JP2020140940A - 有機el表示パネル、有機el表示装置、および、その製造方法 - Google Patents

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【課題】機能層とのうち少なくとも1層が塗布法で形成される有機EL表示パネルであって、製造工程が簡略であり、かつ、好適な膜厚制御がなされた有機EL表示パネル、および、その製造方法を提供する。【解決手段】有機EL表示パネルであって、基板と、層間絶縁層と、複数の画素電極と、複数の隔壁と、第1間隙に配される第1発光層と、第2間隙に配される第2発光層と、対向電極とを備え、第1発光層の膜厚は、第2発光層の膜厚より厚く、第1間隙と第2間隙との間に存在する隔壁において、基板を基準としたとき、第1間隙側にある第1隔壁部分の下面の高さは、第2間隙側にある第2隔壁部分の下面の高さより高く、かつ、第1隔壁部分の上面の高さは、第2隔壁部分の上面の高さより高く、第1間隙内の画素電極の上面の高さと、第2間隙内の画素電極の上面の高さは等しい。【選択図】図1

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、それを用いた有機EL表示装置に関する。
近年、表示装置に有機EL素子を利用したものが普及しつつある。
有機EL素子は、陽極と陰極との間に、少なくとも発光層が挟まれた構造を有している。現在、発光層を含む機能層を効率よく形成する方法として、機能性材料を含むインクをインクジェット法等のウェットプロセスで塗布して形成することが行われている。ウェットプロセスでは、真空蒸着装置と比較して製造装置を小型化することができ、また、機能性材料を蒸着する際に使用するシャドウマスクを使用する必要がない。そのため、シャドウマスクの位置合わせ等の作業が必要なく、大型パネルの生成や量産性を考慮したパネルサイズを混合したような大型基板の製造も容易となり、効率の良いパネル生成に適した特徴がある。また蒸着法と異なり、インクジェット法では、高価な発光材料等の機能性材料の使用効率が向上することより、パネル製造コストの低減が可能となる。
一方、機能層を形成するための発光材料や機能性材料を溶解したインクを塗り分け印刷するためにはバンクと呼ばれるサブピクセルごとに形成した隔壁が必要となる。機能性材料を含むインクが隔壁を乗り越えることによる混合、特に、発光材料を含むインクの場合、発色の異なるインクの混合による混色が発生すると、パネル不良の原因となるため、隔壁頂部表面には撥液性が付与されている。
特開2018−147599号公報
一方で、機能層の膜厚は発光波長や構成材料等に依存して適正な範囲があり、特に発光色が異なると適正な膜厚が異なる。したがって、パネル内のバンクの高さを一様とした場合には、機能層の膜厚に対して機能層上面とバンクとの接点であるピンニング位置が必ずしも適正な高さとならず、機能層の膜厚ムラが生じる原因となる。そこで、例えば、特許文献1に開示されているように、膜厚調整層を設けてピンニング位置を調整する方法がある。しかしながら、この方法では、製造工程において膜厚調整層を形成する工程が増加し、また、画素電極の高さが画素ごとに異なるため製造工程が単純でない。
本開示は、上記課題を鑑みてなされたものであり、機能層とのうち少なくとも1層が塗布法で形成される有機EL表示パネルであって、製造工程が簡略であり、かつ、好適な膜厚制御がなされた有機EL表示パネル、および、その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、基板と、前記基板の上方に配される層間絶縁層と、前記層間絶縁層上に行列状に配される複数の画素電極と、前記層間絶縁層上に配され、行方向における前記画素電極の間隙上に列方向に延伸する複数の隔壁と、行方向に隣接する前記隔壁間の複数の間隙から選択される第1間隙において、前記画素電極の上方に配される第1発光層と、前記第1間隙に行方向に隣接する第2間隙において、前記画素電極の上方に配される第2発光層と、前記第1発光層の上方および前記第2発光層の上方に配される対向電極とを備え、前記第1発光層の膜厚は、前記第2発光層の膜厚より厚く、前記第1間隙と前記第2間隙との間に存在する隔壁において、前記基板を基準としたとき、前記第1間隙側にある第1隔壁部分の下面の高さは、前記第2間隙側にある第2隔壁部分の下面の高さより高く、かつ、前記第1隔壁部分の上面の高さは、前記第2隔壁部分の上面の高さより高く、前記第1間隙内の前記画素電極の上面の高さと、前記第2間隙内の前記画素電極の上面の高さは等しいことを特徴とする。
上記態様の有機EL表示パネルによれば、第1発光層、第2発光層のいずれも、膜厚に応じたピンニング位置を有する構成となるため、好適な膜厚制御がなされた有機EL表示パネルを実現できる。また、画素電極の高さが均一であるため、画素電極の製造工程を単純化することができる。
実施の形態1に係る有機EL表示パネル100の構成を模式的に示す断面図である。 実施の形態1に係る有機EL表示パネル100の構成を模式的に示す平面図である。 実施の形態および比較例のそれぞれにおいて発光層が形成された状態を示す部分断面図である。 実施の形態1に係る有機EL表示パネル100の製造過程の一部を模式的に示す部分断面図である。(a)は、TFT層上に層間絶縁材料層が形成された状態を示す部分断面図である。(b)は、層間絶縁材料層にフォトマスクを用いた露光が行われた状態を示す部分断面図である。(c)は、層間絶縁層が形成された状態を示す部分断面図である。 実施の形態1に係る有機EL表示パネル100の製造過程の一部を模式的に示す部分断面図である。(a)は、層間絶縁層上に画素電極材料層が形成された状態を示す部分断面図である。(b)は、画素電極材料層がパターニングされて画素電極が形成された状態を示す部分断面図である。(c)は、画素電極及び層間絶縁層上に隔壁材料層が形成された状態を示す部分断面図である。(d)は、隔壁材料層にフォトマスクを用いた露光が行われた状態を示す部分断面図である。 実施の形態1に係る有機EL表示パネル100の製造過程の一部を模式的に示す部分断面図である。(a)は、隔壁が形成された状態を示す部分断面図である。(b)は、隔壁の開口部内に正孔注入層が形成された状態を示す部分断面図である。(c)は、隔壁の開口部内に正孔輸送層が形成された状態を示す部分断面図である。 実施の形態1に係る有機EL表示パネル100の製造過程の一部を模式的に示す部分断面図である。(a)は、隔壁の開口部内に発光層が形成された状態を示す部分断面図である。(b)は、隔壁上及び発光層上に電子輸送層が形成された状態を示す部分断面図である。(c)は、電子輸送層上に電子注入層が形成された状態を示す部分断面図である。 実施の形態1に係る有機EL表示パネル100の製造過程の一部を模式的に示す部分断面図である。(a)は、電子注入層上に対向電極が形成された状態を示す部分断面図である。(b)は、対向電極上に封止層が形成された状態を示す部分断面図である。 実施の形態1に係る有機EL表示パネル100の製造過程を示すフローチャートである。 (a)〜(c)は、隔壁の高さを0.55μmにした場合における各色の発光層の膜形状の測定結果を示すグラフである。(d)〜(f)は、隔壁の高さを0.7μmにした場合における各色の発光層の膜形状の測定結果を示すグラフである。 (a)〜(c)は、ピニング位置から下地までの距離と、最終的に形成される発光層の膜形状との相関関係を模式的に示す図である。 実施の形態2に係る有機EL表示パネル100xの構成を模式的に示す断面図である。 実施の形態2に係る有機EL表示パネル100xの製造過程の一部を模式的に示す部分断面図である。(a)は、基材上にTFT層が形成された状態を示す部分断面図である。(b)は、TFT層上に層間絶縁層が形成された状態を示す部分断面図である。(c)は、層間絶縁層上に画素電極材料層が形成された状態を示す部分断面図である。(d)は、画素電極材料層がパターニングされて画素電極が形成された状態を示す部分断面図である。 実施の形態2に係る有機EL表示パネル100xの製造過程の一部を模式的に示す部分断面図である。(a)は、画素電極および層間絶縁層上に嵩上げ材料層が形成された状態を示す部分断面図である。(b)は、嵩上げ材料層にフォトマスクを用いた露光が行われた状態を示す部分断面図である。(c)は、嵩上げ層が形成された状態を示す部分断面図である。 実施の形態2に係る有機EL表示パネル100xの製造過程の一部を模式的に示す部分断面図である。(a)は、画素電極、嵩上げ層、および層間絶縁層上に隔壁材料層が形成された状態を示す部分断面図である。(b)は、隔壁材料層にフォトマスクを用いた露光が行われた状態を示す部分断面図である。(c)は、隔壁が形成された状態を示す部分断面図である。 実施の形態2に係る有機EL表示パネル100xの製造過程を示すフローチャートである。 実施の形態に係る有機EL表示装置の概略構成を示す模式ブロック図である。
≪本開示の一態様に至った経緯≫
塗布方式で機能層を形成する場合、材料を溶解したインクを、隔壁間隙に塗布する。以下、このように塗布方式で形成された機能層を、塗布膜とも呼ぶ。上述したように、隔壁の頂部や側壁部の上部は、インクの乗り越えを防ぐために撥液性が付与されているため、側壁部のうち撥液部分には塗布されたインクが付着しない。一方で、側壁部において撥液性が付与されていない親液部分に付着したインクは乾燥後も下がることなく残るため、塗布膜と、側壁部との接点が、撥液部分と親液部分の界面に固定される(ピンニングされる)こととなる。より具体的には、図11に示すように、塗布されたインク1701が乾燥して体積が減ったインク1702となり、塗布膜1703として乾燥するときにおいて、隔壁14との接触箇所(ピンニング位置)は変化しない。なお、撥液部分と親液部分の界面の高さは、隔壁の材料や製造方法が同一であれば、一般的に、隔壁の高さに依存する。
一方で、機能層の膜厚は、機能層の発光機能、キャリアの注入機能、輸送機能、ブロック機能などといった機能の発揮、光透過性、光共振器構造を実現するための厚みなどといった各種の要件により定まる。そのため、発光層の発光色が異なる有機EL素子については最適な膜厚も異なることが多い。他方、上述したようにピンニング位置の高さと発光層や機能層の上面の高さとの間に段差があると発光層や機能層の膜厚にむらが発生する。したがって、発光色ごとにピンニング位置を変える必要が生じる。例えば、図3(a)の模式断面図に示すように、同一の材料を用いて同一の高さの隔壁814を形成すると、ピンニングの位置が同一となるため、発光層の膜厚にむらが発生する。具体的には、発光層917aの膜厚に対してピンニングの位置が高いため、発光層917aの上面が凹面状となる、発光層917bの膜厚に対してピンニングの位置が低いため、発光層917bの上面が凸面状となる、といった事態が発生する。すなわち、発光層917aでは、図11(a)に示すようにピンニング位置が高すぎる状態、発光層917bでは、図11(c)に示すようにピンニング位置が低すぎる状態となる。
この問題を解決する方法としては、例えば、隔壁の高さの制御を行い、図11(b)に示すようなピンニング位置が最適となる状態とすることが考えられる。しかしながら、隔壁の高さを隔壁ごとに変化させた場合は、図3(b)の模式断面図に示すように、隔壁間隙を区画する2つの隔壁の高さが異なることとなる。具体的には、発光層927aでは隔壁824bより隔壁824aの方が高いため、発光層927aでは隔壁824aとのピンニング位置が隔壁824bとのピンニング位置より高くなる。したがって、発光層927aでは、隔壁824a側の膜厚が厚くなり、膜厚ムラが発生する。同様に、発光層927bにおいても、隔壁824a側の膜厚が厚くなり、膜厚ムラが発生する。この膜厚ムラは隔壁間隙に隣接する2つの隔壁の高さが異なることが原因である。すなわち、隔壁の高さの制御は隔壁単位ではなく、面する隔壁間隙ごとに行う必要がある。
発明者は、隔壁の親液部分と撥液部分の一体形成を行いつつ、ピンニング位置および隔壁の高さを適切に設計できた有機EL表示パネルについて検討し、本開示に至ったものである。
≪開示の態様≫
本開示の一態様に係る有機EL表示パネルは、基板と、前記基板の上方に配される層間絶縁層と、前記層間絶縁層上に行列状に配される複数の画素電極と、前記層間絶縁層上に配され、行方向における前記画素電極の間隙上に列方向に延伸する複数の隔壁と、行方向に隣接する前記隔壁間の複数の間隙から選択される第1間隙において、前記画素電極の上方に配される第1発光層と、前記第1間隙に行方向に隣接する第2間隙において、前記画素電極の上方に配される第2発光層と、前記第1発光層の上方および前記第2発光層の上方に配される対向電極とを備え、前記第1発光層の膜厚は、前記第2発光層の膜厚より厚く、前記第1間隙と前記第2間隙との間に存在する隔壁において、前記基板を基準としたとき、前記第1間隙側にある第1隔壁部分の下面の高さは、前記第2間隙側にある第2隔壁部分の下面の高さより高く、かつ、前記第1隔壁部分の上面の高さは、前記第2隔壁部分の上面の高さより高く、前記第1間隙内の前記画素電極の上面の高さと、前記第2間隙内の前記画素電極の上面の高さは等しいことを特徴とする。
また、本開示の一態様に係る有機EL表示パネルの製造方法は、基板の上方に層間絶縁層を形成する工程と、前記層間絶縁層上に、行列状に複数の画素電極を形成する工程と、前記層間絶縁層上に、行方向に前記画素電極を区画するように、列方向に沿って隔壁を複数形成する工程と、行方向に隣接する前記隔壁間の複数の間隙から選択される第1間隙に、発光材料を含むインクを塗布して第1発光層を形成する工程と、前記第1間隙に行方向に隣接する第2間隙に、発光材料を含むインクを塗布して、前記第1発光層の膜厚より薄い膜厚を有する第2発光層を形成する工程と、前記第1発光層および前記第2発光層の上方に対向電極を形成する工程とを含み、前記隔壁を複数形成する前に、前記第1間隙に行方向に隣接し列方向に延伸する嵩上げ部位を形成し、前記隔壁を複数形成する工程において、前記第1間隙に隣接する第1隔壁部分の上面の高さを、前記第2間隙に隣接する第2隔壁部分の上面の高さより高く形成することを特徴とする。
上記態様の有機EL表示パネル、または、上記態様の製造方法によれば、第1発光層、第2発光層のいずれも、膜厚に応じたピンニング位置を有する構成となるため、好適な膜厚制御がなされた有機EL表示パネルを実現できる。また、画素電極の高さが均一であるため、画素電極の製造工程を単純化することができる。
また、上記態様に係る有機EL表示パネル、または、上記態様の製造方法において、以下のようにしてもよい。
前記層間絶縁層の上面は、前記第1隔壁部分の下面と接する部分に上方に突出した嵩上げ突起を有する、としてもよい。
また、前記嵩上げ部位は、前記層間絶縁層を形成する工程において、層間絶縁層の上面に突起を形成することで形成される、としてもよい。
これにより、嵩上げ突起により第1隔壁部分の上面の高さを第2隔壁部分の上面の高さより高く形成できるため、隔壁の形成工程を単純化することができる。
また、前記基板と前記第1隔壁部分との間に、嵩上げ層をさらに備える、としてもよい。
また、前記嵩上げ部位は、前記層間絶縁層上に、前記第1間隙に行方向に隣接し列方向に延伸する嵩上げ層を形成する工程によって形成される、としてもよい。
これによっても、嵩上げ層により第1隔壁部分の上面の高さを第2隔壁部分の上面の高さより高く形成できるため、隔壁の形成工程を単純化することができる。
また、前記嵩上げ層は、前記画素電極を列方向に区画する第2隔壁と一体成型されている、としてもよい。
また、前記隔壁を形成する前に、前記層間絶縁層上に、列方向に前記画素電極を区画するように、行方向に沿って第2隔壁を複数形成する工程を含み、前記嵩上げ部位は、前記第2隔壁を形成する工程において、前記第2隔壁と同時に形成される、としてもよい。
これにより、第2隔壁と嵩上げ層とを単一の工程で形成することができ、有機EL表示パネルの製造工程の数を減らし単純化することができる。
また、前記第1隔壁部分の上面と下面との高さの差と、前記第2隔壁部分の上面と下面との高さの差とは略同一である、としてもよい。
これにより、隔壁を単一の形成工程で形成できるため、有機EL表示パネルの製造工程の数を減らし単純化することができる。
また、前記第2隔壁部分の下面の高さは、前記画素電極の下面の高さより高い、としてもよい。
これにより、隔壁の高さ及びピンニング位置の制御の自由度を向上させることができる。
また、前記層間絶縁層の上面は、前記第2隔壁部分の下面と接する部分に上方に突出した高さ調整突起を有する、としてもよい。
ここで、高さ調整突起とは嵩上げ突起と同じ機能を有しており、嵩上げ突起が第1隔壁部分の下面と接する部分に設けられるのに対し、高さ調整突起は第2隔壁部分の下面と接する部分に設けられることが異なっている。これにより、高さ調整突起により第2隔壁部分の上面の高さの調整を行うことができる。また、層間絶縁層の上面に嵩上げ突起を有する場合には、嵩上げ突起と高さ調整突起を1つの工程で同時に形成できるため、工程回数を削減することができる。
また、前記基板と前記第2隔壁部分との間に、高さ調整層をさらに備える、としてもよい。
ここで、高さ調整層とは嵩上げ層と同じ機能を有しており、嵩上げ突起が第1隔壁部分の下面を嵩上げするのに対し、高さ調整層は第2隔壁部分の下面を嵩上げすることが異なっている。これにより、高さ調整層により第2隔壁部分の上面の高さの調整を行うことができる。また、嵩上げ層を有する場合には、嵩上げ層と高さ調整層を1つの工程で同時に形成できるため、工程回数を削減することができる。
また、前記高さ調整層は、前記画素電極を列方向に区画する第2隔壁と一体成型されている、としてもよい。
これにより、第2隔壁と高さ調整層とを単一の工程で形成することができ、有機EL表示パネルの製造工程の数を減らし単純化することができる。さらに、嵩上げ層を有する場合には、第2隔壁、嵩上げ層、高さ調整層を単一の工程で形成することができ、有機EL表示パネルの製造工程の数をさらに減らすことができる。
また、前記第1発光層と前記第2発光層とは、いずれも塗布膜である、としてもよい。
これにより、発光層の膜厚をより適切に制御することができる。
また、本開示の一態様に係る有機EL表示装置は、上記何れかの一態様に係る有機EL表示パネルを備える。
≪実施の形態1≫
1.有機EL表示パネルの概略構成
本発明の一態様である有機EL表示パネルについて説明する。
図1は、実施の形態1に係る有機EL表示パネル100の部分断面図である。有機EL表示パネル100は、3つの色(赤色、緑色、青色)を発光する有機EL素子1(R)、1(G)、1(B)で構成される画素を複数備えている。
有機EL表示パネル100において、各有機EL素子1は、前方(図1における紙面上方)に光を出射するいわゆるトップエミッション型である。
有機EL素子1(R)と、有機EL素子1(G)と、有機EL素子1(B)は、ほぼ同様の構成を有するので、区別しないときは、有機EL素子1として説明する。
図1に示すように、有機EL素子1は、基板11、層間絶縁層12、画素電極13、隔壁141、142、143、正孔注入層15、正孔輸送層16、発光層17、電子輸送層18、電子注入層19、対向電極20、および、封止層21を備える。なお、基板11、層間絶縁層12、電子輸送層18、電子注入層19、対向電極20、および、封止層21は、画素ごとに形成されているのではなく、有機EL表示パネル100が備える複数の有機EL素子1に共通して形成されている。
図2は、有機EL表示パネル100の模式平面図である。図2に示すように、実施の形態に係る有機EL表示パネル100は、所謂ラインバンク構造を採用している。すなわち、有機EL表示パネル100は、各々がY方向に長尺で、X方向に互いに間隔をあけて配置された複数の隔壁141、142、143と、各々がX方向に長尺で、Y方向に互いに間隔をあけて配置された複数の副壁14bとを備える。なお、図1は、図2のA−A断面図に相当する。
隣接する一対の隔壁141、142、143と、隣接する一対の副壁14bとで規定される領域に、有機EL素子1(R)、1(G)、1(B)のいずれかが形成され、そのそれぞれがサブピクセルとなる。各サブピクセルのY方向の長さは、例えば、300μmである。
以下、有機EL表示パネル100の各部構成について説明する。
<基板>
基板11は、絶縁材料である基材111と、TFT(Thin Film Transistor)層112とを含む。TFT層112には、画素ごとに駆動回路が形成されている。基材111は、例えば、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板等を採用することができる。プラスチック材料としては、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。例えば、ポリイミド(PI)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリサルホン(PSu)、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンテレフタレート、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリウレタン系、等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられる。これらよりプロセス温度に対して耐久性を有するように選択し、1種、または2種以上を積層した積層体を用いることができる。
<層間絶縁層>
層間絶縁層12は、基板11上に形成されている。層間絶縁層12は、樹脂材料からなり、TFT層112の上面の段差を平坦化するためのものである。樹脂材料としては、例えば、ポジ型の感光性材料が挙げられる。また、このような感光性材料として、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、シロキサン系樹脂、フェノール系樹脂等が挙げられる。また、図1の断面図には示されていないが、層間絶縁層12には、画素ごとにコンタクトホールが形成されている。
また、層間絶縁層12の上面には、嵩上げ突起12R、12Gが形成されている。嵩上げ突起12RはY方向に延伸し、後述する開口部14aRのそれぞれに対して行方向(X方向)に隣接するように形成される。嵩上げ突起12GはY方向に延伸し、後述する開口部14aGのそれぞれに対して行方向(X方向)に隣接するように形成される。詳細は後述する。なお、嵩上げ突起12Rは本発明の嵩上げ突起に、嵩上げ突起12Gは本発明の高さ調整突起に相当する。嵩上げ突起と高さ調整突起とは、上に形成される隔壁の隔壁部分が第1隔壁部分か第2隔壁部分のいずれに該当するかの違いしかないため、以下の説明では区別せずいずれも嵩上げ突起と呼ぶ。
<画素電極>
画素電極13は、光反射性の金属材料からなる金属層を含み、層間絶縁層12上に形成されている。画素電極13は、画素ごとに設けられ、層間絶縁層12に設けられたコンタクトホールを通じてTFT層112と電気的に接続されている。
本実施形態においては、画素電極13は、陽極として機能する。
光反射性を具備する金属材料の具体例としては、Ag(銀)、Al(アルミニウム)、アルミニウム合金、Mo(モリブデン)、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)、MoW(モリブデンとタングステンの合金)、NiCr(ニッケルとクロムの合金)などが挙げられる。
画素電極13は、金属層単独で構成してもよいが、金属層の上に、ITO(酸化インジウム錫)やIZO(酸化インジウム亜鉛)のような金属酸化物からなる層を積層した積層構造としてもよい。
<隔壁>
隔壁141、142、143は、画素電極13の上面の一部の領域を露出させ、その周辺の領域を被覆した状態で画素電極13上に形成されている。画素電極13上面において隔壁141、142、143で被覆されていない領域(以下、「開口部」という)は、サブピクセルに対応している。すなわち、隔壁141、142、143は、サブピクセルごとに設けられた開口部14aを有する。以下、区別する必要がある場合は、有機EL素子1(R)の開口部を開口部14aR、有機EL素子1(G)の開口部を開口部14aG、有機EL素子1(B)の開口部を開口部14aB、と表記する。
隔壁141は、開口部14aRに面する隔壁部分14Rと、開口部14aGに面する隔壁部分14Gとからなる。同様に、隔壁142は、開口部14aGに面する隔壁部分14Gと、開口部14aBに面する隔壁部分14Bからなる。同様に、隔壁143は、開口部14aBに面する隔壁部分14Bと、開口部14aRに面する隔壁部分14Rとからなる。隔壁部分14R、14G、14Bは、画素電極13が形成されていない部分では、層間絶縁層12上に形成されている。すなわち、画素電極13が形成されていない部分では、隔壁部分14R、14G、14Bの底面は層間絶縁層12の上面と接している。なお、隔壁部分14Rは、少なくとも開口部14aRに面する側の一部において、嵩上げ突起12R上に存在する。同様に、隔壁部分14Gは、少なくとも開口部14aGに面する側の一部において、嵩上げ突起12G上に存在する。なお、隔壁部分14Rは、その全体が嵩上げ突起12R上に存在してもよく、同様に隔壁部分14Gは、その全体が嵩上げ突起12G上に存在してもよい。
隔壁141、142、143は、正孔注入層15や正孔輸送層16、発光層17を塗布法で形成する際、塗布されたインクが隣接するサブピクセルのインクと接触しないようにするための構造物として機能する。隔壁141、142、143は、頂部とそれに続く側壁部の上部が撥液部分であり、側壁部のうち撥液部分を除く部分が親液部分である。隔壁141、142、143は、絶縁性の樹脂材料からなる母材に、フッ素系化合物やシリコーン系化合物などの撥液性の界面活性剤が添加されてなる。絶縁性の樹脂材料である母材としては、例えば、ポジ型の感光性材料を用いることができ、具体的には、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、シロキサン系樹脂、フェノール系樹脂等が挙げられる。なお、母材はポジ型の感光性材料に限られず、例えば、ネガ型の感光材料を用いてもよいし、感光性でない材料を用いてもよい。
隔壁部分14R、14G、14Bのそれぞれは、それぞれ四角錐台状もしくはそれに類似した形状であり、断面は上方を先細りとする順テーパーの台形状もしくは上に凸のお椀状である。隔壁部分14R、14G、14BのX方向の幅および厚さ(基板11を基準としたときの、頂部と底面との高さの差)は同一であってもよい。
<副壁>
副壁14bは、画素電極13の上面の一部の領域を露出させ、その周辺の領域を被覆した状態で画素電極13上に形成されている。副壁14bの延伸する方向は、隔壁141、142、143が延伸する方向と直交している。副壁14bのそれぞれは、複数の開口部14aにわたって形成されており、開口部14a内において、隣接する画素電極13を区画している。
本実施の形態において、副壁14bは、画素電極13が形成されていない部分では、層間絶縁層12上に形成されている。すなわち、画素電極13が形成されていない部分では、副壁14bの底面は層間絶縁層12の上面と接している。
副壁14bは、Y方向に隣接する画素電極13間を電気的に絶縁するとともに、正孔注入層15や正孔輸送層16、発光層17を塗布法で形成する際、塗布されたインクの列方向(Y方向)への流動を制御するためのものである。副壁14bの形状は、四角錐台状もしくはそれに類似した形状であり、断面は上方を先細りとする順テーパーの台形状もしくは上に凸のお椀状である。また、層間絶縁層12からの副壁14bの高さは、層間絶縁層12からの隔壁141、142、143の高さよりも低い。副壁14bは、樹脂材料からなり、例えば、ポジ型の感光性材料を用いることができる。このような感光性材料として、具体的には、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、シロキサン系樹脂、フェノール系樹脂等が挙げられる。なお、樹脂材料はポジ型の感光性材料に限られず、例えば、ネガ型の感光材料を用いてもよいし、感光性でない材料を用いてもよい。
<正孔注入層>
正孔注入層15は、画素電極13から発光層17への正孔(ホール)の注入を促進させる目的で、画素電極13上に設けられている。正孔注入層15の材料の具体例としては、例えば、PEDOT/PSS(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が挙げられる。
なお、正孔注入層15は、遷移金属の酸化物で形成してもよい。遷移金属の具体例としては、Ag(銀)、Mo(モリブデン)、Cr(クロム)、V(バナジウム)、W(タングステン)、Ni(ニッケル)、Ir(イリジウム)などである。遷移金属は複数の酸化数を取るため、複数の準位を取ることができ、その結果、正孔注入が容易になり、駆動電圧の低減に寄与するからである。この場合、正孔注入層15は、大きな仕事関数を有することが好ましい。
<正孔輸送層>
正孔輸送層16は、正孔注入層15から注入された正孔を発光層17へ輸送する機能を有し、正孔を正孔注入層15から発光層17へと効率よく輸送するため、正孔移動度の高い有機材料で形成されている。正孔輸送層16の形成は、有機材料溶液の塗布および乾燥により行われる。正孔輸送層16を形成する有機材料としては、ポリフルオレンやその誘導体、あるいはポリアリールアミンやその誘導体等の高分子化合物を用いることができる。
また、正孔輸送層16はトリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、ブタジエン化合物、ポリスチレン誘導体、ヒドラゾン誘導体、トリフェニルメタン誘導体、テトラフェニルベンゼン誘導体を用いて形成されてもよい。特に好ましくは、ポリフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物等を用いてもよい。この場合、正孔輸送層16は、真空蒸着法により形成される。なお、正孔輸送層16の材料および製造方法は上述のものに限られず、正孔輸送機能を有する任意の材料を用いてよく、正孔輸送層16の製造に用いることのできる任意の製造方法で形成されてよい。
<発光層>
発光層17は、開口部14a内に形成されている。発光層17は、正孔と電子の再結合によりR、G、Bの各色の光を出射する機能を有する。発光層17の材料としては、公知の材料を利用することができる。
発光層17に含まれる有機発光材料としては、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、キノロン化合物およびアザキノロン化合物、ピラゾリン誘導体およ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、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、希土類錯体等の蛍光物質を用いることができる。また、トリス(2−フェニルピリジン)イリジウムなどの燐光を発光する金属錯体等の公知の燐光物質を用いることができる。また、発光層17は、ポリフルオレンやその誘導体、ポリフェニレンやその誘導体、あるいはポリアリールアミンやその誘導体等の高分子化合物等、もしくは前記低分子化合物と前記高分子化合物の混合物を用いて形成されてもよい。
<電子輸送層>
電子輸送層18は、複数の画素に共通して発光層17および隔壁141、142、143上に形成されており、対向電極20から注入された電子を発光層17へと輸送する機能を有する。電子輸送層18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)などを用い形成されている。
<電子注入層>
電子注入層19は、電子輸送層18上に複数の画素に共通して設けられており、対向電極20から発光層17への電子の注入を促進させる機能を有する。
電子注入層19は、例えば、電子輸送性を有する有機材料に、電子注入性を向上させる金属材料がドープされてなる。ここで、ドープとは、金属材料の金属原子または金属イオンを有機材料中に略均等に分散させることを指し、具体的には、有機材料と微量の金属材料を含む単一の相を形成することを指す。なお、それ以外の相、特に、金属片や金属膜など、金属材料のみからなる相、または、金属材料を主成分とする相は、存在していないことが好ましい。また、有機材料と微量の金属材料を含む単一の相において、金属原子または金属イオンの濃度は均一であることが好ましく、金属原子または金属イオンは凝集していないことが好ましい。金属材料としては、アルカリ金属、または、アルカリ土類金属から選択されることが好ましく、BaまたはLiがより好ましい。本実施の形態では、Baが選択される。また、電子注入層19における金属材料のドープ量は5〜40wt%が好ましい。本実施の形態では、20wt%である。電子輸送性を有す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。
なお、電子注入層19は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属から選択される金属のフッ化物層を発光層17側に有していてもよい。
<対向電極>
対向電極20は、複数の画素に共通して電子注入層19上に形成されており、陰極として機能する。
対向電極20は、透光性と導電性とを兼ね備えており、金属材料で形成された金属層、金属酸化物で形成された金属酸化物層のうち少なくとも一方を含んでいる。透光性を確保するため、金属層の膜厚は1nm〜50nm程度である。金属層の材料としては、例えば、Ag、Agを主成分とする銀合金、Al、Alを主成分とするAl合金が挙げられる。Ag合金としては、マグネシウム−銀合金(MgAg)、インジウム−銀合金が挙げられる。Agは、基本的に低抵抗率を有し、Ag合金は、耐熱性、耐腐食性に優れ、長期にわたって良好な電気伝導性を維持できる点で好ましい。Al合金としては、マグネシウム−アルミニウム合金(MgAl)、リチウム−アルミニウム合金(LiAl)が挙げられる。その他の合金として、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金が挙げられる。金属酸化物層の材料としては、例えば、ITO(酸化インジウム錫)、IZO(酸化インジウム亜鉛)が挙げられる。
陰極は、金属層単独、または、金属酸化物層単独で構成してもよいが、金属層の上に金属酸化物層を積層した積層構造、あるいは金属酸化物層の上に金属層を積層した積層構造としてもよい。
<封止層>
対向電極20の上には、封止層21が設けられている。封止層21は、基板11の反対側から不純物(水、酸素)が対向電極20、電子注入層19、電子輸送層18、発光層17等へと侵入するのを防ぎ、不純物によるこれらの層の劣化を抑制する機能を有する。封止層21は、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、エポキシ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。
本実施の形態においては、有機EL表示パネル100がトップエミッション型であるため、封止層21は光透過性の材料で形成されることが必要となる。
<その他>
なお図1には示されないが、封止層21の上に、封止樹脂を介してカラーフィルタや上部基板を貼り合せてもよい。上部基板を貼り合せることによって、正孔注入層15、正孔輸送層16、発光層17、電子輸送層18、電子注入層19、対向電極20を水分および空気などから保護できる。
<実施の形態に係る隔壁の効果>
以下、模式図を用いて、実施の形態に係る隔壁141、142と、他の構造を有する隔壁との差異について説明する。図3は、実施例および比較例における発光層材料の塗布過程を示す模式断面図である。なお、図中の左右方向はX方向、上下方向はZ方向に対応する。
図3(a)は、全ての隔壁814について高さを同じくした場合の模式断面図である。全ての隔壁814について同一の材料を用い、同一の工程で形成すると、このような隔壁の構成となる。このとき、発光層の膜厚に係らずピンニングの位置が同一となる。したがって、発光層917aの膜厚に対してピンニングの位置が高いと、図3(a)の発光層917aのように、上面が凹面状となり、膜厚が隔壁に近づくほど厚くなる。一方で、発光層917aの膜厚に対してピンニングの位置が低いと、図3(a)の発光層917bのように、上面が凸面状となり、膜厚が隔壁に近づくほど薄くなる。したがって、発光層の膜厚を均一にするためには、ピンニングの位置と発光層の膜厚が一致している必要があり、発光色に合わせて膜厚を調整することができない。
図3(b)は、隔壁824a、824bの高さを変えた場合の模式断面図である。このとき、隔壁824a上のピンニング位置と、隔壁824b上のピンニング位置とで高さが異なる。したがって、隔壁824aの高さが隔壁824bの高さより高いと、隔壁824a上のピンニング位置が隔壁824b上のピンニング位置より高くなる。したがって、発光層927aでは、隔壁824a側のピンニング位置が高くなる結果、隔壁824aに近づくほど膜厚が厚くなる現象が生じ、膜厚ムラが生じる。同様に、発光層927bでも、隔壁824a側のピンニング位置が高くなる結果、隔壁824aに近づくほど膜厚が厚くなる現象が生じ、膜厚ムラが生じる。つまり、隔壁ごとに高さを変える方法では、発光色に合わせて膜厚を調整することができない。
これに対し、実施の形態1に係る隔壁では、図3(c)の模式断面図に示すように、隔壁14p、14qにおいて、発光層17aが形成される開口部に面する隔壁部分14aと、発光層17bが形成される開口部に面する隔壁部分14bとで頂部の高さが異なる。したがって、発光層17aが形成される開口部については、開口部に面する2つの隔壁部分14aの高さが同一であるため膜厚ムラが生じず、同様に、発光層17bが形成される開口部については、開口部に面する2つの隔壁部分14bの高さが同一であるため膜厚ムラが生じない。さらに、実施の形態1に係る隔壁では、隔壁部分14aは、層間絶縁層12に形成された嵩上げ突起12a上に形成されている。したがって、嵩上げ突起12aの高さを調整することにより、隔壁部分14aと隔壁部分14bとでZ方向の厚みを変えずとも、隔壁部分14aの頂部の高さと隔壁部分14bの頂部の高さとを任意に設計することができる。具体的には、隔壁部分14aおよび隔壁部分14bの厚みを発光層17bに対して最適化した上で、隔壁部分14aの頂部の高さが発光層17aに対して最適となるように、嵩上げ突起12aの高さを最適化すればよい。これにより、嵩上げ突起12aを形成しておけば、例えばフォトリソグラフィにより、隔壁部分14aと隔壁部分14bとを一括で形成することができるため、隔壁14p、14qを少ない工程により形成することができる。
なお、隔壁部分14aと隔壁部分14bとの高さを変える方法としては、(a)ハーフトーンマスクを用いて、隔壁部分14aと隔壁部分14bとを同時に形成する方法、および、(b)隔壁部分14aと隔壁部分14bとを別々の工程により製造する方法、があり得る。しかしながら、(a)の方法の場合、隔壁部分14bの上面の撥液性が十分に確保できない課題が発生しうる。隔壁は上面の撥液性を確保するため、材料にフッ素系化合物やシリコン系化合物などの撥液性の界面活性剤を添加して界面活性剤を隔壁上部に偏在させるなどの対処がとられている。したがって、ハーフトーンマスクを用いて高さの異なる隔壁部分を同時に形成した場合、低い側の隔壁部分(隔壁部分14b)については、撥液性が付与された上部が現像で除去され、隔壁部分の上面の撥液性の確保が十分とならない場合があり得る。また、(b)の方法の場合は、フォトリソグラフィによるパターニングの回数が隔壁部分の種類の数だけ行う必要があるため、工程数が増える課題がある。
以上説明したように、実施の形態に係る隔壁は、発光層および/または機能層を塗布法で形成時、インクをあふれ出させない構造物として好適である上、膜厚を均一化して有機EL素子の特性向上においても好適である。
2.有機EL表示パネル100の製造方法
次に、有機EL表示パネル100の製造方法について、図面を用い説明する。
図4から図8は、有機EL表示パネル100の製造における各工程での状態を示す模式断面図である。また、図9は、有機EL表示パネル100の製造方法を示すフローチャートである。
なお、実施の形態1では、発光層の膜厚は、赤色発光層、緑色発光層、青色発光層の順に膜厚が小さくなるものとする。
(1)基板11の作成
まず、基材111上にTFT層112を成膜した基板11(TFT基板)を準備する(ステップS10)。TFT層112は、公知のTFTの製造方法により成膜することができる。
次に、基板11上に層間絶縁層12を形成する。
まず、図4(a)に示すように、層間絶縁材料層120を塗布する(ステップS21)。層間絶縁材料層120は、例えば、ポジ型の感光性材料であるアクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、シロキサン系樹脂、フェノール系樹脂を溶媒に溶解させた溶液を、スピンコート法などを用いて一様に塗布することにより形成される。
次に、図4(b)に示すように、フォトマスク201を用いて層間絶縁材料層120をパターン露光する(ステップS22)。この時使用するフォトマスク201は、嵩上げ突起12Rに対応する箇所が遮光部201Sであり、嵩上げ突起12Gに対応する箇所がハーフトーン部201H2であり、それ以外の領域がハーフトーン部201H1である。なお、ハーフトーン部H201H1は、ハーフトーン部201H2より光の透過率が高い。
続けて、図4(c)に示すように、現像によって露光部分を取り除き焼成する(ステップS23)。上述したように、ハーフトーン部H201H1は、ハーフトーン部201H2より光の透過率が高いため、層間絶縁層12の上面は、遮光部201Sに対応する箇所が最も高くなり、次にハーフトーン部201H2に対応する箇所が高くなり、ハーフトーン部H201H1に対応する箇所が最も低くなる。すなわち、ハーフトーン部H201H1に対応する箇所を基準とすると、ハーフトーン部201H2に対応する箇所が上方に突出した嵩上げ突起12Gとなり、遮光部201Sに対応する箇所が上方により高く突出した嵩上げ突起12Rとなる。これにより、嵩上げ突起12Rと嵩上げ突起12Gとを有する層間絶縁層12が形成される。
なお、図4(b)および図4(c)には図示していないが、ステップS22、S23におけるフォトマスクを用いたフォトリソグラフィによりコンタクトホールも同時に開設し、その後、コンタクトホール内に接続電極を形成する。
(3)画素電極13の形成
次に、図5(a)に示すように、層間絶縁層12上に画素電極材料層130を形成する(ステップS31)。画素電極材料層130は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法などを用いて形成することができる。
そして、図5(b)に示すように、画素電極材料層130をエッチングによりパターニングして、サブピクセルごとに区画された複数の画素電極13を形成する(ステップS32)。
(4)副壁14bの作成
次に、画素電極13および層間絶縁層12上に、副壁14bの材料である副壁用樹脂を塗布し、副壁材料層を形成する(ステップS40)。副壁用樹脂には、例えば、ポジ型の感光性材料であるフェノール系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、シロキサン系樹脂が用いられる。副壁材料層は、例えば、フェノール樹脂などの副壁用樹脂を溶媒に溶解させた溶液を画素電極13上および層間絶縁層12上にスピンコート法などを用いて一様に塗布することにより形成される。そして、副壁材料層にパターン露光と現像、焼成を行うことで副壁14bを形成する。
(4)隔壁141、142、143の作成
次に、図5(c)に示すように、画素電極13、層間絶縁層12、および副壁14b上に、隔壁141、142、143の材料である隔壁用樹脂を塗布し、隔壁材料層140を形成する(ステップS50)。隔壁用樹脂には、例えば、ポジ型の感光性材料であるアクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、シロキサン系樹脂、フェノール系樹脂に、撥液性を有する界面活性剤であるフッ素化合物が添加されて用いられる。具体的には、例えば、隔壁用樹脂であるフェノール樹脂とフッ素化合物とを溶媒(例えば、PGMEAや乳酸エチルとGBLの混合溶媒)に溶解させた溶液を画素電極13、層間絶縁層12、および副壁14b上にスピンコート法などを用いて一様に塗布することにより形成される。
次に、図5(d)に示すように、フォトマスク221を用いて隔壁材料層140をパターン露光する。続けて、図6(a)に示すように、現像によって露光部分を取り除き焼成することにより、隔壁141、142、143を形成する。本工程では隔壁部分14R、14G、14Bを個別に形成せず一度に形成しているが、隔壁141の開口部14aR側の隔壁部分14Rと、隔壁143の開口部14aR側の隔壁部分14Rとは、それぞれ、嵩上げ突起12R上に形成されるため、嵩上げ突起12Rの高さだけ、隔壁頂部が高くなる。また、同様に、隔壁141の開口部14aG側の隔壁部分14Gと、隔壁142の開口部14aG側の隔壁部分14Gとは、それぞれ、嵩上げ突起12G上に形成されるため、嵩上げ突起12Gの高さだけ、隔壁頂部が高くなる。したがって、隔壁部分14R、14G、14Bを一度に形成しても、それらの上面の高さを変えることができる。また、隔壁部分の上面を現像により除去していないため、撥液性が低下することもない。
さらに、開口部14aRは同じ高さの2つの隔壁部分14Rによって区画され、開口部14aGは同じ高さの2つの隔壁部分14Gによって区画され、開口部14aBは同じ高さの2つの隔壁部分14Bによって区画される。したがって、のちに形成される発光層17の膜厚ムラを抑止することができる。
(5)正孔注入層の成膜
次に、図6(b)に示すように、隔壁141、142、143および副壁14bが規定する開口部14aR、14aG、14aBのそれぞれに対し、正孔注入層15の構成材料を含むインクを、インクジェットヘッド401のノズルから吐出して開口部14aR、14aG、14aB内の画素電極13上に塗布し、焼成(乾燥)を行って、正孔注入層15を形成する(ステップS60)。
(6)正孔輸送層の成膜
次に、図6(c)に示すように、正孔輸送層16の構成材料を含むインクを、インクジェットヘッド402のノズルから吐出して開口部14aR、14aG、14aB内の正孔注入層15上に塗布し、焼成(乾燥)を行って、正孔輸送層16を形成する(ステップS70)。
(7)発光層の成膜
次に、図7(a)に示すように、発光層17の構成材料を含むインクを、インクジェットヘッド403、404、405それぞれのノズルから吐出して、開口部14aR、14aG、14aBそれぞれの正孔輸送層16上に塗布し、焼成(乾燥)を行って、発光層17R、17G、17Bを形成する(ステップS80)。
(8)電子輸送層の成膜
次に、図7(b)に示すように、発光層17R、17G、17B上および隔壁141、142、143上に、電子輸送層18を構成する材料を真空蒸着法またはスパッタリング法により各サブピクセルに共通して成膜し、電子輸送層18を形成する(ステップS90)。
(9)電子注入層の成膜
次に、図7(c)に示すように、電子輸送層18上に、電子注入層19を構成する材料を真空蒸着法またはスパッタリング法により各サブピクセルに共通して成膜し、電子注入層19を形成する(ステップS100)。
(10)対向電極の成膜
次に、図8(a)に示すように、電子注入層19上に、対向電極20を構成する材料を真空蒸着法またはスパッタリング法により各サブピクセルに共通して成膜し、対向電極20を形成する(ステップS110)。
(11)封止層の成膜
最後に、図8(b)に示すように、対向電極20上に、封止層を形成する材料をCVD法またはスパッタリング法により各サブピクセルに共通して成膜し、封止層21を形成する(ステップS120)。
以上の工程を経ることにより有機EL表示パネル100が完成する。
なお、封止層21の上にカラーフィルタや上部基板を載置し、接合してもよい。
3.各発光層の膜形状
図10は、上記有機EL表示パネルの製造方法において、画素電極13を基準としたときに、隔壁141〜143の上面の高さを0.55μmまたは0.7μmで形成した場合における各RGBの有機EL素子の発光層17の上面及び下面の高さを測定した結果を示すグラフである。
図10(a)〜(c)は、隔壁の上面の高さを0.55μmとしたときの発光層17の下面301、311、321と、上面302、312、322とを示すグラフである。また、図10(d)〜(f)は、隔壁の上面の高さを0.7μmとしたときの発光層17の下面331、341、351と、上面332、342、352とを示すグラフである。
隔壁の上面の高さを0.55μmと揃えた場合、図10(b)、(c)に示すように、膜厚が40nmや60nmの発光層では膜厚が均一な範囲が広くなる一方で、図10(a)に示すように、膜厚が180nmの発光層では上面302の中央部が盛り上がるため、周辺部に対して中央部の膜厚が厚くなり、膜厚ムラが発生する。しかしながら、隔壁の上面の高さを0.7μmと揃えた場合、図10(d)に示すように、膜厚が180nmの発光層では膜厚が均一な範囲が広くなる一方で、図10(e)に示すように、膜厚が60nmの発光層では上面342の中央部が窪むため、周辺部に対して中央部の膜厚が薄くなり、膜厚ムラが発生する。
したがって、例えば、赤色発光層、緑色発光層、青色発光層の膜厚をそれぞれ180nm、60nm、40nmとしたとき、隔壁部分14R、14G、14Bの上面と下面との高さの差を0.55μmとし、開口部14aRに隣接する嵩上げ突起12Rの高さを0.15μmと設計すればよい。このような設計により、赤色発光層については図10(d)の形状にする一方で、緑色発光層、青色発光層については図10(b)、図10(c)の形状とすることが可能となる。
4.有機EL表示装置の全体構成
図17は、有機EL表示パネル100を備えた有機EL表示装置1000の構成を示す模式ブロック図である。図17に示すように、有機EL表示装置1000は、有機EL表示パネル100と、これに接続された駆動制御部200とを含む構成である。駆動制御部200は、4つの駆動回路210〜240と、制御回路250とから構成されている。
なお、実際の有機EL表示装置1000では、有機EL表示パネル100に対する駆動制御部200の配置については、これに限られない。
≪実施の形態2≫
1.有機EL表示パネルの概略構成
実施の形態1に係る有機EL表示パネル100では、層間絶縁層12に嵩上げ突起12R、12Gを設けて隔壁部分14R、14Gの上面を隔壁部分14Bの上面より高くする場合について説明した。これに対し、実施の形態2では、他の方法により隔壁部分14R、14Gの上面を隔壁部分14Bの上面より高くする場合について説明する。
以下、本発明の一態様である有機EL表示パネルについて説明する。図12は、実施の形態2に係る有機EL表示パネル100xの部分断面図である。以下、実施の形態1に係る有機EL表示パネル100と共通の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
<層間絶縁層>
層間絶縁層12xは、基板11上に形成されている。層間絶縁層12xは、樹脂材料からなり、TFT層112の上面の段差を平坦化するためのものである。樹脂材料としては、例えば、ポジ型の感光性材料が挙げられる。また、このような感光性材料として、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、シロキサン系樹脂、フェノール系樹脂等が挙げられる。また、図1の断面図には示されていないが、層間絶縁層12xには、画素ごとにコンタクトホールが形成されている。
実施の形態1に係る層間絶縁層12とは異なり、実施の形態2に係る層間絶縁層12xは、その上面が平坦である。
<嵩上げ層>
開口部14aR内の画素電極13のX方向両端に沿って、画素電極13上および層間絶縁層12x上に、Y方向に延伸する嵩上げ層24Rが2つ形成される。同様に、開口部14aG内の画素電極13のX方向両端に沿って、画素電極13上および層間絶縁層12x上に、Y方向に延伸する嵩上げ層24Gが2つ形成される。嵩上げ層24Rは、その一部が嵩上げ層24R上に形成される隔壁141、143の隔壁部分14Rの上面の高さが、開口部14aRに形成される機能層の膜厚に対して適した高さとなるように形成される。同様に、嵩上げ層24Gは、その一部が嵩上げ層24G上に形成される隔壁141、142の隔壁部分14Gの上面の高さが、開口部14aGに形成される機能層の膜厚に対して適した高さとなるように形成される。嵩上げ層24R、嵩上げ層24Gのそれぞれの機能は実施の形態1に係る嵩上げ突起12R、12Gと同じである。
なお、嵩上げ層24Rは本発明の嵩上げ層に、嵩上げ層24Gは本発明の高さ調整層に相当する。嵩上げ層と高さ調整層とは、上に形成される隔壁の隔壁部分が第1隔壁部分か第2隔壁部分のいずれに該当するかの違いしかないため、以下の説明では区別せずいずれも嵩上げ層と呼ぶ。
嵩上げ層24R、24Gの形状は、四角錐台状もしくはそれに類似した形状であり、断面は上方を先細りとする順テーパーの台形状もしくは上に凸のお椀状である。嵩上げ層24R、24Gは、樹脂材料からなり、例えば、ポジ型の感光性材料を用いることができる。このような感光性材料として、具体的には、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、シロキサン系樹脂、フェノール系樹脂等が挙げられる。なお、樹脂材料はポジ型の感光性材料に限られず、例えば、ネガ型の感光材料を用いてもよい。
なお、嵩上げ層24R、24Gのそれぞれは、副壁14bと同様の材料で形成されていてもよい。
<実施の形態に係る隔壁の効果>
上記構成においても、隔壁141および143において、開口部14aRに隣接する隔壁部分14Rでは、隔壁部分14Rが嵩上げ層24R上に形成される。したがって、開口部14aRに形成される機能層では、開口部に面する2つの隔壁部分14Rの上面の高さが同一であるため膜厚ムラが生じない。さらに、嵩上げ層24Rの高さを調整することにより、隔壁部分14Gおよび14GのZ方向の厚みにかかわらず、隔壁部分14Rの上面の高さを任意に設計することができる。同様に、開口部14aG、開口部14aBにおいても、膜厚ムラを抑止し、かつ、嵩上げ層24Gの高さを調整することにより、隔壁部分14Gの上面の高さおよび隔壁部分14Bの上面の高さを任意に設計することができる。
以上説明したように、実施の形態に係る隔壁は、発光層および/または機能層を塗布法で形成時、インクをあふれ出させない構造物として好適である上、膜厚を均一化して有機EL素子の特性向上においても好適である。
2.有機EL表示パネル100xの製造方法
次に、有機EL表示パネル100xの製造方法について、図面を用い説明する。
図13から図15は、有機EL表示パネル100xの製造における各工程での状態を示す模式断面図である。また、図16は、有機EL表示パネル100xの製造方法を示すフローチャートである。なお、実施の形態1と同様の工程については同一のステップ番号を付し、模式断面図および詳細な説明を省略する。
(1)基板11の作成
まず、基材111上にTFT層112を成膜した基板11(TFT基板)を準備する(ステップS10、図13(a))。TFT層112は、公知のTFTの製造方法により成膜することができる。
次に、基板11上に層間絶縁層12xを形成する(ステップS20)。層間絶縁層12は、例えば、ポジ型の感光性材料であるアクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、シロキサン系樹脂、フェノール系樹脂を溶媒に溶解させた溶液を、スピンコート法などを用いて一様に塗布し、露光、現像することにより形成される(図13(b))。
なお、図13(b)には図示していないが、露光時にコンタクトホールを開設し、その後、コンタクトホール内に接続電極を形成する。
(3)画素電極13の形成
次に、図13(c)に示すように、層間絶縁層12x上に画素電極材料層130を形成する(ステップS31)。画素電極材料層130は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法などを用いて形成することができる。
そして、図13(d)に示すように、画素電極材料層130をエッチングによりパターニングして、サブピクセルごとに区画された複数の画素電極13を形成する(ステップS32)。
(4)副壁14bの作成
次に、画素電極13および層間絶縁層12上に、副壁14bの材料である副壁用樹脂を塗布し、副壁材料層を形成する(ステップS40)。副壁用樹脂には、例えば、ポジ型の感光性材料であるフェノール系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、シロキサン系樹脂が用いられる。副壁材料層は、例えば、フェノール樹脂など副壁用樹脂を溶媒に溶解させた溶液を画素電極13上および層間絶縁層12x上にスピンコート法などを用いて一様に塗布することにより形成される。そして、副壁材料層にパターン露光と現像、焼成を行うことで副壁14bを形成する。
(5)嵩上げ層24R、24Gの作成
次に、画素電極13および層間絶縁層12x上に、嵩上げ層24R、24Gの材料である嵩上げ層用樹脂を塗布し、嵩上げ材料層2401を形成する(ステップS151、図14(a))。嵩上げ層用樹脂には、例えば、ポジ型の感光性材料であるフェノール系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、シロキサン系樹脂が用いられる。嵩上げ材料層2401は、例えば、フェノール樹脂など嵩上げ層用樹脂を溶媒に溶解させた溶液を画素電極13上および層間絶縁層12x上にスピンコート法などを用いて一様に塗布することにより形成される。
次に、図14(b)に示すように、フォトマスク2301を用いて嵩上げ材料層2401をパターン露光する(ステップS152)。このとき使用するフォトマスク2301は、嵩上げ層24Rに対応する箇所が遮光部2301Sであり、嵩上げ突起12Gに対応する箇所がハーフトーン部2301Hであり、それ以外の領域が光透過部である。
続けて、図14(c)に示すように、現像によって露光部分を取り除き焼成する(ステップS153)。これにより、高さの高い嵩上げ層24Rと、嵩上げ層24Rより高さの低い嵩上げ層24Gが形成される。
なお、ここでは副壁14bと嵩上げ層24R、24Gとを別途形成したが、単一の樹脂材料と単一のフォトマスクとを用いて、副壁14bと嵩上げ層24R、24Gとを1回のフォトリソグラフィにより形成してもよい。
(6)隔壁141、142、143の作成
次に、図15(a)に示すように、画素電極13、層間絶縁層12x、副壁14b、および、嵩上げ層24R、24G上に、隔壁141、142、143の材料である隔壁用樹脂を塗布し、隔壁材料層140を形成する(ステップS50)。隔壁用樹脂には、例えば、ポジ型の感光性材料であるアクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、シロキサン系樹脂、フェノール系樹脂に、撥液性を有する界面活性剤であるフッ素化合物が添加されて用いられる。
次に、図15(b)に示すように、フォトマスク232を用いて隔壁材料層140をパターン露光する。続けて、図15(c)に示すように、現像によって露光部分を取り除き焼成することにより、隔壁141、142、143を形成する。このとき、隔壁141の開口部14aR側の隔壁部分14Rと、隔壁143の開口部14aR側の隔壁部分14Rとは、それぞれ、嵩上げ層24R上に形成されるため、嵩上げ層24Rの高さだけ、隔壁頂部が高くなる。また、同様に、隔壁141の開口部14aG側の隔壁部分14Gと、隔壁142の開口部14aG側の隔壁部分14Gとは、それぞれ、嵩上げ層24G上に形成されるため、嵩上げ層24Gの高さだけ、隔壁頂部が高くなる。したがって、開口部14aRは同じ高さの2つの隔壁部分14Rによって区画され、開口部14aGは同じ高さの2つの隔壁部分14Gによって区画され、開口部14aBは同じ高さの2つの隔壁部分14Bによって区画される。
(7)正孔注入層の成膜
次に、隔壁141、142、143および副壁14bが規定する開口部14aR、14aG、14aBのそれぞれに対し、正孔注入層15の構成材料を含むインクを、インクジェットヘッドのノズルから吐出して開口部14aR、14aG、14aB内の画素電極13上に塗布し、焼成(乾燥)を行って、正孔注入層15を形成する(ステップS60)。
(8)正孔輸送層の成膜
次に、正孔輸送層16の構成材料を含むインクを、インクジェットヘッドのノズルから吐出して開口部14aR、14aG、14aB内の正孔注入層15上に塗布し、焼成(乾燥)を行って、正孔輸送層16を形成する(ステップS70)。
(9)発光層の成膜
次に、発光層17の構成材料を含むインクを、インクジェットヘッドのノズルから吐出して、開口部14aR、14aG、14aBそれぞれの正孔輸送層16上に塗布し、焼成(乾燥)を行って、発光層17R、17G、17Bを形成する(ステップS80)。
(10)電子輸送層の成膜
次に、発光層17R、17G、17B上および隔壁141、142、143上に、電子輸送層18を構成する材料を真空蒸着法またはスパッタリング法により各サブピクセルに共通して成膜し、電子輸送層18を形成する(ステップS90)。
(11)電子注入層の成膜
次に、電子輸送層18上に、電子注入層19を構成する材料を真空蒸着法またはスパッタリング法により各サブピクセルに共通して成膜し、電子注入層19を形成する(ステップS100)。
(12)対向電極の成膜
次に、電子注入層19上に、対向電極20を構成する材料を真空蒸着法またはスパッタリング法により各サブピクセルに共通して成膜し、対向電極20を形成する(ステップS110)。
(13)封止層の成膜
最後に、対向電極20上に、封止層を形成する材料をCVD法またはスパッタリング法により各サブピクセルに共通して成膜し、封止層21を形成する(ステップS120)。
以上の工程を経ることにより有機EL表示パネル100xが完成する。上記方法によれば、層間絶縁層12x上に嵩上げ突起12R、12Gを形成しなくてよいため工程を単純化することができる。また、特に、嵩上げ層24R、24Gと副壁14bとを1度に形成する場合においては、工程数を削減することが可能となり、より効率的に有機EL表示パネルを形成することができる。
≪変形例≫
(1)上記各実施の形態においては、R、G、Bのそれぞれに発光する3種類の発光層を設けた有機EL表示パネルにおいて、発光層の膜厚がR、G、Bの順に薄くなる場合について説明した。しかしながら、発光層の膜厚の順は上記に限られず任意であってよく、(i)隔壁の上面と下面との高さの差が、最も薄い膜厚を有する発光層に対して適正な値であり、(ii)他の2種類の発光層に対し、隔壁の上面の高さが適正な値となるように、嵩上げ突起、または、嵩上げ層が設けられている、の構成であればよい。すなわち、発光層の膜厚がR、B、Gの順に薄くなる場合には、青色発光層が形成される開口の両隣に嵩上げ突起又は嵩上げ層を設け、赤色発光層が形成される開口の両端に、さらに高い嵩上げ突起又は嵩上げ層を設ければよい。
また、実施の形態では、膜厚が最も薄い発光層(B)の両隣には嵩上げ突起も嵩上げ層も形成しないとしたが、全ての開口に隣接するように嵩上げ突起または嵩上げ層を設けるとしてもよい。また、1つの有機EL表示パネル内に、嵩上げ突起と嵩上げ層の両方を備えてももちろんよい。
(2)上記実施の形態においては、R、G、Bのそれぞれに発光する3種類の発光層を設けた有機EL表示パネルについて説明したが、発光層の種類は2種類であってもよいし、4種類以上であってもよい。ここで、発光層の種類とは発光層や機能層の膜厚のバリエーションを指すものであり、同一の発光色であっても発光層や機能層の膜厚が異なる場合は、種類が異なる発光層と考えてよい。また、発光層の配置についても、RGBRGB…の配置に限られず、RGBBGRRGB…の配置であってもよいし、画素と画素との間に補助電極層やその他の非発光領域を設けてもよい。
(3)上記実施の形態においては、有機EL素子1において正孔注入層15、正孔輸送層16、発光層17は全て塗布法により形成されるとしたが、少なくとも1つが塗布法で形成されればよく、それ以外の層は他の方法、例えば、蒸着法、スパッタリング法などにより形成されるとしてもよい。なお、正孔注入層15が蒸着法またはスパッタリング法により形成される場合には、正孔注入層15の形成は隔壁141〜143や嵩上げ層24の形成前に行われてもよい。
また、正孔注入層15、正孔輸送層16、電子輸送層18、電子注入層19は必ずしも上記実施の形態の構成である必要はない。いずれか1以上を備えないとしてもよいし、さらにほかの機能層を備えていてもよい。また、例えば、電子輸送層18と電子注入層19に替えて、単一の電子注入輸送層を備える、としてもよい。
(4)上記実施の形態においては、有機EL表示パネルはトップエミッション型であるとして、画素電極が光反射性を有し、対向電極が光透過性を有する場合について説明した。しかしながら、本開示に係る有機EL表示パネルは、いわゆるボトムエミッション型であるとしてもよい。
(5)以上、本開示に係る有機EL表示パネルおよび有機EL表示装置について、実施の形態および変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態および変形例に限定されるものではない。上記実施の形態および変形例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、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態および変形例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発明に含まれる。
本発明は、発光層、機能層のうち少なくとも1つを塗布法で形成する有機EL表示パネルにおいて、発光層、機能層の膜厚を均一化することにより、発光特性の優れた有機EL表示パネルを製造するのに有用である。
1 有機EL素子
11 基板
12 層間絶縁層
12R、12G 嵩上げ突起
13 画素電極
14b 副壁
141、142、143 隔壁
14R、14G、14B 隔壁部分
15 正孔注入層
16 正孔輸送層
17 発光層
18 電子輸送層
19 電子注入層
20 対向電極
21 封止層
100 有機EL表示パネル
1000 有機EL表示装置

Claims (15)

  1. 基板と、
    前記基板の上方に配される層間絶縁層と、
    前記層間絶縁層上に行列状に配される複数の画素電極と、
    前記層間絶縁層上に配され、行方向における前記画素電極の間隙上に列方向に延伸する複数の隔壁と、
    行方向に隣接する前記隔壁間の複数の間隙から選択される第1間隙において、前記画素電極の上方に配される第1発光層と、
    前記第1間隙に行方向に隣接する第2間隙において、前記画素電極の上方に配される第2発光層と、
    前記第1発光層の上方および前記第2発光層の上方に配される対向電極と
    を備え、
    前記第1発光層の膜厚は、前記第2発光層の膜厚より厚く、
    前記第1間隙と前記第2間隙との間に存在する隔壁において、前記基板を基準としたとき、前記第1間隙側にある第1隔壁部分の下面の高さは、前記第2間隙側にある第2隔壁部分の下面の高さより高く、かつ、前記第1隔壁部分の上面の高さは、前記第2隔壁部分の上面の高さより高く、前記第1間隙内の前記画素電極の上面の高さと、前記第2間隙内の前記画素電極の上面の高さは等しい
    ことを特徴とする有機EL表示パネル。
  2. 前記層間絶縁層の上面は、前記第1隔壁部分の下面と接する部分に上方に突出した嵩上げ突起を有する
    ことを特徴とする請求項1に記載の有機EL表示パネル。
  3. 前記基板と前記第1隔壁部分との間に、嵩上げ層をさらに備える
    ことを特徴とする請求項1に記載の有機EL表示パネル。
  4. 前記嵩上げ層は、前記画素電極を列方向に区画する第2隔壁と一体成型されている
    ことを特徴とする請求項3に記載の有機EL表示パネル。
  5. 前記第1隔壁部分の上面と下面との高さの差と、前記第2隔壁部分の上面と下面との高さの差とは略同一である
    ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の有機EL表示パネル。
  6. 前記第2隔壁部分の下面の高さは、前記画素電極の下面の高さより高い
    ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の有機EL表示パネル。
  7. 前記層間絶縁層の上面は、前記第2隔壁部分の下面と接する部分に上方に突出した高さ調整突起を有する
    ことを特徴とする請求項6に記載の有機EL表示パネル。
  8. 前記基板と前記第2隔壁部分との間に、高さ調整層をさらに備える
    ことを特徴とする請求項6に記載の有機EL表示パネル。
  9. 前記高さ調整層は、前記画素電極を列方向に区画する第2隔壁と一体成型されている
    ことを特徴とする請求項8に記載の有機EL表示パネル。
  10. 前記第1発光層と前記第2発光層とは、いずれも塗布膜である
    ことを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の有機EL表示パネル。
  11. 請求項1から10のいずれか1項に記載の有機EL表示パネルを備える有機EL表示装置。
  12. 基板の上方に層間絶縁層を形成する工程と、
    前記層間絶縁層上に、行列状に複数の画素電極を形成する工程と、
    前記層間絶縁層上に、行方向に前記画素電極を区画するように、列方向に沿って隔壁を複数形成する工程と、
    行方向に隣接する前記隔壁間の複数の間隙から選択される第1間隙に、発光材料を含むインクを塗布して第1発光層を形成する工程と、
    前記第1間隙に行方向に隣接する第2間隙に、発光材料を含むインクを塗布して、前記第1発光層の膜厚より薄い膜厚を有する第2発光層を形成する工程と、
    前記第1発光層および前記第2発光層の上方に対向電極を形成する工程と
    を含み、
    前記隔壁を複数形成する前に、前記第1間隙に行方向に隣接し列方向に延伸する嵩上げ部位を形成し、
    前記隔壁を複数形成する工程において、
    前記第1間隙に隣接する第1隔壁部分の上面の高さを、前記第2間隙に隣接する第2隔壁部分の上面の高さより高く形成する
    ことを特徴とする有機EL表示パネルの製造方法。
  13. 前記嵩上げ部位は、前記層間絶縁層を形成する工程において、層間絶縁層の上面に突起を形成することで形成される
    ことを特徴とする請求項12に記載の有機EL表示パネルの製造方法。
  14. 前記嵩上げ部位は、前記層間絶縁層上に、前記第1間隙に行方向に隣接し列方向に延伸する嵩上げ層を形成する工程によって形成される
    ことを特徴とする請求項12に記載の有機EL表示パネルの製造方法。
  15. 前記隔壁を形成する前に、前記層間絶縁層上に、列方向に前記画素電極を区画するように、行方向に沿って第2隔壁を複数形成する工程を含み、
    前記嵩上げ部位は、前記第2隔壁を形成する工程において、前記第2隔壁と同時に形成される
    ことを特徴とする請求項14に記載の有機EL表示パネルの製造方法。
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