JP2009266673A - 有機ｅｌ表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生産効率を改善することを可能とする。
【解決手段】第１電極と第２電極との間に、発光色の互いに異なる第１乃至第３発光層をこの順に積層した積層体を含んだ有機物層を含むことを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、
光の進行方向をＺ方向とし、このＺ方向に直交する面内で互いに直交する方向をＸ方向及びＹ方向としたとき、Ｘ方向及びＹ方向に加えてＺ方向の偏光成分を有する光によって前記有機物層を露光する露光工程を有することを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示技術に関する。

液晶表示装置に代表される平面表示装置は、ＣＲＴディスプレイと比較して、薄型、軽量、低消費電力であるといった特徴を活かして、需要が急速に伸びてきており、携帯情報端末機器を始め、大型テレビ等の種々のディスプレイに利用されるようになってきている。そして、近年では、液晶表示装置に比べて、自発光型で、高速応答、広視野角、高コントラストの特徴を有し、かつ、更に薄型軽量化が可能な有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子を用いた表示装置の開発が盛んに行われている。

この有機ＥＬ素子は、正孔注入電極（陽極）から正孔を注入するとともに、電子注入電極（陰極）から電子を注入し、発光層で正孔と電子とを再結合させて発光を得るものである。フルカラー表示を得るためには、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）にそれぞれ発光する画素を構成する必要があり、赤、緑、青の各画素を構成する有機ＥＬ素子の発光層には、赤色、緑色、青色といったそれぞれ異なる発光スペクトルで発光する発光材料を塗り分ける必要がある。このような発光材料を塗り分ける方法としては、真空蒸着法で成膜する低分子有機ＥＬ材料の場合、各色の画素毎に開口した金属性のファインマスクを用いてそれぞれ独立にマスク蒸着する方法がある。

しかしながら、この金属製のファインマスクを用いたマスク蒸着法では、表示装置として高い精細度（解像度）が要求され、画素が細かくなった場合には、十分な精度を出すことが困難となり、各色の発光材料が交じり合ってしまう、所謂、混色不良が多発して、正常な表示を得ることができない。これは、所謂、フォトリソグラフィに用いられるフォトマスクとは異なり、金属製のマスクの場合、初期の加工精度の低さに加え、蒸着源の輻射熱による熱膨張や歪みによって、開口の大きさや開口位置が大きく変わってしまうことなどが原因として挙げられる。

また、金属製のマスクを用いたマスク蒸着法は、マスクの大きさを大きくすればするほど、更に精度が低下し、表示装置の大形化にも制限が出てくる。
特開２００３−１５７９７３号公報

本発明の目的は、高精細な多色画像を表示可能とするとともに、生産効率を改善することが可能な有機ＥＬ表示装置の製造方法を提供することにある。

本発明の態様による有機ＥＬ表示装置の製造方法によれば、
絶縁基板と、前記絶縁基板上で配列すると共に発光色が互いに異なる第１乃至第３有機ＥＬ素子と、を具備し、
前記第１乃至第３有機ＥＬ素子の各々は、第１電極と、前記第１電極と向き合った第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に介在した有機物層と、を含み、
前記有機物層は、発光色の互いに異なる第１乃至第３発光層をこの順に積層した積層体を含んだことを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、
光の進行方向をＺ方向とし、このＺ方向に直交する面内で互いに直交する方向をＸ方向及びＹ方向としたとき、Ｘ方向及びＹ方向に加えてＺ方向の偏光成分を有する光によって前記有機物層を露光する露光工程を有することを特徴とする。

本発明によれば、有機ＥＬ表示装置の製造過程において発光層をパターン成膜するための金属製ファインマスクを使用することなしに、高精細な多色画像を表示可能とするとともに、生産効率を改善することが可能な有機ＥＬ表示装置の製造方法を提供することが可能となる。

以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の一態様に係る有機ＥＬ表示装置を概略的に示す平面図である。図２は、図１の表示装置に採用可能な構造の一例を概略的に示す断面図である。図３は、図２の表示装置が含む有機ＥＬ素子に採用可能な構造の一例を概略的に示す断面図である。図４は、図２の表示装置で採用可能な画素の配置の一例を概略的に示す平面図である。

図１及び図２の表示装置は、アクティブマトリクス型駆動方式を採用した上面発光型の有機ＥＬ表示装置である。この表示装置は、表示パネルＤＰと、映像信号線ドライバＸＤＲと、走査信号線ドライバＹＤＲとを含んでいる。

表示パネルＤＰは、例えば、ガラス基板などの絶縁基板ＳＵＢを含んでいる。基板ＳＵＢ上には、図示しないアンダーコート層が形成されている。アンダーコート層は、例えば、基板ＳＵＢ上にＳｉＮ_x層とＳｉＯ_x層とをこの順に積層してなる。

アンダーコート層上には、例えば不純物を含有したポリシリコンからなる半導体パターンが形成されている。この半導体パターンの一部は、半導体層ＳＣとして利用している。半導体層ＳＣには、ソース及びドレインとして利用する不純物拡散領域が形成されている。また、この半導体パターンの他の一部は、後述するキャパシタＣの下部電極として利用している。下部電極は、後述する画素ＰＸ１乃至ＰＸ３に対応して配列している。

なお、画素ＰＸ１乃至ＰＸ３は、この順にＸ方向に並んでおり、トリプレットを構成している。表示領域内では、このトリプレットがＸ方向とＹ方向とに配列されている。すなわち、表示領域内では、画素ＰＸ１をＹ方向に並べてなる画素列と、画素ＰＸ２をＹ方向に並べてなる画素列と、画素ＰＸ３をＹ方向に並べてなる画素列とがこの順にＸ方向に並べられ、さらに、これら３つの画素列がＸ方向に繰り返し並べられている。

半導体パターンは、ゲート絶縁膜ＧＩによって被覆されている。ゲート絶縁膜ＧＩは、例えばＴＥＯＳ（ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）などを用いて形成することができる。ゲート絶縁膜ＧＩ上には、走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２が形成されている。走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２は、各々がＸ方向に延びており、Ｙ方向に交互に配列している。走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２は、例えばＭｏＷなどを用いて形成されている。

ゲート絶縁膜ＧＩ上には、キャパシタＣの上部電極がさらに配置されている。上部電極は、画素ＰＸ１乃至ＰＸ３に対応して配列しており、下部電極と向き合っている。上部電極は、例えばＭｏＷなどを用いて形成され、走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２と同一の工程で形成することができる。

走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２は、半導体層ＳＣと交差している。走査信号線ＳＬ１と半導体層ＳＣとの交差部は、スイッチングトランジスタＳＷａを構成している。走査信号線ＳＬ２と半導体層ＳＣとの交差部は、スイッチングトランジスタＳＷｂ及びＳＷｃを構成している。また、下部電極と上部電極とそれらの間に介在した絶縁膜ＧＩとは、キャパシタＣを構成している。上部電極は、半導体層ＳＣと交差した延長部を含んでいる。延長部と半導体層ＳＣとの交差部は、駆動トランジスタＤＲを構成している。

なお、この例では、駆動トランジスタＤＲ及びスイッチングトランジスタＳＷａ乃至ＳＷｃは、トップゲート型のｐチャネル薄膜トランジスタである。また、図２において参照符号Ｇで示す部分は、スイッチングトランジスタＳＷａのゲートである。

ゲート絶縁膜ＧＩ、走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２、並びに上部電極は、層間絶縁膜ＩＩによって被覆されている。層間絶縁膜ＩＩは、例えばプラズマＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により堆積させたＳｉＯ_xなどを用いて形成されている。

層間絶縁膜ＩＩ上には、映像信号線ＤＬと電源線ＰＳＬとが形成されている。映像信号線ＤＬは、各々がＹ方向に延びており、Ｘ方向に配列している。電源線ＰＳＬは、例えば、各々がＹ方向に延びており、Ｘ方向に配列している。また、層間絶縁膜ＩＩ上には、ソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥが形成されている。ソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥは、画素ＰＸ１乃至ＰＸ３の各々において素子同士を接続している。また、ソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥは、層間絶縁膜ＩＩに空けられたコンタクトホールにより、半導体層ＳＣに設けられた不純物拡散領域に接続されている。

映像信号線ＤＬと電源線ＰＳＬとソース電極ＳＥとドレイン電極ＤＥとは、例えば、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏの三層構造を有している。これらは、同一工程で形成可能である。これらの映像信号線ＤＬと電源線ＰＳＬとソース電極ＳＥとドレイン電極ＤＥとは、パッシベーション膜ＰＳによって被覆されている。パッシベーション膜ＰＳは、例えばＳｉＮxなどを用いて形成されている。

パッシベーション膜ＰＳ上では、画素電極（例えば第１電極に相当する）ＰＥが、画素ＰＸ１乃至ＰＸ３に対応して配列している。各画素電極ＰＥは、パッシベーション膜ＰＳに設けたコンタクトホールを介してドレイン電極ＤＥに接続されている。このドレイン電極は、スイッチングトランジスタＳＷａのドレインに接続されている。画素電極ＰＥは、この例では陽極である。画素電極ＰＥの材料としては、例えば、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）などの光透過性を有する導電材料を使用することができる。

パッシベーション膜ＰＳ上には、さらに、隔壁絶縁層ＰＩが形成されている。隔壁絶縁層ＰＩには、画素電極ＰＥに対応した位置に貫通孔が設けられているか、或いは、画素電極ＰＥが形成する列に対応した位置にスリットが設けられている。ここでは、一例として、隔壁絶縁層ＰＩには、画素電極ＰＥに対応した位置に貫通孔が設けられていることとする。隔壁絶縁層ＰＩは、例えば、有機絶縁層である。隔壁絶縁層ＰＩは、例えば、フォトリソグラフィ技術を用いて形成することができる。

各画素電極ＰＥ上には、有機物層ＯＲＧが形成されている。有機物層ＯＲＧは、典型的には、図２に示すように、全ての画素ＰＸ１乃至ＰＸ３を含む表示領域に亘って広がった連続膜である。すなわち、有機物層ＯＲＧは、画素電極ＰＥと隔壁絶縁層ＰＩとを被覆している。

隔壁絶縁層ＰＩ及び有機物層ＯＲＧは、対向電極（例えば第２電極に相当する）ＣＥによって被覆されている。この例では、対向電極ＣＥは、陰極であり、画素ＰＸ１乃至ＰＸ３で共用する共通電極である。対向電極ＣＥは、例えば、パッシベーション膜ＰＳと隔壁絶縁層ＰＩとに設けられたコンタクトホールを介して、映像信号線ＤＬと同一の層上に形成された電極配線（図示せず）に電気的に接続されている。

画素電極ＰＥと有機物層ＯＲＧと対向電極ＣＥとは、画素電極ＰＥに対応して配列した有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを形成している。なお、図４において、参照符号ＥＡ１乃至ＥＡ３は、画素ＰＸ１乃至ＰＸ３が含む有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光部をそれぞれ示している。発光部ＥＡ１乃至ＥＡ３の各々は、Ｙ方向に延びた直角四辺形である。図４の構造では、発光部ＥＡ１乃至ＥＡ３の面積は、互いに略等しい。

画素ＰＸ１乃至ＰＸ３の各々は、図１に示すように、駆動トランジスタＤＲと、スイッチングトランジスタＳＷａ乃至ＳＷｃと、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤと、キャパシタＣとを含んでいる。上記の通り、この例では、駆動トランジスタＤＲ及びスイッチングトランジスタＳＷａ乃至ＳＷｃはｐチャネル薄膜トランジスタである。

駆動トランジスタＤＲとスイッチングトランジスタＳＷａと有機ＥＬ素子ＯＬＥＤとは、第１電源端子ＮＤ１と第２電源端子ＮＤ２との間で、この順に直列に接続されている。この例では、電源端子ＮＤ１は高電位電源端子であり、電源端子ＮＤ２は低電位電源端子である。

スイッチングトランジスタＳＷａのゲートは、走査信号線ＳＬ１に接続されている。スイッチングトランジスタＳＷｂは映像信号線ＤＬと駆動トランジスタＤＲのドレインとの間に接続されており、そのゲートは走査信号線ＳＬ２に接続されている。スイッチングトランジスタＳＷｃは駆動トランジスタＤＲのドレインとゲートとの間に接続されており、そのゲートは走査信号線ＳＬ２に接続されている。キャパシタＣは、駆動トランジスタＤＲのゲートと定電位端子ＮＤ１’との間に接続されている。この例では、定電位端子ＮＤ１’は、電源端子ＮＤ１に接続されている。

映像信号線ドライバＸＤＲ及び走査信号線ドライバＹＤＲは、基板ＳＵＢ上に配置されている。すなわち、映像信号線ドライバＸＤＲ及び走査信号線ドライバＹＤＲは、ＣＯＧ（ｃｈｉｐ ｏｎ ｇｌａｓｓ）実装されている。なお、映像信号線ドライバＸＤＲ及び走査信号線ドライバＹＤＲは、ＣＯＧ実装する代わりに、ＴＣＰ（ｔａｐｅ ｃａｒｒｉｅｒ ｐａｃｋａｇｅ）実装してもよい。或いは、映像信号線ドライバＸＤＲ及び走査信号線ドライバＹＤＲは、基板ＳＵＢ上に直接形成してもよい。

映像信号線ドライバＸＤＲには、映像信号線ＤＬが接続されている。この例では、映像信号線ドライバＸＤＲには、電源線ＰＳＬがさらに接続されている。映像信号線ドライバＸＤＲは、映像信号線ＤＬに映像信号として電流信号を出力するとともに、電源線ＰＳＬに電源電圧を供給する。

走査信号線ドライバＹＤＲには、走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２が接続されている。走査信号線ドライバＹＤＲは、走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２にそれぞれ第１及び第２走査信号として電圧信号を出力する。

この有機ＥＬ表示装置で画像を表示する場合、例えば、走査信号線ＳＬ２を順次走査する。すなわち、画素ＰＸ１乃至ＰＸ３を行毎に選択する。或る行を選択している選択期間では、その行が含む画素ＰＸ１乃至ＰＸ３に対して書込動作を行なう。そして、その行を選択していない非選択期間では、その行が含む画素ＰＸ１乃至ＰＸ３で表示動作を行なう。

或る行の画素ＰＸ１乃至ＰＸ３を選択する選択期間では、走査信号線ドライバＹＤＲは、先の画素ＰＸ１乃至ＰＸ３が接続された走査信号線ＳＬ１にスイッチングトランジスタＳＷａを開く（非導通状態とする）走査信号を電圧信号として出力し、続いて、先の画素ＰＸ１乃至ＰＸ３が接続された走査信号線ＳＬ２にスイッチングトランジスタＳＷｂ及びＳＷｃを閉じる（導通状態とする）走査信号を電圧信号として出力する。この状態で、映像信号線ドライバＸＤＲは、映像信号線ＤＬに映像信号を電流信号（書込電流）Ｉ_ｓｉｇとして出力し、駆動トランジスタＤＲのゲート−ソース間電圧Ｖ_ｇｓを、先の映像信号Ｉ_ｓｉｇに対応した大きさに設定する。その後、走査信号線ドライバＹＤＲは、先の画素ＰＸ１乃至ＰＸ３が接続された走査信号線ＳＬ２にスイッチングトランジスタＳＷｂ及びＳＷｃを開く走査信号を電圧信号として出力し、続いて、先の画素ＰＸ１乃至ＰＸ３が接続された走査信号線ＳＬ１にスイッチングトランジスタＳＷａを閉じる走査信号を電圧信号として出力する。これにより、選択期間を終了する。

選択期間に続く非選択期間では、スイッチングトランジスタＳＷａは閉じたままとし、スイッチングトランジスタＳＷｂ及びＳＷｃは開いたままとする。非選択期間では、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤには、駆動トランジスタＤＲのゲート−ソース間電圧Ｖ_ｇｓに対応した大きさの駆動電流Ｉ_ｄｒｖが流れる。有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、駆動電流Ｉ_ｄｒｖの大きさに対応した輝度で発光する。ここで、Ｉ_ｄｒｖ≒Ｉ_ｓｉｇとなり、各画素で、電流信号（書込電流）Ｉ_ｓｉｇに対応した発光を得ることができる。

尚、上記した例は、画素回路に映像信号として電流信号を書き込む構成を採用したものであるが、画素回路に映像信号として電圧信号を書き込む構成を採用することも可能であり、特に上記の例に限定したものではない。また、本態様では、ｐチャネル薄膜トランジスタを使用したが、ｎチャネル薄膜トランジスタを使用しても、本発明の本質を変えるものではない。

また、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの封止は、乾燥剤を付けたガラスなどによって形成した封止基板ＳＵＢ２を表示領域の周辺に塗布したシール材で貼り合わせて実施する。

以下、本発明の実施例を説明する。
（実施例）
本実施例では、３．０型ＷＶＧＡ有機ＥＬディスプレイを作成した。画素サイズは８２．５μｍ×２７．５μｍであり、画素数は８００×３×４８０である。ここで、画素サイズは、画素ＰＸ１、画素ＰＸ２、画素ＰＸ３のそれぞれの大きさを示しており、本実施例では全て同じ大きさとした。また、本実施例では、画素電極ＰＥのＩＴＯは厚さ５０ｎｍとした。

本実施例では、図３に示すように、有機物層ＯＲＧは、赤色発光層ＥＭＬ１、緑色発光層ＥＭＬ２、及び、青色発光層ＥＭＬ３を積層して形成した。赤色発光層ＥＭＬ１、緑色発光層ＥＭＬ２、及び、青色発光層ＥＭＬ３は、それぞれ、全ての画素ＰＸ１乃至ＰＸ３を含む表示領域に亘って広がった連続膜として形成した。

ここで、赤色発光層ＥＭＬ１は、第１ホスト材料ＨＭ１と、発光色が赤色の第１ドーパント材料ＥＭ１との混合物によって形成されている。第１ドーパント材料ＥＭ１は、赤色波長に発光中心を有するルミネセンス性有機化合物又は組成物からなる赤色発光材料である。本実施例では、赤色発光層ＥＭＬ１としては、第１ホスト材料ＨＭ１：９，９-ビス（９-フェニル-９H-カルバゾル）フルオレン（略称；ＦＬ-２ＣＢＰ）、及び、第１ドーパント材料ＥＭ１：４−（ジシアノメチレン）−２−メチル―６−(ジュロリジン―４−イル−ビニル)−４Ｈ−ピラン（略称；ＤＣＭ２）からなる厚さ３０ｎｍの層を使用した。この赤色発光層ＥＭＬ１は、真空蒸着法により形成され、表示領域に亘って広がった連続膜とした。

緑色発光層ＥＭＬ２は、第２ホスト材料ＨＭ２と、発光色が緑色の第２ドーパント材料ＥＭ２との混合物によって形成されている。第２ドーパント材料ＥＭ２は、緑色波長に発光中心を有するルミネセンス性有機化合物又は組成物からなる緑色発光材料である。本実施例では、緑色発光層ＥＭＬ２としては、第２ホスト材料ＨＭ２：ＦＬ−２ＣＢＰ、及び、第２ドーパント材料ＥＭ２：トリス（８−ヒドロキシキノラート）アルミニウム（略称；Ａｌｑ_３）からなる厚さ３０ｎｍの層を使用した。この緑色発光層ＥＭＬ２は、真空蒸着法により形成され、表示領域に亘って広がった連続膜とした。

青色発光層ＥＭＬ３は、発光色が青色のルミネセンス性有機化合物又は組成物を含んだ薄膜である。この青色発光層ＥＭＬ３は、例えば、第３ホスト材料ＨＭ３と、発光色が青色の第３ドーパント材料ＥＭ３との混合物によって形成されている。本実施例では、青色発光層ＥＭＬ３としては、第３ホスト材料ＨＭ３：４，４’−ビス（２，２’−ジフェニル−エテン−１−イル）−ジフェニル（ＢＰＶＢＩ）、及び、第３ドーパント材料ＥＭ３：ペリレンからなる厚さ３０ｎｍの層を使用した。この青色発光層ＥＭＬ３は、真空蒸着法により形成され、表示領域に亘って広がった連続膜とした。

なお、第１ホスト材料ＨＭ１及び第２ホスト材料ＨＭ２としては、上述した例の他に、１，３，５−トリス（カルバゾル−９−イル）ベンゼン（略称；ＴＣＰ）を用いても良い。

本実施例では、上述したように、画素ＰＸ１、画素ＰＸ２、及び、画素ＰＸ３が同一構成の有機物層ＯＲＧを有していながら、画素ＰＸ１、画素ＰＸ２、及び、画素ＰＸ３の発光色は、互いに異なるように構成されている。ここに示した例では、画素ＰＸ１が含む有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは赤色に発光し、画素ＰＸ２が含む有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは緑色に発光し、画素ＰＸ３が含む有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは青色に発光する。

なお、波長が４００ｎｍ乃至４３５ｎｍの範囲内にある光の色を紫、波長が４３５ｎｍ乃至４８０ｎｍの範囲内にある光の色を青、波長が４８０ｎｍ乃至４９０ｎｍの範囲内にある光の色を緑青、波長が４９０ｎｍ乃至５００ｎｍの範囲内にある光の色を青緑、波長が５００ｎｍ乃至５６０ｎｍの範囲内にある光の色を緑、波長が５６０ｎｍ乃至５８０ｎｍの範囲内にある光の色を黄緑、波長が５８０ｎｍ乃至５９５ｎｍの範囲内にある光の色を黄、波長が５９５ｎｍ乃至６１０ｎｍの範囲内にある光の色を橙、波長が６１０ｎｍ乃至７５０ｎｍの範囲内にある光の色を赤、波長が７５０ｎｍ乃至８００ｎｍの範囲内にある光の色を赤紫と定義するのが一般的であり、ここでは、主波長が４００ｎｍ乃至４９０ｎｍの範囲内にある光の色を青色、主波長が４９０ｎｍより長く且つ５９５ｎｍよりも短い光の色を緑色、主波長が５９５ｎｍ乃至８００ｎｍの範囲内にある光の色を赤色と定義する。

以下に製造方法を記載する。図５にそのプロセスフロー、図６に、図５中の露光工程の概略を示す。

まず、先に説明した表示パネルＤＰから対向電極ＣＥと有機物層ＯＲＧを除いた構造，すなわちアレイ基板を、アレイ工程で準備する。

次に、画素電極ＰＥ上に、有機物層ＯＲＧが含む各層のうち、赤色発光層ＥＭＬ１を、真空蒸着法によって形成する。ここで、赤色発光層ＥＭＬ１は、表示領域に亘って広がった連続膜であり、画素毎に開口が形成されたファインマスクではなく、表示領域に対応した開口が形成されたラフマスクを使用したマスク蒸着で形成する。この工程を図５中に、ＥＭＬ１蒸着と示す。

次に、画素ＰＸ２乃至ＰＸ３の領域に、波長が概略３５５〜８００ｎｍの光を、概略０．１ｍＷ・ｍｍ^−２・ｎｍ^−１（０．００１〜１ｍＷ・ｍｍ^−２・ｎｍ^−１）の強度で照射する。このとき、画素ＰＸ１の領域には、フォトマスク（図６中のＭＡＳＫ１）を用いて、光が照射されないようにする。この工程を図５中に、ＰＨＯＴＯ１露光と示す。

次に、赤色発光層ＥＭＬ１上に、有機物層ＯＲＧが含む各層のうち、緑色発光層ＥＭＬ２を、ラフマスクを用いた真空蒸着法によって、表示領域に亘って広がった連続膜として形成する。この工程を図５中に、ＥＭＬ２蒸着と示す。

次に、画素ＰＸ３の領域に、波長が概略３５５〜８００ｎｍの光を、概略０．１ｍＷ・ｍｍ^−２・ｎｍ^−１（０．００１〜１ｍＷ・ｍｍ^−２・ｎｍ^−１）の強度で照射する。このとき、画素ＰＸ１乃至ＰＸ２には、フォトマスク（図６中のＭＡＳＫ２）を用いて、光が照射されないようにする。この工程を図５中に、ＰＨＯＴＯ２露光と示す。

次に、緑色発光層ＥＭＬ２上に、有機物層ＯＲＧが含む各層のうち、青色発光層ＥＭＬ３を、ラフマスクを用いた真空蒸着法によって、表示領域に亘って広がった連続膜として形成する。この工程を図５中に、ＥＭＬ３蒸着と示す。

その後、青色発光層ＥＭＬ３上に、対向電極ＣＥを形成する。この工程を図５中にＣＥ蒸着と示す。本実施例では、対向電極ＣＥとしては、厚さ１５０ｎｍのアルミニウム層を形成した。対向電極ＣＥは、表示領域に亘って広がった連続膜とした。本実施例では、各発光層ＥＭＬでの発光をアレイ基板ＳＵＢ側に取り出すための反射層も兼ねている。

さらに、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを封止し、表示パネルＤＰに映像信号線ドライバＸＤＲと走査信号線ドライバＹＤＲとを実装する。以上のようにして、図１及び図２の有機ＥＬ表示装置を得る。

ところで、１つの有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが複数の発光層ＥＭＬ１乃至ＥＭＬ３を含んでいると、１つの色だけでなく、他の色も発光する可能性がある。

通常、発光層ＥＭＬ１乃至ＥＭＬ３を積層しただけの構成では、画素ＰＸ１乃至ＰＸ３は、全て同じ色に発光し、フルカラー表示を得ることができない。

そこで、本発明では、光を照射する画素と、光を照射しない画素とを、フォトマスクを用いた露光工程で分離し、各画素の発光色を制御する。

図７は、本発明の画素の発光色を制御する原理の一つを示した図である。

発光層ＥＭＬ１乃至ＥＭＬ３が積層された構造では、基本的には、赤色発光層ＥＭＬ１が発光しやすい。なぜなら、エネルギーの高い青色および緑色は、エネルギーの最も低い赤色発光層ＥＭＬ１に吸収され、赤色に変換されるので、このようなＲＧＢの積層構造にした場合は、赤色が最も発光しやすい。したがって、光が照射されない画素ＰＸ１では、赤色が発光することになる。

次に、赤色発光層ＥＭＬ１の蒸着後の「ＰＨＯＴＯ１露光」工程において、赤色発光層ＥＭＬ１に、波長が概略３５５〜８００ｎｍの光が照射された画素ＰＸ２では、第１ドーパント材料ＥＭ１のみが、光吸収により、分解または重合または分子構造が変わることにより、赤色の光を発光しなくなる、所謂、消光する。つまり、画素ＰＸ２における発光層ＥＭＬ１乃至ＥＭＬ３のうち、赤色発光層ＥＭＬ１における第１ドーパント材料ＥＭ１が発光能を喪失している。この状態で、積層構造になると、赤色の次にエネルギーの低い緑色が発光しやすくなり、画素ＰＸ２は、緑色に発光するようになる。

更に、緑色発光層ＥＭＬ２の蒸着後「ＰＨＯＴＯ２露光」工程において、緑色発光層ＥＭＬ２にも、波長が概略３５５〜８００ｎｍの光が照射された画素ＰＸ３では、第２ドーパント材料ＥＭ２のみが、光吸収により、分解または重合または分子構造が変わることにより、緑色の光を発光しなくなる。なお、この画素ＰＸ３については、「ＰＨＯＴＯ１露光」工程において、赤色発光層ＥＭＬ１にも、波長が概略３５５〜８００ｎｍの光が照射されているため、第１ドーパント材料ＥＭ１が光吸収により、赤色の光を発光しなくなっている。

つまり、画素ＰＸ３における発光層ＥＭＬ１乃至ＥＭＬ３のうち、赤色発光層ＥＭＬ１における第１ドーパント材料ＥＭ１及び緑色発光層ＥＭＬ２における第２ドーパント材料ＥＭ２が発光能を喪失している。この状態で、積層構造になると、青色よりエネルギーの低い発光をする層がなくなるので、青色が発光しやすくなり、画素ＰＸ３は、青色に発光するようになる。

上述したように、赤色発光層ＥＭＬ１に含まれる第１ドーパント材料ＥＭ１、及び、緑色発光層ＥＭＬ２に含まれる第２ドーパント材料ＥＭ２を、光照射により消光させる際、露光時間が短いほど、有機ＥＬ表示装置の生産性を向上することができる。

露光時間を短くするためには、ドーパント材料に対して効率よく光吸収させることで対応可能である。

ドーパント材料の発光能を喪失させるための露光工程で適用される一般的な光源からの放射光は、光の進行方向をＺ方向とし、このＺ方向に直交する面内で互いに直交する方向をＸ方向及びＹ方向としたとき、Ｘ方向の偏光成分（Ｘ偏光成分）及びＹ方向の偏光成分（Ｙ偏光成分）のみを含んでいる。このため、Ｚ方向に進行する光は、直線偏光あるいは楕円偏光である。

一方、各発光層ＥＭＬのように蒸着により成膜した膜は、アモルファス構造である。このため、各発光層ＥＭＬに含まれる分子の配向方向は、ランダムである。

光照射により発光能を喪失させるドーパント材料の分子の吸光率が、偏光方向によって大きく異なる場合、アモルファス構造の薄膜中には、Ｚ偏光成分に対しては吸光率が高いが、Ｘ偏光成分及びＹ偏光成分に対しては吸光率が低い分子が存在する。このため、上述したような通常の光源を用いた露光装置では、光源からの放射光は、Ｘ偏光成分及びＹ偏光成分のみを含むので、ドーパント材料分子全ての発光能を喪失するには、露光工程における露光時間が長くなり、生産効率が低い。

そこで、この実施の形態においては、露光工程では、Ｘ偏光成分及びＹ偏光成分に加えてＺ方向の偏光成分（Ｚ偏光成分）を有する光によって有機物層ＯＲＧを露光している。これにより、有機物層ＯＲＧの発光層ＥＭＬに含まれるドーパント材料が、Ｘ偏光成分及びＹ偏光成分に対して吸光率が高い分子の他に、Ｚ偏光成分に対して吸光率が高い分子を含む場合であっても、それぞれの分子に対して効率よく光吸収させることが可能となり、短時間の露光工程で発光能を消失させることが可能となる。したがって、生産効率を改善することが可能となる。

次に、このような露光を実現するための露光装置について、具体的に説明する。

図８には、Ｚ偏光成分を生成可能な偏光制御素子１００の構成例を示している。すなわち、この偏光制御素子１００は、光源からの放射光からＸ−Ｙ平面内で複数の異なる方位の直線偏光を生成する偏光変調素子１１０と、偏光変調素子１１０を透過した各直線偏光を集光するレンズ１２０と、を組み合わせた構成である。

偏光変調素子１１０は、一対の基板間に液晶層を保持した構成の液晶パネルによって構成可能であり、透過光が複数の異なる方位の直線偏光を生成できるモード、例えば一対の基板間に形成される略垂直な縦電界を利用して液晶分子をスイッチングするＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードや、基板の主面に略平行な横電界を利用して液晶分子をスイッチングするＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードの液晶パネルが好適である。

この偏光変調素子１１０は、透過軸方向がそれぞれ異なる領域を有している。すなわち、偏光変調素子１１０は、光源からの放射光の偏光状態を変化させる領域が４象限以上に分割されており、それぞれの象限領域から出射した光の位相が異なるように構成されている。図８に示した例では、偏光変調素子１１０は、４つの象限領域１１１〜１１４を有している。

このような偏光変調素子１１０において、ＴＮ液晶パネルやＩＰＳ液晶パネル内に、透過軸方向がそれぞれ異なる領域を作成する方法として、象限領域毎に「ラビング工程のチルト角」と「液晶配向を制御する印加電圧」の組み合わせを変える方法が挙げられる。この際、象限領域の境界は、透過軸方向が不均一になるが、パネルの全面積に対する比率は小さいので、影響は微小である。

このような構成の偏光変調素子１１０に、光源からの放射光（全方位光）が入射されると、各象限領域から、位相が異なるＸ偏光成分及びＹ偏光成分が出射される。そして、この位相が異なるＸ偏光成分及びＹ偏光成分が、レンズ１２０によって集光されることにより、Ｘ偏光成分及びＹ偏光成分に加え、Ｚ偏光成分も生成される。

それぞれの象限領域から出射した光の位相が異なることにより、隣接する象限領域から出射した光同士の干渉による打ち消し作用を低減できる。

より好ましくは、第１象限領域１１１、第２象限領域１１２、第３象限領域１１３、第４象限領域１１４からそれぞれ出射された光の位相は等間隔でずれている。すなわち、偏光変調素子１１０の第ｉ象限領域（ｉ＝１〜Ｎ−１、Ｎは４以上の整数）から出射した光と、隣接する第（ｉ＋１）象限領域から出射した光の位相差がλ／（４×(Ｎ−１)）であることが望ましい。

実際の露光装置においては、図９に示したような、マトリクス状に配置された偏光変調素子１１０として構成された液晶パネルと、各偏光変調素子１１０に対応するレンズ１２０を集積したアレイレンズ１３０と、を組み合わせた構成の偏光制御素子１００を適用することが望ましい。

そして、図１０に示したようなレンズプロジェクション方式露光装置において、上述したような構成の偏光制御素子１００は、例えば、等倍投影レンズの先に設置することが望ましい。このような構成の露光装置によって、Ｘ偏光成分及びＹ偏光成分に加え、Ｚ偏光成分も生成し、基板を露光することにより、有機物層ＯＲＧの発光層ＥＭＬに含まれるそれぞれの分子に対して効率よく光吸収させることが可能となる。

このように、本発明を適用することにより、画素毎にＲＧＢを塗り分けるための金属製のファインマスクを使うことなく、ＲＧＢ各画素に対応した色を発光させ、フルカラー表示を得ることできる。

また、ファインマスクを使った蒸着の場合、マスク上に無駄な膜が形成されやすく、それにより、画素の開口の孔が塞いでしまう。それにより、画素に成膜される発光層ＥＭＬの成膜レートが低下し、より多くの材料を消費することになる。それに伴い、マスクを洗浄する回数が増える。これに対し、本発明では、開口が広く、マスク上に無駄な膜が形成され難いラフマスクのみを使うので、ファインマスクを使用した場合と比較して、より生産性が高く、環境負荷が少ない。

したがって、本発明では、高精細、大形のフルカラー有機ＥＬ表示装置を、環境に優しく、高い生産性を持って提供することが可能になる。

以上のようにして、図１および図２に示す本発明の有機ＥＬ表示装置を得た。

その結果、画素ＰＸ１では、赤色が発光し、画素ＰＸ２では、緑色が発光し、画素ＰＸ３では、青色が、混色することなく発光した。それぞれ、発光効率は、赤色が、８ｃｄ／Ａ、（０．６５，０．３５）、緑色が１０ｃｄ／Ａ、（０．３０，０．６０）、青色が３ｃｄ／Ａ、（０．１４，０．１２）であった。

なお、上述の値は、画面を正面から観察したときに１００ｃｄ／ｍ²の輝度で（ｘ，ｙ）＝（０．３１，０．３１５）の基準白色（Ｃ）が表示されるようにし、画素ＰＸ１乃至ＰＸ３を順次点灯し、発光色毎に輝度と色度（ｘ，ｙ）とを測定した値である。

また、本実施例では、画素ＰＸ１、画素ＰＸ２、画素ＰＸ３を全て同じ大きさとしたが、例えば、各画素の発光色の輝度劣化寿命を揃えるために、画素の大きさは、異ならせても良い。これにより、白色が着色しにくくすることができる。

上述した実施例においては、図５に示した例のように、ＥＭＬ１蒸着後にＰＨＯＴＯ１露光を行い、ＥＭＬ２蒸着後にＰＨＯＴＯ２露光を行ったが、この例に限らない。例えば、図１１にプロセスフローを示すように、ＥＭＬ１蒸着、ＥＭＬ２蒸着、及び、ＥＭＬ３蒸着を行った後に、ＰＨＯＴＯ１露光及びＰＨＯＴＯ２露光をＥＭＬ３蒸着後に連続して行っても良い。このとき、ＰＨＯＴＯ１露光及びＰＨＯＴＯ２露光では、照射する光の主波長を変える。

すなわち、ＰＨＯＴＯ１露光では、画素ＰＸ２及びＰＸ３に対して、赤色発光層ＥＭＬ１の第１ドーパント材料ＥＭ１のみが吸収する波長を主波長とした光を照射する。これにより、第１ドーパント材料ＥＭ１が分解または重合または分子構造が変わることにより、光を照射された領域の赤色発光層ＥＭＬ１が赤色に発光する発光能を喪失する。そして、本発明のように発光層ＥＭＬ１乃至ＥＭＬ３が積層構造になっている場合には、赤色の次にエネルギーの低い緑色が発光しやすくなり、画素ＰＸ２は、緑色に発光するようになる。

ＰＨＯＴＯ２露光では、画素ＰＸ３に対して、緑色発光層ＥＭＬ２の第２ドーパント材料ＥＭ２のみが吸収する波長を主波長とした光を照射する。これにより、第２ドーパント材料ＥＭ２が分解または重合または分子構造が変わることにより、光を照射された領域のＥＭＬ２が緑色に発光する発光能を喪失する。そして、本発明のように発光層ＥＭＬ１乃至ＥＭＬ３が積層構造になっている場合には、一番エネルギーの高い青色が発光しやすくなり、画素ＰＸ３は、青色に発光するようになる。

このように、露光工程を発光層ＥＭＬ１乃至ＥＭＬ３の蒸着後に連続して行なうことにより、真空蒸着装置に基板を出し入れすることを少なくでき、真空状態を達成するまでの待機時間も少なくなり、生産性が向上する。

また、各有機ＥＬ素子の構成についても、図３に示した例に限らず、例えば、有機物層ＯＲＧがホール注入層ＨＩＬ、ホール輸送層ＨＴＬ、電子輸送層ＥＴＬ、及び、電子注入層ＥＩＬを有していても良い。
また、各有機ＥＬ素子は画素電極ＰＥと基板ＳＵＢとの間に反射層を備えていてもよい。
また、各有機ＥＬ素子は対向電極ＣＥの上に光学マッチング層を備えていても良い。
また、各有機ＥＬ素子は対向電極ＣＥと反射層との間に干渉条件調整層を備えていても良い。
また、各有機ＥＬ素子は画素電極ＰＥと基板ＳＵＢとの間に凹凸散乱層を備えていても良い。
さらに、隔壁絶縁層ＰＩ（リブ）を省略した構成であっても良い。

なお、上記の実施例では、有機ＥＬ表示装置は、発光色が異なる３種の有機ＥＬ素子を含んでいる。有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬ素子として、発光色が異なる２種の有機ＥＬ素子のみを含んでいてもよく、発光色が異なる４種以上の有機ＥＬ素子を含んでいてもよい。

本発明の一態様に係る有機ＥＬ表示装置を概略的に示す平面図。 図１の表示装置に採用可能な構造の一例を概略的に示す断面図。 図２の表示装置が含む有機ＥＬ素子に採用可能な構造の一例を概略的に示す断面図。 図２の表示装置で採用可能な画素の配置の一例を概略的に示す平面図。 図３の有機ＥＬ素子のプロセスフローの一例を概略的に示す図。 露光工程の概略を示す図。 本発明の画素の発光色を制御する原理の一つを示した図。 Ｚ偏光成分を生成する偏光制御素子の構成を概略的に示す図。 Ｚ偏光成分を生成する偏光制御素子の一例を示す図。 図９に示した偏光制御素子を備えた露光装置の一例を示す図。 図３の有機ＥＬ素子のプロセスフローの他の例を概略的に示す図。

符号の説明

Ｃ…キャパシタ、ＣＥ…対向電極、ＤＥ…ドレイン電極、ＤＬ…映像信号線、ＤＰ…表示パネル、ＤＲ…駆動トランジスタ、ＥＡ１…発光部、ＥＡ２…発光部、ＥＡ３…発光部、ＥＩＬ…電子注入層、ＥＭＬ…発光層、ＥＭＬ１…赤色発光層、ＥＭＬ２…緑色発光層、ＥＭＬ３…青色発光層、ＥＭ１…第１ドーパント材料（赤色発光材料）、ＥＭ２…第２ドーパント材料（緑色発光材料）、ＥＭ３…第３ドーパント材料（青色発光材料）、ＥＴＬ…電子輸送層、Ｇ…ゲート、ＧＩ…ゲート絶縁膜、ＨＩＬ…正孔注入層、ＨＭ１…第１ホスト材料、ＨＭ２…第２ホスト材料、ＨＭ３…第３ホスト材料、ＨＴＬ…正孔輸送層、ＩＩ…層間絶縁膜、ＮＤ１…電源端子、ＮＤ１’…定電位端子、ＮＤ２…電源端子、ＯＬＥＤ…有機ＥＬ素子、ＯＲＧ…有機物層、ＰＥ…画素電極、ＰＩ…隔壁絶縁層、ＰＳ…パッシベーション膜、ＰＳＬ…電源線、ＰＸ１…画素（赤色画素）、ＰＸ２…画素（緑色画素）、ＰＸ３…画素（青色画素）、ＳＣ…半導体層、ＳＥ…ソース電極、ＳＬ１…走査信号線、ＳＬ２…走査信号線、ＳＵＢ…絶縁基板、ＳＵＢ２…封止基板、ＳＷａ…スイッチングトランジスタ、ＳＷｂ…スイッチングトランジスタ、ＳＷｃ…スイッチングトランジスタ、ＸＤＲ…映像信号線ドライバ、ＹＤＲ…走査信号線ドライバ、１００…偏光制御素子、１１０…偏光変調素子、１２０…レンズ、１３０…アレイレンズ。

Claims (9)

1. 絶縁基板と、前記絶縁基板上で配列すると共に発光色が互いに異なる第１乃至第３有機ＥＬ素子と、を具備し、
   前記第１乃至第３有機ＥＬ素子の各々は、第１電極と、前記第１電極と向き合った第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に介在した有機物層と、を含み、
   前記有機物層は、発光色の互いに異なる第１乃至第３発光層をこの順に積層した積層体を含んだことを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、
   光の進行方向をＺ方向とし、このＺ方向に直交する面内で互いに直交する方向をＸ方向及びＹ方向としたとき、Ｘ方向及びＹ方向に加えてＺ方向の偏光成分を有する光によって前記有機物層を露光する露光工程を有することを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法。
2. 前記露光工程において、光源からの放射光からＸ−Ｙ平面内で互いに位相が異なる複数の異なる方位の直線偏光を生成し、各直線偏光を集光した光で露光することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
3. 光の波長をλとし、Ｎを４以上の整数とするとき、位相差がλ／（４×(Ｎ−１)）であることを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
4. 前記露光工程において、光源からの放射光からＸ−Ｙ平面内で複数の異なる方位の直線偏光を生成する偏光変調素子と、前記偏光変調素子を透過した各直線偏光を集光するレンズと、を組み合わせた偏光制御素子を備えた露光装置を適用して露光することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
5. 前記偏光変調素子は、液晶パネルであることを特徴とする請求項４に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
6. 前記偏光変調素子は、光源からの放射光の偏光状態を変化させる領域が４象限以上に分割されており、それぞれの象限領域から出射した光の位相が異なることを特徴とする請求項４に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
7. 前記偏光変調素子の第ｉ象限領域（ｉ＝１〜Ｎ−１、Ｎは４以上の整数）から出射した光と、隣接する第（ｉ＋１）象限領域から出射した光の位相差がλ／（４×(Ｎ−１)）であることを特徴とする請求項６に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
8. 前記露光工程は、
   前記第１発光層を形成後、前記第２有機ＥＬ素子及び前記第３有機ＥＬ素子を形成する領域を露光する第１露光工程と、
   前記第２発光層を形成後、前記第３有機ＥＬ素子を形成する領域を露光する第２露光工程と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
9. 前記露光工程は、
   前記第３発光層を形成後、前記第２有機ＥＬ素子及び前記第３有機ＥＬ素子を形成する領域を露光する第１露光工程と、
   前記第１露光工程後、前記第３有機ＥＬ素子を形成する領域を露光する第２露光工程と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。

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