JP2005063785A - 隔壁パターン及びその形成方法 - Google Patents

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Yoshihiko Sumiyoshi
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Abstract

【課題】基板上に厚み方向においてより厚く、かつ精度よく形成されるディスプレイパネル用の隔壁パターンを提供し、ひいては高品質なディスプレイパネルを提供する。
【解決手段】基板12の上側に設けられていて、有機EL発光材料及びカラーフィルタ形成用の色材のいずれか一方又は双方が注入される開口部18を画成するディスプレイパネルの隔壁パターン16は、隔壁パターンの頂部に、隔壁パターンの厚みよりも浅い深さの退避溝22を具えている。
【選択図】図1

Description

この発明は、ディスプレイパネルの製造工程において形成される隔壁パターン及びその形成方法に関する。
ディスプレイパネル、例えば、有機ELディスプレイパネルの製造工程には、有機EL発光層の形成工程及びカラーフィルタの形成工程が含まれている。有機EL発光層やカラーフィルタの形成には、いわゆるインクジェットプリンティング法の適用が知られている。この方法は、有機EL発光材料及びカラーフィルタ用の色材をノズルから噴射することによって印刷する方法である。
また、半導体デバイスプロセスのコアテクノロジであるリソグラフィ技術は、微細化がますます進む傾向にある。例えば、より微細な加工技術として期待されているのがF2レーザリソグラフィ、極端紫外線露光、電子線縮小転写露光及びX線リソグラフィである。これらのリソグラフィ技術によれば、40nmから70nmのパターン形成が可能である。しかしながら、露光装置及び露光に使用されるマスクのコストが高くなってしまっている。
プリンストン大学のChouらによって、提案されたナノインプリントリソグラフィは、非常に低いコストで、10nm程度の解像度を得ることが可能な加工技術として注目されている(例えば、非特許文献1参照。)。
砥粒加工学会誌 46巻6号 p282−285
有機ELディスプレイパネルの製造工程には、リソグラフィ技術を用いて、基板上に形成される有機EL発光層、カソード電極及びカラーフィルタを含む積層体を画素ごと、或いはRGBごとに分離するための隔壁パターンを形成する工程が含まれる。従来のリソグラフィ技術では、この隔壁パターンの厚み、すなわち層の高さを高く形成することは困難であった。
インクジェット法により、隔壁パターン同士の間隙(以下、単に開口部と称する。)に、有機EL発光材料又はカラーフィルタ用の色材を注入する場合には、壁高が低いため、特に隔壁パターンの頂面の濡れ性の影響で、隣接する開口部に余剰の有機EL発光材料又はカラーフィルタ用の色材が、隔壁パターンを乗り越えて流入してしまう。その結果、有機EL発光材料又はカラーフィルタ用の色材の複数の開口部の各々への注入量を、均一に注入できない。特に、カラーフィルタ用の色材の場合には、本来隣接する開口部に注入されるべき材料が注入先以外の開口部に流入して混入してしまうため、パネルの表示品質に悪影響を及ぼすという問題があった。このため、従来は、隔壁パターンの頂面に対してプラズマ処理等を行うことで、隔壁パターンの頂面の濡れ性を改質して、上述した材料の複数の注入先以外の開口部へわたる流入を防止するという試みがなされている。
しかしながら、このような工程をもってしても上述した問題点を解決するには至っていないのが現状である。
そこで、この発明は、特に厚み方向においてより厚く、かつ精度よく形成される隔壁パターンを提供し、ひいては高品質なディスプレイパネルを提供することを目的とする。
また、この発明は、簡易な工程で、精度よく形成することができる隔壁パターンの形成方法、及びディスプレイパネルの製造方法を提供することを目的とする。
この発明の隔壁パターンの構成によれば、下記のような構成上の特徴を有している。
すなわち、この発明のディスプレイパネルの隔壁パターンは、基板の上側に設けられている。この隔壁パターンは、有機EL発光材料及び及びカラーフィルタ形成用の色材のいずれか一方又は双方が注入される開口部を画成している。
隔壁パターンの頂部には、隔壁パターンの厚みよりも浅い深さの退避溝を具えている。
隔壁パターンは、互いに平行に離間して画成する同一形状、かつ同一サイズの複数の線状の開口部を画成するパターンとすることができる。
また、隔壁パターンは、マトリクス状に配列された同一形状、かつ同一サイズの複数の開口部を画成するパターンとすることができる。
隔壁パターンは、基板に対して垂直な壁面をもって前記開口部を画成する構成とすることができる。
また、隔壁パターンは、上段部及び上段部の直下に位置する下段部からなる2段構造とすることもできる。このとき、上段部を延在方向に対して垂直に切断したときの断面形状は、延在方向に対して垂直に切断したときの開口部の幅が、上方に向かうほど広くなる傾斜を有し、かつ上段部の頂部には退避溝が形成されているのがよい。加えて、下段部を延在方向に対して垂直に切断したときの断面形状は、長方形とするのがよい。
さらに、隔壁パターンは、上段部及び上段部の直下に位置する下段部からなる2段構造とされていて、上段部を延在方向に対して垂直に切断したときの断面形状は、延在方向に対して垂直に切断したときの開口部の幅が、上方に向かうほど広くなる傾斜を有し、かつ上段部の頂部には退避溝が形成されている。加えて、下段部を延在方向に対して垂直に切断したときの断面形状は、上底の大きさが下底の大きさよりも大きい台形とするのがよい。
また、退避溝の内側壁は、隔壁パターンの頂部から退避溝の底面方向に向かうに従って、隔壁パターンの厚みが減少する傾斜を有する構成とするのがよい。ここでいう隔壁パターンの厚みとは、基板に対して垂直方向の厚みをいう。
このようにすれば、隣接する開口部に、隔壁パターンを乗り越えて流入してしまいかねない余剰の有機EL発光材料又はカラーフィルタ用の色材を、内側壁の頂端縁で効率的に捕捉して、退避溝の底面方向に誘導して蓄えることができる。結果として、複数の開口部の各々への注入量を、均一に注入することができる。
この隔壁パターンの幅は、最小でも1μmとし、かつ隔壁パターンの幅:高さの比率は最大でも1:10とするのがよい。
この発明の隔壁パターンの形成方法は、主として以下の工程を含んでいる。
(1)基板の上側全面に、隔壁パターン材料を塗布する工程と、(2)前記隔壁パターン材料が塗布された基板を、隔壁パターン材料のガラス転移温度よりも高い温度で加熱する工程と、(3)温度を保持した状態で、隔壁パターン材料の上側から、型を接触させて押圧することで、所定のパターンを有する隔壁パターンを形成する工程と、(4)隔壁パターンが形成された基板を、型を接触させた状態で、ガラス転移温度よりも低い温度に冷却する工程と、(5)型を、隔壁パターンから剥離する工程とを含んでいる。
上述した隔壁パターンの形成方法において、隔壁パターンが画成する開口部から、隔壁パターンよりも下部の構造が露出しない場合には、(3)工程の後に、開口部の底部に残存した隔壁パターンの一部を除去して、隔壁パターンよりも下部の構造を露出させる工程をさらに含むのがよい。
このような隔壁パターンの形成方法によれば、従来のパターニング工程と比較して、複雑な構造のパターニングであっても、少ない工程でパターニングを行うことができる。このように、工程数を格段に削減することができるので、コスト削減効果が非常に大きい。
この発明の有機ELディスプレイパネルの製造方法は、主として以下の工程を含んでいる。
(1)基板上に、アノード電極を形成する工程と、(2)アノード電極が形成された基板の全面に、隔壁パターン材料を塗布する工程と、(3)隔壁パターン材料が塗布された基板を、隔壁パターン材料のガラス転移温度よりも高い温度で加熱する工程と、(4)温度を保持した状態で、隔壁パターン材料の上側から、型を接触させて押圧することで、所定のパターンを有する隔壁パターンを形成する工程と、(5)隔壁パターンが形成された基板を、型を接触させた状態で、ガラス転移温度よりも低い温度に冷却する工程と、(6)型を、隔壁パターンから剥離する工程とを含む。
このとき、隔壁パターンが画成する開口部から、アノード電極が露出しない場合には、(6)工程の後に、開口部の底部に残存した隔壁パターンの一部を除去して、アノード電極の表面を露出させる工程をさらに含むのがよい。
隔壁パターンの幅は、最小でも1μmとする工程とするのがよい。
また、隔壁パターンは、隔壁パターンの幅を一定としたときの、厚みに対するアスペクト比を最大でも1:10として、形成するのがよい。
(4)工程は、隔壁パターンの頂部に、有機EL発光材料及びカラーフィルタ用の色材を退避させるための退避溝であって、隔壁パターンの厚みよりも浅い深さの退避溝を、隔壁パターンの形成と同時に、開口部を囲んで形成する工程とするのがよい。
さらに、(4)工程は、退避溝の内側壁を、退避溝の周端縁からの退避溝の内側に向かって傾斜させて形成する工程とするのがよい。
(6)工程の後には、(7)工程として、開口部内に、インクジェットプリンティング法により有機EL発光材料又はカラーフィルタ用の色材を注入する工程をさらに含むのがよい。
この発明の隔壁パターンの構成によれば、特に厚み方向においてより厚く、かつ精度よく均一な厚みとすることができる。従って、隔壁パターンによって画成される開口部内に、均一な量の有機EL発光材料又はカラーフィルタ用の色材を注入することができるので、より高品質なディスプレイパネルを提供することができる。
隔壁パターンの頂面に、退避溝を形成する構成によれば、余剰の有機EL発光材料又はカラーフィルタ用の色材を、退避溝に退避させて貯留することができる。また、特定の開口部に注入されるべき有機EL発光材料又はカラーフィルタ用の色材が、隣接する他の開口部に、隔壁パターンを乗り越えて混入してしまうことを防止することができる。従って、より高品質なディスプレイパネルを提供することができる。
また、この発明の隔壁パターンの形成方法によれば、簡易な工程で、精度よく隔壁パターンを形成することができる。従って、高品質なディスプレイパネルを、歩留まりよく、しかも安価に製造することができる。
この発明のディスプレイパネルは、型を用いたナノインプリンティング法により、より少ない工程数で、複雑な隔壁パターンのパターニングが行える。すなわち、製造工程数を格段に削減できる上、同一の金型を繰り返して複数回使用することができるので、大幅な製造コスト削減が可能となる。結果として、高品位なディスプレイパネルをより安価に提供することができる。
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態につき説明する。なお、図面には、この発明が理解できる程度に各構成成分の形状、大きさ及び配置関係が概略的に示されているに過ぎず、これによりこの発明が特に限定されるものではない。
また、以下の説明において、特定の材料、条件及び数値条件等を用いることがあるが、これらは単なる好適例の1つに過ぎず、従って、何らこれらに限定されない。また、以下の説明に用いる各図において同様の構成成分については、同一の符号を付して示し、その重複する説明を省略する場合もあることを理解されたい。
<第1の実施の形態>
1.ディスプレイパネルの構成例
図1を参照して、この発明の第1の実施の形態の隔壁パターンのディスプレイパネルの構成例につき説明する。この例では、パッシブ型の有機ELディスプレイパネルの構成を例にとって説明する。
図1(A)は、パッシブ型のディスプレイパネルの基本的な構成例を上面側からみて示した概略的な部分的平面図である。特に隔壁パターンの構成を説明するために、隔壁パターンの上面側に、実際には設けられていて、図1(B)には示されている、有機EL発光層、カラーフィルタ層、カソード電極及び封止膜を省略して示してある。図1(B)は、図1(A)のI−Iで示す一点破線に沿って、すなわちアノード電極の延在方向に沿って切断した切り口に相当する断面を示す模式的な断面図である。
この発明のディスプレイパネル10は、基板12を具えている。この基板12は、任意好適な種々の材料からなる透光性又は不透光性の基板を選択することができるが、好ましくは、透明なガラス基板とするのがよい。
基板12上には、アノード電極14が複数の直線ラインからなるストライプ状のラインパターンとして形成されている。この例では、アノード電極14の複数のラインパターンが、アノード電極の延在方向と直交する方向に、所定の間隔で並べられて設けられている。
アノード電極14上には、隔壁パターン16が設けられている。隔壁パターン16は、複数のアノード電極14に対して直交する方向に、所定の間隔で設けられている。これら隔壁パターン16も複数の直線ラインからなるストライプ状のラインパターンとして、互いに平行に、所定の間隔で設けられている。これら隔壁パターン16それぞれの端部は、互いに連続していて、この連続している部分は、周枠壁16aを形成している。
この隔壁パターン16の直線ラインパターンの幅w1は、最小でも1μmであり、最大でも画素の大きさの1/10程度とされる。
また、隔壁パターンの幅w1:厚み(高さ)h1の比率(以下、単にアスペクト比とも称する。)は、最大でも1:10程度である。
隔壁パターン16は、そのラインパターンと、周枠壁16aと相俟って、開口部18を画成する。従って、開口部18は、複数のラインからなるストライプ状のラインパターンとして、所定の間隔で並べられて設けられている。この実施の形態では、開口部18の直線ラインパターンの平面形状は、細長い長方形である。
開口部18を画成する隔壁パターン16の側壁は、アノード電極14の上面14a、すなわち基板12の上面12aに対して垂直に形成されている。開口部18の底面は、アノード電極14に至るように隔壁パターン16により画成されている。この開口部18の幅w0は、ディスプレイの仕様により任意好適に設定されるが、一般的には2〜3μmとされる。
隔壁パターン16の頂部には、退避溝22が形成されている。図1(A)に示す構成例では、開口部18の長尺方向の端縁に沿って開口部18の両側に形成されている。或いはまた、退避溝22は、例えば、複数の開口部18を取り囲む、1つの溝として形成することもできる。
退避溝22は、隔壁パターン16の厚みh1よりも浅い深さ、すなわち、アノード電極14が露出しない深さh2で形成されている。この深さは、アノード電極14が露出しないことを条件として、任意好適な深さとすることができる。
退避溝22の形状、すなわち退避溝22を画成する内側壁22a及び底面の形状は、任意好適な形状とすることができる。図1(B)に示すように、この退避溝22は、断面形状が逆台形の皿型溝とするのが好適である。従って、退避溝22を画成する内側壁22aは、隔壁パターン16の頂部から退避溝22の底面に向かって傾斜している。すなわち、退避溝22の底部の幅w2は、隔壁パターン16の幅w1よりも小さい幅とされている。
このとき、内側壁22aの傾斜は、基板面12aに対して最大でも70°とするのがよい。
また、例えば、内側壁22は、両側から底面に向かう内側壁22a同士を連続的に、すなわち退避溝22をV字型溝に形成することができるし、退避溝22を延在方向に対して垂直方向に切断したときの断面の形状を半円等、すなわち曲面により形成することもできる。
開口部18から露出するアノード電極14の直上には、有機EL発光層24が設けられている。この有機EL発光層24は、隔壁パターン16の延在方向に対して平行に沿って、複数のラインパターンとして設けられている。従って、有機EL発光層24は、所定の間隔で、アノード電極14のラインパターンと直交する方向に、複数のラインからなるストライプ状のラインパターンとしてそれぞれ設けられている。
有機EL発光層24上には、R(赤)、G(緑)及びB(青)のカラーフィルタ層26が有機EL発光層24の上面を覆うようにそれぞれ設けられている。カラーフィルタ層26上には、カソード電極28がカラーフィルタ層を覆うように設けられている。有機EL発光層24の厚み、カラーフィルタ26の厚み、及びカソード電極28の厚みとの和は、隔壁パターン16の厚みh1よりも薄くなっている。
図1(B)に示したように、隔壁パターン16の退避溝22内には、有機EL発光層24、カラーフィルタ26及びカソード電極28の後述する製造工程において、例えば、誤って隔壁パターン16上に滴下されてしまった余剰の材料それぞれが貯留される。結果として、余剰有機EL層24a、余剰カラーフィルタ層26a及び余剰カソード電極28aが積層される。この積層構造は、実際には機能しない構造である。
図1に示した構成例は、上述した構成要素、すなわち、アノード電極14、隔壁パターン16、有機EL発光層24、カラーフィルタ層26及びカソード電極28が、封止膜42により封止されて、外気から隔絶される構成例である。封止膜を用いずに、公知のキャップ構造により封止することもできる。
封止膜42は、例えば第1封止膜42aと、この第1封止膜42a上に設けられている第2封止膜42bとから構成されている。封止膜42の構成については、従来公知の構成を適用することができる。封止膜42及び封止キャップ等の封止構造については、この発明の要旨ではないのでその詳細な説明は省略する。
2.ディスプレイパネルの製造方法
図2〜図4を参照して、この発明の隔壁パターンを具える上述した構造を有するディスプレイパネルの製造方法につき説明する。
一般に、液晶ディスプレイパネル及び有機ELディスプレイパネルの製造工程は、1枚の大判の基板上に、複数のパネルを、例えばマトリクス状に同時に形成することにより行われる。そして、工程終了後、これらを個片化することで、複数のパネルが多面取りされる。以下に説明する製造工程例では、1枚の基板上でマトリクス状に形成される複数のパネルのうち、代表として1つのみを図示して説明する。
まず、図2を参照して、この発明の隔壁パターンの形成方法に使用される型30の基本的な構成例につき説明する。図2(A)は、型30の要部を示す概略的な部分的平面図である。図2(B)は、図2(A)中のII−IIで示す一点破線により切断した切り口を模式的に示す断面図である。
型30は、図1(A)及び図1(B)を参照して説明した隔壁パターン16と開口部18とを型押し形成するために使用される。この型30は、基部31をベースとしている。
この基部31の上側には、隔壁パターン16を画成するための型凹部32が形成されている。さらに、この基部31の上側には、この型凹部32を画成する、上述した開口部18を形成するための複数の第1の凸部33が設けられている。
複数の第1の凸部33は、互いに所定の間隔で離間するラインパターンとして、平行に形成されている。これら型凹部32及び第1の凸部33の外側を囲む周囲には、基部31の表面を露出する周枠溝31aが形成されていて、この周枠溝31aが図1(A)で説明した周枠壁16aを画成する。また、周枠溝31aを囲むフレーム部を35で示す。このフレーム部35は、第1の凸部33と同じ高さである。
型凹部32内には、退避溝22を形成するための第2の凸部34が形成されている。この第2の凸部34は、その頂部の周端縁から外側に第1の凸部33又はフレーム部35の根元に向かう傾斜側壁34bを有する。この傾斜側壁34bにより、上述した内側壁22aが画成される。第1及び第2の凸部33及び34の高さは、上述した隔壁パターンの厚み、形状等を勘案して、任意好適なものとすることができる。
型30の基部31には、ヘッド60が接続されている。ヘッド60は、油圧シリンダ等の伸縮自在な機能部を具え、かつ接続される型30を加熱するための機能部及び型30を冷却するための、例えば、空冷又は水冷方式の機能部を具えている(図示しない。)。従って、このヘッド60は、型30を保持する機能と、所定の圧力をもって型30で隔壁パターン材料16’を押圧する機能と、型30を加熱及び冷却する機能とを有している。
型30は、例えばニッケル(Ni)を材料として、電鋳法により成形することで形成される。以下、この型30の製造方法につき説明する。
まず、シリコン基板を、従来公知のフォトリソグラフィ工程による微細加工技術を用いて、所望の形状、すなわちこの例では製造された型30を用いて形成される隔壁パターン16の形状と同一形状かつ同一サイズとなるようパターニングを行う。このパターニングされたシリコン基板は、基型(マスター)と称される。
次に、この基型上全面に、電鋳法によって所望の厚みにニッケルを堆積させる。
次いで、得られた基型を、例えばKOH等のエッチャントにより溶解する。このようにして、型30を得ることができる。
図3(A)及び(B)は、第1の実施の形態のディスプレイパネルの製造工程を説明するための模式的な断面図である。製造中途のパネルを、図1(A)に示したI−Iで示した一点破線と同じ位置で切断した断面の切り口を模式的に示してある。
図4(A)〜(D)は、第1の実施の形態のディスプレイパネルの製造工程を説明するための図3に続く断面図である。
図3(A)に示したように、基板12上に、アノード電極14を形成する。このアノード電極14は、従来公知の工程により、従来公知の材料をパターニングして形成する。アノード電極14は、例えばITOにより形成される。
次いで、基板12の表面上に、アノード電極14を覆う隔壁パターン材料16’を、例えば従来公知のスピンコート法により設ける。隔壁パターン材料16’は、この発明の目的をそこなわない範囲で任意好適な材料を選択することができる。好ましくは、例えばPMMA、POMA、ポリカーボネートから選択されるいずれかの材料を使用するのがよい。
次に、隔壁パターン材料16’を、任意好適な条件で、選択された材料のガラス転移温度よりも20℃から50℃高い範囲の温度で加熱を行う。加熱温度が例えば500℃を上回る場合には、酸化を防止するために、好ましくは雰囲気を窒素雰囲気として加熱するのがよい。
以下、ポリカーボネート(ガラス転移温度:150℃)を隔壁パターン材料として選択した場合の隔壁パターンの製造工程における諸条件を例に挙げながら説明する。
隔壁パターン材料16’を、ヘッド60を作動させて型30を加熱することにより、170℃から200℃の範囲で加熱する。この例では、通常の雰囲気(空気中)で、好ましくは190℃で加熱するのがよい。
次いで、ナノインプリンティング法によって、隔壁パターンをパターニングする。
ここでは1つの金型パターンのサイズ、すなわち型30のサイズを、20mm×25mmとした例で説明する。例えば、ディスプレイパネルの大きさが、この金型パターンサイズより大きい場合、或いは1枚の基板からマトリクス状に複数のディスプレイパネルを形成する場合には、単一の型30を用いて、基板を移動させるか、又は基板上で型30の位置を移動することにより、複数回に分けて順次にナノインプリンティング工程を行い、パターニングを行うべき領域全面をパターニングする。
図3(B)に示したように、上述の温度を保持した状態で、型30を、ヘッド60を作動させることで隔壁パターン材料16’に接触させる。然る後、型30で隔壁パターン材料16’を押圧して、隔壁パターン16をパターニングする。この例では、7840N(ニュートン)(800kgf)程度の荷重を加えて押圧すればよい。押圧した状態で、この例では例えば5分間保持する。
次いで、ヘッド60を作動させることにより隔壁パターン材料16’を冷却する。
このとき、隔壁パターン材料16’の温度は、材料16’のガラス転移温度よりも、好ましくは20℃から100℃低い温度まで冷却するのがよい。この例では100℃まで冷却する。
この冷却工程は、可能な限り短時間で行われるのがよい。好ましくは1分以内で所定の温度まで冷却するのがよい。
冷却工程終了後、型30を、材料16’から剥離する。
隔壁パターン材料16’は、図3(B)に示すように、パターニングされて隔壁パターン16として形成される。
以上の工程が、いわゆるナノインプリンティング法により行われる工程である。
上述した工程により、画成された隔壁パターン16の開口部18からは、アノード電極14が露出する。仮に、開口部18の底面を覆う膜が残ってしまい、開口部18からアノード電極14が露出しない場合には、従来公知のマスク工程及びエッチング工程により、アノード電極14を露出させる。
次に、図4(A)に示したように、開口部18内に、従来公知のインクジェットプリンティング法により、有機EL発光材料を注入して、有機EL発光層24を形成する。このとき、開口部18内に注入されず、誤って隔壁パターン16上に滴下されてしまった有機EL発光材料は、退避溝22に貯留される。このとき、隔壁パターン16上に滴下されてしまった有機EL発光材料は、傾斜を有する内側壁22aにより退避溝22の底部に誘導されて余剰有機EL層24aとなる。
次いで、図4(B)に示したように、開口部18内に、従来公知のインクジェットプリンティング法により、カラーフィルタ層用の色材を注入して、カラーフィルタ層26を形成する。このとき、開口部18内に注入されず、誤って隔壁パターン16上に注がれてしまったカラーフィルタ層用の色材は、退避溝22に貯留される。このとき、隔壁パターン16上に滴下されてしまったカラーフィルタ層用の色材は、傾斜を有する内側壁22aにより退避溝22の底部側に誘導されて、余剰有機EL層24a上で余剰カラーフィルタ層26aとなる。
開口部18のそれぞれには、所定のパターンでR(赤)、G(緑)又はB(青)の色材が注入される。従って、この例では、1つの開口部18が1つのサブピクセルに相当している。
次に、図4(C)に示したように、従来公知の蒸着法により、任意好適な材料でカソード電極28を形成する。このとき、退避溝22内の余剰カラーフィルタ層26a上には、余剰カソード電極28aが形成される。
次いで、上述した基板12上の構造体を封止するための構造を形成する(図4(D))。この例では、第1封止膜42a及び第2封止膜42bからなる耐水性を有する封止膜42が順次に形成される。また、従来公知の封止キャップを設ける構成とすることもできる。封止膜42及び封止キャップの具体的な製造工程については、この発明の趣旨ではないので、詳細な説明は省略する。
最後に、個々のパネルごとに個片化することで、複数の表示パネルを得ることができる。
このように退避溝を設ける構成とすれば、特定の開口部18に注入されるべき有機EL発光材料又はカラーフィルタ層用の色材等の注入材料を開口部18に注入するとき、隔壁パターンの頂部上に、注入材料が誤って注がれた場合であっても、この余剰の注入材料を、退避溝22内に退避させて貯留することができる。また、これらの注入材料が本来注入されるべき開口部から溢れたとき、この溢れた注入材料を、退避溝22がトラップするので、これらの注入材料が本来注入されるべき隣接する他の開口部18に、隔壁パターン16を乗り越えて混入してしまうことを防止することができる。
さらに、退避溝22の内側壁22aが傾斜を具える構成とすれば、隣接する開口部18に、隔壁パターン16を乗り越えて流入してしまいかねない余剰の有機EL発光材料又はカラーフィルタ層用の色材を、より効率的にトラップして、退避溝の底面方向に誘導するので、これら余剰の注入材料をより確実に貯留することができる。
上述した余剰の或いは溢れた注入材料を退避溝でトラップできるので、結果として、複数の開口部の各々への注入量を、均一に注入することができる。
<第1の実施の形態の変形例>
1.ディスプレイパネルの構成例
図5(A)及び(B)を参照して、第1の実施の形態の変形例につき説明する。なお、第1の実施の形態のパネルの構造と異なる点は、隔壁パターン16の形状のみであるので、他の構造については、同一番号を付して、その詳細な説明を省略する。
まず、図5(A)を参照して、第1の変形例のパネル構造について説明する。図5(A)は、第1の変形例のディスプレイパネルを、図1(A)のI−I破線と同じ位置で、すなわちアノード電極の延在方向に沿って切断した切り口の断面を示す模式的な断面図である。図5(B)は、第2の変形例のディスプレイパネルを、図1(A)のI−I破線と同じ位置で、すなわちアノード電極の延在方向に沿って切断した切り口の断面を示す模式的な断面図である。
第1及び第2の変形例のディスプレイパネル10は、基板12を具えている。この基板12上には、アノード電極14が複数のラインからなるストライプ状のラインパターンとして形成されている。
アノード電極14上には、隔壁パターン16が設けられている。
図5(A)及び(B)に示した第1及び第2の変形例によれば、隔壁パターン16は、ラインパターン同士の間隙をもって開口部18を画成する。開口部18は、アノード電極14に至るように隔壁パターン16により画成されている。隔壁パターン16は、上段部16b及び下段部16cからなる2段の形状とされている。
図5(A)に示した第1の変形例では、隔壁パターン16の延在方向に対して垂直に切断したときの横断面における下段部16cの形状は長方形としてある。上段部16bを延在方向に対して垂直に切断したときの断面形状は、延在方向に対して垂直に切断したときの開口部の幅が、上方に向かうほど広くなる傾斜を有している。また、上段部16bの頂部には退避溝22が形成されている。すなわち、下段部16cの上底の幅w1と下底の幅w3とは等しく、退避溝22の底面22bの幅w2は、w1及びw3よりも小さい。
図5(B)に示した第2の変形例では、隔壁パターン16の延在方向に対して垂直に切断したときの断面における下段部16cは逆台形とされている。この逆台形は、上底の長さが下底の長さよりも長い等脚台形としてある。上段部16bは、図5(A)の場合と同様に、延在方向に対して垂直に切断したときの開口部の幅が、上方に向かうほど広くなる傾斜を有している。また、上段部16bの頂部には退避溝22が形成されている。すなわち下段部16cの上底の幅w1は、下底の幅w3より大きく、退避溝22の底面22bの幅w2は、w1及びw3よりも小さい。
上述した上段部16bの外側壁の斜辺は、直線状ではなく所定の曲率を有する曲線状とすることができる。すなわち、隔壁パターン16の外側壁は、曲面により画成されていてもよい。
なお、退避溝22は、既に図1(A)及び図1(B)を参照して第1の実施の形態の項で説明したと同様の形態にして設ければよい。
このように、隔壁パターン16の延在方向に対して垂直に切断した切断面としてみたときに、隔壁パターン16の上段部16aの上側の端縁部を鋭角に形成し、下段部16bを逆台形としておけば、カソード電極28の形成に際して、隣接する開口部内に形成されるカソード電極と、確実に分離して形成することができるので、動作時に複数の開口部18内に形成されるカソード電極28同士が電気的に短絡することを防止することができる。
退避溝22を形成する構成とすれば、余剰の材料を、退避溝22内に退避させて貯留することができる。従って、カラーフィルタ層用の色材が、隣接する他の開口部18に、隔壁パターン16を乗り越えて混入してしまうことを防止することができる。
また、退避溝22の内側壁22aが傾斜を具える構成としてあるので、隣接する開口部18に、隔壁パターン16を乗り越えて流入してしまいかねない余剰の有機EL発光材料又はカラーフィルタ層用の色材を、内側壁22aの頂端縁で効率的に捕捉して、退避溝の底面方向に誘導して貯留することができる。
結果として、複数の開口部の各々への材料の注入量を、均一にすることができる。
開口部18から露出するアノード電極14の直上には、有機EL発光層24が設けられている。この有機EL発光層24は、隔壁パターン16の延在方向に平行に沿って、複数のラインパターンとして設けられている。従って、有機EL発光層24は、所定の間隔で、アノード電極14のラインパターンと直交する方向に、複数のラインからなるストライプ状のラインパターンとして設けられている。
有機EL発光層24上には、カラーフィルタ層26が有機EL発光層24の上面を覆うように設けられている。そして、カラーフィルタ層26上には、カソード電極28がカラーフィルタ層を覆うように設けられている。
隔壁パターン16の退避溝22内には、有機EL発光層24、カラーフィルタ26及びカソード電極28の後述する製造工程において、例えば、誤って隔壁パターン16上に滴下されてしまった余剰の材料それぞれが貯留されて、余剰有機EL層24a、余剰カラーフィルタ層26a及び余剰カソード電極28aとして積層された状態を示してある。
アノード電極14、隔壁パターン16、有機EL発光層24、カラーフィルタ層26及びカソード電極28は、封止膜42により封止されて、外気から隔絶される。封止膜を用いずに、公知のキャップ構造により封止されていてもよい。
封止膜42は、第1封止膜42aと、この第1封止膜42a上に設けられている第2封止膜42bとから構成されている。封止膜42の構成については、従来公知の構成を適用することができる。封止膜42及び封止キャップ等の封止構造については、この発明の要旨ではないのでその詳細な説明は省略する。
2.ディスプレイパネルの製造工程
図5(A)に示した第1の変形例の隔壁パターン16は、第1の実施の形態で説明した型の形成工程及びこの型を使用するナノインプリンティング工程により、形成することができるので、重複する詳細な説明は省略する。
図5(B)に示した第2の変形例の隔壁パターンを形成するにあたっては、型の形成工程に工夫が必要である。第2の変形例の隔壁パターン16は、下段部16cの断面形状が、逆台形となっている。従って、特に下段部16cの形状を基型で再現する必要がある。
具体的には、シリコン基板を、従来公知のマスク工程及びICPドライエッチング工程を用いて、マスクパターンの大きさ及びエッチングの深さを順次に制御しつつ下段部16cの側壁をエッチングすることで、図5(B)に示した隔壁パターン16の形状と同一形状かつ同一サイズとなるようパターニングを行う。このようにして基型を得る。
以下、第1の実施の形態で説明したように、この基型上全面に、電鋳法によって所望の厚みにニッケルを堆積させる。
次いで、基型を、例えばKOH等のエッチャントにより溶解する。このようにして、第2の変形例の隔壁パターン16を形成するための型を得ることができる。
得られた型を使用して、第1の実施の形態と同様にナノインプリンティング工程を実施することにより、図5(B)に示した隔壁パターン16を形成することができる。
上述のディスプレイパネルの構成例の説明において、パッシブ型の有機ELディスプレイパネルを例にとって説明したが、アクティブ型の有機ELディスプレイパネルの構成に、上述した隔壁パターンの構成を適用することもできる。
この場合には、プラスティックフィルム基板、ガラス基板等の基板を用いる。この基板上にアノード電極を形成する。次いで、アノード電極上に、それぞれ薄膜トランジスタ(TFT)を含む複数の画素領域をマトリクス状に形成する。そして、複数の画素領域が形成された基板上に、隔壁パターン形成材料16’を配する。次いで、各画素領域を囲んでこれを露出させる隔壁パターン16を形成することができる形状を有する型をもって、上述したナノインプリンティング工程と同様のパターニング工程を行う。このようにして、隔壁パターンのパターニングが行われる。次いで、有機EL層及びカソード電極を常法に従って形成する。そして、封止膜又は封止キャップにより封止する構成とすればよい。
<第2の実施の形態>
1.ディスプレイパネルの構成例
図6を参照して、この発明の第2の実施の形態のディスプレイパネルの構成例につき説明する。この例は、液晶ディスプレイパネルに使用されるカラーフィルタ基板の構成例である。第1の実施の形態と同様の構成成分については、同一番号を付して、その詳細な説明を省略する場合もある。
図6(A)は、カラーフィルタ基板100の基本的な構成例を上面側からみて示した概略的な部分的平面図である。特に隔壁パターンの構成を説明するために、隔壁パターンの上面側に、実際には設けられていて、図6(B)には示されている、カラーフィルタ層及び保護膜を省略して示してある。図6(B)は、図6(A)のIII−IIIで示す一点破線に沿って、切断した切り口の断面を示す模式的な断面図である。
カラーフィルタ基板100は、基板12を具えている。この基板12は、任意好適な種々の材料からなる基板を選択することができるが、好ましくは、ガラス基板とするのがよい。
基板12上には、隔壁パターン116が設けられている。この第2の実施の形態の隔壁パターン116は、いわゆるブラックマトリクスにより形成されている。隔壁パターン116は、複数のラインからなるストライプ状のラインパターンを、互いに平行に、所定の間隔で画成するように設けられている。これら隔壁パターン116それぞれの端部は、互いに連続していて、この連続している部分は、周枠壁116aを形成している。
この隔壁パターン116の幅は、最小でも1μmであり、かつ隔壁パターンの幅:高さのアスペクト比は最大でも1:10程度として形成されている。
隔壁パターン116は、そのラインパターンと周枠壁116aと相俟って、開口部18を画成する。開口部18は、この例では、隔壁パターン116の側壁が、基板12に対して垂直な壁となるように画成されている。開口部18は、基板12に至るように隔壁パターン116により画成されている。この開口部18の幅は、ディスプレイの仕様により任意好適に設定される。
隔壁パターン116の頂部には、図6(A)には、上述した第1の実施の形態と同様に、開口部18の長尺方向に沿って、複数の退避溝22が形成されている例を示してある。
退避溝22は、隔壁パターン116の厚みよりも浅い深さ、すなわち、基板12が露出しない深さで形成されている。この深さは、基板12が露出しないことを条件として、任意好適な深さとすることができる。
なお、退避溝22については、第1の実施の形態と同様の構成とすることができるのでその詳細な説明は省略する。
隔壁パターン116が退避溝を有する構成とすれば、余剰の材料を、退避溝22内に退避させて貯留することができる。従って、カラーフィルタ層用の色材が、隣接する他の開口部18に、隔壁パターン116を乗り越えて混入してしまうことを防止することができる。
また、退避溝22の内側壁22aが傾斜を具える構成とすれば、隣接する開口部18に、隔壁パターン116を乗り越えて流入してしまいかねないカラーフィルタ層用の色材を、内側壁22aの頂端縁で効率的に捕捉して、退避溝の底面方向に誘導して貯留することができる。
結果として、複数の開口部の各々への注入量を、均一にすることができる。
開口部18から露出する基板12の直上には、カラーフィルタ層26が設けられている。
図6(B)には、隔壁パターン116の退避溝22内に、カラーフィルタ層26の製造工程において、誤って隔壁パターン116上に注がれてしまったか、或いは隣接する開口部から溢れ出た余剰の材料が貯留されて、余剰カラーフィルタ層26aとして積層された状態を示してある。
そして、これらの構造を覆って、カラーフィルタ層26及び隔壁パターン116を保護するための保護膜52が設けられている。保護膜52の構成については、従来公知の材料を用いて形成することができるのでその詳細な説明は省略する。
2.ディスプレイパネルの製造方法
図7及び図8を参照して、上述した構造を有するカラーフィルタ基板100の製造方法につき説明する。
以下に説明する製造工程例では、1枚の大判の基板に、マトリクス状に形成される複数のカラーフィルタ基板のうち、代表として1つのみを図示して説明する。
図7(A)及び(B)は、第2の実施の形態のディスプレイパネル(カラーフィルタ基板)の製造工程を説明するための模式的な断面図である。製造中途の基板を、図6(A)に示したIII−IIIで示す一点破線と同じ位置で切断した断面の切り口を模式的に示してある。
図8(A)及び(B)は、第2の実施の形態のカラーフィルタ基板の製造工程を説明するための図7に続く断面図である。
まず、図7(A)に示したように、基板12の全面を覆う隔壁パターン材料116’を、例えば従来公知のスピンコート法により設ける。隔壁パターン材料116’は、好ましくは、例えばチタンやカーボンの粒子が混合された樹脂系のブラックマトリクスを使用するのがよい。
次に、隔壁パターン材料116’を、選択された材料のガラス転移温度よりも20℃から50℃高い範囲の温度で加熱を行う。
次いで、ナノインプリンティング法により、図7(B)に示したように、この温度を保持した状態で、型30で、隔壁パターン材料116’を押圧して、隔壁パターン116をパターニングする。
型30の構成及び製造方法については、第1の実施の形態と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
次に、材料116’を冷却する。温度は、材料116’のガラス転移温度よりも20℃から100℃低い温度とするのがよい。
最後に、型30を、材料116’から剥離する。こうして、隔壁パターン材料116’は、パターニングされて隔壁パターン116となる。
画成された隔壁パターン116の開口部18からは、基板12が露出する。仮に、開口部18の底面を覆う膜が残ってしまい、開口部18から基板12が露出しない場合には、従来公知のマスク工程及びエッチング工程により、開口部18の底面をエッチングして基板12を露出させる。
次いで、図8(A)に示したように、開口部18内に、従来公知のインクジェットプリンティング法により、カラーフィルタ層用の色材を注入して、カラーフィルタ層26を形成する。このとき、開口部18内に注入されず、誤って隔壁パターン16上に注がれてしまったか、或いは隣接する開口部18から溢れ出たカラーフィルタ層用の色材は、退避溝22に貯留される。このとき、余剰のカラーフィルタ層用の色材は、傾斜を有する内側壁22aにより退避溝22の底部側に誘導されて、退避溝22の底面を覆う余剰カラーフィルタ層26aとなる。
開口部18には、所定のパターンでR(赤)、G(緑)又はB(青)の色材が注入される。従って、この例では、1つの開口部18が1つのサブピクセルに相当している。
次いで、上述した基板12上の構造体を封止して保護するための保護膜52を形成する。
さらに、保護膜52上には、ITOにより共通電極層54が形成される。
製造されたカラーフィルタ基板は、別途製造されたTFTアレイ基板と対向させて、貼り合わされる。次いで、個片化工程により、個々のパネルとして個片化する。パネルの両基板同士の間隙に液晶媒体を注入した後、封止を行う。このようにして、液晶ディスプレイパネルを得ることができる。
上述した構成例では、カラーフィルタ層26を、いわゆるライン配列として形成する例を説明したが、いわゆるモザイク配列又はデルタ配列とすることもできる。すなわち、基板上に、隔壁パターン形成材料116’を配する。次いで、マトリクス状に配置される複数の開口部を形成することができる形状を具えた型をもって、上述したナノインプリンティング法による同様のパターニング工程を行えばよい。
この発明のディスプレイパネルの製造工程において形成される隔壁パターンの構成によれば、特に厚み方向においてより厚く、かつ精度よく均一な厚みとすることができるので、隔壁パターンによって画成される開口部内に、均一な量の有機EL発光材料又はカラーフィルタ用の色材を注入することができる。従って、より高品質なディスプレイパネルを提供することができる。
また、この発明の隔壁パターンの形成方法によれば、簡易な工程で、精度よく隔壁パターンを形成することができる。従って、高品質なディスプレイパネルを、歩留まりよく、しかも安価に製造することができる。
(A)は、ディスプレイパネルを上面側からみた概略的な平面図であり、(B)は、(A)のI−Iで示す破線に沿って切断した切り口の断面を示す模式的な断面図である。 (A)及び(B)は、第1の実施の形態の半導体装置の製造工程を説明するための模式的な断面図(1)である。 (A)及び(B)は、第1の実施の形態の半導体装置の製造工程を説明するための模式的な断面図(2)である。 (A)〜(D)は、第1の実施の形態のディスプレイパネルの製造工程を説明するための図3に続く断面図である。 (A)は、第1の変形例のディスプレイパネルの模式的な断面図であり、(B)は、第2の変形例のディスプレイパネルの模式的な断面図である。 (A)は、カラーフィルタ基板を上面側からみた概略的な平面図であり、(B)は、(A)のIII−IIIで示す破線に沿って、切断した切り口の断面を示す模式的な断面図である。 (A)及び(B)は、第2の実施の形態のディスプレイパネル(カラーフィルタ基板)の製造工程を説明するための模式的な断面図である。 (A)及び(B)は、第2の実施の形態のカラーフィルタ基板の製造工程を説明するための図7に続く断面図である。
符号の説明
10:ディスプレイパネル
12:基板
14:アノード電極(ITO膜)
14a:上面
16、116:隔壁パターン
16’:隔壁パターン材料
16a、116a:周枠壁
16b:上段部
16c:下段部
18:開口部
22:退避溝
22a:内側壁
24:有機EL発光層
24a:余剰有機EL層
26:カラーフィルタ層
26a:余剰カラーフィルタ層
28:カソード電極
28a:余剰カソード電極
30:型
31:基部
31a:周枠溝
32:型凹部
33:第1の凸部
34:第2の凸部
34a:頂端部
34b:傾斜側壁
35:フレーム部
42:封止膜
42a:第1封止膜
42b:第2封止膜
52:保護膜
54:共通電極層
60:ヘッド
100:カラーフィルタ基板

Claims (17)

  1. 基板の上側に設けられていて、有機EL発光材料及びカラーフィルタ形成用の色材のいずれか一方又は双方が注入される開口部を画成する、ディスプレイパネルの隔壁パターンにおいて、
    前記隔壁パターンの頂部に、該隔壁パターンの厚みよりも浅い深さの退避溝を具えることを特徴とする隔壁パターン。
  2. 前記隔壁パターンは、互いに平行に離間して画成する同一形状、かつ同一サイズの複数の線状の開口部を画成するパターンである
    ことを特徴とする請求項1に記載の隔壁パターン。
  3. 前記隔壁パターンは、マトリクス状に配列された同一形状、かつ同一サイズの複数の開口部を画成するパターンである
    ことを特徴とする請求項1に記載の隔壁パターン。
  4. 前記隔壁パターンは、前記基板に対して垂直な壁面をもって前記開口部を画成していることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の隔壁パターン。
  5. 前記隔壁パターンは、上段部及び該上段部の直下に位置する下段部からなる2段構造とされていて、
    前記上段部を延在方向に対して垂直に切断したときの断面形状は、延在方向に対して垂直に切断したときの前記開口部の幅が、上方に向かうほど広くなる傾斜を有し、かつ該上段部の頂部には前記退避溝が形成されていて、
    前記下段部を延在方向に対して垂直に切断したときの断面形状は、長方形である
    ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の隔壁パターン。
  6. 前記隔壁パターンは、上段部及び該上段部の直下に位置する下段部からなる2段構造とされていて、
    前記上段部を延在方向に対して垂直に切断したときの断面形状は、延在方向に対して垂直に切断したときの前記開口部の幅が、上方に向かうほど広くなる傾斜を有し、かつ該上段部の頂部には前記退避溝が形成されていて、
    前記下段部を延在方向に対して垂直に切断したときの断面形状は、上底の大きさが下底の大きさよりも大きい台形である
    ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の隔壁パターン。
  7. 前記退避溝の内側壁は、前記隔壁パターンの頂部から前記退避溝の底面方向に向かうに従って、該隔壁パターンの厚みが減少する傾斜を有している
    ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の隔壁パターン。
  8. 前記隔壁パターンの幅は最小でも1μmであり、かつ隔壁パターンの幅:高さの比率が最大でも1:10である
    ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の隔壁パターン。
  9. 請求項1〜8のいずれか一項に記載のディスプレイパネルの隔壁パターンを形成するにあたり、
    (1)基板の上側全面に、隔壁パターン材料を塗布する工程と、
    (2)前記隔壁パターン材料が塗布された前記基板を、該隔壁パターン材料のガラス転移温度よりも高い温度で加熱する工程と、
    (3)前記温度を保持した状態で、前記隔壁パターン材料の上側から、型を接触させて押圧することで、所定のパターンを有する隔壁パターンを形成する工程と、
    (4)前記隔壁パターンが形成された前記基板を、前記型を接触させた状態で、前記ガラス転移温度よりも低い温度に冷却する工程と、
    (5)前記型を、前記隔壁パターンから剥離する工程とを含む
    ことを特徴とするディスプレイパネルの隔壁パターンの形成方法。
  10. 前記隔壁パターンが画成する開口部から、該隔壁パターンよりも下部の構造が露出しない場合には、
    前記(3)工程の後に、前記開口部の底部に残存した隔壁パターンの一部を除去して、前記隔壁パターンよりも下部の構造を露出させる工程をさらに含む
    ことを特徴とする請求項9に記載のディスプレイパネルの隔壁パターンの形成方法。
  11. (1)基板上に、アノード電極を形成する工程と、
    (2)前記アノード電極が形成された前記基板の全面に、隔壁パターン材料を塗布する工程と、
    (3)前記隔壁パターン材料が塗布された前記基板を、該隔壁パターン材料のガラス転移温度よりも高い温度で加熱する工程と、
    (4)前記温度を保持した状態で、前記隔壁パターン材料の上側から、型を接触させて押圧することで、所定のパターンを有する隔壁パターンを形成する工程と、
    (5)前記隔壁パターンが形成された前記基板を、前記型を接触させた状態で、前記ガラス転移温度よりも低い温度に冷却する工程と、
    (6)前記型を、前記隔壁パターンから剥離する工程とを含む
    ことを特徴とする有機ELディスプレイパネルの製造方法。
  12. 前記隔壁パターンが画成する開口部から、前記アノード電極が露出しない場合には、
    前記(6)工程の後に、前記開口部の底部に残存した隔壁パターンの一部を除去して、前記アノード電極の表面を露出させる工程をさらに含む
    ことを特徴とする請求項11に記載の有機ELディスプレイパネルの製造方法。
  13. 前記隔壁パターンの幅を最小でも1μmとする
    ことを特徴とする請求項11又は12に記載の有機ELディスプレイパネルの製造方法。
  14. 前記隔壁パターンの幅を一定としたときの、厚みに対するアスペクト比を最大でも1:10とする
    ことを特徴とする請求項11〜13のいずれか一項に記載の有機ELディスプレイパネルの製造方法。
  15. 前記(4)工程は、前記隔壁パターンの頂部に、有機EL発光材料又はカラーフィルタ用の色材を退避させるための退避溝であって、前記隔壁パターンの厚みよりも浅い深さの退避溝を、前記隔壁パターンの形成と同時に形成する工程である
    ことを特徴とする請求項11〜14のいずれか一項に記載の有機ELディスプレイパネルの製造方法。
  16. 前記(4)工程は、前記退避溝の内側壁を、前記退避溝の周端縁から該退避溝の内側に向かって傾斜させて形成する工程である
    ことを特徴とする請求項15に記載の有機ELディスプレイパネルの製造方法。
  17. 前記(6)工程の後に、
    (7)前記開口部内に、インクジェットプリンティング法により、有機EL発光材料又はカラーフィルタ用の色材を注入する工程をさらに含む
    ことを特徴とする請求項11〜14のいずれか一項に記載の有機ELディスプレイパネルの製造方法。
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