JP2009070704A - 表示装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】発光ムラのない発色に優れた表示装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】表示画素の形成領域に有機エレクトロルミネッセンス材料を含有する含有液を塗布し、該含有液を乾燥させて前記有機エレクトロルミネッセンス材料を薄膜状に定着する有機エレクトロルミネッセンス材料定着工程と、前記有機エレクトロルミネッセンス材料定着工程の処理後に、絶縁膜上に前記表示画素を仕切る隔壁を形成する隔壁形成工程と、を備える。
【選択図】図３
【解決手段】表示画素の形成領域に有機エレクトロルミネッセンス材料を含有する含有液を塗布し、該含有液を乾燥させて前記有機エレクトロルミネッセンス材料を薄膜状に定着する有機エレクトロルミネッセンス材料定着工程と、前記有機エレクトロルミネッセンス材料定着工程の処理後に、絶縁膜上に前記表示画素を仕切る隔壁を形成する隔壁形成工程と、を備える。
【選択図】図３
Description
本発明は、有機ＥＬ（Electro Luminescence）の表示装置及びその製造方法に関する。
カラー有機ＥＬ表示装置の発光層を形成する方法として、基板上に配置された表示画素に各色の発光材料を含有する含有液を塗布する湿式法が知られている。湿式法は、隔壁により表示画素を仕切り、各表示画素を隔壁で囲むことにより、異なる色の発光材料を含有する含有液が混じり合って混色するのを防止している（例えば、特許文献１参照。）。この隔壁は、連続的に形成された格子状構造を有する（例えば、特許文献１図６参照。）。
特開２００１−７６８８１号公報
特許文献１に開示されている構成では、図４（ａ）に示すように、画素電極１２０上に形成された表示画素形成領域に含有液１６１を塗布すると、隔壁１４０の側面に付着した含有液１６１が側面を伝って表示画素形成領域内に流れ込むことにより、表示画素形成領域に形成される発光層１６０の膜厚が所望の値以上になることがあった。その結果、形成された有機ＥＬの発光層１６０の膜厚が不均一となり、発光させると発光ムラが生じ、発色が劣化することがあった。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、発光層の膜厚が均一な表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、発光ムラのない発色に優れた表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、発光ムラのない発色に優れた表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る表示装置の製造方法は、
マトリクス状に配置された複数の表示画素と、該表示画素間に配置され、表示画素を絶縁する絶縁膜と、を備える表示装置の製造方法であって、
前記表示画素の形成領域に有機エレクトロルミネッセンス材料を含有する含有液を塗布し、該含有液を乾燥させて前記有機エレクトロルミネッセンス材料を薄膜状に定着する有機エレクトロルミネッセンス材料定着工程と、
前記有機エレクトロルミネッセンス材料定着工程の処理後に、前記絶縁膜上に前記表示画素を仕切る隔壁を形成する隔壁形成工程と、
を備える。
マトリクス状に配置された複数の表示画素と、該表示画素間に配置され、表示画素を絶縁する絶縁膜と、を備える表示装置の製造方法であって、
前記表示画素の形成領域に有機エレクトロルミネッセンス材料を含有する含有液を塗布し、該含有液を乾燥させて前記有機エレクトロルミネッセンス材料を薄膜状に定着する有機エレクトロルミネッセンス材料定着工程と、
前記有機エレクトロルミネッセンス材料定着工程の処理後に、前記絶縁膜上に前記表示画素を仕切る隔壁を形成する隔壁形成工程と、
を備える。
前記隔壁は、熱硬化性材料を含有し、且つ、絶縁性を備える、ことも可能である。
前記隔壁は、黒色遮光材料を含有し、且つ、絶縁性を備える、ことも可能である。
前記隔壁形成工程は、
前記熱硬化性材料と前記黒色遮光材料とを含有する含有液を塗布する塗布工程と、
塗布された前記材料を含有する含有液を加熱乾燥し、前記隔壁を定着する乾燥定着工程と、
を備える、ことも可能である。
前記熱硬化性材料と前記黒色遮光材料とを含有する含有液を塗布する塗布工程と、
塗布された前記材料を含有する含有液を加熱乾燥し、前記隔壁を定着する乾燥定着工程と、
を備える、ことも可能である。
上記の目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る表示装置は、
前記表示装置の製造方法によって製造される。
前記表示装置の製造方法によって製造される。
本発明によれば、表示画素上の発光層の膜厚を均一にすることができるため、発光ムラのない発色に優れた表示を実現することができる。
以下、本発明の一実施の形態に係る表示装置の製造方法と該製造方法により製造される表示装置について図面を参照して説明する。
（表示装置）
まず、本実施の形態に係る表示装置の製造方法により製造される表示装置１００について説明する。表示装置１００の発光方式は、有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬと称す。）層を備えたアクティブマトリクス駆動によるボトムエミッション型である。有機ＥＬ層は、発光素子として有機材料を塗布して形成される発光層やキャリアを輸送する性質を持った材料を塗布して形成される正孔輸送層・電子輸送層等から構成される。本実施の形態に係る表示装置１００の有機ＥＬ層は、正孔輸送層と発光層との二層構造からなる。
まず、本実施の形態に係る表示装置の製造方法により製造される表示装置１００について説明する。表示装置１００の発光方式は、有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬと称す。）層を備えたアクティブマトリクス駆動によるボトムエミッション型である。有機ＥＬ層は、発光素子として有機材料を塗布して形成される発光層やキャリアを輸送する性質を持った材料を塗布して形成される正孔輸送層・電子輸送層等から構成される。本実施の形態に係る表示装置１００の有機ＥＬ層は、正孔輸送層と発光層との二層構造からなる。
表示装置１００は、図１に平面で及び図２に図１のＡ−Ａ線断面で示すように、パネル基板１１０と、画素電極１２０と、層間絶縁膜１３０と、隔壁（バンク）１４０と、正孔輸送層１５０と、発光層１６０と、対向電極１７０と、封止樹脂層１８０と、封止基板１９０と、を備える。なお、図１に示す平面図においては、各表示画素（色画素）上に設けられる封止樹脂層１８０等の表示を省略して、画素電極１２０と、層間絶縁膜１３０と、各表示画素の形成領域を画定する隔壁１４０と、のみを示す。また、画素電極１２０、層間絶縁膜１３０及び隔壁１４０の配置を明瞭にするために、便宜的にハッチングを施して示す。
これらの構成により、パネル基板１１０の一面に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色からなる色画素が形成される。色画素は、図１に示すように、図面縦方向に順次繰り返し複数配列されるとともに、図面横方向に同一色の色画素が複数配列される。ここでは、隣接するＲＧＢの３色の色画素を一組として一の表示画素が構成される。各表示画素は、柵状又は格子状の平面パターンを有して連続的に配設された層間絶縁膜１３０及び隔壁１４０により画定される。パネル基板１１０の端部上等には、複数のトランジスタから構成された画素駆動回路が形成されており、各色画素は、画素駆動回路と共に、該画素駆動回路により制御される発光駆動電流が供給されることにより発光する有機ＥＬ素子を構成する。
次に、具体的な構成について説明する。パネル基板１１０はガラス等の絶縁性基板から構成される。パネル基板１１０の各画素形成領域上には、図２に示すように、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ；Indium Tin Oxide）からなる画素電極１２０が設けられ、パネル基板１１０の画素形成領域間には、層間絶縁膜１３０が設けられる。層間絶縁膜１３０は、窒化珪素または酸化珪素等の硅素化合物等の絶縁材料から形成され、隣り合う画素電極１２０同士を電気的に絶縁する。層間絶縁膜１３０の上には画素電極１２０を仕切り、隔離するための隔壁１４０が設けられる。層間絶縁膜１３０及び隔壁１４０により囲まれた開口内の画素電極１２０の上に正孔輸送層１５０、発光層１６０、対向電極１７０がこの順に積層される。さらに、対向電極１７０の上には、封止樹脂層１８０を介して封止基板１９０が接合される。
正孔輸送層１５０及び発光層１６０は、ノズルプリント法又はインクジェット法により画素電極１２０上に有機ＥＬ材料（有機ＥＬ材料には、発光材料の他に、キャリアを輸送する性質を持っている材料（正孔注入材料、電子注入材料等）が含まれる。）を含有した含有液を塗布し、加熱乾燥することにより、形成される。正孔輸送材料は、例えば、フッ素系の水系導電性高分子分散液から構成される。発光材料は、例えば、ポリフェニレンビニレン等の共役二重結合ポリマーから構成される。含有液は、例えば、水溶性又は親油性の溶剤（水、エタノール、エチレングリコール、トルエン、キシレン等）から構成される。また、発光層１６０には、発光光を着色する蛍光体や顔料が添加されている。
隔壁１４０は、正孔輸送層１５０及び発光層１６０の形成後に、画素電極１２０上の開口部以外の部分に格子状又は柵状に形成され、各表示画素の形成領域を画定する。隔壁１４０は、スクリーン印刷により絶縁性材料を塗布した後、硬化処理を行うことにより形成される。隔壁１４０は、一般的な絶縁性を備えた熱硬化性樹脂素材であり、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂と、光吸収性を備えた黒色遮光材（カーボンブラック、チタンブラック、黒色染料、黒色顔料等）との混合材料から構成される。隔壁１４０は、発光層１６０を備えた色画素間に形成され、且つ、光吸収性を備えるため、発光層１６０が発する光の反射・伝播を低減することができる。また、隔壁１４０は、絶縁性を備えるため、画素駆動回路からの漏れ電流が減少し、発光駆動の信頼性を向上させる。
対向電極１７０は、図２に示すように、パネル基板１１０に配列される各画素電極１２０に対向する単一の電極層として形成される。対向電極１７０は、光反射性を備え、電子注入層とＩＴＯ等の電極からなる薄膜とを積層した電極構造を有する。
各画素形成領域において、画素電極１２０と正孔輸送層１５０と発光層１６０と対向電極１７０とが積層されている部分が各色画素を形成する。各色画素は、発光層１６０に含まれる蛍光剤等により定まる発光色により、ＲＧＢの何れかに分類される。
表示画素が配列されたパネル基板１１０は、封止樹脂層１８０を介して封止基板１９０が接合される。封止樹脂層１８０は、例えば、エポキシ系の紫外線硬化樹脂等から構成され、封止基板１９０は、例えば、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等から構成される。
（表示装置の製造方法）
次に、上述した表示装置１００の製造方法について図３を参照して説明する。なお、以下の説明においては、表示装置１００の表示部分、即ち、パネル基板１１０に表示画素が形成された領域の形成方法を主に説明する。正孔輸送層１５０及び発光層１６０に駆動電流を供給する駆動制御素子（薄膜トランジスタ）の製造方法は、従来と同様である。また、画素駆動回路を構成するトランジスタや配線層は、パネル基板１１０の一面に設定された画素ごとに形成される。
次に、上述した表示装置１００の製造方法について図３を参照して説明する。なお、以下の説明においては、表示装置１００の表示部分、即ち、パネル基板１１０に表示画素が形成された領域の形成方法を主に説明する。正孔輸送層１５０及び発光層１６０に駆動電流を供給する駆動制御素子（薄膜トランジスタ）の製造方法は、従来と同様である。また、画素駆動回路を構成するトランジスタや配線層は、パネル基板１１０の一面に設定された画素ごとに形成される。
まず、絶縁性のパネル基板１１０が用意される。続いて、パネル基板１１０の一面に、例えば、スパッタリングにより、光透過性を有する金属層と、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等を堆積することにより、透明導電層を形成する。次に、透明導電層を、エッチング処理（ウエットエッチング処理若しくはドライエッチング処理）等によりパターニングすることにより、図３（ａ）に示すように、マトリクス状に配置された画素形成領域ごとに、画素電極１２０を形成する。
次に、画素電極１２０が形成されたパネル基板１１０の上に絶縁性材料を塗布し、これをパターニングすることにより、図３（ｂ）に示すように、層間絶縁膜１３０を形成する。層間絶縁膜１３０は、パネル基板１１０の画素電極１２０の間の領域に設けられており、画素電極１２０の周縁部を覆うことにより、隣接する画素電極１２０同士の短絡を防止する。
次に、パネル基板１１０を純水で洗浄する。続いて、パネル基板１１０を酸素プラズマ処理若しくはＵＶオゾン処理を施すにより画素電極１２０の親液化を行う。
次に、層間絶縁膜１３０で囲まれた各画素電極１２０上に、ノズルプリント法又はインクジェット法により、正孔輸送材料を含有する含有液を塗布し、塗布後、加熱乾燥することにより、図３（ｃ）に示すように、正孔輸送層１５０を形成する。
先の工程で、画素電極１２０の表面部は親液化処理が施されているので、画素電極１２０上に塗布された正孔輸送材料を含有する含有液は画素電極１２０全体に広がり、図３（ｃ）に示すように、均一な膜厚を有する正孔輸送層１５０を形成することができる。また、層間絶縁膜１３０の側面に接触した含有液は、毛細管現象により層間絶縁膜１３０の側面に吸上げられる。このため、含有液が乾燥する過程において、含有液が画素電極１２０の中央に凝集することはない。ここで、正孔輸送材料は、例えば、フッ素系の水系導電性高分子分散液から構成される。また、含有液は、例えば、水溶性又は親油性の溶剤（水、エタノール、エチレングリコール、トルエン、キシレン等）から構成される。
次に、層間絶縁膜１３０で囲まれた正孔輸送層１５０の上にノズルプリント法にて発光材料を含有する含有液を塗布し、塗布後、加熱乾燥処理を行うことで、図３（ｄ）に示すように、発光層１６０を形成することができる。発光層１６０も、正孔輸送層１５０と同様に、均一な厚さに形成される。発光材料は酸素や水蒸気等に接触すると特性が変化することがあるため、塗布は窒素ガス雰囲気中で行うことが望ましい。ここで、有機ＥＬ材料は、発光材料の他に、キャリアを輸送する性質を持っている材料（正孔注入材料、電子注入材料等）を含む。
次に、層間絶縁膜１３０の上に、スクリーン印刷により、所定の混合材料を塗布し、塗布後、混合材料を加熱乾燥することにより、図３（ｅ）に示すように、隔壁１４０を形成する。なお、混合材料は、例えば、絶縁性を備えた熱硬化性材料と光吸収性を備えた黒色遮光材料とを混合した材料から構成される。
従来の表示装置の製造方法では、図４（ａ）に示すように、発光層１６０を形成する際に、塗布された含有液１６１が隔壁１４０の側面に付着する。このため、隔壁１４０の側面を伝って、付着した含有液が画素電極１２０の上面部内に流れ込み、形成される発光層１６０の厚みは、隔壁１４０の周縁部と、画素電極１２０の中心部とでは不均一となる虞がある。しかし、本実施形態に係る表示装置の製造方法では、図４（ｂ）に示すように、塗布される含有液１６１が画素電極１２０の上面内に流れ込むことがない。したがって、形成される発光層１６０の膜厚の均一性は高くなる。
その後、図３（ｆ）に示すように、対向電極１７０は、画素電極１２０に対向する領域のみならず、隔壁１４０や層間絶縁膜１３０の上まで延在する単一の導電層として形成される。対向電極１７０は、電子注入層とＩＴＯ等の透明電極からなる薄膜とを積層した電極構造を有する。対向電極１７０は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法等を用いて形成される。
最後に、対向電極１７０の上に封止樹脂層１８０を設け、さらに封止樹脂層１８０の上に封止基板１９０を形成する。封止基板１９０の一面側に紫外線照射により硬化する封止樹脂を塗布する。そして、封止基板１９０の封止樹脂が塗布された面と対向電極１７０が配置された面とを貼り合わせ、紫外線を照射して封止樹脂を硬化させる。これにより封止樹脂は封止樹脂層１８０となり、図２に示す表示装置１００が形成される。
以上説明したように、本実施形態に係る表示装置の製造方法によれば、隔壁１４０を形成する前に、親液化処理を施した画素電極１２０に正孔輸送層１５０及び発光層１６０を形成することにより、隔壁１４０の側面に付着する含有液が画素電極１２０に流れ込むことを防ぐことができる。このため、形成される正孔輸送層１５０及び発光層１６０の厚みの均一性は高くなる。また、表示画素間に光吸収性を備えた隔壁１４０を設けることにより、発光層１６０が発する光の反射・伝播を低減することができる。したがって、本実施形態に係る表示装置１００は、発光層１６０の厚みの均一性が高く、また、光の反射・伝播も少ないため、発光ムラが少なく発色に優れる。
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。
隔壁１４０の高さを２００ｎｍ以下に形成することにより、隔壁１４０を形成する工程を、正孔輸送層１５０及び発光層１６０を形成する工程よりも先にすることが可能である。隔壁１４０の高さが所定範囲内であれば、側面の面積が小さく、該側面に付着して画素電極１２０内に流入する含有液が少ないためである。
隔壁１４０を形成する混合材料の塗布方法は、スクリーン印刷に限定されず、インクジェット印刷、ノズルプリント印刷、ディスペンサ印刷、フレキソ印刷等いずれの手法を用いてもよい。
隔壁１４０を形成する混合材料は、絶縁性及び成膜性を備えれば、無機材料とすることも可能である。
画素電極１２０の上に形成される有機ＥＬ層は、正孔輸送層１５０、発光層１６０及び電子輸送層の三層構造であっても良いし、また発光層１６０及び電子輸送層からなる二層構造であっても良いし、発光層１６０からなる一層構造であっても良い。電荷輸送層である正孔輸送層１５０及び電子輸送層と発光層１６０との組合せは任意に設定できる。また、これらの層構造において他の電荷輸送層の電荷輸送を制限する中間層が介在した積層構造であっても良いし、その他の積層構造であっても良い。
１００…表示装置、１１０…パネル基板、１２０…画素電極、１３０…層間絶縁膜、１４０…隔壁、１５０…正孔輸送層、１６０…発光層、１６１…含有液、１７０…対向電極、１８０…封止樹脂層、１９０…封止基板
Claims (5)
- マトリクス状に配置された複数の表示画素と、該表示画素間に配置され、表示画素を絶縁する絶縁膜と、を備える表示装置の製造方法であって、
前記表示画素の形成領域に有機エレクトロルミネッセンス材料を含有する含有液を塗布し、該含有液を乾燥させて前記有機エレクトロルミネッセンス材料を薄膜状に定着する有機エレクトロルミネッセンス材料定着工程と、
前記有機エレクトロルミネッセンス材料定着工程の処理後に、前記絶縁膜上に前記表示画素を仕切る隔壁を形成する隔壁形成工程と、
を備えることを特徴とする表示装置の製造方法。 - 前記隔壁は、熱硬化性材料を含有し、且つ、絶縁性を備えることを特徴とする請求項１に記載の表示装置の製造方法。
- 前記隔壁は、黒色遮光材料を含有し、且つ、絶縁性を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置の製造方法。
- 前記隔壁形成工程は、
前記熱硬化性材料と前記黒色遮光材料とを含有する含有液を塗布する塗布工程と、
塗布された前記材料を含有する含有液を加熱乾燥し、前記隔壁を定着する乾燥定着工程と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の表示装置の製造方法。 - 請求項１乃至４の何れか１項に記載の表示装置の製造方法によって製造されたことを特徴とする表示装置。
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