JP2019008962A - 有機el表示パネル及び有機el表示パネルの製造方法 - Google Patents

有機el表示パネル及び有機el表示パネルの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】発光しないダミー画素が配される周辺領域の幅を狭くすることができる有機EL表示パネルを提供する。【解決手段】有機EL表示パネル10は、基板の上方に発光領域及び当該発光領域を囲繞する非発光の周辺領域からなる素子アレイを有する。有機EL表示パネル10は、基板100xと、基板100xと素子アレイとの間に、基板100xを覆う状態で形成された層間絶縁層118と、素子アレイにおける発光領域に存在し、有機発光材料を含む複数の発光層123と、素子アレイにおける周辺領域に存在し、有機発光材料を含むダミーの発光層123Dとを備える。ダミーの発光層123Dとの下方の層間絶縁層118の一部分は凹入されていて、ダミーの発光層123Dの下部が凹入部内まで延在している。【選択図】図6

Description

本開示は、有機材料の電界発光現象を利用した有機EL(Electro Luminescence)素子を用いた有機EL表示パネル及びその製造方法に関する。
近年、デジタルテレビ等の表示装置に用いられる表示パネルとして、基板上に有機EL素子を行列状に複数配列した有機EL表示パネルが実用化されている。
有機EL素子は、一対の電極の間に有機発光材料を含む発光層が配設された構造を有している。一つの有機EL素子の発光層と、隣接する有機EL素子の発光層とは、絶縁材料からなる絶縁層で仕切られている。有機EL素子は、駆動時に、一対の電極対間に電圧が印加され、発光層に注入されるホールと電子との再結合に伴って発光する。
上述の有機EL表示パネルを製造する場合、特に、発光層等の作製においては、例えば、液滴吐出法(インクジェット法)を用いることにより、有機発光材料のインク液を基板上に吐出、塗布し、乾燥させる。
このとき、基板上の塗布領域における周辺部(上端部、下端部、右端部、左端部)では、塗布されたインク液から蒸発した溶媒分子の分圧が低いため、基板上の塗布領域の中央部と比較すると、速く乾きはじめる。このように基板上に塗布されたインク液の乾燥時間の差は、周辺部と中央部の画素間での発光層の膜厚ムラを引き起こし、周辺部と中央部の画素間での輝度ムラの原因となる場合がある(特許文献1)。
このような問題を解決するため、特許文献2によると、第1の表示パネルは、発光領域と、発光領域を取り囲むように配置されている第1周辺領域とから構成されている。発光領域では、基板上で行列状に配された複数の画素領域に、インク液が吐出、塗布される。また、第1周辺領域においても、ダミーとしての複数のダミー画素領域の各々に、インク液が吐出、塗布される。こうして、第1周辺領域に塗布されたインク液の蒸発が、発光領域の周辺部に塗布されたインク液の過剰な蒸発を抑制するので、発光領域の中央部と周辺部におけるインク液の乾燥時間の差が緩和され、発光層における膜厚ムラの発生を抑制することができる。
しかし、発光領域の周囲に多数のダミー画素を含む第1周辺領域を設けることにより、装置全体の大型化を招くという問題がある。
この問題を解決するため、特許文献2は、上記の第1周辺領域の幅を狭くする技術も開示している。この技術によると、第2の表示パネルは、上記の発光領域と、第1周辺領域より幅の狭い第2周辺領域を有する。第2周辺領域には、例えば第1周辺領域の行方向に配された複数のダミー画素領域に対してそれぞれ塗布されるインク液の合計量と同じ容量のインク液がまとめて吐出、塗布される。第2周辺領域には、第1周辺領域に塗布されるインク液の合計量と同じ容量のインク液が塗布されるので、第2の表示パネルにおいても、第1の表示パネルの場合と同等の効果が得られるとともに、第2周辺領域の幅を第1周辺領域の幅と比較して狭くすることができる。これにより、装置全体の大型化を防止している。
特開2005−259717号公報 特開2009−129606号公報
上記のように、特許文献2により開示された技術によると、第1周辺領域よりも幅の狭い第2周辺領域に、第1周辺領域に塗布されるインク液の合計量と同じ容量のインク液をまとめて吐出、塗布することにより、第1の表示パネルの場合と同等の効果を得るとともに、第2周辺領域の幅を狭くして、装置全体の大型化を防止している。しかし、多量のインク液を第2周辺領域に塗布すると、塗布されたインク液が隣接する発光領域に流れ出す可能性があるので、狭くすることができる第2周辺領域の幅には、限界がある。
本開示は、発光に寄与する複数の画素が行列状に配された発光領域の中央部と周辺部におけるインク液の蒸発を均一化するため、発光に寄与しないダミー画素が配される周辺領域に、先行技術の場合と同等量のダミーとしてのインク液を、保持しつつ、周辺領域の幅をさらに狭くして、装置全体の大型化を防止することができる有機EL表示パネル及びこの有機EL表示パネルの製造に適した製造方法を提供することを目的とする。
本開示の一態様に係る有機EL表示パネルは、基板の上方に発光領域及び当該発光領域を囲繞する非発光の周辺領域からなる素子アレイを有する有機EL表示パネルであって、基板と、前記基板と前記素子アレイとの間に、前記基板を覆う状態で形成された平坦化層と、前記素子アレイにおける前記発光領域に存在し、有機発光材料を含む複数の発光層と、前記素子アレイにおける前記周辺領域に存在し、有機発光材料を含むダミー発光層とを備え、前記ダミー発光層の下方の平坦化層部分は凹入されていて、ダミー発光層の下部が前記凹入部内まで延在している。
本開示の一態様に係る有機EL表示パネルは、発光領域の中央部と周辺部におけるインク液の蒸発を均一化するため、周辺領域にダミーとしてのインク液を保持しつつ、周辺領域の幅をさらに狭くして、装置全体の大型化を防止できるという優れた効果を奏する。
実施の形態に係る有機EL表示装置1の回路構成を示すブロック図である。 有機EL表示パネル10における発光領域12及び周辺領域11の配置を示す。 有機EL表示パネル10における画素電極、列バンク及び行バンクの配列を示す。 有機EL表示パネル10の一角を示す模式平面図である。 有機EL表示パネル10の各副画素100seにおける回路構成を示す回路図である。 図4におけるA1−A1切断面の矢視断面図である。 図4におけるA2−A2切断面の矢視断面図である。 (a)〜(d)は、有機EL表示パネル10の製造における各工程での状態を示す。図4におけるA1−A1切断面と同じ位置における断面図である。 (a)〜(c)は、有機EL表示パネル10の製造における各工程での状態を示す。図4におけるA1−A1切断面と同じ位置における断面図である。 液滴吐出装置のインクジェットヘッド650によるインク液の吐出を示す。 発光層123Dの乾燥工程におけるインク液面の変化を示す。 (a)〜(d)は、有機EL表示パネル10の製造における各工程での状態を示す。図4におけるA1−A1切断面と同じ位置における断面図である。 (a)〜(g)は、有機EL表示パネル10の製造における各工程での状態を示す。図4におけるA1−A1切断面と同じ位置における断面図である。 (a)、(b)は、有機EL表示パネル10の製造における各工程での状態を示す。図4におけるA1−A1切断面と同じ位置における断面図である。 共通電極層125の製造に用いるスパッタ装置600の構造を示す模式図である。 変形例(1)としての有機EL表示パネル10hの切断面の断面図である。図4におけるA1−A1切断面に相当する。 変形例(2)としての有機EL表示パネル10iの切断面の断面図である。図4におけるA1−A1切断面に相当する。 変形例(3)としての有機EL表示パネル10jにおける発光領域12j及び周辺領域11jの配置を示す。 変形例(4)としての有機EL表示パネル10kにおける発光領域12k及び周辺領域11kの配置を示す。
1 本開示を実施するための形態の概要
本開示は、基板の上方に発光領域及び当該発光領域を囲繞する非発光の周辺領域からなる素子アレイを有する有機EL表示パネルであって、基板と、前記基板と前記素子アレイとの間に、前記基板を覆う状態で形成された平坦化層と、前記素子アレイにおける前記発光領域に存在し、有機発光材料を含む複数の発光層と、前記素子アレイにおける前記周辺領域に存在し、有機発光材料を含むダミー発光層とを備え、前記ダミー発光層の下方の平坦化層部分は凹入されていて、ダミー発光層の下部が前記凹入部内まで延在している。
ここで、さらに、各発光層を区画する第1隔壁と、前記ダミー発光層を区画する第2隔壁とを備え、前記第2隔壁の前記基板面からの高さは、前記第1隔壁の前記基板面からの高さより高い、としてもよい。
ここで、前記周辺領域に存在し、有機発光材料を含むダミー発光層を、さらに、複数備え、前記基板面において各ダミー発光層が占める面積は、各発光層が前記基板面において占める面積より大きい、としてもよい。
ここで、前記周辺領域に存在し、有機発光材料を含むダミー発光層を、さらに、複数備え、各ダミー発光層は、所定数の発光層に対応する、としてもよい。
ここで、前記凹入部は、前記発光領域を囲繞するループ状の凹溝に形成されている、としてもよい。
また、本開示は、基板の上方に発光領域及び当該発光領域を囲繞する非発光の周辺領域からなる素子アレイを有する有機EL表示パネルの製造方法であって、基板を準備し、前記基板と前記素子アレイとの間に、前記基板を覆う状態で平坦化層を形成し、前記素子アレイにおける前記発光領域に有機発光材料を含む複数の発光層を形成し、前記素子アレイにおける前記周辺領域において、前記平坦化層の一部分を凹入し、凹入部上方に、凹入部内まで延在する有機発光材料を含むダミー発光層を形成する。
これらの開示によると、発光に寄与する複数の画素が行列状に配された発光領域の中央部と周辺部におけるインク液の蒸発を均一化するため、発光に寄与しないダミー画素が配された周辺領域にダミーとしてのインク液を保持しつつ、周辺領域の幅をさらに狭くして、装置全体の大型化を防止できるという優れた効果を奏する。
2 実施の形態
2.1 有機EL表示装置1の回路構成
本開示の一つの実施の形態としての有機EL表示装置1の回路構成について説明する。
有機EL表示装置1は、図1に示すように、有機EL表示パネル10及びこれに接続された駆動制御回路部20から構成されている。
有機EL表示パネル10は、有機材料の電界発光現象を利用した表示パネルであって、有機EL表示パネル10においては、複数の有機EL素子が、例えば、行列状に配列されている。また、駆動制御回路部20は、4つの駆動回路21〜24と制御回路25とから構成されている。
なお、有機EL表示装置1において、有機EL表示パネル10に対する駆動制御回路部20の各回路の配置形態については、図1に示した形態には限定されない。
2.2 有機EL表示パネル10の構成
有機EL表示パネル10は、薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)が形成された基板(TFT基板)100xに行列状に配された複数の有機EL素子100が、上面より光を発するトップエミッション型の構成を有する。
有機EL表示パネル10は、図2に示すように、例えば、概矩形状の発光領域12及び発光領域12を囲繞する額縁状の周辺領域11からなる素子アレイを有する。ここで、本明細書では、図2に示すX方向、Y方向、Z方向を、それぞれ有機EL表示パネル10における行方向、列方向、厚み方向とする。
発光領域12においては、複数の単位画素100eが行列状に配されている。各単位画素100eは、3個の有機EL素子、つまり、R(赤)、G(緑)、B(青)の3色に発行する3個の副画素100seから構成される。各副画素が配される領域を画素領域と呼ぶ。ここで、副画素100seを色毎に区別する場合は、「青色副画素100seB」、「緑色副画素100seG」及び「赤色副画素100seR」と呼ぶ。このように、発光領域12には、発光に寄与する複数の副画素が行列状に配されている。また、発光領域12には、有機化合物により、赤色に発光する自己発光領域100aR、緑色に発光する自己発光領域100aG、青色に発光する自己発光領域100aBの3種類の自己発光領域100aが形成されている(図4)。ここで、自己発光領域100aR、100aG、100aBを区別しない場合は、「自己発光領域100a」と略称する。行方向に並んだ自己発光領域100aR、100aG、100aBのそれぞれに対応する3つの副画素100seが1組となり、カラー表示における単位画素100eを構成している。
一方、周辺領域11は、発光領域12を取り囲むように配され、発光に寄与しない領域である。周辺領域11は、周辺行領域13、14及び周辺列領域15、16から構成されている。周辺領域11は、周辺行領域13、14及び周辺列領域15、16により、発光領域12の四方の外縁を囲むように、額縁状に形成されている。周辺行領域13、14は、それぞれ、行方向に延伸する帯状に形成され、発光領域12の行方向の外縁に接触するように配されている。また、周辺列領域15、16は、それぞれ、列方向に延伸する帯状に形成され、発光領域12の列方向の外縁に接触するように配されている。
周辺行領域13、14においては、行方向に、複数のダミー画素101が一列に配されている。詳細には、周辺行領域13、14においては、行方向に、赤色副画素100seR、緑色副画素100seG及び青色副画素100seBに対応して、それぞれ、ダミー画素が配されている。また、青色副画素100seBと赤色副画素100seRとの間隙に対して、一つのダミー画素が配されている。
また、周辺列領域15、16においては、列方向に、複数のダミー画素101が一列に配されている。詳細には、周辺列領域15、16においては、列方向に、列方向に並ぶ複数の副画素に対応して、それぞれ、ダミー画素が配されている。
つまり、複数のダミー画素101が発光領域12の四方の外縁の周囲に、配されている。ダミー画素が配される領域をダミー画素領域と呼ぶ。
ここで、行列状の複数の単位画素100e及び複数のダミー画素101は、素子アレイを形成している。
ダミー画素が配されるダミー画素領域のサイズは、副画素が配される画素領域のサイズより大きいことが好ましい。
ダミー画素101は、発光領域12の中央部に配された副画素100seと、発光領域12の周辺部に配された副画素100seとの間で、各副画素100seの発光層に塗布されたインクの乾燥時間の差を縮め、副画素100seと他の副画素100seとの間での発光膜の厚さのムラを低減するために、用いられる。なお、ダミー画素101は、発光しない。
図3に、有機EL表示パネル10における画素電極、列バンク及び行バンクの配列を示す。また、図4に、図3に示す有機EL表示パネル10の一角を拡大して示す。
図3及び図4に示すように、有機EL表示パネル10の発光領域12には、複数の画素電極119が基板100x上に行方向及び列方向に行列状に配されている。また、有機EL表示パネル10には、複数の補助電極層200が基板100x上の単位画素100e間に列方向にわたって連続して配されている。
また、有機EL表示パネル10の周辺行領域13、14及び周辺列領域15、16には、これらの領域に配された複数のダミー画素101に対応して、複数のダミー画素電極102が配されている。つまり、周辺行領域13、14には、複数のダミー画素電極102が基板100x上に行方向に一列に配されている。また、周辺列領域15、16には、複数のダミー画素電極102が基板100x上に列方向に一列に配されている。なお、全てのダミー画素電極102は、他の配線とは、接続されておらず、電力が供給されることはない。
また、有機EL表示パネル10上には、それぞれ列方向にライン状に延伸する列バンク145、146、複数の列バンク522Y、列バンク147、148が並設されている。また、それぞれ行方向にライン状に延伸する行バンク141、142、複数の行バンク122X、行バンク143、144が並設されている。
有機EL表示パネル10上において、列バンク145、146、複数の列バンク522Y、列バンク147、148は、行バンク141、142、複数の行バンク122X、行バンク143、144と、直交している。
このように、列バンクと行バンクにより、画素領域及びダミー画素領域が規定されている。
なお、列バンク522Yと、これに隣接する列バンク522Yとの間を間隙522zと定義する。間隙522zには、赤色間隙522zR、緑色間隙522zG、青色間隙522zB及び補助間隙522zAが含まれる。赤色間隙522zRには、自己発光領域100aRが存在する。緑色間隙522zGには、自己発光領域100aGが存在する。青色間隙522zBには、自己発光領域100aBが存在する。また、列バンク145と列バンク146との間、及び、列バンク147と列バンク148との間をダミー間隙522zDと定義する。赤色間隙522zR、緑色間隙522zG、青色間隙522zB、補助間隙522zA、ダミー間隙522zDを区別しない場合は、「間隙522z」と称する。
2.3 副画素100seの回路構成
各副画素100seの回路構成について、図5を用いて説明する。
図5は、有機EL表示パネル10の各副画素100seに対応する有機EL素子100における回路構成を示す回路図である。
図5に示すように、本実施の形態に係る有機EL表示パネル10では、各副画素100seは、二つのトランジスタTr1 、Tr2 、一つのキャパシタC及び発光部としての有機EL素子部ELから構成されている。トランジスタTr1 は、駆動トランジスタであり、トランジスタTr2 は、スイッチングトランジスタである。
スイッチングトランジスタTr2 のゲートG2 は、走査ラインVscnに接続され、ソースS2 は、データラインVdatに接続されている。スイッチングトランジスタTr2 のドレインD2 は、駆動トランジスタTr1 のゲートG1 に接続されている。
駆動トランジスタTr1 のドレインD1 は、電源ラインVaに接続されており、ソースS1 は、有機EL素子部ELの画素電極(アノード)に接続されている。有機EL素子部ELにおける共通電極層(カソード)は、接地ラインVcatに接続されている。
キャパシタCの第1端は、スイッチングトランジスタTr2 のドレインD2 及び駆動トランジスタTr1 のゲートG1 と接続され、キャパシタCの第2端は、電源ラインVaと接続されている。
各副画素100seのゲートG2 からゲートラインが各々引き出され、有機EL表示パネル10の外部から接続される走査ラインVscnに接続されている。同様に、各副画素100seのソースS2 からソースラインが各々引き出され有機EL表示パネル10の外部から接続されるデータラインVdatに接続されている。
また、各副画素seの電源ラインVa及び各副画素100seの接地ラインVcatは集約されて、有機EL表示装置1の電源ライン及び接地ラインに接続されている。
2.4 有機EL表示パネル10の各部構成
有機EL表示パネル10における有機EL素子100の構成を図4、図6、図7を用いて説明する。図6は、図4におけるA1−A1切断面における矢視断面図である。図7は、図4におけるA2−A2切断面における矢視断面図である。
本実施の形態に係る有機EL表示パネル10においては、Z軸方向下方に薄膜トランジスタが形成された基板(TFT基板)100x及び層間絶縁層118が構成され、その上に有機EL層105が構成されている。
2.4.1 基板100x及び層間絶縁層118
(1)基板100x
基板100xは、基材(不図示)と、基材上に形成された薄膜トランジスタ層(不図示)とから構成されている。
基材は、有機EL表示パネル10の支持部材であり、平板状である。基材の材料としては、電気絶縁性を有する材料、例えば、ガラス材料、樹脂材料、半導体材料、絶縁層をコーティングした金属材料などを用いることができる。
TFT層は、基材上面に形成された複数のTFT及び配線110(図7)を含む複数の配線からなる。TFTは、有機EL表示パネル10の外部回路からの駆動信号に応じ、自身に対応する画素電極119と外部電源とを電気的に接続するものであり、電極、半導体層、絶縁層などの多層構造からなる。配線は、TFT、画素電極119、外部電源、外部回路などを電気的に接続している。配線110は、TFTのソースS1 に接続されている。
(2)層間絶縁層118
基材上及びTFT層の上面には、層間絶縁層118が設けられている。基板100xの上面に位置する層間絶縁層118は、TFT層によって凹凸が存在する基板100xの上面を平坦化するものである。このため、層間絶縁層118は、平坦化層と定義することができる。また、層間絶縁層118は、配線及びTFTの間を埋め、配線及びTFTの間を電気的に絶縁している。さらに、層間絶縁層118は、基板100xと素子アレイとの間で、基板100xを覆う状態で形成されている。
層間絶縁層118は、図6及び図7に示すように、下層118A及び上層118Bから形成されている。
発光領域12内の下層118Aの上面には、上層118Bが形成されるとともに、周辺領域11内の下層118Aの上方には、ダミー画素電極102の電極102b、ホール注入層120の下部層120AD、上部層120BD、ホール輸送層121D及び発光層123D(ダミー発光層)が下方からこの順序で形成される。ホール注入層120の下部層120AD、上部層120BD、ホール輸送層121D及び発光層123Dについては、後述する。
また、層間絶縁層118には、図6に示すように、コンタクト孔118bが開設され、図7に示すように、配線110の上方の一部にコンタクト孔118aが開設されている。また、層間絶縁層118には、図6に示すように、ダミー画素孔221が開設されている。ダミー画素孔221には、ダミー画素が形成される。
また、ダミー画素孔221の深さ(層間絶縁層118の下層118Aの上面から、発光層123Dの上面までの距離)は、一例として、5〜8μmであり、また、ダミー画素孔221の底面の行方向、及び、列方向の長さは、それぞれ、100〜300μm及び100〜300μmである。
ここで、有機EL表示パネル10を製造する場合、発光層等の作製の工程においては、例えば、インクジェット法を用いることにより、有機発光材料のインク液を基板上に吐出、塗布し、乾燥させる。このとき、インク液がダミー画素孔221に着弾した際に、発光に寄与する各副画素よりもダミー画素においてインク液をより高く盛るため、ダミー画素孔221の底面のサイズ(行方向及び列方向の長さ)は、各副画素の自己発光領域100aのサイズ(行方向及び列方向の長さ)より大きくすることが好ましい。また、ダミー画素孔221の内部の容積よりも、ダミー画素孔221の上部に盛られるインク液の容積の方が大きくなる。
層間絶縁層118の膜厚が10μm以上の場合には、製造時の膜厚バラツキがより大きくなると共に、ボトム線幅の制御が困難となる。タクト増大による生産性低下の観点から、層間絶縁層118の膜厚は、7μm以下が望ましい。また、層間絶縁層118の膜厚が薄くなるとともに、膜厚とボトム線幅とを同程度にする必要があり、層間絶縁層118の膜厚が1μm以下の場合には、解像度の制約により所望のボトム線幅を得ることが困難となる。一般的なフラットパネルディスプレイ用露光機の場合には、層間絶縁層118の膜厚の下限は、2μmとなる。したがって、層間絶縁層118の膜厚は、例えば、1μm以上10μm以下が好ましい。層間絶縁層118の膜厚は、より好ましくは、2μm以上7μm以下である。
2.4.2 有機EL層105
(1)画素電極119及びダミー画素電極102
発光領域12において、基板100xの上面に位置する層間絶縁層118上には、図6及び図7に示すように、副画素100se単位で画素電極119が設けられている。つまり、層間絶縁層118上には、発光領域12において、複数の副画素100seに対応して、複数の画素電極119が行方向及び列方向に、それぞれ所定の距離だけ離れた状態で、行列状に配されている。画素電極119は、発光層123へキャリアを供給するためのものであり、例えば、陽極として機能した場合は、発光層123へホールを供給する。また、有機EL表示パネル10がトップエミッション型であるため、画素電極119は、光反射材料からなり、光反射性を有する。画素電極119の形状は、平面視において、例えば、概矩形形状をした平板状である。
行方向に順に3つ並んだ画素電極119は、行方向に順に並んだ3つの自己発光領域100aR、100aG、100aBに対応する。ここで、3つの自己発光領域100aR、100aG、100aBに対応する画素電極119を、色毎に区別する場合には、画素電極119R、119G、119Bと呼ぶことにする。
画素電極119が配される領域は、行方向に外縁119a3及び外縁119a4により、列方向に外縁119a1及び外縁119a2により、規定されている(図4)。
画素電極119と、この画素電極119に行方向に隣接する画素電極119とは、所定の距離δXだけ離れて、配されている(図6)。
また、赤色間隙522zR、緑色間隙522zG、青色間隙522zBのそれぞれにおいて、画素電極119と、この画素電極119に列方向に隣接する画素電極119とは、所定の距離δYだけ離れて、層間絶縁層118上に配されている(図4)。
また、層間絶縁層118のコンタクト孔118a上には、画素電極119の一部を基板100xの厚み方向に凹入した画素電極119の接続凹部119cが形成されており、接続凹部119cの底で画素電極119と配線110とが接続される(図7)。
また、上述したように、有機EL表示パネル10の周辺行領域13、14及び周辺列領域15、16には、これらの領域に配された複数のダミー画素101に対応して、複数のダミー画素電極102が配されている(図2)。
ダミー画素電極102は、図4、図6及び図7に示すように、電極102aと電極102bとから構成されている。電極102aは、額縁形であり、電極102bは、例えば、概矩形である。電極102aは、周辺領域11において、層間絶縁層118の上層118Bの上面に配され、電極102bは、周辺領域11において、層間絶縁層118の下層118Aの上面に配されている。
画素電極119と、この画素電極119に行方向に隣接するダミー画素電極102の電極102aとは、所定の距離δXだけ離れて、配されている(図6)。
また、画素電極119と、この画素電極119に列方向に隣接するダミー画素電極102の電極102aとは、所定の距離δYだけ離れて、配されている(図4)。
画素電極119及びダミー画素電極102の厚みは、一例として、0.2μm程度である。
(2)補助電極層200
基板100xの上面に位置する層間絶縁層118上には、図4及び図6に示すように、複数の補助電極層200が、単位画素100e間に、列方向にわたって連続して配されている。
補助電極層200は、画素電極119と同じ光反射材料からなる。
補助電極層200が配される領域は、行方向に外縁200a1及び外縁200a2により規定されている(図4)。
補助電極層200は、この補助電極層200と行方向に隣接する画素電極119とは、所定の距離δxだけ離れて、配されている(図6)。
補助電極層200には、補助電極層200と後述する共通電極層125とを接続する複数の接続凹部200bが形成されている。接続凹部200bは、層間絶縁層118のコンタクト孔118bに沿って、補助電極層200の一部を基板100xの厚み方向に凹入している。接続凹部200bの内部には、コンタクト面200cが内壁として形成されている。接続凹部200bは、上面から見ると略円形をしており、その径rは、2μmから10μmの範囲で形成されていることが好ましい。また、接続凹部200bの深さhは、1μmから7μmの範囲で形成されていることが好ましい。さらに、コンタクト面200cは、基板100x上面に対する傾斜角θが75度から120度の範囲で形成されていることが好ましい。
補助電極層200の厚みは、一例として、0.2μm程度である。
(3)ホール注入層120
画素電極119上には、図6、図7に示すように、ホール注入層120が積層されている。ホール注入層120は、画素電極119から注入されたホールをホール輸送層121へ輸送する機能を有する。
ホール注入層120は、基板100x側から順に、画素電極119上に形成された金属酸化物からなる下部層120Aと、少なくとも下部層120A上に積層された有機物からなる上部層120Bとを含む。青色副画素、緑色副画素及び赤色副画素内に設けられた下部層120Aを、それぞれ下部層120AB、下部層120AG及び下部層120ARとする。また、青色副画素、緑色副画素及び赤色副画素内に設けられた上部層120Bを、それぞれ上部層120BB、上部層120BG及び上部層120BRとする。
さらに、周辺領域11内に設けられた下部層120Aを、下部層120ADとし、周辺領域11内に設けられた上部層120Bを、上部層120BDとする。
本実施の形態では、後述する赤色間隙522zR、緑色間隙522zG、青色間隙522zB内では、上部層120Bは、列方向に延伸するように線状に設けられている構成を採る。しかしながら、上部層120Bは、画素電極119上に形成された下部層120A上にのみ形成され、間隙522z内では列方向に断続して設けられている構成としてもよい。
(4)バンク122
(概要)
図6及び図7に示すように、画素電極119、ダミー画素電極102の電極102a、ホール注入層120の下部層120A及び補助電極層200のそれぞれの端縁を被覆するように、絶縁物からなるバンク(隔壁)が形成されている。
上述したように、有機EL表示パネル10上には、バンクとして、それぞれ列方向にライン状に延伸する列バンク145、146、複数の列バンク522Y、列バンク147、148が並設されている。また、それぞれ行方向にライン状に延伸する行バンク141、142、複数の行バンク122X、行バンク143、144が並設されている。
有機EL表示パネル10上において、列バンク145、146、複数の列バンク522Y、列バンク147、148は、行バンク141、142、複数の行バンク122X、行バンク143、144と、直交する状態で設けられている。列バンク145、146、複数の列バンク522Y、列バンク147、148と、行バンク141、142、複数の行バンク122X、行バンク143、144とは、格子状をなしている。
以後、列バンク145、146、複数の列バンク522Y、列バンク147、148、行バンク141、142、複数の行バンク122X、行バンク143、144を区別しない場合は、「バンク122」と呼ぶ。
自己発光領域100aは、列方向において、行バンク122Xとこれに隣接する行バンク122Xの間であって、行方向において、列バンク522Yとこれに隣接する列バンク522Yの間に位置する。こうして、行バンク122Xと列バンク522Yとにより、自己発光領域100aに対応する開口が形成されている。
なお、発光領域12の端部に隣接する自己発光領域100aは、列方向において、行バンク122Xとこれに隣接する行バンク142の間であって、又は、行バンク122Xとこれに隣接する行バンク143の間であって、行方向において、列バンク522Yとこれに隣接する列バンク146の間に、又は、列バンク522Yとこれに隣接する列バンク147の間に位置する。こうして、行バンク122X、行バンク142、行バンク143と列バンク522Y、列バンク146、列バンク147とにより、発光領域12の端部に隣接する自己発光領域100aに対応する開口が形成されている。
ダミー画素領域は、周辺行領域13において、行バンク141と行バンク142の間であって、行方向において、列バンク146とこれに隣接する列バンク522Yの間、列バンク522Yとこれに隣接する列バンク522Yの間、列バンク522Yとこれに隣接する列バンク147の間に位置する。
また、ダミー画素領域は、周辺行領域14において、行バンク143と行バンク144の間であって、行方向において、列バンク146とこれに隣接する列バンク522Yの間、列バンク522Yとこれに隣接する列バンク522Yの間、列バンク522Yとこれに隣接する列バンク147の間に位置する。
また、ダミー画素領域は、周辺列領域15において、列バンク145と列バンク146の間であって、列方向において、行バンク141と行バンク142の間、行バンク142とこれに隣接する行バンク122Xの間、行バンク122Xとこれに隣接する行バンク122Xの間、行バンク122Xとこれに隣接する行バンク143の間、行バンク143と行バンク144の間に位置する。
また、ダミー画素領域は、周辺列領域16において、列バンク147と列バンク148の間であって、列方向において、行バンク141と行バンク142の間、行バンク142とこれに隣接する行バンク122Xの間、行バンク122Xとこれに隣接する行バンク122Xの間、行バンク122Xとこれに隣接する行バンク143の間、行バンク143と行バンク144の間に位置する。
こうして、ダミー画素領域に対応する開口が形成されている。
(列バンク522Yの配置)
発光領域12及び周辺領域11において、補助電極層200とこれに行方向に隣接する画素電極119との間には、列方向にライン状に延伸する絶縁層形式の列バンク522Yが、層間絶縁層118の上、補助電極層200の外縁200a2(又は200a1)の上方及び画素電極119の外縁119a3(又は119a4)の上方に設けられている。補助電極層200とこれに行方向に隣接する画素電極119とは、列バンク522Yにより、互いに絶縁されている。この列バンク522Yは、補助電極層200と同じ列のダミー画素電極102と、画素電極119と同じ列のダミー画素電極102との間にも延伸している。
また、発光領域12及び周辺領域11において、画素電極119(第1画素電極)とこれに行方向に隣接する画素電極119(第2画素電極)との間には、列方向にライン状に延伸する絶縁層形式の列バンク522Yが、層間絶縁層118の上、第1画素電極の外縁119a4の上方及び第2画素電極の外縁119a3の上方に設けられている。第1画素電極とこれに行方向に隣接する第2画素電極とは、列バンク522Yにより、互いに絶縁されている。この列バンク522Yは、第1画素電極と同じ列のダミー画素電極102と、第2画素電極と同じ列のダミー画素電極102との間にも延伸している。
このように、列バンク522Yと間隙522zとからなる組が、複数個、行方向に並んで配されている。また、赤色間隙522zR、緑色間隙522zG、青色間隙522zBのそれぞれにおいて、自己発光領域100aと非自己発光領域100bとからなる組が、複数個、列方向に並んで配されている。
(列バンク145〜148の配置)
周辺列領域15において、有機EL表示パネル10の外縁17bに沿って、列方向にライン状に延伸する絶縁層形式の列バンク145が、層間絶縁層118の上、ダミー画素電極102の電極102aの外縁の上方に設けられている。
また、発光領域12及び周辺領域11において、周辺列領域15内に一列に配されている複数のダミー画素電極102と、これらのダミー画素電極102に行方向に隣接するダミー画素電極102及び画素電極119との間には、列方向にライン状に延伸する絶縁層形式の列バンク146が、層間絶縁層118の上、ダミー画素電極102の電極102aの外縁の上方及び画素電極119の外縁119a3の上方に設けられている。
また、周辺列領域16において、有機EL表示パネル10の外縁17dに沿って、列方向にライン状に延伸する絶縁層形式の列バンク148が、層間絶縁層118の上、ダミー画素電極102の電極102aの外縁の上方に設けられている。
また、発光領域12及び周辺領域11において、周辺列領域16内に一列に配されている複数のダミー画素電極102と、これらのダミー画素電極102に行方向に隣接するダミー画素電極102及び画素電極119との間には、列方向にライン状に延伸する絶縁層形式の列バンク147が、層間絶縁層118の上、ダミー画素電極102の電極102aの外縁の上方及び画素電極119の外縁119a4の上方に設けられている。
(列バンク522Y、列バンク145〜148の構造)
列バンク522Y、列バンク145〜148は、それぞれ、列方向に延伸する線状に形成されている。また、列バンク522Y、列バンク145〜148を行方向に平行に切った場合の断面は、上方を先細りとする順テーパー台形状である。
(列バンク522Yと自己発光領域との関係)
列バンク522Yは、赤色副画素100seRの自己発光領域100aRの行方向における外縁を規定し、緑色副画素100seGの自己発光領域100aGの行方向における外縁を規定し、青色副画素100seBの自己発光領域100aBの行方向における外縁を規定する。
また、列バンク146は、これに隣接する赤色副画素100seRの自己発光領域100aRの行方向における外縁を規定し、列バンク147は、これに隣接する青色副画素100seBの自己発光領域100aBの行方向における外縁を規定する。
このように、列バンク522Y、列バンク146、列バンク147は、行方向における各画素の自己発光領域の外縁を規定している。
(列バンク522Y、列バンク145〜148の機能)
列バンク522Yは、列バンク146、列バンク147は、発光層123の材料となる有機化合物を含んだインクの行方向への流動を堰き止めて、形成される発光層123の行方向外縁を規定するものである。
また、列バンク145〜148は、ダミー画素領域の発光層123の材料となる有機化合物を含んだインクの行方向への流動を堰き止めて、形成されるダミー画素領域の行方向外縁を規定するものである。
列バンク145、146により、また、列バンク147、148により、ダミー画素領域に対応する開口が形成されている。
列バンク522Y、列バンク146、列バンク147により画素電極119は、露出することはなく、列バンク522Y、列バンク146、列バンク147が存在する領域では発光せず、発光には寄与しない。
列バンク522Y、列バンク146、列バンク147は、画素電極119の行方向外縁119a3、a4を被覆している。これにより、画素電極119と、共通電極層125との間の電気的リークを防止している。
(行バンク122Xの配置)
発光領域12及び周辺領域11において、画素電極119(第3画素電極)とこれに列方向に隣接する画素電極119(第4画素電極)との間には、行方向にライン状に延伸する絶縁層形式の行バンク122Xが、層間絶縁層118の上、第3画素電極の外縁119a2の上方及び第4画素電極の外縁119a1の上方に設けられている。第3画素電極とこれに行方向に隣接する第4画素電極とは、行バンク122Xにより、互いに絶縁されている。この行バンク122Xは、第3画素電極と同じ行のダミー画素電極102と、第4画素電極と同じ列のダミー画素電極102との間にも延伸している。
(行バンク141〜144の配置)
周辺行領域13において、有機EL表示パネル10の外縁17aに沿って、行方向にライン状に延伸する絶縁層形式の行バンク141が、層間絶縁層118の上、ダミー画素電極102の電極102aの外縁の上方に設けられている。
また、発光領域12及び周辺領域11において、周辺行領域13内に一列に配されている複数のダミー画素電極102と、これらのダミー画素電極102に行方向に隣接するダミー画素電極102及び画素電極119との間には、行方向にライン状に延伸する絶縁層形式の行バンク142が、層間絶縁層118の上、ダミー画素電極102の電極102aの外縁の上方及び画素電極119の外縁119a1の上方に設けられている。
また、周辺行領域14において、有機EL表示パネル10の外縁17cに沿って、行方向にライン状に延伸する絶縁層形式の行バンク144が、層間絶縁層118の上、ダミー画素電極102の電極102aの外縁の上方に設けられている。
また、発光領域12及び周辺領域11において、周辺行領域14内に一列に配されている複数のダミー画素電極102と、これらのダミー画素電極102に行方向に隣接するダミー画素電極102及び画素電極119との間には、行方向にライン状に延伸する絶縁層形式の行バンク143が、層間絶縁層118の上、ダミー画素電極102の電極102aの外縁の上方及び画素電極119の外縁119a2の上方に設けられている。
(行バンク122X、行バンク141〜144の構造)
行バンク122X、行バンク141〜144は、それぞれ、行方向に延伸する線状に形成されている。行バンク122X、行バンク141〜144を列方向に平行に切った場合の断面は、上方を先細りとする順テーパー台形状である。行バンク122X、行バンク141〜144は、各列バンク522Y、列バンク145、146、147、148を貫通するようにして、列方向と直交する行方向に設けられている。
(バンクの高さ及び幅)
複数の列バンク522Y、列バンク145〜148、行バンク141〜144の層間絶縁層118の上面からの高さ(H1)は、同一である。また、複数の行バンク122Xの層間絶縁層118の上面からの高さ(H2)は、同一である。
ここで、H1>H2である。つまり、行バンク122Xの高さH2は、列バンク522Y、列バンク145〜148、行バンク141〜144の高さH1より低い。
これにより、発光層123の材料となる有機化合物を含んだインクの行方向への流動を堰き止めるとともに、インクの列方向への流動を制御している。
ここで、列バンク522Y、列バンク145〜148、行バンク141〜144の層間絶縁層118の上面からの高さは、一例として、1μmである。また、行バンク122Xの層間絶縁層118の上面からの高さは、一例として、0.5μmである。
また、列バンク522Y、行バンク122X、列バンク145〜148、行バンク141〜144の基部における幅は、一例として、15〜20μmである。
(行バンク122Xと自己発光領域との関係)
行バンク122Xが形成される領域は、画素電極119上方の発光層123において有機電界発光が生じないために非自己発光領域100bとなる。そのため、自己発光領域100aの列方向における外縁は、行バンク122Xの列方向外縁により規定される。
(行バンク122X、行バンク141〜144の機能)
画素電極119と、この画素電極119と列方向に隣接する画素電極119とは、行バンク122Xにより、互いに絶縁されている。
行バンク122Xは、発光層123の材料となる有機化合物を含んだインクの列方向への流動を制御するためのものである。そのため、行バンク122Xにおいては、インクに対する親液性が所定の値以上であることが必要である。係る構成により、副画素間のインク塗布量の変動を抑制する。
また、行バンク141〜144は、ダミー画素領域の発光層123の材料となる有機化合物を含んだインクの列方向への流動を堰き止めて、形成されるダミー画素領域の列方向外縁を規定するものである。
行バンク122Xにより画素電極119は、露出することはなく、行バンク122Xが存在する領域では、発光せず発光には寄与しない。
行バンク122Xが形成される非自己発光領域100bの列方向長さは、画素電極119の列方向の外縁119a1と、この画素電極119に列方向に隣接する画素電極119の列方向の外縁119a2の間の距離δYより、所定長だけ、長くなるように、構成されている。このように、行バンク122Xにより、画素電極119の列方向外縁119a1、2を被覆することにより、画素電極119と共通電極層125との間の電気的リークを防止する。
また、行バンク122Xは、列方向における各副画素100seの自己発光領域100aの外縁を規定する。
(電気的接続)
行バンク122Xが形成される非自己発光領域100bには、図7に示すように、層間絶縁層118において、画素電極119とTFTのソースS1 とを接続する接続凹部119c(コンタクトホール)があり、画素電極119に対して電気接続するための画素電極119上のコンタクト領域119b(コンタクトウインドウ)が設けられている。
(5)ホール輸送層121
図6、図7に示すように、行バンク122X上及び間隙522zR、522zG、522zB内におけるホール注入層120上には、ホール輸送層121が積層される。ホール輸送層121は、ホール注入層120の上部層120Bに接触している。ホール輸送層121は、ホール注入層120から注入されたホールを発光層123へ輸送する機能を有する。間隙522zR、522zG、522zB内に設けられたホール輸送層121を、それぞれホール輸送層121R、ホール輸送層121G及びホール輸送層121Bとする。
本実施の形態では、後述する間隙522z内では、ホール輸送層121は上部層120B同様、列方向に延伸するように線状に設けられている構成を採る。しかしながら、ホール輸送層121は、間隙522z内では列方向に断続して設けられている構成としてもよい。
(6)発光層123
発光領域12においては、図6、図7に示すように、ホール輸送層121上には、発光層123が積層されている。発光層123は、有機化合物からなる層であり、内部でホールと電子が再結合することで光を発する機能を有する。列バンク522Y及びこれに隣接する列バンク522Y、列バンク146及びこれに隣接する列バンク522Y、並びに、列バンク147及びこれに隣接する列バンク522Yにより規定された赤色間隙522zR、緑色間隙522zG、青色間隙522zBには、発光層123が、列方向に延伸するように線状に形成されている。赤色副画素100seR内の自己発光領域100aRに対応する赤色間隙522zR、緑色副画素100seG内の自己発光領域100aGに対応する緑色間隙522zG、青色副画素100seB内の自己発光領域100aBに対応する青色間隙522zBには、それぞれ各色に発光する発光層123R、123G、123Bが形成されている。発光層123R、123G、123Bの膜厚(乾燥後)は、一例として、0.2μm程度である。
発光層123は、画素電極119からキャリアが供給される部分のみが発光するので、層間に絶縁物である行バンク122Xが存在する範囲では、有機化合物の電界発光現象が生じない。そのため、発光層123は、行バンク122Xがない部分のみが発光して、この部分が自己発光領域100aとなり、自己発光領域100aの列方向における外縁は、行バンク122Xの列方向外縁により規定される。
発光層123のうち行バンク122Xの側面及び上面122Xb上方にある部分119bは発光せず、この部分は非自己発光領域100bとなる。発光層123は、自己発光領域100aにおいてはホール輸送層121の上面に位置し、非自己発光領域100bにおいては行バンク122Xの上面及び側面上のホール輸送層121上面に位置する。
なお、発光層123は、自己発光領域100aだけでなく、隣接する非自己発光領域100bまで連続して延伸されている。このようにすると、発光層123の形成時に、自己発光領域100aに塗布されたインクが、非自己発光領域100bに塗布されたインクを通じて列方向に流動でき、列方向の画素間でその膜厚を平準化することができる。但し、非自己発光領域100bでは、行バンク122Xによって、インクの流動が程良く抑制される。よって、列方向に大きな膜厚むらが発生しにくく、画素毎の輝度むらが改善される。
周辺領域11内においては、図6、図7に示すように、ホール輸送層121上には、発光層123が積層されている。なお、周辺領域11内に形成される発光層123を、発光領域12内に形成される発光層123と区別する場合には、発光層123Dと称する。
発光層123Dの膜厚(乾燥後)は、一例として、0.4μm程度以上である。
上述したように、発光層123Dは、発光領域12の中央部に配された副画素100seと、発光領域12の周辺部に配された副画素100seとの間で、各副画素100seの発光層に塗布されたインクの乾燥時間の差を縮め、副画素100seと他の副画素100seとの間での発光膜の厚さのムラを低減するために、用いられる。なお、発光層123Dは、発光には寄与しない。
発光層123Dの容量(乾燥後)は、例えば、発光領域12内の各副画素100seの発光層123の容量(乾燥後)の10倍程度とする。
また、基板100xの面においてダミー画素の発光層123Dが占める面積は、基板100xの面において各副画素の発光層123が占める面積より大きいことが好ましい。
(7)電子輸送層124
図6、図7に示すように、列バンク522Y、列バンク145〜148及びこれらの列バンクにより規定された間隙522zを被覆するように電子輸送層124が積層形成されている。電子輸送層124については、有機EL表示パネル10の発光領域12及び周辺領域11の全体に連続した状態で形成されている。
電子輸送層124は、図6、図7に示すように、発光層123上に形成されている。電子輸送層124は、共通電極層125からの電子を発光層123へ輸送するとともに、発光層123への電子の注入を制限する機能を有する。
電子輸送層124は、図6に示すように、補助電極層200の上にも形成される。電子輸送層124には、補助電極層200の接続凹部200bにおいて、欠落(図6の端部124a1、124a2間、または、端部124a3、124a4間)しており、欠落部分において補助電極層200のコンタクト面200cが露出している。
(8)共通電極層125
図6、図7に示すように、電子輸送層124上に共通電極層125が形成されている。共通電極層125は、各発光層123に共通の電極となっている。
共通電極層125は、図6、図7に示すように、電子輸送層124上の画素電極119上方の領域にも形成される。共通電極層125は、画素電極119と対になって発光層123を挟むことで通電経路を作り、発光層123へキャリアを供給するものであり、例えば陰極として機能した場合は、発光層123へ電子を供給する。
共通電極層125は、図6に示すように、電子輸送層124上の補助電極層200上方の領域にも形成される。共通電極層125は、電子輸送層124の欠落部分(端部124a1、124a2間、または端部124a3、124a4間)において露出しているコンタクト面200cと、直接接触するように形成される。
(9)封止層126
共通電極層125を被覆するように、封止層126が積層形成されている。封止層126は、発光層123が水分や空気などに触れて劣化することを抑制するためのものである。封止層126は、共通電極層125の上面を覆うように設けられている。
(10)接合層127
封止層126のZ軸方向上方には、上部基板130のZ軸方向下側の主面にカラーフィルタ層128が形成されたカラーフィルタ基板131が配されており、接合層127により接合されている。接合層127は、基板100xから封止層126までの各層からなる背面パネルとカラーフィルタ基板131とを貼り合わせるとともに、各層が水分や空気に晒されることを防止する機能を有する。
(11)上部基板130
接合層127の上に、上部基板130にカラーフィルタ層128が形成されたカラーフィルタ基板131が設置・接合されている。上部基板130には、有機EL表示パネル10がトップエミッション型であるため、例えば、カバーガラス、透明樹脂フィルムなどの光透過性材料が用いられる。また、上部基板130により、有機EL表示パネル10の剛性向上、水分や空気などの侵入防止などを図ることができる。
(12)カラーフィルタ層128
上部基板130には画素の各色の自己発光領域100aに対応する位置にカラーフィルタ層128が形成されている。カラーフィルタ層128は、R、G、Bに対応する波長の可視光を透過させるために設けられる透明層であり、各色画素から出射された光を透過させて、その色度を矯正する機能を有する。例えば、本例では、赤色間隙522zR内の自己発光領域100aR、緑色間隙522zG内の自己発光領域100aG、青色間隙522zB内の自己発光領域100aBの上方に、赤色、緑色、青色のフィルタ層128R、128G、128Bが各々形成されている。
(13)遮光層129
上部基板130には、各画素の自己発光領域100a間の境界に対応する位置に遮光層129が形成されている。遮光層129は、R、G、Bに対応する波長の可視光を透過させないために設けられる黒色樹脂層であって、例えば光吸収性及び遮光性に優れる黒色顔料を含む樹脂材料からなる。
2.4.3 各部の構成材料
図4〜図7に示す各部の構成材料について、一例を示す。
(1)基板100x(TFT基板)
基材としては、例えば、ガラス基板、石英基板、シリコン基板、硫化モリブデン、銅、亜鉛、アルミニウム、ステンレス、マグネシウム、鉄、ニッケル、金、銀などの金属基板、ガリウム砒素基などの半導体基板、プラスチック基板等を採用することができる。また、可撓性を有するプラスチック材料として、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂いずれの樹脂を用いてもよい。材料としては、電気絶縁性を有する材料、例えば、樹脂材料を用いることができる。TFTを構成するゲート電極、ゲート絶縁層、チャネル層、チャネル保護層、ソース電極、ドレイン電極などには公知の材料を用いることができる。ゲート電極としては、例えば、銅(Cu)とモリブデン(Mo)との積層体を採用している。ゲート絶縁層としては、例えば、酸化シリコン(SiO2 )、窒化シリコン(SiNx)など、電気絶縁性を有する材料であれば、公知の有機材料や無機材料のいずれも用いることができる。チャネル層としては、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、亜鉛(Zn)から選択される少なくとも一種を含む酸化物半導体を採用することができる。チャネル保護層としては、例えば、酸窒化シリコン(SiON)、窒化シリコン(SiNx)、あるいは酸化アルミニウム(AlOx)を用いることができる。ソース電極、ドレイン電極としては、例えば、銅マンガン(CuMn)と銅(Cu)とモリブデン(Mo)の積層体を採用することができる。
TFT上部の絶縁層は、例えば、酸化シリコン(SiO2 )、窒化シリコン(SiN)や酸窒化シリコン(SiON)、酸化シリコン(SiO)や酸窒化シリコン(SiON)を用いることもできる。TFTの接続電極層としては、例えば、モリブデン(Mo)と銅(Cu)と銅マンガン(CuMn)との積層体を採用することができる。なお、接続電極層の構成に用いる材料としては、これに限定されるものではなく、導電性を有する材料から適宜選択することが可能である。
基板100xの上面に位置する層間絶縁層118(下層118A及び上層118B)の材料としては、例えば、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、シロキサン系樹脂、ノボラック型フェノール系樹脂などの有機化合物を用いることができる。
(2)画素電極119、補助電極層200及びダミー画素電極102
画素電極119及びダミー画素電極102(電極102aと電極102b)は、金属材料から構成されている。トップエミッション型の本実施の形態に係る有機EL表示パネル10の場合には、厚みを最適に設定して光共振器構造を採用することにより出射される光の色度を調整し輝度を高めているため、画素電極119の表面部が高い反射性を有することが必要である。本実施の形態に係る有機EL表示パネル10では、画素電極119は、金属層、合金層、透明導電膜の中から選択される複数の膜を積層させた構造であってもよい。金属層としては、例えば、銀(Ag)またはアルミニウム(Al)を含む金属材料から構成することができる。合金層としては、例えば、APC(銀、パラジウム、銅の合金)、ARA(銀、ルビジウム、金の合金)、MoCr(モリブデンとクロムの合金)、NiCr(ニッケルとクロムの合金)等を用いることができる。透明導電層の構成材料としては、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)や酸化インジウム亜鉛(IZO)などを用いることができる。
補助電極層200は、画素電極119と同じ材料により構成されている。
(3)ホール注入層120
ホール注入層120の下部層120Aは、例えば、銀(Ag)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、バナジウム(V)、タングステン(W)、ニッケル(Ni)、イリジウム(Ir)などの酸化物からなる層である。下部層120Aを遷移金属の酸化物から構成する場合には、複数の酸化数をとるためこれにより複数の準位をとることができ、その結果、ホール注入が容易になり駆動電圧を低減することができる。本実施の形態では、下部層120Aは、タングステン(W)の酸化物を含む構成とした。このとき、タングステン(W)の酸化物は、5価タングステン原子の6価タングステン原子の比率(W5+/W6+)が大きいほど、有機EL素子の駆動電圧が低くなるため、5価タングステン原子を所定値以上多く含むことが好ましい。
ホール注入層120の上部層120Bは、上述のとおり、例えば、PEDOT(ポリチオフェンとポリスチレンスルホン酸との混合物)などの導電性ポリマー材料の有機高分子溶液からなる塗布膜を用いることができる。
(4)バンク122
バンク122は、樹脂等の有機材料を用い形成されており絶縁性を有する。バンク122の形成に用いる有機材料の例としては、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック型フェノール樹脂等があげられる。バンク122は、有機溶剤耐性を有することが好ましい。より好ましくは、アクリル系樹脂を用いることが望ましい。屈折率が低くリフレクターとして好適であるからである。
または、バンク122は、無機材料を用いる場合には、屈折率の観点から、例えば、酸化シリコン(SiO)を用いることが好ましい。あるいは、例えば、窒化シリコン(SiN)、酸窒化シリコン(SiON)などの無機材料を用い形成される。
さらに、バンク122は、製造工程中において、エッチング処理、ベーク処理など施されることがあるので、それらの処理に対して過度に変形、変質などをしないような耐性の高い材料で形成されることが好ましい。
また、表面に撥水性をもたせるために、表面をフッ素処理することもできる。また、バンク122の形成にフッ素を含有した材料を用いてもよい。また、バンク122の表面に撥水性を低くするために、バンク122に紫外線照射を行う、低温でベーク処理を行ってもよい。
(5)ホール輸送層121
ホール輸送層121は、例えば、ポリフルオレンやその誘導体、あるいはアミン系有機高分子であるポリアリールアミンやその誘導体などの高分子化合物、あるいは、TFB(poly(9、9−di−n−octylfluorene−alt−(1、4−phenylene−((4−sec−butylphenyl)imino)−1、4−phenylene))などを用いることができる。
(6)発光層123
発光層123は、上述のように、ホールと電子とが注入され再結合されることにより励起状態が生成され発光する機能を有する。発光層123の形成に用いる材料は、湿式印刷法を用い製膜できる発光性の有機材料を用いることが必要である。
具体的には、例えば、オキシノイド化合物、ペリレン化合物、クマリン化合物、アザクマリン化合物、オキサゾール化合物、オキサジアゾール化合物、ペリノン化合物、ピロロピロール化合物、ナフタレン化合物、アントラセン化合物、フルオレン化合物、フルオランテン化合物、テトラセン化合物、ピレン化合物、コロネン化合物、キノロン化合物及びアザキノロン化合物、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、ローダミン化合物、クリセン化合物、フェナントレン化合物、シクロペンタジエン化合物、スチルベン化合物、ジフェニルキノン化合物、スチリル化合物、ブタジエン化合物、ジシアノメチレンピラン化合物、ジシアノメチレンチオピラン化合物、フルオレセイン化合物、ピリリウム化合物、チアピリリウム化合物、セレナピリリウム化合物、テルロピリリウム化合物、芳香族アルダジエン化合物、オリゴフェニレン化合物、チオキサンテン化合物、アンスラセン化合物、シアニン化合物、アクリジン化合物、8−ヒドロキシキノリン化合物の金属錯体、2−ビピリジン化合物の金属錯体、シッフ塩とIII族金属との錯体、オキシン金属錯体、希土類錯体などの蛍光物質で形成されることが好ましい。
(7)電子輸送層124
電子輸送層124は、電子輸送性が高い有機材料が用いられる。電子輸送層124に用いられる有機材料としては、例えば、オキサジアゾール誘導体(OXD)、トリアゾール誘導体(TAZ)、フェナンスロリン誘導体(BCP、Bphen)などのπ電子系低分子有機材料が挙げられる。また、電子輸送層124は、電子輸送性が高い有機材料に、アルカリ金属、または、アルカリ土類金属から選択されるドープ金属がドープされて形成された層を含んでいてもよい。また、電子輸送層124は、フッ化ナトリウムで形成された層を含んでいてもよい。アルカリ金属は、具体的には、Li(リチウム)、Na(ナトリウム)、K(カリウム)、Rb(ルビジウム)、Cs(セシウム)、Fr(フランシウム)である。また、アルカリ土類金属は、具体的には、Ca(カルシウム)、Sr(ストロンチウム)、Ba(バリウム)、Ra(ラジウム)である。
(8)共通電極層125
共通電極層125は、光透過性を有する導電材料が用いられる。例えば、酸化インジウムスズ(ITO)若しくは酸化インジウム亜鉛(IZO)などを用い形成される。また、銀(Ag)又はアルミニウム(Al)などを薄膜化した電極を用いてもよい。
(9)封止層126
封止層126は、発光層123などの有機層が水分に晒されたり、空気に晒されたりすることを抑制する機能を有し、例えば、窒化シリコン(SiN)、酸窒化シリコン(SiON)などの透光性材料を用い形成される。また、窒化シリコン(SiN)、酸窒化シリコン(SiON)などの材料を用い形成された層の上に、アクリル樹脂、シリコン樹脂などの樹脂材料からなる封止樹脂層を設けてもよい。
封止層126は、トップエミッション型である本実施の形態に係る有機EL表示パネル10の場合においては、光透過性の材料で形成されることが必要となる。
(10)接合層127
接合層127の材料は、例えば、樹脂接着剤等からなる。接合層127は、アクリル樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂などの透光性材料樹脂材料を採用することができる。
(11)上部基板130
上部基板130としては、例えば、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板等に透光性材料を採用することができる。
(12)カラーフィルタ層128
カラーフィルタ層128としては、公知の樹脂材料(例えば市販製品として、JSR株式会社製カラーレジスト)等を採用することができる。
(13)遮光層129
遮光層129としては、紫外線硬化樹脂(例えば紫外線硬化アクリル樹脂)材料を主成分とし、これに黒色顔料を添加してなる樹脂材料からなる。黒色顔料としては、例えば、カーボンブラック顔料、チタンブラック顔料、金属酸化顔料、有機顔料など遮光性材料を採用することができる。
2.5 有機EL表示パネル10の製造方法
有機EL表示パネル10の製造方法について、図8〜15を用いて説明する。
(1)基板100xの準備
配線110を含む複数のTFTや配線が形成された基板100xを準備する。基板100xは、公知のTFTの製造方法により製造することができる(図8(a))。
(2)層間絶縁層118の形成
基板100xを被覆するように、上述の層間絶縁層118の下層118Aの構成材料(感光性の樹脂材料)をフォトレジストとして塗布し、表面を平坦化することにより層間絶縁層118の下層118Aを形成する(図8(b))。
層間絶縁層118の下層118Aを形成した後、所定の開口部が施されたフォトマスクを重ね、その上から紫外線照射を行い層間絶縁層118の下層118Aを露光し、フォトマスクが有するパターンを転写する(図8(c))。
その後、現像によって、ダミー画素孔221、コンタクト孔118a(図8(d)には図示していない。図7を参照)及びコンタクト孔118b(図6を参照)をパターニングした層間絶縁層118の上層118Bを形成する(図8(d))。ダミー画素孔221の底部において下層118Aが露出する。また、コンタクト孔118aの底部において配線110が露出し(図8(d)には図示していない)、コンタクト孔118bの底部において基板100xが露出する。
本実施の形態では、ポジ型のフォトレジストを用いて層間絶縁層118の下層118A及び上層118Bを形成しているが、ネガ型のフォトレジストを用いて層間絶縁層118の下層118A及び上層118Bを形成してもよい。
(3)画素電極119及び補助電極層200の形成
ダミー画素孔221、コンタクト孔118a、118bを開設した層間絶縁層118が形成された後、ダミー画素電極102の電極102a及び電極102b、画素電極119並びに補助電極層200を形成する(図9(a))。
電極102a、電極102b、画素電極119及び補助電極層200の形成は、スパッタリング法などを用い金属膜を形成した後、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を用いパターニングすることでなされる。このとき、コンタクト孔118aの内壁に沿って金属膜を形成することにより画素電極119の接続凹部119cを形成する(図7を参照)。また、コンタクト孔118bの内壁に沿って金属膜を形成することによりコンタクト孔118bの内壁に沿ったコンタクト面200cを有する補助電極層200の接続凹部200bを形成する(図9(a))。
画素電極119は、コンタクト孔118aの底部において露出した配線110と直接接触し、TFTの電極と電気的に接続された状態となる(図7を参照)。
(4)ホール注入層120の下部層120Aの形成
電極102a、電極102b、画素電極119及び補助電極層200を形成した後、電極102a、電極102b、画素電極119上に対して、ホール注入層120の下部層120Aを形成する。電極102a上及び電極102b上には、ホール注入層120の下部層120ADを形成する(図9(b))。
下部層120A及び下部層120ADは、スパッタリング法あるいは真空蒸着法などの気相成長法を用い、それぞれ金属(例えば、タングステン)からなる膜を形成した後、焼成によって酸化させ、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を用い各画素単位にパターニングすることで形成される。
(5)バンク122の形成
ホール注入層120の下部層120Aを形成した後、下部層120A及び補助電極層200の縁部を覆うようにバンク122を形成する。
バンク122の形成では、先ず行バンク122X、141〜144を形成し、その後、列バンク522Y、145〜148を形成する(図9(c))。
バンク122の形成は、先ず、ホール注入層120の下部層120A上に、スピンコート法などを用い、バンク122の構成材料(例えば、感光性樹脂材料)からなる膜を積層形成する。そして、樹脂膜をパターニングして行バンク122X、141〜144、列バンク522Y、145〜148を順に形成する。行バンク122X、141〜144、列バンク522Y、145〜148のパターニングは、樹脂膜の上方にフォトマスクを利用し露光を行い、現像工程、焼成工程(約230℃、約60分)をすることによりなされる。
具体的には、バンク122の形成工程では、先ず、有機系の感光性樹脂材料、例えば、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック型フェノール樹脂等からなる感光性樹脂膜を形成した後、乾燥し、溶媒をある程度揮発させてから、所定の開口部が施されたフォトマスクを重ね、その上から紫外線照射を行い感光性樹脂等からなるフォトレジストを露光し、そのフォトレジストにフォトマスクが有するパターンを転写する。次に、感光性樹脂を現像によってバンク122をパターニングした絶縁層を形成する。一般にはポジ型と呼ばれるフォトレジストが使用される。ポジ型は露光された部分が現像によって除去される。露光されないマスクパターンの部分は、現像されずに残存する。
(6)有機機能層の形成
行バンク122X上を含み、列バンク522Yにより規定され、また、行バンク141〜144及び列バンク145〜148により規定される間隙522z内に形成されたホール注入層120の下部層120A上に対して、ホール注入層120の上部層120B、ホール輸送層121、発光層123を順に積層形成する(図12(a))。
発光層123Dは、発光層123R、発光層123G及び発光層123Bと比較すると、膜厚となっている(図12(a))。
上部層120Bは、インクジェット法を用い、PEDOT(ポリチオフェンとポリスチレンスルホン酸との混合物)などの導電性ポリマー材料を含むインクを間隙522z内に塗布した後、溶媒を揮発除去させる。あるいは、焼成することによりなされる。その後、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を用い各画素単位にパターニングしてもよい。
ホール輸送層121は、インクジェット法やグラビア印刷法によるウェットプロセスを用い、構成材料を含むインクを間隙522z内に塗布した後、溶媒を揮発除去させる。あるいは、焼成することによりなされる。ホール輸送層121のインクを間隙522z内に塗布する方法は、上述した上部層120Bにおける方法と同じである。あるいは、スパッタリング法を用い金属(例えば、タングステン)からなる膜を堆積し、焼成によって酸化して形成される。その後、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を用い各画素単位にパターニングしてもよい。
発光層123の形成は、インクジェット法を用い、構成材料を含むインクを間隙522zR、522zG、522zB、522zD内に塗布した後、焼成することによりなされる。
具体的には、この工程では、間隙522zR、522zG、522zBに、それぞれ、インクジェット法によりR、G、Bの有機発光層の材料を含むインク123RI、123GI、123BIを充填し、充填したインクを減圧下で乾燥させ、ベーク処理することによって、発光層123R、123G、123Bを形成する。また、間隙522zDに、インクジェット法によりインク123RI、123GI、123BIのいずれかを充填し、充填したインクを減圧下で乾燥させ、ベーク処理することによって、発光層123Dを形成する。
発光層123を形成するための溶液の塗布について、以下に説明する。
間隙522zR、522zG、522zB、522zDにおけるインク液の塗布の工程では、液滴吐出装置(図示していない)を用いて、発光層123を形成するための溶液の塗布を行う。はじめに、基板100xの列方向がY方向、基板100xの行方向がX方向となるように、基板100xを液滴吐出装置の作業テーブル上に載置する。
図10に示すように、液滴吐出装置のインクジェットヘッド650には、吐出口651a、651b、651c、・・・がY方向に沿ってライン状に配置されている。
最初に、周辺列領域15内のダミー間隙522zDの列方向の中心線660上に、インクが塗布されるべき複数の着弾目標665a、665b、665c、・・・を設定する。次に、インクジェットヘッド650を、X方向に移動させる。インクジェットヘッド650の吐出口651a、651b、651c、・・・が、着弾目標665a、665b、665c、・・・に到達したときに、インクジェットヘッド650は、インク液の吐出を行う。
次に、赤色間隙522zRの列方向の中心線661上に、インクが塗布されるべき複数の着弾目標662a、662b、662c、・・・を設定する。次に、インクジェットヘッド650を、X方向に移動させる。インクジェットヘッド650の吐出口651a、651b、651c、・・・が、着弾目標662a、662b、662c、・・・に到達したときに、インクジェットヘッド650は、インク液の吐出を行う。
インク液の吐出が終了すると、次の赤色間隙522zRの列方向の中心線663上に、インクが塗布されるべき複数の着弾目標664a、664b、664c、・・・を設定し、インクジェットヘッド650を、X方向に移動させる。インクジェットヘッド650の吐出口651a、651b、651c、・・・が、着弾目標664a、664b、664c、・・・に到達したときに、インクジェットヘッド650は、インク液の吐出を行う。以下、同様にして、後続する複数の赤色間隙522zRに対して、インクジェットヘッド650は、インク液の吐出を行う。
全ての赤色間隙522zRに対するインク液の吐出が終了すると、同様にして、全ての緑色間隙522zGに対して、インク液の吐出を行う。全ての緑色間隙522zGに対して、インク液の吐出が終了すると、同様にして、全ての青色間隙522zBに対して、インク液の吐出を行う。最後に、周辺列領域16内のダミー間隙522zDに対して、インク液の吐出を行う。
ここで、周辺領域11内の一つのダミー間隙522zDに対して、吐出を行うインク液の液滴量は、一例として、発光領域12内の一つの副画素の間隙(間隙522zR、522zG、522zBのうちのいずれか一つ)に対して、吐出を行うインク液の液滴量の10倍の量である。
このように、基板100xの発光領域12内に対して赤色発光層を形成するためのインクの塗布をし、次に、基板100xに対して緑色発光層を形成するためのインクの塗布をし、次に、基板100xに青色発光層を形成するためのインクの塗布をする。これにより、基板100x上には、赤色発光層、緑色発光層、青色発光層が、図4に示すように、行方向に繰り返し並んで形成される。また、周辺領域11内のダミー画素の発光層を形成するためのインクの塗布を行う。
ここで、周辺領域11内に形成される全ての発光層123Dを形成するために、一つの色のインク液を用いるとしてもよい。また、周辺行領域13、14内に形成される各発光層123Dを形成するために、当該発光層123Dと同じ列に存在する発光層123と同色のインク液を用いるとしてもよい。また、周辺列領域15内に形成される全ての発光層123Dを形成するために、例えば、青色のインク液を用いるとしてもよい。また、周辺列領域16内に形成される全ての発光層123Dを形成するために、例えば、赤色のインク液を用いるとしてもよい。
なお、上部層120B及びホール輸送層121におけるインクを塗布する方法の詳細は、発光層123における方法と同様である。
図11は、ダミー画素のダミー間隙522zDにおけるインク液面の変化を示す。
インク液が吐出された直後は、この図に示すように、液面は、液面671aのように、基板100xの厚み方向、上方に突出している。乾燥が進むにつれて、各インク液の液滴の体積が減少してゆく。ダミー間隙522zDにおいて、この図に示すように、液面は、順に、液面671a、液面671b、液面671cのように変化する。
上述したように、周辺領域11内のダミー画素の下方の層間絶縁層118の一部分にダミー画素孔221を開設している。このため、有機EL表示パネル10を製造する際、基板100xにインク液が塗布された直後において、周辺領域11内の各ダミー画素におけるダミー間隙522zD内のダミー画素孔221によるインク液の保持量は、発光領域12内の各副画素における赤色間隙522zR、緑色間隙522zG、青色間隙522zB(以下、色間隙)によるインク液の保持量より多い。
このため、インク液が塗布された基板100xを乾燥させると、乾燥中において、ダミー画素のダミー間隙522zDから蒸発する溶媒の量は、発光領域12内の周辺部(発光領域12の上端部、下端部、右端部、左端部)における各色間隙からから蒸発する溶媒の量と比較して、多くなる。つまり、ダミー画素のダミー間隙522zDに塗布されたインク液から蒸発した溶媒分子の分圧は、周辺部における各色間隙に塗布されたインク液から蒸発した溶媒分子の分圧より高くなる。この結果、ダミー間隙522zDから蒸発する溶媒分子により、発光領域12内の周辺部における各色間隙に塗布されたインク液の乾燥が抑制される。こうして、発光領域12内の中央部における各色間隙の乾燥時間と、周辺部における各色間隙の乾燥時間との差が少なくなる。このため、発光領域12内の中央部と周辺部の画素間で、発光層の膜厚ムラの発生を抑制することができる。
ホール注入層120の上部層120B、ホール輸送層121、発光層123の形成方法は、これに限定されず、インクジェット法やグラビア印刷法以外の方法、例えばディスペンサー法、ノズルコート法、スピンコート法、凹版印刷、凸版印刷等の公知の方法によりインクを滴下・塗布しても良い。
(7)電子輸送層124の形成
発光層123を形成した後、有機EL表示パネル10の発光領域12及び周辺領域11の全体にわたって、真空蒸着法などにより電子輸送層124を形成する(図12(b))。電子輸送層124は、補助電極層200の上にも形成される。
(8)共通電極層125の形成
電子輸送層124を形成した後、電子輸送層124を被覆するように、共通電極層125を、スパッタリング法などにより形成する(図12(c))。共通電極層125は、電子輸送層124上の補助電極層200上方の領域にも形成される。
ここで、共通電極層125の形成方法について、さらに詳細に説明する。
まず、図15を用いて、スパッタ装置600の概略構成について説明する。スパッタ装置600は、基板受け渡し室610、成膜室620、ロードロック室630を有し、成膜室620内で、マグネトロンスパッタ法によりスパッタリングを行う。成膜室620には、スパッタリングガスが導入されている。スパッタリングガスには、Ar(アルゴン)等の不活性ガスが用いられる。本実施の形態においては、Arが用いられる。
スパッタ装置600内のキャリア621には、成膜対象の基板622が設置される。基板622は、基板受け渡し室610において、基板突き上げ機構611によりキャリア621に装着される。基板622が装着されたキャリア621は、基板受け渡し室610から成膜室620を経由してロードロック室630まで、搬送路601上を一定の速度で直線移動する。本実施形態においては、キャリア621の移動速度は30mm/sである。なお、基板622は加温されず、常温でスパッタリングが行われる。
成膜室620内には、搬送路601に対して直交する方向に延びる、棒状のターゲット623が設置されている。本実施の形態においては、ターゲット623は、ITOである。なお、ターゲット623は、棒状である必要はなく、例えば、粉末状であってもよい。
電源624は、ターゲット623に対して電圧を印加する。なお、図15では、電源624は、交流電源であるが、直流電源、又は、直流/交流のハイブリッド電源であってもよい。
排気系631によりスパッタ装置600内を排気し、ガス供給系632により成膜室620内にスパッタリングガスを導入する。電源624によりターゲット623に電圧を印加すると、スパッタリングガスのプラズマが発生し、ターゲット623の表面がスパッタされる。そして、スパッタされたターゲット623の原子を基板622上に堆積させることにより成膜する。
なお、スパッタリングガスであるArのガス圧は、例えば、0.6Paであり、流量は100sccmである。
(9)封止層126の形成
共通電極層125を形成した後、共通電極層125を被覆するように、封止層126を形成する(図12(d))。封止層126は、CVD法、スパッタリング法などを用い形成できる。
(10)カラーフィルタ基板131の形成
次に、カラーフィルタ基板131の製造工程を例示する。
透明な上部基板130を準備し、紫外線硬化樹脂(例えば紫外線硬化アクリル樹脂)材料を主成分とし、これに黒色顔料を添加してなる遮光層129の材料を透明な上部基板130の一方の面に塗布する(図13(a))。
塗布した遮光層129の上面に所定の開口部が施されたパターンマスクPMを重ね、その上から紫外線照射を行う(図13(b))。
その後、パターンマスクPM及び未硬化の遮光層129を除去して現像し、キュアすると、例えば、概矩形状の断面形状の遮光層129が完成する(図13(c))。
次に、遮光層129を形成した上部基板130表面に、紫外線硬化樹脂成分を主成分とするカラーフィルタ層128(例えば、G)の材料128Gを塗布し(図13(d))、所定のパターンマスクPMを載置し、紫外線照射を行う(図13(e))。
その後はキュアを行い、パターンマスクPM及び未硬化の材料128Gを除去して現像すると、カラーフィルタ層128Gが形成される(図13(f))。
この図13(d)、(e)、(f)の工程を各色のカラーフィルタ材料について同様に繰り返すことで、カラーフィルタ層128R、128Bを形成する(図13(g))。なお、カラーフィルタ材料を用いる代わりに市販されているカラーフィルタ製品を利用してもよい。
以上でカラーフィルタ基板131が形成される。
(11)カラーフィルタ基板131と背面パネルとの貼り合わせ
次に、基板100xから封止層126までの各層からなる背面パネルに、アクリル樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂などの紫外線硬化型樹脂を主成分とする接合層127の材料を塗布する(図14(a))。
続いて、塗布した材料に紫外線照射を行い、背面パネルとカラーフィルタ基板131との相対的位置関係を合せた状態で両基板を貼り合わせる。このとき、両者の間にガスが入らないように注意する。その後、両基板を焼成して封止工程を完了すると、有機EL表示パネル10が完成する(図14(b))。
2.6 まとめ
以上説明したように、有機EL表示パネル10は、基板の上方に、例えば、概矩形状の発光領域12及び額縁状の周辺領域11からなる素子アレイを有する。発光領域12には、複数の副画素が、行列状に配される。周辺領域11は、発光領域12を囲繞するように配され、発光に寄与しない領域である。周辺領域11は、周辺行領域13、14及び周辺列領域15、16から構成されている。周辺行領域13、14には、行方向に、複数のダミー画素101が一列に配され、周辺列領域15、16には、列方向に、複数のダミー画素101が一列に配されている。
基板100xの上面には、TFT層によって凹凸が存在する基板100xの上面を平坦化するための層間絶縁層118が設けられている。層間絶縁層118には、各ダミー画素101に対応して、ダミー画素孔221が開設されている。層間絶縁層118にダミー画素孔221を開設しているので、赤色間隙522zR、緑色間隙522zG、青色間隙522zBに保持できるインク液の保持量と比較して、ダミー画素孔221を含むダミー間隙522zDに保持できるインク液の保持量を多くすることができる。
有機EL表示パネル10の製造工程のうちのインク塗布工程において、各副画素に対応する画素領域に、各色のインク液が塗布されるとともに、各ダミー画素に対応するダミー画素孔221に対しても、インク液が塗布される。
基板100xにインク液が塗布された直後において、周辺領域11内のダミー画素におけるダミー間隙522zDによるインク液の保持量は、発光領域12内の赤色間隙522zR、緑色間隙522zG、青色間隙522zBにおけるインク液の保持量より多い。
このため、インク液が塗布された基板100xを乾燥させると、乾燥中において、ダミー画素のダミー間隙522zDから蒸発する溶媒の量は、発光領域12内の周辺部(発光領域12の上端部、下端部、右端部、左端部)における各色間隙からから蒸発する溶媒の量と比較して、多くなる。つまり、ダミー画素のダミー間隙522zDに塗布されたインク液から蒸発した溶媒分子の分圧は、周辺部における各色間隙に塗布されたインク液から蒸発した溶媒分子の分圧より高くなる。この結果、ダミー間隙522zDから蒸発する溶媒分子により、発光領域12内の周辺部における各色間隙に塗布されたインク液の乾燥が抑制される。こうして、発光領域12内の中央部における各色間隙の乾燥時間と、周辺部における各色間隙の乾燥時間との差が少なくなる。このため、発光領域12内の中央部と周辺部の画素間で、発光層の膜厚ムラの発生を抑制することができる。
このように、層間絶縁層118に、各ダミー画素101に対応して、層間絶縁層118にダミー画素孔221を開設して、ダミー間隙522zDに保持できる単位面積あたりのインク液の保持量を多くしている。この結果、周辺領域11の幅を狭くすることができる。こうして、装置全体の大型化を防止できるという優れた効果を奏する。
3 補足説明及び変形例
実施の形態に係る有機EL表示パネル10を説明したが、本開示は、その本質的な特徴的構成要素を除き、以上の実施の形態に何ら限定を受けるものではない。例えば、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。以下では、そのような形態の一例として、有機EL表示パネル10について補足説明をし、また、その変形例について説明する。
(1)変形例(1)
上記の実施の形態の変形例(1)としての有機EL表示パネル10hについて、実施の形態の有機EL表示パネル10との相違点を中心に、説明する。
図16に有機EL表示パネル10hの切断面の断面図を示す。図16に示す切断面は、図4におけるA1−A1切断面に相当する。
有機EL表示パネル10hにおいては、有機EL表示パネル10の列バンク145、列バンク146、列バンク147、列バンク148に代えて、図16に示すように、列バンク145h、列バンク146h、列バンク147h(非図示)、列バンク148h(非図示)が並設されている。
また、有機EL表示パネル10hにおいては、有機EL表示パネル10の行バンク141、行バンク142、行バンク143、行バンク144に代えて、それぞれ行方向にライン状に延伸する行バンク141h、行バンク142h、行バンク143h、行バンク144hが並設されている(非図示)。
ここで、列バンク145h、列バンク146h、列バンク147h、列バンク148hの高さは、列バンク145、列バンク146、列バンク147、列バンク148の高さよりも高い。
また、行バンク141h、行バンク142h、行バンク143h、行バンク144hの高さは、行バンク141、行バンク142、行バンク143、行バンク144の高さよりも高い。
この構成によると、層間絶縁層118にダミー画素孔を開設するとともに、ダミー画素の発光層123Dを区画するバンクを、副画素の発光層123を区画する他の列バンク及び行バンクより、高くすることより、ダミー間隙522zDに保持できるインク液の保持量を多くしている。この結果、実施の形態の場合と同様に、ダミー間隙522zDから蒸発する溶媒分子により、発光領域12内の周辺部における各色間隙に塗布されたインク液の乾燥が抑制される。こうして、発光領域12内の中央部における各色間隙の乾燥時間と、周辺部における各色間隙の乾燥時間との差が少なくなる。このため、発光領域12内の中央部と周辺部の画素間で、発光層の膜厚ムラの発生を抑制することができる。
このように、ダミー間隙522zDに保持できる単位面積あたりのインク液の保持量を多くしているので、周辺領域11の幅を狭くすることができる。こうして、装置全体の大型化を防止できるという優れた効果を奏する。
(2)変形例(2)
上記の実施の形態の変形例(2)としての有機EL表示パネル10iについて、実施の形態の有機EL表示パネル10との相違点を中心に、説明する。
図17に有機EL表示パネル10iの切断面の断面図を示す。図17に示す切断面は、図4におけるA1−A1切断面に相当する。
有機EL表示パネル10iにおいては、図17に示すように、層間絶縁層118上に、ダミー画素電極102i及びホール注入層120の下部層120ADiが形成されている。
また、有機EL表示パネル10iにおいては、有機EL表示パネル10の列バンク145、列バンク146、列バンク147、列バンク148に代えて、図17に示すように、列バンク145i、列バンク146i、列バンク147i(非図示)、列バンク148i(非図示)が並設されている。
また、有機EL表示パネル10iにおいては、有機EL表示パネル10の行バンク141、行バンク142、行バンク143、行バンク144に代えて、それぞれ行方向にライン状に延伸する行バンク141i、行バンク142i、行バンク143i、行バンク144iが並設されている(非図示)。
ここで、列バンク145i及び列バンク146iは、層間絶縁層118上方、ダミー画素電極102iの外縁上及びホール注入層120の下部層120ADiの外縁上に形成されている。列バンク147i、列バンク148i、行バンク141i、行バンク142i、行バンク143i、行バンク144iについても、同様である。
列バンク145i、列バンク146i、列バンク147i、列バンク148iの高さは、列バンク145、列バンク146、列バンク147、列バンク148の高さよりも高い。
また、行バンク141i、行バンク142i、行バンク143i、行バンク144iの高さは、行バンク141、行バンク142、行バンク143、行バンク144の高さよりも高い。
要するに、変形例(2)によると、有機EL表示パネル10iは、各発光層を区画する第1隔壁と、ダミー発光層を区画する第2隔壁とを備えており、第2隔壁の基板面からの高さは、第1隔壁の基板面からの高さより高いことが特徴である。
この構成によると、ダミー画素孔を区画するバンクを、他の列バンク及び行バンクより、高くすることより、ダミー間隙522zDに保持できるインク液の保持量を多くしている。この結果、この結果、実施の形態の場合と同様に、ダミー間隙522zDから蒸発する溶媒分子により、発光領域12内の周辺部における各色間隙に塗布されたインク液の乾燥が抑制される。こうして、発光領域12内の中央部における各色間隙の乾燥時間と、周辺部における各色間隙の乾燥時間との差が少なくなる。このため、発光領域12内の中央部と周辺部の画素間で、発光層の膜厚ムラの発生を抑制することができる。
このように、ダミー間隙522zDに保持できる単位面積あたりのインク液の保持量を多くしているので、周辺領域11の幅を狭くすることができる。こうして、装置全体の大型化を防止することができるという優れた効果を奏する。
(3)変形例(3)
上記の実施の形態の変形例(3)としての有機EL表示パネル10jについて説明する。上記の実施の形態においては、一つのダミー画素が配されるダミー画素領域のサイズは、一つの副画素が配される画素領域のサイズより大きいことが好ましいとしている。しかし、本開示は、これには限定されない。以下に説明するように、ダミー画素が配されるダミー画素領域のサイズは、所定数の副画素の組が配される画素領域を含む領域のサイズに等しいとしてもよい。また、一つのダミー画素が形成される一つのダミー画素孔は、所定数の画素に対応して開設されるとしてもよい。
有機EL表示パネル10jは、図18に示すように、有機EL表示パネル10と同様に、例えば、概矩形状の発光領域12j及び額縁状の周辺領域11jから構成されている。
発光領域12jにおいては、複数の単位画素100eが行列状に配されている。発光領域12jは、上記の実施の形態の発光領域12と同一である。
周辺領域11jは、周辺行領域13j、14j及び周辺列領域15j、16jから構成されている。周辺領域11jは、周辺行領域13j、14j及び周辺列領域15j、16jにより、発光領域12jの四方の外縁を囲むように、額縁状に形成されている。周辺行領域13j、14jは、それぞれ、行方向に延伸する帯状に形成され、発光領域12jの行方向の外縁に接触するように配されている。また、周辺列領域15j、16jは、それぞれ、列方向に延伸する帯状に形成され、発光領域12jの列方向の外縁に接触するように配されている。
周辺行領域13j、14jにおいては、行方向に、複数のダミー画素101jが一列に配されている。詳細には、周辺行領域13j、14jにおいては、行方向に、赤色副画素100seR、緑色副画素100seG及び青色副画素100seBの組に対応して、一つのダミー画素101jが配されている。
また、周辺列領域15j、16jにおいては、列方向に、複数のダミー画素101jが一列に配されている。詳細には、周辺列領域15j、16jにおいては、列方向に、列方向に並ぶ二つの副画素の組に対応して、ダミー画素101jが配されている。
つまり、複数のダミー画素101jが発光領域12の四方の外縁を囲むように、配されている。ダミー画素が配される領域をダミー画素領域と呼ぶ。
図18に示すように、ダミー画素101jが配されるダミー画素領域のサイズは、所定数の副画素が配される画素領域を含む領域のサイズに等しい。
ダミー画素101jは、発光領域12jの中央部に配された副画素100seと、発光領域12jの周辺部に配された副画素100seとの間で、各副画素100seの発光層に塗布されたインクの乾燥時間の差を縮め、副画素100seと他の副画素100seとの間での発光膜の厚さのムラを低減するために、用いられる。なお、ダミー画素101jは、発光しない。
さらに、変形例(3)の場合には、実施の形態の場合と比較すると、図18に示すように、ダミー画素101jとこれに隣接するダミー画素101jとの間隙の数が少なくなっている。このため、変形例(3)の場合のダミー画素の配されるダミー画素領域の面積の総合計は、実施の形態の場合のダミー画素の配されるダミー画素領域の面積の総合計より広く、ダミー画素孔を含むダミー間隙522zDに保持することができるインク液の量が多くなり、実施の形態の場合と同様の効果を奏する。
(4)変形例(4)
上記の実施の形態の変形例(4)としての有機EL表示パネル10kについて説明する。上記の実施の形態においては、一つのダミー画素が配されるダミー画素領域のサイズは、一つの副画素が配される画素領域のサイズより大きいことが好ましいとしている。しかし、本開示は、これには限定されない。以下に説明するように、周辺領域には、ただ一つのダミー画素が形成され、ダミー画素が形成されるダミー画素孔は、発光領域を囲繞するループ状の凹溝に形成されているとしてもよい。
有機EL表示パネル10kは、図19に示すように、有機EL表示パネル10と同様に、例えば、概矩形状の発光領域12k及び額縁状の周辺領域11kから構成されている。
発光領域12kにおいては、複数の単位画素100eが行列状に配されている。発光領域12kは、上記の実施の形態の発光領域12と同一である。
周辺領域11kは、周辺行領域13k、14k及び周辺列領域15k、16kから構成されている。周辺領域11kは、周辺行領域13k、14k及び周辺列領域15k、16kにより、発光領域12kの四方の外縁を囲むように、額縁状に形成されている。周辺行領域13k、14kは、それぞれ、行方向に延伸する帯状に形成され、発光領域12kの行方向の外縁に接触するように配されている。また、周辺列領域15k、16kは、それぞれ、列方向に延伸する帯状に形成され、発光領域12kの列方向の外縁に接触するように配されている。
周辺行領域13k、14k及び周辺列領域15k、16kから構成される周辺領域11kには、発光領域12kの四方の外縁を囲むように、ただ一つのダミー画素101kが形成されている。ダミー画素101kが形成されるダミー画素孔は、発光領域12kを取り囲むループ状の凹溝に形成されている。ここで、ダミー画素101kが配される領域をダミー画素領域と呼ぶ。
ダミー画素101kは、発光領域12kの中央部に配された副画素100seと、発光領域12kの周辺部に配された副画素100seとの間で、各副画素100seの発光層に塗布されたインクの乾燥時間の差を縮め、副画素100seと他の副画素100seとの間での発光膜の厚さのムラを低減するために、用いられる。なお、ダミー画素101kは、発光しない。
さらに、変形例(4)の場合には、実施の形態の場合と比較すると、図19に示すように、ダミー画素101kが形成されるダミー画素孔は、発光領域12kを取り囲むループ状の凹溝に形成されており、実施の形態の場合のように、ダミー画素と隣接するダミー画素との間隙は無い。このため、変形例(4)の場合のダミー画素の配されるダミー画素領域の面積の総合計は、実施の形態の場合のダミー画素の配されるダミー画素領域の面積の総合計より広く、ダミー画素孔を含むダミー間隙522zDに保持することができるインク液の量が多くなり、実施の形態の場合と同様の効果を奏する。
(5)実施の形態の場合において、行バンク142の基板面からの高さは、列バンク522Yの基板面からの高さと等しく、また、行バンク143の基板面からの高さは、列バンク522Yの基板面からの高さと等しいとしている。これにより、発光領域12と周辺行領域13との間でインク液の流動を規制し、また、発光領域12と周辺行領域14との間でインク液の流動を規制している。しかし、本開示は、これには限定されない。
周辺行領域13及び周辺行領域14に配される各ダミー画素の発光層について、当該ダミー画素と同じ列に配される副画素の発光層に塗布されるインク液と同じ色のインク液を用いるとしてもよい。
この場合、行バンク142の基板面からの高さを、行バンク122Xの基板面からの高さと等しくしてもよい。また、行バンク143の基板面からの高さを、行バンク122Xの基板面からの高さと等しくしてもよい。これにより、発光領域12と周辺行領域13との間でインク液の流動を制御し、また、発光領域12と周辺行領域14との間でインク液の流動を制御することができる。
周辺行領域13及び周辺行領域14に配される各ダミー画素の発光層について、当該ダミー画素と同じ列に配される副画素の発光層に塗布されるインク液と同じ色のインク液を用いるので、当該ダミー画素の発光層と、同じ列に配される副画素の発光層との間でインク液が混色しても問題はない。
(6)上記の実施の形態及び各変形例において、周辺列領域15及び周辺列領域16に列方向に一列に配されるダミー画素の発光層について、同一色のインク液を用いるとしてもよい。
このようにすると、図10に示す液滴吐出装置を用いる場合、インクジェットヘッド650の吐出口651a、651b、651c、・・・から吐出されるインク液滴により、周辺列領域15(又は、周辺列領域16)に列方向に一列に配されるダミー画素の発光層について、一度のインク液滴の吐出により、インク液の塗布が可能である。
(7)有機EL表示パネル10では、発光層123は、行バンク上を列方向に連続して延伸している構成としている。しかしながら、上記構成において、発光層123は、行バンク上において画素ごとに断続している構成としてもよい。
(8)有機EL表示パネル10では、行方向に隣接する列バンク522Y間の間隙522zに配された副画素100seの発光層123が発する光の色は互いに異なる構成とし、列方向に隣接する行バンク122X間の間隙に配された副画素100seの発光層123が発する光の色は同じである構成としている。
しかしながら、上記構成において、行方向に隣接する副画素100seの発光層123が発する光の色は同じであり、列方向に隣接する副画素100seの発光層123が発する光の色が互いに異なる構成としてもよい。また、行列方向の両方において隣接する副画素100seの発光層123が発する光の色が互いに異なる構成としてもよい。
(9)実施の形態に係る有機EL表示パネル10では、副画素100seには、赤色画素、緑色画素、青色画素の3種類があったが、本開示はこれに限られない。例えば、発光層が1種類であってもよいし、発光層が赤、緑、青、黄色に発光する4種類であってもよい。
(10)上記実施の形態では、複数の単位画素100eが、行列状に並んだ構成であるが、本開示は、これには限られない。例えば、画素領域の間隔を1ピッチとするとき、隣り合う間隙同士で画素領域が列方向に半ピッチずれている構成に対しても効果を有する。高精細化が進む表示パネルにおいて、多少の列方向のずれは視認上判別が難しく、ある程度の幅を持った直線上(あるいは千鳥状)に膜厚むらが並んでも、視認上は帯状となる。したがって、このような場合も輝度むらが上記千鳥状に並ぶことを抑制することで、表示パネルの表示品質を向上できる。
(11)上記実施の形態では、画素電極119と共通電極層125の間に、ホール注入層120、ホール輸送層121、発光層123及び電子輸送層124が存在する構成であったが、本開示はこれに限られない。例えば、ホール注入層120、ホール輸送層121及び電子輸送層124を用いずに、画素電極119と共通電極層125との間に発光層123のみが存在する構成としてもよい。また、例えば、ホール注入層、ホール輸送層、電子輸送層、電子注入層などを備える構成や、これらの複数又は全部を同時に備える構成であってもよい。また、これらの層はすべて有機化合物からなる必要はなく、無機物などで構成されていてもよい。
(12)上記実施の形態では、発光層123の形成方法としては、印刷法、スピンコート法、インクジェット法などの湿式成膜プロセスを用いる構成であったが、本開示はこれに限られない。例えば、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、イオンプレーティング法、気相成長法等の乾式成膜プロセスを用いることもできる。さらに、各構成部位の材料には、公知の材料を適宜採用することができる。
(13)上記の形態では、有機EL素子部の下部にアノードである画素電極119が配され、TFTのソース電極に接続された配線110に画素電極119を接続する構成を採用したが、有機EL素子部の下部に共通電極層、上部にアノードが配された構成を採用することもできる。この場合には、TFTにおけるドレインに対して、下部に配されたカソードを接続することになる。
(14)上記実施の形態では、一つの副画素100seに対して2つのトランジスタTr1 、Tr2 が設けられてなる構成を採用したが、本開示はこれに限定を受けるものではない。例えば、一つのサブピクセルに対して一つのトランジスタを備える構成でもよいし、三つ以上のトランジスタを備える構成でもよい。
(15)上記実施の形態では、トップエミッション型のEL表示パネルを一例としたが、本開示はこれに限定を受けるものではない。例えば、ボトムエミッション型の表示パネルなどに適用することもできる。その場合には、各構成について、適宜の変更が可能である。
(16)以上において説明した実施の形態は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示すものである。実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程、工程の順序などは一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない工程については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。
また、上記の工程が実行される順序は、本開示を具体的に説明するために例示するためのものであり、上記以外の順序であってもよい。また、上記工程の一部が、他の工程と同時(並列)に実行されてもよい。
また、開示の理解の容易のため、上記各実施の形態で挙げた各図の構成要素の縮尺は実際のものと異なる場合がある。また本開示は上記各実施の形態の記載によって限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
また、各実施の形態及びその変形例の機能のうち少なくとも一部を組み合わせてもよい。
さらに、本実施の形態に対して当業者が思いつく範囲内の変更を施した各種変形例も本開示に含まれる。
本開示に係る有機EL表示パネル及び有機EL表示装置は、テレビジョンセット、パーソナルコンピュータ、携帯電話などの装置及びその他表示パネルを有する様々な電子機器において広く利用することができる。
1 有機EL表示装置
10 有機EL表示パネル
100 有機EL素子
100e 単位画素
100se 副画素
100a 自己発光領域
100b 非自己発光領域
100x 基板(TFT基板)
102 ダミー画素電極
118 層間絶縁層
119 画素電極
200 補助電極層
120 ホール注入層
120A 下部層
120B 上部層
121 ホール輸送層
122 バンク
122X、141〜144 行バンク
522Y、145〜148 列バンク
123 発光層
124 電子輸送層
125 共通電極層
126 封止層
127 接合層
128 カラーフィルタ層
130 上部基板
131 カラーフィルタ基板

Claims (6)

  1. 基板の上方に発光領域及び当該発光領域を囲繞する非発光の周辺領域からなる素子アレイを有する有機EL表示パネルであって、
    基板と、
    前記基板と前記素子アレイとの間に、前記基板を覆う状態で形成された平坦化層と、
    前記素子アレイにおける前記発光領域に存在し、有機発光材料を含む複数の発光層と、
    前記素子アレイにおける前記周辺領域に存在し、有機発光材料を含むダミー発光層とを備え、
    前記ダミー発光層の下方の平坦化層部分は凹入されていて、ダミー発光層の下部が前記凹入部内まで延在している
    有機EL表示パネル。
  2. さらに、
    各発光層を区画する第1隔壁と、
    前記ダミー発光層を区画する第2隔壁とを備え、
    前記第2隔壁の前記基板面からの高さは、前記第1隔壁の前記基板面からの高さより高い
    請求項1に記載の有機EL表示パネル。
  3. 前記周辺領域に存在し、有機発光材料を含むダミー発光層を、さらに、複数備え、
    前記基板面において各ダミー発光層が占める面積は、各発光層が前記基板面において占める面積より大きい
    請求項1に記載の有機EL表示パネル。
  4. 前記周辺領域に存在し、有機発光材料を含むダミー発光層を、さらに、複数備え、
    各ダミー発光層は、所定数の発光層に対応する
    請求項1に記載の有機EL表示パネル。
  5. 前記凹入部は、前記発光領域を囲繞するループ状の凹溝に形成されている
    請求項1に記載の有機EL表示パネル。
  6. 基板の上方に発光領域及び当該発光領域を囲繞する非発光の周辺領域からなる素子アレイを有する有機EL表示パネルの製造方法であって、
    基板を準備し、
    前記基板と前記素子アレイとの間に、前記基板を覆う状態で平坦化層を形成し、
    前記素子アレイにおける前記発光領域に有機発光材料を含む複数の発光層を形成し、
    前記素子アレイにおける前記周辺領域において、前記平坦化層の一部分を凹入し、凹入部上方に、凹入部内まで延在する有機発光材料を含むダミー発光層を形成する
    有機EL表示パネルの製造方法。
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