图19A所示的元件结构的有机EL元件来观测的结果(观测结果;图中用黑圈表示),以及基于该元件结构的各种参数的模拟实验的结果(模拟结果;图中用白圈表示)的双方。
此外,图22A、图22B是示出本实施方式的显示装置(显示面板)上所形成的发出绿色光以及红色光的有机EL元件的、正空穴输送层的膜厚和色度和的关系的色度图。
图23A是本实施方式的显示装置(显示面板)上所形成的有机EL元件的、正空穴输送层的膜厚和发光色度之间的关系的色度图。
在此,关于改变正空穴输送层的膜厚时的色度,示出了基于图19A所示的有机EL元件的元件结构的各种参数的模拟试验结果(模拟结果)。
在上述的实施方式的显示装置的作用效果的检验中,作为实验模型,采用了具有如下元件结构的有机EL元件OLED,如图19A所示,在由氮化膜构成的平坦化膜14上,依次层叠了:像素电极15,包括由铝(Al)及銀(Ag)构成的反射层15a,以及由被覆该反射层15a的ITO构成的透明电极层15b;涂敷PEDOT/PSS来形成的正空穴输送层18a;具有电子阻挡性的夹层18c;涂敷与蓝色发光对应的发光材料溶液来形成的发光层(或电子输送性发光层)18b;由钙(Ca)的薄膜构成的电子注入层19a;由ITO构成的透明电极层19b;由氮化硅膜构成的密封膜(钝化膜)20。并且,对发光动作时射出的光的色度进行了观测。
在此,大体上通过以下的制造工序制作图19A所示的实验模型。
首先,在省略图示的绝缘性基板(绝缘性基板11)上形成由硅氮化膜构成的平坦化膜14,在其上面形成铝(Al)薄膜后,对该铝薄膜的表面进行氧(O2)等离子洗净,在其上真空蒸镀100nm的膜厚的銀(Ag)。从而形成表面具有銀金属光泽(即反光特性)的反射层15a。
接着,在上述反射层15a上,通过对置目标溅射法,形成25nm的膜厚的ITO膜,来形成被覆反射层15a的表面的透明导电层15b。
接着,在对上述透明电极层15b的表面实施UV臭氧洗净来使其亲液化之后,通过旋涂法涂敷PEDOT/PSS,并使其干燥,形成膜厚按各色不同的正空穴输送层18a的膜。
再有,在上述的实施方式中,在绝缘性基板11的一面侧设定有多个涂敷线(对应于由被隔壁17包围的多个EL元件形成区域Re1构成的区域)的情况下,如上所述,由喷嘴打印成膜装置把有机化合物含有液连续以液流状进行涂敷,从而形成正空穴输送层18a的膜。但是,在此示出如下的情况:作为实验模型,通过旋涂法涂敷PEDOT/PSS,按各色形成具有任意的膜厚的正空穴输送层18a的膜。
具体而言,在图19A所示的有机EL元件OLED中,把用于形成25nm膜厚的正空穴输送层18a的成膜条件设定为,PEDOT/PSS的固体含量为1.4%,基板转速800rpm下5sec,以及转速4500rpm下20sec。此外,把用于形成膜厚50nm的正空穴输送层18a的成膜条件设定为,PEDOT/PSS的固体含量为1.4%,基板转速800rpm下5sec,以及转速2000rpm下20sec。此外,把用于形成膜厚90nm的正空穴输送层18a的成膜条件设定为,PEDOT/PSS的固体含量为2.8%,基板转速800rpm下5sec,以及转速3000rpm下20sec。此外,用于形成膜厚110nm的正空穴输送层18a的成膜条件设定为,PEDOT/PSS的固体含量为2.8%,基板的转速为800rpm下5sec,并且转速2000rpm下20sec。
接着,通过旋涂法,把浓度0.5wt%的二甲苯溶液滴在正空穴输送层18a上,并在转速800rpm下5sec,以及转速2000rpm下20sec的成膜条件下,成膜膜厚10nm的夹层18c。
接着,通过旋涂法,把浓度1.0wt%的二甲苯溶液滴在夹层18c上,并在转速800rpm下5sec的成膜条件,以及转速2000rpm下20sec的成膜条件下,成膜膜厚70nm的蓝色发光层(或电子输送性发光层)18b。
接着,通过真空蒸镀法,在上述蓝色发光层18b上,成膜15nm膜厚的钙(Ca)来形成电子注入层19a后,通过对置目标溅射(対向タ—ゲツトスパツタ)法,成膜50nm膜厚的ITO来形成透明电极层19b。
此外,通过对置目标溅射法,成膜600nm膜厚的氮化硅来形成密封层20,作为钝化膜。
研究具有如上所述的膜厚的各层层叠的有机EL元件发光时的色度特性(色度坐标)。
在把正空穴输送层18a的膜厚设为25nm的情况下,如图20A所示,观测结果的CIE(Commission International del′Eclairage;国际照明委员会)xy色度坐标为CIE(0.207,0.38),模拟结果的CIExy色度坐标为CIE(0.163,0.392)。
此外,在把正空穴输送层18a的膜厚设为50nm的情况下,如图20B所示,观测结果的CIExy色度坐标为CIE(0.230,0.452),模拟结果的CIExy色度坐标为CIE(0.186,0.474)。
即,判明了在把正空穴输送层18a的膜厚设为25nm、50nm的任一种情况下,发光色度从蓝(B)色的色度区域偏离均较大,不能进行良好的蓝色发光。
此外,在把正空穴输送层18a的膜厚设为90nm的情况下,如图21A所示,观测结果的CIExy色度坐标为CIE(0.145,0.085),模拟结果的CIExy色度坐标为CIE(0.133,0.083)。
此外,在把正空穴输送层18a的膜厚设为110nm的情况下,如图21B所示,观测结果的CIExy色度坐标为CIE(0.138,0.101),模拟结果的CIExy色度坐标为CIE(0.128,0.103)。
即,判明了在把正空穴输送层18a的膜厚设定为90nm、110nm的任何一种情况下,在蓝(B)色的色度区域内的表示鲜明的蓝色的坐标上能够进行良好的蓝色发光。
这样的基于正空穴输送层18a的膜厚的发光色度的变化,是在图19A所示的元件结构中,基于图19B所示的光RY1和光RY2的光路差(光学长度不同)所引起的干涉効果来发生的。在此,光RY1是不通过正空穴输送层18a而射出的光,是在蓝色发光层(电子输送性发光层)18b内的发光点发光,并透过由在厚度方向上透明的电子注入层19a及透明电极层19b构成的对置电极19,直接射出到视场侧(图的上方)。此外,光RY2是透过改变膜厚的正空穴输送层18a而射出的光,是在发光点上方的对置电极19表面,密封层20表面,发光点下方的像素电极15的透明电极层15b表面,以及反射层15a表面反复反射之(多重反射)后,射出到视场侧(图的上方)的光。因此,通过适当调整正空穴输送层18a的膜厚,能够在CIE色度图上设定最佳的发光色度。
此外,如图20A、图20B、图21A、图21B所示,判明了在使正空穴输送层18a的膜厚在25~110nm的范围内变化的情况下的CIExy色度坐标,其实际制造有机EL元件的情况下的观测结果和基于该有机EL元件的各种参数的模拟结果极为接近。据此判明了,根据有机EL元件的各种参数,能够以较高的精度确定发光时的色度特性(色度坐标)。
以下,关于发出绿色光及红色光的有机EL元件发光时的色度特性(色度坐标),仅以基于各种参数的模拟结果为例进行说明。在此,与上述的发出蓝色光的有机EL元件的情况同样,设为具有如图19A所示的元件结构。
对发出绿色光的有机EL元件研究其发光时的色度特性(模拟结果),则如图22A所示,在把正空穴输送层18a的膜厚设为25nm时,CIExy色度坐标为CIE(0.439,0.551),在把膜厚设为110nm时,则为CIE(0.241,0.711)。
此外,如图22B所示,研究发出红色光的有机EL元件发光时的色度特性(模拟结果),则在把正空穴输送层18a的膜厚设定为25nm的情况下,CIExy色度坐标为CIE(0.688,0.310),在把膜厚设为110nm时,则为CIE(0.426,0.288)。
这样,判明了在发出绿色光及红色光的有机EL元件中,与上述的发出蓝色光的有机EL元件的情况同样,发光色度根据正空穴输送层18a的膜厚而发生变化。
据此,在具有上述图19A所示的元件结构的有机EL元件中,通过适当调整正空穴输送层18a的膜厚,如图23所示,能够在CIE色度图上设定蓝色光、绿色光以及红色光的最佳发光色度。
具体而言,作为正空穴输送层18a的膜厚的一例,在发出蓝色光的有机EL元件中,通过设定为90nm,能够把色度坐标设定为CIE(0.133,0.083)。在发出绿色光的有机EL元件中,通过设定为95nm,能够把色度坐标设定为CIE(0.179,0.744)。在发出红色光的有机EL元件中,通过设定为15nm,能够把色度坐标设定为CIE(0.691,0.307)。据此判明了,分别在表示蓝(B)色、绿(G)色以及红(R)色的各色度区域内的鲜明的发光色的坐标,能够良好地进行蓝色发光、绿色发光以及红色发光。
这样,根据本实施方式的显示装置及其制造方法,能够把正空穴输送层按各发光色设定为任意的膜厚,并且,把该正空穴输送层形成为以均匀的膜厚具有良好的平坦性,因此,能够将从发光点射出的光的光学波长按各发光色调整为最佳,抑制基于干涉作用的色度偏差或发光亮度的不均匀,能够简单地调整发光色的色度调节或/和发光强度。因此,能够实现没有像素污点或模糊的显示特性优良的显示装置。
此外,如图19A、B-图22A、B所示,通过改变用于形成有机EL层18的特定层(正空穴输送层)的膜厚,能够实现CIE色度图上的任意坐标的发光色,例如,在发出绿色光的有机EL元件中,通过调整正空穴输送层的膜厚改变色调,以使长波长区域的成分通过干涉効果发出强红色光。
或者,在具有特定的发光色的有机EL元件,例如发出白色光的有机EL元件中,通过调整正空穴输送层的膜厚,能够使具有同一色的发光层的有机EL元件改变色调,以使其发出红色光、绿色光、蓝色光、。
再有,在上述的实施方式中,说明了如下的情况:由膜厚按RGB的各色不同的正空穴输送层18a和具有规定的膜厚的电子输送性发光层18b构成有机EL层18,把PEDOT/PSS用作用于形成正空穴输送层18a的有机化合物含有液,把含有聚苯撑乙烯撑(phenylenevinylene)类聚合体的发光材料溶液用作用于形成电子输送性发光层18b的有机化合物含有液。但是,本发明并不限定于此。即,膜厚按各色不同的层并不限于上述的正空穴输送层18a,如果是从成为发光点的发光层发射的光透过(即位于光路上)的层,则例如可用于图19A所示的夹层18c,或者正空穴输送层18a和夹层18c的多层。此外,有机EL层18也可以是例如仅具有膜厚按各色其不同的正空穴输送兼电子输送性发光层,或者是具有正空穴输送性发光层和膜厚按各色不同的电子输送层。在各层间也可以适当设有上述的夹层以外的载体输送层。并且,用于形成有机EL层18的有机化合物含有液,若是含有正空穴输送性材料和/或电子输送性发光材料等的溶液且是可涂敷的溶液,则可以含有其它组成成分。
此外,在上述的实施方式中,说明了如下情况:将像素电极15作为有机EL元件的阳极电极,将对置电极19作为阴极电极,在像素电极15侧形成有正空穴输送层18a,并且,在对置电极19侧形成有电子输送性发光层18b。但是,本发明不限定于此,也可以将像素电极15作为有机EL元件的阴极电极,将对置电极19作为阳极电极。在该情况下,成为在像素电极15侧形成电子输送性发光层18b,并在对置电极19侧形成正空穴输送层18a的结构。
此外,在上述的实施方式中,对具有顶部发射型发光结构的显示面板进行了说明,该顶部发射型发光结构使来自发光层的光不透过绝缘性基板,而是射出到绝缘性基板的一面侧的视场侧。但是,本发明不限定于此,也可以具有底部发射型的发光结构,该底部发射型的发光结构使来自发光层的光透过绝缘性基板,并射出到绝缘性基板的另一面侧的视场侧。在该情况下,只要是像素电极由ITO等具有透光特性的导电性材料形成,对置电极由铝或铬等具有反光特性的导电性材料形成就可以。
虽然示出各种典型的实施方式来做了说明,但是本发明并不限于这些实施方式。因此,本发明的范围仅由权利要求书中的技术方案来限定。

Claims (16)

1、一种显示装置的制造方法,在该显示装置中,多个显示像素沿着基板上的多个行和多个列排列,所述多个显示像素具有发光元件,该发光元件具有进行彩色显示的多个发光色中某个发光色,该显示装置的制造方法的特征在于,
包括涂敷工序,该涂敷工序将用于形成上述各发光色的上述发光元件的发光功能层的发光材料溶液,涂敷在上述基板上的多个列的用于形成上述发光元件的发光元件形成区域,
上述涂敷工序包括如下工序:对上述多个列中相邻列的上述发光元件形成区域,以与上述各发光色对应地设定的涂敷量按不连续涂敷上述发光材料溶液的顺序涂敷上述发光材料溶液。
2、如权利要求1所述的制造方法,其特征在于,
上述涂敷工序包括如下工序:对上述基板上的相离的预定个数列的上述发光元件形成区域,同时涂敷用于形成相同的上述发光色的上述发光元件的发光功能层的上述发光材料溶液。
3、如权利要求1所述的制造方法,其特征在于,
上述涂敷工序包括如下工序:将用于形成至少两个不同发光色的上述发光元件的上述发光功能层的上述发光材料溶液的涂敷量,设定为不同的值。
4、如权利要求3所述的制造方法,其特征在于,
上述涂敷工序包括如下工序:对一列上述发光元件形成区域,沿着该列的延伸方向连续涂敷上述发光材料溶液。
5、如权利要求4所述的制造方法,其特征在于,
上述涂敷工序包括如下的工序:在上述各列的上述发光元件形成区域,沿着各列的延伸方向以一定的速度涂敷上述发光材料溶液,
涂敷上述发光材料溶液的工序包括如下的工序:针对用于形成至少两个不同发光色的上述发光元件的上述发光功能层的上述发光材料溶液,将所涂敷的上述发光材料溶液的单位时间量设定为不同的值。
6、如权利要求4所述的制造方法,其特征在于,
上述涂敷工序包括如下工序:将涂敷到上述各列的上述发光元件形成区域的上述发光材料溶液的单位时间量,设定为一定的值,并沿着各列的延伸方向涂敷上述发光材料溶液;
涂敷上述发光材料溶液的工序包括如下的工序:针对用于形成至少两个不同发光色的上述发光元件的上述发光功能层的上述发光材料溶液,将在各列的延伸方向上涂敷上述发光材料溶液的速度设定为不同的速度。
7、如权利要求4所述的制造方法,其特征在于,
上述涂敷工序包括如下工序:对上述各列的上述发光元件形成区域,把用于形成至少两个不同发光色的上述发光色的上述发光元件的上述发光功能层的上述发光材料溶液,通过1次或多次不同的次数重复涂敷。
8、如权利要求1所述的制造方法,其特征在于,
上述发光功能层具有载体输送层,该载体输送层由正空穴输送性层或电子输送性层中某一种层构成,
上述涂敷工序包括如下工序:把上述发光材料溶液中的上述载体输送层形成用液体的涂敷量设定为,使得至少两个不同发光色的上述发光元件的上述发光功能层中的上述载体输送层的膜厚成为不同的值。
9、如权利要求1所述的制造方法,其特征在于,
上述发光功能层包括具有电子阻挡性的夹层,
上述涂敷工序包括如下工序:把上述发光材料溶液中的上述夹层形成用液体的涂敷量设定为,使得至少两个不同发光色的上述发光元件的上述发光功能层中的上述夹层的膜厚成为不同的值。
10、如权利要求1所述的制造方法,其特征在于,
上述多个列由相离的多个列构成,并被分割为多个列组,
上述涂敷工序包括:
特定色涂敷工序,在上述基板上的上述多个列组中某一个特定列组的各列的上述发光元件形成区域,涂敷用于形成上述多个发光色中某一个特定发光色的上述发光元件的上述发光功能层的上述发光材料溶液;以及
对所有的列组重复以下动作的工序:在每次通过上述特定色涂敷工序对上述特定列组的所有列的上述发光元件形成区域涂敷结束上述发光材料溶液时,把上述特定列组变换为其他列组,把上述特定发光色变换为其他发光色来执行上述特定色涂敷工序。
11、一种用于制造显示装置的制造装置,在该显示装置中,多个显示像素沿着基板上的多个行及多个列排列,所述多个显示像素具有发光元件,该发光元件具有进行彩色显示的多个发光色中某个发光色,其特征在于,包括:
涂敷装置,至少具有一个用于吐出发光材料溶液的喷嘴,该发光材料溶液用于形成上述各发光色的发光元件的发光功能层;以及
移动装置,使上述涂敷装置或上述基板这两者中某一个沿着上述基板的行及列方向移动,
上述移动装置使上述涂敷装置在行方向上移动,以使上述涂敷装置相对于上述基板上的上述多个列中相离的各个列移动,并沿着各列的延伸方向移动,
上述涂敷装置在通过上述移动装置沿着各列的延伸方向移动时,从上述喷嘴吐出与上述各发光色对应地设定的吐出量的上述发光材料溶液,按规定的涂敷順序在上述基板上的各列的用于形成上述发光元件的发光元件形成区域涂敷上述发光材料溶液,
上述涂敷顺序被设定为,对上述多个列中邻接列的上述发光元件形成区域不连续涂敷上述发光材料溶液的順序。
12、如权利要求11所述的制造装置,其特征在于,
上述涂敷装置具有2个或2个以上的预先设定的个数的上述喷嘴,该各喷嘴与上述基板上的相离的各列对应地排列,对上述基板上的上述相离的与上述喷嘴个数对应的个数的列的上述发光元件形成区域,同时涂敷用于形成相同的上述发光色的上述发光元件的发光功能层的上述发光材料溶液。
13、如权利要求11所述的制造装置,其特征在于,
上述多个列被分割为由相离的多个列构成的多个列组,
上述移动装置使上述涂敷装置移动到上述基板上的上述多个列组中某一个特定列组的各列上,并由上述涂敷装置对各列的上述发光元件形成区域,涂敷用于形成上述多个发光色中某一个特定发光色的上述发光元件的上述发光功能层的上述发光材料溶液,
上述移动装置对所有的列组重复如下动作:在上述涂敷装置每次对上述特定列组的所有列的上述发光元件形成区域涂敷结束上述发光材料溶液时,使上述涂敷装置移动到不同于上述特定列组的其他列组,并由上述涂敷装置对该其他列组的各列的上述发光元件形成区域,涂敷用于形成与上述特定发光色不同的其他发光色的上述发光元件的上述发光功能层的上述发光材料溶液。
14、如权利要求11所述的制造装置,其特征在于,
针对用于形成至少两个不同发光色的上述发光元件的上述发光功能层的上述发光材料溶液,把上述涂敷装置从上述从喷嘴吐出的上述发光材料溶液的单位时间量设定为不同的值,
上述移动装置沿着各列的延伸方向移动上述涂敷装置的速度被设定为一定。
15、如权利要求11所述的制造装置,其特征在于,
上述涂敷装置从上述喷嘴吐出的上述发光材料溶液的单位量被设定为一定的值,
针对用于形成至少两个不同发光色的上述发光元件的上述发光功能层的上述发光材料溶液,把上述移动装置沿着各列的延伸方向移动上述涂敷装置的速度设定为不同的值。
16、如权利要求11所述的制造装置,其特征在于,
上述移动装置被设定为,针对同一列的上述发光元件形成区域,使上述涂敷装置移动1次或反复移动多次,并对各列的上述发光元件形成区域涂敷1次或多次上述发光材料溶液,
针对用于形成至少两个不同发光色的上述发光元件的上述发光功能层的上述发光材料溶液,把对各列的上述发光元件形成区域涂敷上述发光材料溶液的次数设定为不同的值。
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