JP2004319119A - Display device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、表示装置及びその製造方法に係り、特に、複数の自己発光素子を含んで構成される表示装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、平面表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス(EL)表示装置が注目されている。この有機EL表示装置は、自発光性素子であることから、視野角が広く、バックライトを必要とせず薄型化が可能であり、消費電力が抑えられ、且つ応答速度が速いといった特徴を有している。
【0003】
これらの特徴から、有機EL表示装置は、液晶表示装置に代わる、次世代平面表示装置の有力候補として注目を集めている。このような有機EL表示装置は、アレイ基板として陽極と陰極との間に発光機能を有する有機化合物を含む有機活性層を挟持した有機EL素子をマトリックス状に配置することにより構成される。有機EL素子には、有機活性層に低分子材料を用いた素子構成と、高分子材料を用いた素子構成とがある。
【0004】
低分子系の素子は真空蒸着法などのドライプロセスにより形成する例が多く、積層構造を容易に形成しやすい。一方、高分子系の素子はインクジェット法等のウェットプロセスにより形成する例が多く、このインクジェット法は、発光材料の使用効率が格段によいといった利点がある。
【0005】
すなわち、高分子系材料を用いた有機活性層は、インクジェット法により液状の発光材料を画素毎に塗布し、乾燥することによって形成される。この場合、各画素は、隣接画素間の分離(絶縁)を行うための隔壁によって区画されている。また、各画素は、塗布された発光材料の液滴が画素内にまんべんなく付与されるよう隔壁に親液性を有する親液性絶縁膜を備えている(例えば、特許文献1参照)。
【0006】
このような親液性絶縁膜の形成にあたっては、CVD法などで無機絶縁材料を成膜した後に、フォトレジストを塗布し、このフォトレジストをフォトエッチングプロセスによってパターン化し、フォトレジストから露出した無機絶縁材料を除去し、さらに、フォトレジストを除去することで形成することが考えらえる。このため、製造工程数が多く、製造高コストが増大するだけでなく、製造歩留まりの低下を招く。
【0007】
また、親液膜を省略して疎液膜のみで隔壁を構成した場合、発光材料が隔壁に馴染まず、画素毎に独立に形成された電極(陽極)と隔壁との境界部分で発光材料の膜厚が極端に薄くなるおそれがある。このような場合、後に、成膜される電極(陰極)と陽極との間でショートし、非点灯画素を発生させるおそれがある。このため、製造歩留まりの低下を招くといった問題を生ずる。
【0008】
【特許文献1】
特開2002−202735号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、製造歩留まりを向上することができる表示装置及びその製造方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
この発明の第1の様態による表示装置の製造方法は、
マトリクス状に配置された画素毎に独立島状に形成された第1電極と、前記第1電極に対向して配置され全画素に共通に形成された第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に保持された有機活性層と、前記第1電極の周縁に沿って配置され各画素を分離する隔壁と、を備えた表示装置の製造方法であって、
前記第1電極を有する基板上に親液性を有する第1有機材料でなる第1有機膜を成膜し、
前記第1有機膜上に疎液性を有する第2有機材料でなる第2有機膜を成膜し、
前記第1有機膜及び前記第2有機膜を同一マスクを介して同一工程で露光した後に現像して、前記第1有機材料からなる第1絶縁層及び前記第2有機材料からなる第2絶縁層を積層した構造の前記隔壁を形成することを特徴とする。
【0011】
この発明の第2の様態による表示装置は、
基板上に、マトリクス状に配置された画素毎に独立島状に形成された第1電極と、前記第1電極に対向して配置され全画素に共通に形成された第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に保持された有機活性層と、前記第1電極の周縁に沿って配置され各画素を分離する隔壁と、を備え、
前記隔壁は、親液性を有する有機材料からなる第1絶縁層と、前記第1有機絶縁層上に積層され疎液性を有する有機材料からなる第2絶縁層と、を有して構成され、
前記第1絶縁層の前記第1電極の周縁に沿った端面と、前記基板の主面との間の成す角度は、45°以下であることを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態に係る表示装置及びその製造方法について図面を参照して説明する。なお、この実施の形態では、表示装置として、自己発光型表示装置、例えば有機EL(エレクトロルミネッセンス)表示装置を例にして説明する。
【0013】
図1及び図2に示すように、有機EL表示装置1は、画像を表示する表示エリア102を有するアレイ基板100と、アレイ基板100の少なくとも表示エリア102を密封する封止基板200とを備えて構成されている。アレイ基板100の表示エリア102は、マトリクス状に配置された複数の画素PX(R、G、B)によって構成されている。
【0014】
各画素PX(R、G、B)は、オン画素とオフ画素とを電気的に分離し、かつオン画素への映像信号を保持する機能を有する画素スイッチ10及び画素スイッチ10を介して供給される映像信号に基づき表示素子へ所望の駆動電流を供給する駆動トランジスタ20と、駆動トランジスタ20のゲート−ソース間電位を所定期間保持する蓄積容量素子30とを備えている。これら画素スイッチ10および駆動トランジスタ20は例えば薄膜トランジスタにより構成され、ここではその半導体層にポリシリコンを用いている。また、各画素PX(R、G、B)は、表示素子としての有機EL素子40(R、G、B)をそれぞれ備えている。すなわち、赤色画素PXRは、赤色に発光する有機EL素子40Rを備え、緑色画素PXGは、緑色に発光する有機EL素子40Gを備え、さらに、青色画素PXBは、青色に発光する有機EL素子40Bを備えている。
【0015】
各種有機EL素子40(R、G、B)は、基本的に同一であって、有機EL素子40は、画素毎PXに独立島状に形成された第1電極60と、第1電極60に対向して配置され全画素PXに共通に形成された第2電極66と、これら第1電極60と第2電極66との間に保持された有機活性層64と、によって構成される。
【0016】
また、アレイ基板100は、画素PXの行方向(すなわち図1のY方向)に沿って配置された複数の走査線Ym(m=1、2、…)と、走査線Ymと略直交する方向(すなわち図1のX方向)に沿って配置された複数の信号線Xn(n=1、2、…)と、有機EL素子40の第1電極60側に電源を供給するための電源供給線Pと、を備えている。さらに、アレイ基板100は、表示エリア102の外周に沿った周辺エリア104に、走査線Ymに走査信号を供給する走査線駆動回路107と、信号線Xnに映像信号を供給する信号線駆動回路108と、を備えている。
【0017】
すべての走査線Ymは、走査線駆動回路107に接続されている。また、すべての信号線Xnは、信号線駆動回路108に接続されている。画素スイッチ10は、ここでは走査線Ymと信号線Xnとの交差部近傍に配置されている。駆動トランジスタ20は、有機EL素子40と直列に接続されている。また、蓄積容量素子30は、画素スイッチ10と直列に、且つ駆動トランジスタ20と並列に接続されており、蓄積容量素子30の両電極は、駆動トランジスタ20のゲート電極及びソース電極にそれぞれ接続されている。
【0018】
電源供給線Pは、表示エリア102の周囲に配置された図示しない第1電極電源線に接続されている。有機EL素子40の第2電極66側端は、表示エリア102の周囲に配置されコモン電位ここでは接地電位を供給する図示しない第2電極電源線に接続されている。
【0019】
より詳細に説明すると、画素スイッチ10のゲート電極は走査線Ymに接続され、ソース電極は信号線Xnに接続され、ドレイン電極は蓄積容量素子30の一端及び駆動トランジスタ20のゲート電極に接続されている。駆動トランジスタ20のソース電極は蓄積容量素子30の他端及び電源供給線Pに接続され、ドレイン電極は有機EL素子40の第1電極60に接続されている。
【0020】
画素スイッチ10は、対応走査線Ymを介して選択されたときに対応信号線Xnの映像信号を蓄積容量素子30に書き込み、駆動トランジスタ20の駆動を制御する。
【0021】
このようなアレイ基板100及び封止基板200は、シール材400によって封止されている。このシール材400は、例えば紫外線硬化型樹脂によって形成されている。アレイ基板100と封止基板200との間の所定ギャップに形成された密閉空間には、窒素ガスなどの不活性ガスが充填されている。また、この密閉空間の内部には、乾燥剤が配置され、有機EL素子40に悪影響を与えない程度の乾燥状態に維持されている。
【0022】
図2に示すように、アレイ基板100は、配線基板120上に配置された有機EL素子40を備えている。なお、配線基板120は、ガラス基板やプラスチックシートなどの絶縁性支持基板上に、画素スイッチ10、駆動トランジスタ20、蓄積容量素子30、走査線駆動回路107、信号線駆動回路108、各種配線(走査線、信号線、電源供給線等)などを備えて構成されたものとする。
【0023】
有機EL素子40を構成する第1電極60は、配線基板120表面の絶縁膜上に配置される。この第1電極60は、ここではITO(Indium Tin Oxide:インジウム・ティン・オキサイド)やIZO(インジウム・ジンク・オキサイド)などの光透過性導電部材によって形成され、陽極として機能する。
【0024】
有機活性層64は、少なくとも発光機能を有する有機化合物を含み、各色共通に形成されるホールバッファ層、エレクトロンバッファ層、及び各色毎に形成される有機発光層の3層積層で構成されても良く、機能的に複合された2層または単層で構成されても良い。例えば、ホールバッファ層は、陽極および有機発光層間に配置され、芳香族アミン誘導体やポリチオフェン誘導体、ポリアニリン誘導体などの薄膜によって形成される。発光層は、赤、緑、または青に発光する発光機能を有する有機化合物によって形成される。この発光層は、例えば高分子系の発光材料を採用する場合には、PPV(ポリパラフェニレンビニレン)やポリフルオレン誘導体またはその前駆体などの薄膜により構成される。
【0025】
第2電極66は、有機活性層64上に各有機EL素子40に共通に配置される。この第2電極66は、例えばCa(カルシウム)、Al(アルミニウム)、Ba(バリウム)、Ag(銀)、Yb(イッテルビウム)などの電子注入機能を有する金属膜によって形成され、陰極として機能している。この第2電極66は、陰極として機能する金属膜の表面をカバーメタルで被覆した2層構造であっても良い。カバーメタルは、例えばアルミニウムによって形成される。
【0026】
このように構成された有機EL素子40では、第1電極60と第2電極66との間に挟持された有機活性層64に電子及びホールを注入し、これらを再結合させることにより励起子を生成し、この励起子の失活時に生じる所定波長の光放出により発光する。ここでは、このEL発光は、アレイ基板100の下面側すなわち第1電極60側から出射される。
【0027】
ところで、アレイ基板100は、表示エリア102において、各画素RX(R、G、B)を分離する隔壁70を備えている。隔壁70は、第1電極60の周縁に沿って格子状に配置されている。また、この隔壁70は、親液性を有する有機材料によって形成された第1絶縁層71、及び、第1絶縁層71上に配置され疎液性を有する有機材料によって形成された第2絶縁層72を積層した構造を有している。これら第1絶縁層72を構成する第1有機材料及び第2絶縁層72を構成する第2有機材料は、ともに所定の波長帯域に所定の感度を有している。
【0028】
すなわち、第1絶縁層71は、有機活性層64を形成するための高分子系の発光材料と親和性を有する第1有機材料によって形成される。例えば、この第1絶縁層71は、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック系樹脂などの第1有機材料によって形成される。
【0029】
また、第2絶縁層72は、有機活性層64を形成するための高分子系の発光材料と親和性を有さない第2有機材料によって形成される。例えば、この第2絶縁層72は、主鎖にフッ素(F)、シリコン(Si)などを含有し、また、側鎖にメチル基(CH3−)などを含有する第2有機材料によって形成される。
【0030】
第1絶縁層71は、各画素PXにおいて、実質的に表示に寄与する第1開口部AP1を規定する。すなわち、第1絶縁層71は、配線基板120上に独立島状に形成された第1電極60の周縁を1乃至4μm程度の幅で覆うように配置され、第1電極60を画素毎に電気的に分離する。また、第1絶縁層71の周端面71Aによって囲まれた第1開口部AP1は、第1電極60を露出し、第1電極60上への有機活性層64の配置を可能とする。
【0031】
第2絶縁層72は、各画素PXにおいて、第1開口部AP1より径の大きな第2開口部AP2を規定する。すなわち、第2絶縁層72は、第1開口部AP1を規定する第1絶縁層71の周端面71Aに沿って配置される。また、第2絶縁層72の周端面72Aによって囲まれた第2開口部AP2は、第1開口部AP1及び第1絶縁層71の周端面71Aを露出し、第1電極60上への有機活性層64の配置を可能とする。
【0032】
親液性を有する第1絶縁層71の開口周端面すなわち有機活性層64に接触する面71Aは、配線基板120の主面120Aとの間の成す角度(すなわちテーパ角度)θが45°以下になるように形成されることが望ましい。ここでは、隔壁70を構成する少なくとも第1絶縁層71の周端面71Aと配線基板主面120Aとの成す角度を45°以下としたが、第2絶縁層72の周端面72Aと配線基板主面120Aとの成す角度も45°以下とすることが望ましい。これにより、第1開口部AP1に配置された有機活性層64の膜厚を平坦化することが可能となる。
【0033】
隔壁70全体の膜厚を約3μmに設定した場合には、第1絶縁層71は、1000オングストローム以上でありしかも5000オングストローム以下の膜厚を有して形成されることが望ましい。また、第2絶縁層72は、25000オングストローム以上でありしかも29000オングストローム以下の膜厚を有して形成されることが望ましい。このような膜厚構成にすることで、溶液状の発光材料を平坦にすることが出来る。すなわち、発光材料は、吐出直後は隔壁内部にドーム状に盛り上がるように収納される。この液が隣接画素と混ざらないためには、少なくともドーム状の液高さの1/5の高さの隔壁が必要である。また溶媒を蒸発させた後の膜の厚みは、正孔輸送層及び発光層を含め1000〜3000オングストロームとなるため、第1絶縁層71を吐出直後に形成される発光層膜厚の1/2未満の厚みにすることで、形成される発光層膜厚が非常に均一となる。
【0034】
なお、第1絶縁層71は、その材質や粘度にもよるが3000オングストロームより薄い均一な膜厚を有するように形成することは困難であるが、第1電極60の周縁を確実に覆うことができしかも膜厚の十分な制御が可能であれば、より薄い膜厚、例えば第1電極60の膜厚(例えば500オングストローム)より薄く形成しても良い。
【0035】
また、隔壁70全体の膜厚を3μmより大きく設定した場合であっても、第1絶縁層71の膜厚を5000オングストローム以下とし、第2絶縁層72の膜厚を25000オングストローム以上とし、主に第2絶縁層72の膜厚で隔壁70全体の膜厚が制御される。
【0036】
(第1構造例)
まず、隔壁70の第1構造例について説明する。すなわち、有機EL素子40は、図2に示すような構造の隔壁70によって画素分離される。この隔壁70は、親液性の第1絶縁層71及び疎液性の第2絶縁層の2層を積層した構造を有している。また、第1絶縁層71の周端面71A及び第2絶縁層72の周端面72Aは、同一平面を形成するよう面一に配置され、ともに、配線基板主面120Aとの間のテーパ角度θが45°以下となるように形成されている。つまり、第1絶縁層71の上面部と第2絶縁層72の下面部は同一形状となるよう形成されている。
【0037】
このような構造の隔壁70を形成するためには、例えば第1絶縁層71及び第2絶縁層72は、ともに、露光されることによって現像液に対して可溶性となるポジティブタイプであって、しかも、所定の波長帯域に対して同等の感度を有する感光性有機材料によって形成される。
【0038】
すなわち、第1電極60を有する配線基板120上に親液性を有する第1有機材料でなる第1有機膜を成膜し、続けて、第1有機膜上に疎液性を有する第2有機材料でなる第2有機膜を成膜する。そして、これら第1有機膜及び第2有機膜を同時に所定の波長帯域の光源を用いてフォトマスクを介して露光した後、同時に現像する。露光時のランプ出力を調整することにより、露光領域周辺で露光量を制御することができ、隔壁の開口側面にテーパー形状を形成することができる。これにより、第1有機材料からなる第1絶縁層71及び第2有機材料からなる第2絶縁層72を積層した構造の隔壁70が形成される。
【0039】
このような第1構造例の隔壁70を備えた有機EL表示装置1によれば、第1絶縁層71及び第2絶縁層72のテーパ角度を45°以下とし、しかも、第1電極60の周縁に配置された第1絶縁層71を親液性の第1有機材料によって形成する。このため、高分子系の発光材料を用いてインクジェット法により有機活性層64を成膜する場合においても、第1開口部AP1内における有機活性層64の膜厚をほぼ均一化することができる。これにより、第1電極60と第2電極66との間でのショートを防止することができ、製造歩留まりを改善することができる。
【0040】
また、第1絶縁層71及び第2絶縁層72をともに所定の波長帯域に対して同等の感度を有する感光性有機材料によって形成することにより、これらを形成する第1有機膜及び第2有機膜を同時に露光ししかも同時に現像することで2層積層構造の隔壁70を形成することが可能である。このため、無機絶縁層を用いて隔壁を形成した場合より、製造工程数を大幅に削減することができる。これにより、製造コストを削減することができ、しかも製造歩留まりを向上することができる。
【0041】
また、有機活性層64が乾燥時、隔壁開口側面に付着形成された場合でも、隔壁開口側面がテーパー状に形成されるため、有機活性層の付着部分は非発光領域とすることができ、発光領域での有機活性層の膜厚をほぼ均一とすることができ、表示品位を良好なものとすることができる。
【0042】
(第2構造例)
次に、隔壁70の第2構造例について説明する。すなわち、有機EL素子40は、図3に示すような構造の隔壁70によって画素分離される。この隔壁70は、親液性の第1絶縁層71及び疎液性の第2絶縁層の2層を積層した構造を有している。また、第2絶縁層72の周端面72Aは、第1絶縁層71の周端面71Aより後退して配置される。ここでは、第2絶縁層72の周端面72Aは、例えば第1絶縁層71の周端面71Aより1乃至1.5μmの幅で後退している。これにより、第1絶縁層71及び第2絶縁層72によって段差が形成される。
【0043】
また、このような第2構造例では、第1絶縁層71の周端面71Aは、配線基板主面120Aとの間のテーパ角度θ1が45°以下となるように形成されるが、第2絶縁層71の周端面72Aは、必ずしもテーパ角度θ2が45°以下である必要はない。
【0044】
このような構造の隔壁70を形成するためには、例えば第1絶縁層71及び第2絶縁層72は、ともに、ポジティブタイプの感光性有機材料によって形成され、しかも、第2絶縁層72は、所定の波長帯域に対して第1絶縁層71を形成する第1有機材料より高い感度、例えば20%以上高い感度を有する第2有機材料によって形成される。つまり、第1有機材料と第2有機材料との間に20%以上の感度差を設けることで、第2絶縁層72を第1絶縁層71から1μm以上後退させることができる。
【0045】
すなわち、第1電極60を有する配線基板120上に親液性を有する第1有機材料でなる第1有機膜を成膜し、続けて、第1有機膜上に疎液性を有する第2有機材料でなる第2有機膜を成膜する。そして、これら第1有機膜及び第2有機膜を同時に所定の波長帯域の光源を用いてフォトマスクを介して露光する。このとき、第2有機材料は、第1有機材料より高感度であるため、フォトマスクのパターンより広範囲にわたって露光される。その後、これら第1有機膜及び第2有機膜を同時に現像する。これにより、第1有機材料からなる第1絶縁層71及び第2有機材料からなる第2絶縁層72を積層した構造の隔壁70が形成される。
【0046】
このような第2構造例の隔壁70を備えた有機EL表示装置1によれば、第2絶縁層72を所定の波長帯域に対して第1絶縁層71より高感度な感光性有機材料によって形成する。このため、これらを形成する第1有機膜及び第2有機膜を同一マスクを用いて同時に露光ししかも同時に現像することで、第2絶縁層72を第1絶縁層71の周縁より後退させて積層した構造の隔壁70を形成することが可能である。このため、無機絶縁層を用いて隔壁を形成した場合より、製造工程数を大幅に削減することができる。これにより、製造コストを削減することができ、しかも製造歩留まりを向上することができる。
【0047】
また、少なくとも第1絶縁層71のテーパ角度を45°以下とし、しかも、第1電極60の周縁に配置された第1絶縁層71を親液性の第1有機材料によって形成する。このため、高分子系の発光材料を用いてインクジェット法により有機活性層64を成膜する場合において、必ずしも第2絶縁層72の周端面72Aのテーパ角度を45°以下に制御しなくても、第1開口部AP1内における有機活性層64の膜厚をほぼ均一化することができる。また、後の加熱工程により第1絶縁層71及び第2絶縁層72が加熱された場合でも、上層の第2絶縁層72が軟化して第1絶縁層71の周端面71Aを覆ってしまうことを防止できる。これにより、第1電極60の周縁に沿って親液性の第1絶縁層71が確実に配置され、第1電極60と第2電極66との間でのショートを防止することができ、製造歩留まりを改善することができる。
【0048】
(第3構造例)
次に、隔壁70の第3構造例について説明する。すなわち、有機EL素子40は、図4に示すような構造の隔壁70によって画素分離される。この隔壁70は、3層以上の複数の絶縁層を積層して構成され、最も下層(配線基板120側)に親液性の有機材料からなる第1絶縁層71を有するとともに、最も上層(封止基板200側)に疎液性の有機材料からなる第2絶縁層72を有する多層構造を有している。
【0049】
このような第3構造例の隔壁70を備えた有機EL表示装置1によれば、上述した第1及び第2構造例と同様の効果が得れるとともに、容易に隔壁の膜厚を増大することが可能となる。
【0050】
尚、第3構造例に第2構造例を組み合わせることも可能である。
【0051】
(製造方法)
次に、有機EL表示装置の製造方法について説明する。ここでは、第2構造例の隔壁を備えた有機EL素子を形成するための製造方法について説明する。
【0052】
まず、第1電極60を有する配線基板120を用意する。すなわち、金属膜及び絶縁膜の成膜、パターニングなどの処理を繰り返し、絶縁性基板上に、画素スイッチ10、駆動トランジスタ20、蓄積容量素子30、走査線駆動回路107、信号線駆動回路108の他に、信号線Xn、走査線Ym、電源供給線P等の各種配線も形成した、縦480画素、横640×3(R,G,B)画素の合計92万画素を有した配線基板120を形成する。そして、各画素にITOからなる500オングストロームの膜厚を有する第1電極60を形成する。この第1電極60については、一般的はフォトリソグラフィプロセスで形成しても良いし、マスクスパッタ法で形成しても良い。
【0053】
続いて、図5の(a)に示すように、このような配線基板120上に親液性を有する第1有機膜81を成膜する。すなわち、第1有機膜81を形成する第1有機材料としてポジティブタイプのアクリル系感光性樹脂を、スピンナーなどで5000オングストロームの膜厚を有するように塗布する。そして、この第1有機材料81を、約90℃の高温下で120sec間乾燥させる。
【0054】
続いて、図5の(b)に示すように、第1有機材料81上に疎液性を有する第2有機膜82を成膜する。すなわち、第2有機膜82を形成する第2有機材料として主鎖にシリコン(Si)を有し、しかも側鎖にメチル基(CH3−)を主に有する疎液性のポジティブタイプの感光性樹脂を、スピンナーなどで25000オングストロームの膜厚を有するように塗布する。そして、この第2有機材料82を、90℃の高温下で120sec間乾燥させる。
【0055】
続いて、図5の(c)に示すように、第1有機膜81及び第2有機膜82を同時に露光する。すなわち、露光用の光源として例えば紫外の波長帯域(約365nm)を有する出力75mWの強力なランプを用いて、画素に対応した部分に光が照射されるようなフォトマスクPMを介して、250mJの照射エネルギで第1有機膜81及び第2有機膜82を一括で露光する。このように、大きな出力の光源を用いることが可能であれば、露光工程は、露光時間を短縮できる一括露光によって行われることが望ましいが、配線基板120を複数の領域に分割して順次露光する分割露光によって行われても良い。。
【0056】
続いて、図6の(a)に示すように、第1有機膜81及び第2有機膜82を同時に現像する。すなわち、2.38%のTMAH(テトラメチル・アンモニウム・ハイドロオキサイド)溶液を用いて第1有機材料81及び第2有機材料82を現像する。そして、220℃の高温下で30分間ベーク処理を行う。これにより、第1有機材料からなる第1絶縁層71及び第2有機材料からなる第2絶縁層72を積層した構造の隔壁70を形成する。
【0057】
このとき、紫外の波長帯域に対して第2有機材料82を第1有機材料81より約20%高感度に設定した材料を選択することにより、同じ照射エネルギで露光しても、第2有機材料82は、第1有機材料81よりも広範囲にわたって感光し、現像液に対して可溶性となる。このため、現像後に残った第2有機材料82は、第1有機材料81より1μm以上の幅Wで後退する。これにより、第1有機材料81と第2有機材料82とで段差が形成される。
【0058】
また、露光されるマスクパターンの周辺も弱い照射エネルギで露光されるため、現像後に残った第1有機材料81及び第2有機材料82の周端面にテーパ角度が付き易くなる。このテーパ角度は、有機材料の選択、照射エネルギの設定、現像速度の設定などを調整することで制御可能である。
【0059】
続いて、図6の(b)に示すように、各画素内に、有機発光層の他にホールバッファ層などを含む有機活性層64を塗布する。すなわち、ホールバッファ層や有機発光層などを形成する高分子系発光ポリマ材料の2.0wt%重量溶液を、隔壁70によって区画された画素内に向けて噴射し、第1電極60上に塗布する。この溶液の塗布は、ピエゾ式インクジェットノズルを用い、発光ポリマ材料の供給量が0.05ml/minの条件下で行われる。
【0060】
このように塗布された発光ポリマ材料の溶液は、各画素の周辺に配置された隔壁70の下部に露出した親液性の第1絶縁層71部分により、画素内での広がりを阻害されること無く、均一に広がる。
【0061】
そして、100℃の高温下で15秒間の乾燥処理を行うことで、溶液に含まれる溶媒を除去する。このようにして形成された各画素の有機活性層64は、溶媒除去後に均一な膜厚に形成され、ここでは約1500オングストロームの膜厚に形成される。このため、後に形成される第2電極66と第1電極60との間が確実に電気的に絶縁され、ショートの発生を防止することができる。
【0062】
続いて、図6の(c)に示すように、有機活性層64上に第2電極66を形成する。すなわち、陰極として機能する金属膜としてバリウム(Ba)を10−7Paの真空度において600オングストロームの膜厚に蒸着し、続けて、カバーメタルとして機能する金属膜としてアルミニウム(Al)を1500乃至3000オングストロームの膜厚で蒸着する。これにより、有機EL素子40が形成される。
【0063】
続いて、アレイ基板100上の表示エリア102を封止するために、封止基板200の外周に沿って紫外線硬化型のシール材400を塗布し、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気中において、アレイ基板100と封止基板200とを貼り合わせる。これにより、有機EL素子40は、不活性ガス雰囲気の密閉空間内に封入される。その後、紫外線を照射して、シール材300を硬化させる。
【0064】
このようにして形成した下面発光方式のカラー表示型アクティブマトリクス有機EL表示装置では、有機活性層64の膜厚異常に起因するような表示不良のない、良好な表示が得られた。また、有機活性層64の形成にインクジェット方式を採用しているため、発光ポリマ材料の使用効率は80%程度と高く、発光ポリマ材料の供給系に残留したもの以外は全て有効に成膜に用いられたことが分かった。
【0065】
ここで、上記実施形態のように隔壁70の開口側面が基板表面に対して鋭角をなすようテーパーを有する構造と、開口側面が基板表面の法線方向に対して平行となるような構造との有機EL素子40の有機活性層64の成膜状態を比較する。図7(a)は、一例として上記第1構造例の有機活性層の膜厚分布を示すもので、この膜厚分布は、一画素について、第1絶縁層71の周端面71Aによって規定された第1開口部内及びその周縁に配置された有機活性層64の膜厚を測定した結果である。ここで、「0」の位置は第1絶縁層71と第1電極60上に配置された有機活性層64との境界に相当し、正の画素内距離を有する位置は第1開口部内の位置に相当し、また、負の画素内距離を有する位置は隔壁70(第1絶縁層71)上の位置に相当するものとする。なお、この膜厚分布は、FIB加工SEM写真により画素内部の隔壁エッジからの各層の断面像を10〜15μm間隔で撮影し,その膜厚を計測することにより得られる。
【0066】
ここでは、第1絶縁層71は、約5000オングストロームの膜厚を有するように形成し、その周端面71Aのテーパ角度θ1は約40°に形成した。また、第2絶縁層72は、約25000オングストロームの膜厚を有するように形成し、その周端面72Aのテーパ角度θ2は約40°に形成した。また、第2絶縁層72の周端面72Aは、第1絶縁層の周端面71Aと面一となるよう、つまり第1絶縁層の上面部の開口径と第2絶縁層の下面部の開口径とが同一となるように形成した。また、有機活性層64は、約1500オングストロームの膜厚を有するように形成した。
【0067】
図7の(a)に示すように、上述した有機EL素子40によれば、第1開口部AP1内に配置された有機活性層64がほぼ均一な膜厚に形成されたことを確認できた。
【0068】
これに対して、比較例では、第1絶縁層71は、約5000オングストロームの膜厚を有するように形成し、その周端面71Aのテーパ角度θ1は約90°に形成した。また、第2絶縁層72は、約25000オングストロームの膜厚を有するように形成し、その周端面72Aのテーパ角度θ2は約90°に形成した。また、第2絶縁層72の周端面72Aは、第1絶縁層の周端面71Aと面一となるように形成した。また、有機活性層64は、上記と同様に約1500オングストロームの膜厚を有するように形成した。
【0069】
図7の(b)に示すように、比較例の有機EL素子によれば、第1開口部の中央部付近ではほぼ均一な膜厚となるものの、第1開口部の周辺部に向かうほど中央部より大きな膜厚となり、十分に平坦化されていないことが確認できた。
【0070】
このように、隔壁にテーパーを持たせることにより、実質的に発光に寄与する領域、第1開口部内でほぼ均一な膜厚の有機活性層を形成することができる。
【0071】
以上説明したように、この実施の形態に係る表示装置及びその製造方法によれば、高分子系の発光ポリマ材料を適用することで、有機EL素子の有機活性層をインクジェット法にて選択的に成膜する方法を採用することができる。この成膜方法は、工程数が少なく、発光ポリマ材料の使用効率も格段によいといったメリットもある。
【0072】
また、各画素を分離する隔壁を複数の層からなる積層構造とし、最も下層で第1電極の周囲を覆うように親液性の有機絶縁層を配置し、また最も上層に疎液性の有機絶縁層を配した構造とする。このような親液性の有機絶縁層は、高分子系の発光ポリマ材料とよく馴染むため、無機絶縁膜からなる親液膜が無くても画素内の有機活性層の膜厚を均一化することができる。
【0073】
さらに、隔壁を構成する複数の有機絶縁層は、個々にパターニングするのではなく,同一波長に同一性質の感光性を持つ有機材料を使用して形成する。これにより、それぞれの有機材料を成膜した後に、1種類のフォトマスクを介して同時に露光した後に現像することで、所望する積層構造の隔壁を形成することができる。このため、層間の合わせにズレを生じることが無く、しかも、製造工程数を削減することができる。
【0074】
また、少なくとも親液性の有機絶縁層の出来上がりのテーパ角度を45°以下とすることにより、噴射された発光ポリマ材料の乾燥時に発生する膜厚の不均一性を抑制することができる。
【0075】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【0076】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、製造歩留まりを向上することができる表示装置及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明の一実施の形態に係る有機EL表示装置の構成を概略的に示す図である。
【図2】図2は、図1に示した有機EL表示装置の1画素分の第1構造例を概略的に示す断面図である。
【図3】図3は、図1に示した有機EL表示装置の1画素分の第2構造例を概略的に示す断面図である。
【図4】図4は、図1に示した有機EL表示装置の1画素分の第3構造例を概略的に示す断面図である。
【図5】図5の(a)乃至(c)は、配線基板上に隔壁で区画された有機EL素子を形成するための製造工程を説明するための図である。
【図6】図6の(a)乃至(c)は、配線基板上に隔壁で区画された有機EL素子を形成するための製造工程を説明するための図である。
【図7】図7の(a)及び(b)は、第1開口部内及びその周縁に配置された有機活性層の膜厚分布を示す図である。
【符号の説明】
1…有機EL表示装置、10…画素スイッチ、20…駆動トランジスタ、30…蓄積容量素子、40…有機EL素子、60…第1電極、64…有機活性層、66…第2電極、70…隔壁、71…第1絶縁層、72…第2絶縁層、100…アレイ基板、200…封止基板、400…シール材、PX…画素、[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a display device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a display device including a plurality of self-luminous elements and a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, an organic electroluminescence (EL) display device has attracted attention as a flat display device. Since this organic EL display device is a self-luminous element, it has a wide viewing angle, can be made thin without a backlight, has low power consumption, and has a fast response speed. ing.
[0003]
Due to these features, the organic EL display device has attracted attention as a promising candidate for a next-generation flat panel display device that can replace the liquid crystal display device. Such an organic EL display device is configured by arranging organic EL elements each having an organic active layer containing an organic compound having a light emitting function between an anode and a cathode as an array substrate in a matrix. Organic EL elements include an element configuration using a low molecular material for an organic active layer and an element configuration using a polymer material.
[0004]
In many cases, a low-molecular element is formed by a dry process such as a vacuum evaporation method, and a laminated structure is easily formed. On the other hand, polymer-based devices are often formed by a wet process such as an ink-jet method, and the ink-jet method has an advantage that the use efficiency of a light-emitting material is extremely high.
[0005]
That is, the organic active layer using a polymer material is formed by applying a liquid light emitting material for each pixel by an ink jet method and drying. In this case, each pixel is partitioned by a partition for separating (insulating) between adjacent pixels. In addition, each pixel includes a lyophilic insulating film having lyophilic property on a partition wall so that a droplet of the applied luminescent material is evenly applied to the inside of the pixel (for example, see Patent Document 1).
[0006]
In forming such a lyophilic insulating film, after forming an inorganic insulating material by a CVD method or the like, a photoresist is applied, the photoresist is patterned by a photo etching process, and the inorganic insulating material exposed from the photoresist is exposed. It is conceivable to form by removing the material and then removing the photoresist. Therefore, the number of manufacturing steps is large, and not only the manufacturing cost is increased, but also the manufacturing yield is reduced.
[0007]
In the case where the partition wall is composed of only the lyophobic film without the lyophilic film, the luminescent material does not adapt to the partition wall, and the luminescent material does not conform to the boundary between the electrode (anode) and the partition wall that are independently formed for each pixel. The film thickness may become extremely thin. In such a case, a short circuit may occur between the electrode (cathode) and the anode on which a film is formed later, and a non-lighted pixel may be generated. For this reason, there arises a problem that the production yield is reduced.
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2002-202735 A
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and has as its object to provide a display device and a method for manufacturing the same, which can improve the production yield.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The method for manufacturing a display device according to the first aspect of the present invention includes:
A first electrode formed in an independent island shape for each pixel arranged in a matrix, a second electrode arranged opposite to the first electrode and commonly formed for all pixels, A method for manufacturing a display device, comprising: an organic active layer held between a first electrode and a second electrode; and a partition disposed along a periphery of the first electrode to separate pixels.
Forming a first organic film made of a first organic material having lyophilicity on a substrate having the first electrode;
Forming a second organic film made of a second organic material having lyophobicity on the first organic film;
The first organic film and the second organic film are exposed in the same process through the same mask in the same process, and then developed to form a first insulating layer made of the first organic material and a second insulating layer made of the second organic material Wherein the partition walls having a structure in which are laminated are formed.
[0011]
The display device according to the second aspect of the present invention includes:
A first electrode formed on the substrate in an independent island shape for each pixel arranged in a matrix, a second electrode arranged opposite to the first electrode and commonly formed on all pixels, An organic active layer held between one electrode and the second electrode; and a partition wall arranged along the periphery of the first electrode to separate pixels.
The partition is configured to include a first insulating layer made of a lyophilic organic material, and a second insulating layer stacked on the first organic insulating layer and made of a lyophobic organic material. ,
An angle formed between an end surface of the first insulating layer along a periphery of the first electrode and a main surface of the substrate is 45 ° or less.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a display device and a method for manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, a self-luminous display device, for example, an organic EL (electroluminescence) display device will be described as an example of the display device.
[0013]
As shown in FIGS. 1 and 2, the organic
[0014]
Each pixel PX (R, G, B) is supplied via a
[0015]
The various organic EL elements 40 (R, G, B) are basically the same, and the
[0016]
The
[0017]
All the scanning lines Ym are connected to the scanning
[0018]
The power supply line P is connected to a first electrode power line (not shown) arranged around the
[0019]
More specifically, the gate electrode of the
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
As shown in FIG. 2, the
[0023]
The
[0024]
The organic
[0025]
The
[0026]
In the
[0027]
By the way, the
[0028]
That is, the first insulating
[0029]
In addition, the second insulating
[0030]
The first insulating
[0031]
The second insulating
[0032]
The opening peripheral end surface of the first insulating
[0033]
When the film thickness of the
[0034]
Although it is difficult to form the first insulating
[0035]
Even when the entire thickness of the
[0036]
(First structural example)
First, a first structural example of the
[0037]
In order to form the
[0038]
That is, a first organic film made of a first organic material having lyophilicity is formed on the
[0039]
According to the organic
[0040]
Further, by forming both the first insulating
[0041]
Further, even when the organic
[0042]
(Second structural example)
Next, a second structural example of the
[0043]
Further, in such a second structure example, the
[0044]
In order to form the
[0045]
That is, a first organic film made of a first organic material having lyophilicity is formed on the
[0046]
According to the organic
[0047]
Further, at least the taper angle of the first insulating
[0048]
(Third structural example)
Next, a third structural example of the
[0049]
According to the organic
[0050]
Note that it is also possible to combine the third structural example with the second structural example.
[0051]
(Production method)
Next, a method for manufacturing the organic EL display device will be described. Here, a description will be given of a manufacturing method for forming an organic EL element having a partition of the second structure example.
[0052]
First, a
[0053]
Subsequently, as shown in FIG. 5A, a first
[0054]
Subsequently, as shown in FIG. 5B, a second
[0055]
Subsequently, as shown in FIG. 5C, the first
[0056]
Subsequently, as shown in FIG. 6A, the first
[0057]
At this time, by selecting a material in which the second
[0058]
Further, since the periphery of the mask pattern to be exposed is also exposed with weak irradiation energy, the peripheral end surfaces of the first
[0059]
Subsequently, as shown in FIG. 6B, an organic
[0060]
The solution of the light-emitting polymer material applied in this manner is prevented from spreading in the pixel by the lyophilic first insulating
[0061]
Then, the solvent contained in the solution is removed by performing a drying process at a high temperature of 100 ° C. for 15 seconds. The organic
[0062]
Subsequently, as shown in FIG. 6C, a
[0063]
Subsequently, in order to seal the
[0064]
In the bottom emission type color display type active matrix organic EL display device formed in this way, good display was obtained without display defects caused by abnormal film thickness of the organic
[0065]
Here, a structure in which the opening side surface of the
[0066]
Here, the first insulating
[0067]
As shown in FIG. 7A, according to the
[0068]
On the other hand, in the comparative example, the first insulating
[0069]
As shown in FIG. 7B, according to the organic EL element of the comparative example, although the film thickness becomes almost uniform near the center of the first opening, the center becomes closer toward the periphery of the first opening. It was confirmed that the film thickness was larger than that of the portion and the surface was not sufficiently flattened.
[0070]
In this manner, by providing the partition walls with a taper, an organic active layer having a substantially uniform thickness can be formed in the region substantially contributing to light emission and in the first opening.
[0071]
As described above, according to the display device and the method of manufacturing the same according to this embodiment, the organic active layer of the organic EL element can be selectively formed by the inkjet method by applying the polymer-based light emitting polymer material. A method of forming a film can be adopted. This film forming method has the advantages that the number of steps is small and the use efficiency of the light emitting polymer material is remarkably good.
[0072]
Further, a partition wall for separating each pixel has a laminated structure composed of a plurality of layers, a lyophilic organic insulating layer is disposed so as to cover the periphery of the first electrode in the lowest layer, and a lyophobic organic insulating layer is formed in the uppermost layer. A structure in which an insulating layer is provided. Since such a lyophilic organic insulating layer is well compatible with a polymer-based light-emitting polymer material, it is necessary to make the thickness of the organic active layer in a pixel uniform even without a lyophilic film made of an inorganic insulating film. Can be.
[0073]
Further, the plurality of organic insulating layers constituting the partition are not formed individually but are formed using an organic material having photosensitivity of the same property at the same wavelength. Thereby, after forming each organic material, it is possible to form a partition having a desired laminated structure by simultaneously exposing through a single type of photomask and then developing. Therefore, no misalignment occurs between the layers, and the number of manufacturing steps can be reduced.
[0074]
In addition, by setting at least the completed taper angle of the lyophilic organic insulating layer to 45 ° or less, it is possible to suppress the nonuniformity of the film thickness generated when the injected light emitting polymer material is dried.
[0075]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention at the stage of implementation. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Further, components of different embodiments may be appropriately combined.
[0076]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a display device and a method for manufacturing the same, which can improve the manufacturing yield.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an organic EL display device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a first structural example for one pixel of the organic EL display device shown in FIG.
FIG. 3 is a sectional view schematically showing a second structure example for one pixel of the organic EL display device shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a sectional view schematically showing a third structural example for one pixel of the organic EL display device shown in FIG. 1;
FIGS. 5A to 5C are diagrams for explaining a manufacturing process for forming an organic EL element partitioned by a partition on a wiring board.
FIGS. 6A to 6C are views for explaining a manufacturing process for forming an organic EL element partitioned by a partition on a wiring board.
FIGS. 7A and 7B are diagrams showing a film thickness distribution of an organic active layer disposed in a first opening and at a periphery thereof. FIGS.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記第1電極を有する基板上に親液性を有する第1有機材料でなる第1有機膜を成膜し、
前記第1有機膜上に疎液性を有する第2有機材料でなる第2有機膜を成膜し、
前記第1有機膜及び前記第2有機膜を同一マスクを介して同一工程で露光した後に現像して、前記第1有機材料からなる第1絶縁層及び前記第2有機材料からなる第2絶縁層を積層した構造の前記隔壁を形成することを特徴とする表示装置の製造方法。A first electrode formed in an independent island shape for each pixel arranged in a matrix, a second electrode arranged opposite to the first electrode and commonly formed for all pixels, A method for manufacturing a display device, comprising: an organic active layer held between a second electrode; and a partition disposed along a periphery of the first electrode and separating each pixel.
Forming a first organic film made of a first organic material having lyophilicity on a substrate having the first electrode;
Forming a second organic film made of a second organic material having lyophobicity on the first organic film;
The first organic film and the second organic film are exposed in the same process through the same mask in the same process, and then developed to form a first insulating layer made of the first organic material and a second insulating layer made of the second organic material A method of manufacturing a display device, comprising forming the partition wall having a structure in which are laminated.
前記隔壁は、親液性を有する有機材料からなる第1絶縁層と、前記第1有機絶縁層上に積層され疎液性を有する有機材料からなる第2絶縁層と、を有して構成され、
前記第1絶縁層の前記第1電極の周縁に沿った端面と、前記基板の主面との間の成す角度は、45°以下であることを特徴とする表示装置。A first electrode formed on the substrate in an independent island shape for each pixel arranged in a matrix, a second electrode arranged opposite to the first electrode and commonly formed on all pixels, An organic active layer held between one electrode and the second electrode; and a partition wall arranged along the periphery of the first electrode to separate pixels.
The partition is configured to include a first insulating layer made of a lyophilic organic material, and a second insulating layer stacked on the first organic insulating layer and made of a lyophobic organic material. ,
A display device, wherein an angle formed between an end surface of the first insulating layer along a periphery of the first electrode and a main surface of the substrate is 45 ° or less.
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