JP2007066563A - 表示装置及び表示装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】表示品位の良好な表示装置及び表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 マトリクス状の画素によって構成された表示エリア102において、画素毎に独立島状に配置された第1電極60と、一方向に並んだ複数の画素からなる画素列の第1電極上に配置された光活性層64(R、G、B)と、光活性層64(R、G、B)を覆うように配置された第2電極66と、各画素列を複数の画素からなるセグメント単位で区画する隔壁70と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】 図2

Description

この発明は、自発光性素子を備えた表示装置及び表示装置の製造方法に係り、特に、インクジェット方式などの選択塗布方式により塗布された液滴により光活性層を形成する表示装置の製造方法に関する。
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。
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、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たアレイ基板を備えている。有機活性層は、例えば、高分子系材料を用いてインクジェット法などにより形成される。
マトリクス状に配置された画素からなる有機EL表示装置においては、各画素を分離するよう格子状に隔壁を配置する構成が提案されている。しかしながら、画素を高密度配置した場合など隣接する画素の間隔を十分に確保できない場合、各画素の全周を囲むように隔壁を配置する構成では、画素の開口率が低下してしまうことがある。
これに対して、同一色の画素を一方向に沿って配置した有機EL表示装置においては、隣接する異なる色の画素間を分離する隔壁をストライプ状に形成する構成が提案されている。つまり、このような構成によれば、各画素の全周を隔壁で囲む構成と比較して開口率が犠牲になりにくい(例えば、特許文献1)。
特開2003−059660号公報
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、表示品位の良好な表示装置及び表示装置の製造方法を提供することにある。
この発明の第1の態様による表示装置の製造方法は、
マトリクス状の画素によって構成された表示エリアにおいて、
画素毎に独立島状に配置された第1電極と、
一方向に並んだ複数の画素からなる画素列の前記第1電極上に配置された光活性層と、
前記光活性層を覆うように配置された第2電極と、
各画素列を複数の画素からなるセグメント単位で区画する隔壁と、
を備えたことを特徴とする。
この発明の第2の態様による表示装置は、
マトリクス状の画素によって構成された表示エリアを備えた表示装置の製造方法であって、
画素毎に独立島状の第1電極を形成する工程と、
各画素列を複数の画素からなるセグメント単位で区画する隔壁を形成する工程と、
各画素列のセグメント毎に前記第1電極上に光活性層を形成するための液滴を塗布する工程と、
前記光活性層を覆うように第2電極を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする。
この発明によれば、表示品位の良好な表示装置及び表示装置の製造方法を提供することができる。
以下、この発明の一実施の形態に係る表示装置及び表示装置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。
有機EL表示装置1は、図1に示すように、画像を表示する表示エリア102を有するアレイ基板100を備えている。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。
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と略直交する列方向(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のそれぞれに走査信号を供給する走査線駆動回路107と、信号線Xnのそれぞれ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。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。
各画素PX(R、G、B)は、画素回路及び画素回路によって駆動制御される表示素子を備えている。画素回路は、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と、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とを有している。これら画素スイッチ10及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、半導体層にポリシリコンを用いている。
表示素子は、自発光素子である有機EL素子40(R、G、B)によって構成されている。すなわち、赤色画素PXRは、主に赤色波長に対応した光を出射する有機EL素子40Rを備えている。緑色画素PXGは、主に緑色波長に対応した光を出射する有機EL素子40Gを備えている。青色画素PXBは、主に青色波長に対応した光を出射する有機EL素子40Bを備えている。
各種有機EL素子40(R、G、B)は、基本的に同一構成であり、例えば、図2に示すように、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光活性層として機能する有機活性層64と、によって構成されている。
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。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を構成する一方の電極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を構成する他方の電極及び電源供給線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。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。
図2に示すように、アレイ基板100は、配線基板120上に配置された複数の有機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。
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(例えば平坦化層)上に配置され、陽極として機能する。
有機活性層64は、少なくとも発光層を含んでいる。この有機活性層64は、発光層以外の層として、例えば、各色共通に形成される正孔輸送層を備え、各色画素に形成される発光層と積層した2層構造で構成されても良いし、正孔注入層、ブロッキング層、電子輸送層、電子注入層、バッファ層などを含んでも良いし、またこれらを機能的に複合した層を含んでもよい。有機活性層62においては、発光層が有機系材料であればよく、発光層以外の層は無機系材料でも有機系材料でも構わない。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。すなわち、赤色画素PXRの有機EL素子40Rは、主に赤色に発光する有機活性層64Rを備えている。緑色画素PXGの有機EL素子40Gは、主に緑色に発光する有機活性層64Gを備えている。青色画素PXBの有機EL素子40Bは、主に青色に発光する有機活性層64Bを備えている。
第2電極66は、有機活性層64(R、G、B)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、電子注入機能を有する金属材料によって形成され、陰極として機能している。
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にホール及び電子を注入し、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、表示画面を構成する。
ところで、この実施の形態では、表示エリア102は、同一の色画素が同一直線上に複数並んだ画素列を備えている。例えば、図1に示すように、表示エリア102は、複数の赤色画素PXRが列方向(X方向)に並んだ赤色画素列RL、複数の緑色画素PXGが列方向(X方向)に並んだ緑色画素列GL、及び、複数の青色画素PXBが列方向(X方向)に並んだ青色画素列BLを備えている。これらの画素列は、画素列の延びる方向に直交する方向すなわち行方向(Y方向)に並んでいる。また、表示エリア102において、赤色画素列RLは、複数配列されており、例えば2列置きに配列されている。同様に、緑色画素列GL及び青色画素列BLも、それぞれ表示エリア102において複数配列されており、例えば2列置きに配列されている。
また、アレイ基板100は、表示エリア102において、各画素列を複数の画素からなるセグメント単位で区画する隔壁70を備えている。この隔壁70は、例えば樹脂材料をパターニングすることによって形成される。すなわち、図2乃至図4に示すように、隔壁70は、第1電極60の周縁に沿って配置され、互いに隣接する異なる色の画素列を分離する第1隔壁部70L及び各画素列においてセグメント間を分離する第2隔壁部70Cを含んでいる。第1隔壁部70Lは、表示エリア102における各画素列の間に配置され、画素列と平行な方向(X方向)に延びている。第2隔壁部70Cは、各画素列において所定の画素数置きに配置され、画素列の延びる方向と直交する方向(Y方向)に延びている。
各画素列のセグメントSGは、図4に示すように、第1隔壁部70L及び第2隔壁部70Cによって囲まれる。少なくとも同色の画素列に関しては、各画素列のセグメントがそれぞれ同数の画素によって構成されている。また、各画素列のセグメントは、画素列の延びる方向と直交する方向(Y方向)に並んでいる。
図4に示した例では、赤色画素列RL1、RL2…は、それぞれ同数の画素によって構成されたセグメントSGRを有している。これらのセグメントSGRは、Y方向に並んでいる。同様に、緑色画素列GL1、GL2…、及び、青色画素列BL1、BL2…もそれぞれ同数の画素によって構成されたセグメントSGG、SGBを有しており、それぞれのセグメントがY方向に並んでいる。
つまり、各赤色画素列RL1、RL2…において、セグメント間を分離する第2隔壁部70Cは、画素列が延びる方向に直交する方向(Y方向)に延びた同一直線上に並んでいる。同様に、緑色画素列GL1、GL2…、及び、青色画素列BL1、BL2…についても、それぞれセグメント間を分離する第2隔壁部70Cは、Y方向に延びた同一直線上に並んでいる。
なお、赤色画素列RL、緑色画素列GL、及び、青色画素列BLのそれぞれに含まれるセグメントSGR、SGG、及び、SGBは、互いに異なる画素数で構成されても良く、例えば、赤色画素列RLのセグメントSGR間を分離する第2隔壁部70Cが緑色画素列GLのセグメントSGG間を分離する第2隔壁部70Cと同一直線上に並んでいなくても良い。
ここで、有機活性層を形成するための液滴を塗布するためのインクジェット方式の塗布装置について説明する。例えば、図5に示すように、塗布装置1130は、ワークWとしての基板(すなわち配線基板120)が載置されるステージ1131を備えている。このステージ1131の上方には、インクジェットヘッド1132が配置されている。ステージ1131の下方には、X方向に延在するレール1133及びY方向に延在する1134が互いに略直交するように配置されている。ステージ1131は、図示しない駆動機構によって、レール1133上をX方向に沿って移動可能である。また、レール1133は、ステージ1131とともに、図示しない駆動機構によって、レール1134上をY方向に沿って移動可能である。このような構成により、ステージ1131に載置されたワークWが、インクジェットヘッド1132に対して、互いに略直交するX方向及びY方向の双方に相対移動可能である。
次に、上述したような構成の表示装置の製造方法について説明する。なお、ここでは、有機活性層64は高分子系材料を用いてインクジェットによる選択塗布法により形成されるものとする。
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、縦480画素、横640×3(R、G、B)画素の合計92万画素からなる表示エリア102を有した配線基板120を用意する。そして、図6Aに示すように、配線基板120上の表示エリア102において画素毎に第1電極60を形成する。この第1電極60の形成方法については、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、第1電極のパターンを有するマスクを介したマスクスパッタ法で形成しても良い。
続いて、図6Bに示すように、表示エリア102において第1電極60を露出する隔壁70を形成する。すなわち、感光性樹脂材料例えばアクリルタイプのポジティブトーンのレジストを成膜した後に一般的なフォトリソグラフィプロセスなどでパターニングした後に、220℃で30分間の焼成処理を行う。これにより、表示エリア102において互いに隣接する異なる色の画素列の間を分離する第1隔壁部70L及び各画素列においてセグメントの間を分離する第2隔壁部70Cを含む格子状の隔壁70を形成する。
続いて、図6Cに示すように、各画素列のセグメント毎に第1電極60上に対応する色の有機活性層を形成する。すなわち、隔壁70を備えた配線基板120を塗布装置1130のステージ1131上に載置する。このとき、配線基板120において画素列の延びる方向を塗布装置1130におけるX方向に対応させるとともに、画素列の延びる方向と直交する方向を塗布装置1130におけるY方向に対応させるように配線基板120を位置決めする。
その後、複数のノズルを備えたインクジェットヘッド1132を配線基板120に対向配置し、対応する色に発光する発光層の他にホールバッファ層などを形成するための高分子系材料の液滴を対応する画素列のセグメント毎に塗布する。この液滴の塗布工程は、インクジェットヘッド1132を表示エリア102に対して相対的にY方向にスキャンしながら行う。
すなわち、この実施の形態では、図7に示すように、各画素列のセグメントは、5画素によって構成されている。インクジェットヘッド1132は、20個のノズルを有している。つまり、1画素当たり4つのノズルから吐出される液滴が塗布される。また、図示した例では、緑色画素列、青色画素列、及び、赤色画素列の順に対応する色の液滴が塗布され、ここでは、赤色画素列の図中の「2」で示したセグメントに液滴を塗布する様子を示している。
この液滴の塗布工程においては、まず、インクジェットヘッド1132による液滴を吐出可能な範囲が液滴を塗布するセグメントの幅(X方向に沿った長さ)SGWに対応するようにインクジェットヘッド1132のY方向に対するなす角度θを調整する。そして、赤色画素列RL1、RL2…RLnの順でインクジェットヘッド1132をスキャンしながら、それぞれの画素列のセグメントに液滴を吐出する。そして、「2」で示したセグメントに液滴を塗布した後、インクジェットヘッド1132を画素列の延びる方向すなわちX方向に移動した後、同様にインクジェットヘッド1132をY方向にスキャンしながら「3」で示したセグメントに液滴を塗布する。「3」で示したセグメントについては、「2」で示したセグメントとは逆向きでスキャンしても良い。すなわち、赤色画素列RLn、…、RL2、RL1の順でインクジェットヘッド1132をスキャンしながらそれぞれの画素列のセグメントに液滴を吐出しても良い。
これにより、赤色画素からなる赤色画素列のそれぞれの第1電極60上に有機活性層64Rが形成される。同様の塗布方法により緑色画素からなる緑色画素列のそれぞれの第1電極60上に有機活性層64Gが形成される。同様の塗布方法により青色画素からなる青色画素列のそれぞれの第1電極60上に有機活性層64Bが形成される。
続いて、図6Dに示すように、表示エリア102において各色画素の有機活性層64(R、G、B)を覆うように第2電極66を形成する。この第2電極66は、先に形成された有機活性層64(R、G、B)が水分の影響によりダメージを受けないようにドライプロセスで形成されることが望ましく、例えば、蒸着法によって形成される。
一方で、アレイ基板100上の表示エリア102を封止するために、封止体の外周に沿って紫外線硬化型のシール材を塗布し、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と封止体とを貼り合わせる。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、シール材を硬化させる。
上述した製造方法によれば、インクジェットヘッドによる1スキャン動作において液滴が塗布される領域、すなわち画素列のセグメントは、セグメントを区画する隔壁、特にスキャン方向に延びる第2隔壁部によって、先のスキャン動作で塗布されたセグメント及び後のスキャン動作で塗布されるセグメントと分離されている。また、隔壁は、塗布される液滴に対する撥液性を有しており、隣接する画素列及びセグメントへの液滴の染み出しを抑制可能としている。
このため、先に塗布されたセグメントとの間での液滴の混合によるセグメント間の境界付近での膜厚ムラの発生を抑制するとともに、後に塗布するセグメントへの液滴の染み出しを抑制することができる。これにより、発光輝度のムラを改善することができ、表示品位の良好な表示装置を提供することが可能となる。
また、各セグメント内で複数ノズルからの液滴が吐出されるため、画素ごとに液滴量を平均化することが可能となる。ノズルごとに吐出量がばらついた場合でも、筋状のムラが視認されるのを抑制することができる。
また、塗布時の吐出量をランダム化してもよい。これにより、より一層ノズル間のばらつきによる表示品位の低下を抑制できる。
また、画素列に対して直交する方向にインクジェットヘッドをスキャンするため、特定のノズルを用いて各画素列に液滴を塗布する方式と比べ、表示品位を格段に向上させることが可能となる。
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。
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は、図1に示したアレイ基板の表示エリアをY方向で切断したときの構造を概略的に示す断面図である。 図3は、図1に示したアレイ基板の表示エリアをX方向で切断したときの構造を概略的に示す断面図である。 図4は、図1に示したアレイ基板の表示エリアを拡大したときの構造を概略的に示す平面図である。 図5は、有機活性層を形成する際に適用される塗布装置の構成を概略的に示す図である。 図6Aは、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り、第1電極を形成する工程を示す図である。 図6Bは、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り、隔壁を形成する工程を示す図である。 図6Cは、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り、有機活性層を形成する工程を示す図である。 図6Dは、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り、第2電極を形成する工程を示す図である。 図7は、赤色画素列のセグメントを塗布する1スキャン動作を説明するための図である。
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(R、G、B)…有機活性層、66…第2電極、70…隔壁、70L…第1隔壁部、70C…第2隔壁部、100…アレイ基板、102…表示エリア、120…配線基板、PX…画素、RL(1、2…)…画素列、GL(1、2…)…画素列、BL(1、2…)…画素列、1130…塗布装置、1132…インクジェットヘッド

Claims (9)

  1. マトリクス状の画素によって構成された表示エリアにおいて、
    画素毎に独立島状に配置された第1電極と、
    一方向に並んだ複数の画素からなる画素列の前記第1電極上に配置された光活性層と、
    前記光活性層を覆うように配置された第2電極と、
    各画素列を複数の画素からなるセグメント単位で区画する隔壁と、
    を備えたことを特徴とする表示装置。
  2. 各画素列のセグメントは、それぞれ同数の画素によって構成され、画素列の延びる方向に直交する方向に並んだことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  3. マトリクス状の画素によって構成され、第1色に発光する複数の画素からなる第1画素列と、第1色とは異なる第2色に発光する複数の画素からなる第2画素列とを備えた表示エリアにおいて、
    画素毎に独立島状に配置された第1電極と、
    第1画素列の前記第1電極上に配置され第1色に発光する第1光活性層と、
    前記第1画素列に隣接する第2画素列の前記第1電極上に配置され第2色に発光する第2光活性層と、
    前記第1光活性層及び前記第2光活性層を覆うように配置された第2電極と、
    前記第1画素列と前記第2画素列との間を分離する第1隔壁部、及び、各画素列において複数の画素からなるセグメントの間を分離する第2隔壁部を含む隔壁と、
    を備えたことを特徴とする表示装置。
  4. 前記表示エリアにおいて、複数の前記第1画素列にそれぞれ配置された前記第2隔壁部は、前記第1画素列が延びる方向と直交する同一直線上に並んだことを特徴とする請求項3に記載の表示装置。
  5. マトリクス状の画素によって構成された表示エリアを備えた表示装置の製造方法であって、
    画素毎に独立島状の第1電極を形成する工程と、
    各画素列を複数の画素からなるセグメント単位で区画する隔壁を形成する工程と、
    各画素列のセグメント毎に前記第1電極上に光活性層を形成するための液滴を塗布する工程と、
    前記光活性層を覆うように第2電極を形成する工程と、
    を備えたことを特徴とする表示装置の製造方法。
  6. 前記液滴を塗布する工程は、液滴を吐出するヘッドを表示エリアに対して相対的に画素列の延びる方向と直交する方向にスキャンしながら行うことを特徴とする請求項5に記載の表示装置の製造方法。
  7. マトリクス状の画素によって構成され、第1色に発光する複数の画素からなる第1画素列と、第1色とは異なる第2色に発光する複数の画素からなる第2画素列とを備えた表示エリアを備えた表示装置の製造方法であって、
    画素毎に独立島状の第1電極を形成する工程と、
    互いに隣接する第1色用の第1画素列と第1色とは異なる第2色用の第2画素列との間を分離する第1隔壁部、及び、各画素列において複数の画素からなるセグメントの間を分離する第2隔壁部を含む隔壁を形成する工程と、
    前記第1画素列のセグメント毎に前記第1電極上に第1光活性層を形成するための第1液滴を塗布する工程と、
    前記第2画素列のセグメント毎に前記第1電極上に第2光活性層を形成するための第2液滴を塗布する工程と、
    前記第1光活性層及び前記第2光活性層を覆うように第2電極を形成する工程と、
    を備えたことを特徴とする表示装置の製造方法。
  8. 前記隔壁を形成する工程は、前記表示エリアにおける複数の前記第1画素列に、それぞれ前記第1画素列が延びる方向と直交する同一直線上に沿って前記第2隔壁部を形成する工程を含むことを特徴とする請求項7に記載の表示装置の製造方法。
  9. 前記第1液滴及び前記第2液滴を塗布する工程は、これらの液滴を吐出するヘッドを表示エリアに対して相対的に画素列の延びる方向と直交する方向にスキャンしながら行うことを特徴とする請求項7に記載の表示装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008191373A (ja) * 2007-02-05 2008-08-21 Toppan Printing Co Ltd 吐出パターン生成装置及び吐出パターン生成方法、並びにカラーフィルタ及び有機機能性素子の製造方法

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