JP2024077808A - 表示装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】信頼性の低下を抑制する。【解決手段】一実施形態によれば、表示装置の製造方法は、第1導電酸化物層を形成し、前記第1導電酸化物層の上に、第1圧力で第1金属層を形成し、前記第1金属層の上に、前記第1圧力とは異なる第2圧力で第2金属層を形成し、前記第2金属層の上に、第2導電酸化物層を形成し、前記第2導電酸化物層の上に、所定の形状のレジストを形成し、前記レジストをマスクとして、前記第2導電酸化物層をエッチングし、前記レジストをマスクとして、前記第2金属層及び前記第1金属層をエッチングして前記第2金属層の端部を前記第2導電酸化物層の端部及び前記第1金属層の下面のエッジよりも後退させ、前記レジストをマスクとして、前記第1導電酸化物層をエッチングし、前記レジストを除去する。【選択図】図12

Description

本発明の実施形態は、表示装置及びその製造方法に関する。
近年、表示素子として有機発光ダイオード(OLED)を適用した表示装置が実用化されている。この表示素子は、薄膜トランジスタを含む画素回路と、画素回路に接続された下電極と、下電極を覆う有機層と、有機層を覆う上電極と、を備えている。有機層は、発光層の他に、正孔輸送層や電子輸送層などの機能層を含んでいる。
このような表示素子を製造する過程において、信頼性の低下を抑制する技術が必要とされている。
特開2000-195677号公報 特開2004-207217号公報 特開2008-135325号公報 特開2009-32673号公報 特開2010-118191号公報 国際公開第2018/179308号 米国特許出願公開第2022/0077251号明細書 特開平9-197435号公報
本発明の目的は、信頼性の低下を抑制することが可能な表示装置及びその製造方法を提供することにある。
一実施形態によれば、表示装置の製造方法は、
下電極と、前記下電極の上に位置し、発光層を含む有機層と、前記有機層の上に位置する上電極と、を備える表示装置の製造方法であって、前記下電極は、第1導電酸化物層を形成し、前記第1導電酸化物層の上に、第1圧力で第1金属層を形成し、前記第1金属層の上に、前記第1圧力とは異なる第2圧力で第2金属層を形成し、前記第2金属層の上に、第2導電酸化物層を形成し、前記第2導電酸化物層の上に、所定の形状のレジストを形成し、前記レジストをマスクとして、前記第2導電酸化物層をエッチングし、前記レジストをマスクとして、前記第2金属層及び前記第1金属層をエッチングして前記第2金属層の端部を前記第2導電酸化物層の端部及び前記第1金属層の下面のエッジよりも後退させ、前記レジストをマスクとして、前記第1導電酸化物層をエッチングし、前記レジストを除去する、工程を経て形成する。
一実施形態によれば、表示装置は、
基板と、前記基板の上方に配置された下電極と、前記下電極の上に配置され、発光層を含む有機層と、前記有機層の上に配置された上電極と、を備え、前記下電極は、第1透明電極と、前記第1透明電極の上に配置された金属電極と、前記金属電極の上に配置された第2透明電極と、を備え、前記金属電極の上面のエッジは、前記金属電極の下面のエッジよりも後退し、前記第2透明電極の端部は、前記金属電極の上面のエッジよりも後退している。
図1は、表示装置DSPの構成例を示す図である。 図2は、副画素SP1,SP2,SP3のレイアウトの一例を示す図である。 図3は、図2中のA-B線に沿う表示装置DSPの概略的な断面図である。 図4は、下電極LE1の構成例を示す断面図である。 図5は、図4に示した下電極LE1を拡大した断面図である。 図6は、下電極LE1の形成方法を説明するための図である。 図7は、第1金属層ML1及び第2金属層ML2の形成方法を説明するための図である。 図8は、金属層を形成する際の圧力と、金属層をエッチングする際のエッチング速度との関係を示す図である。 図9は、金属層を形成する際のパワー密度と、金属層をエッチングする際のエッチング速度との関係を示す図である。 図10は、下電極LE1の形成方法を説明するための図である。 図11は、下電極LE1の形成方法を説明するための図である。 図12は、下電極LE1の形成方法を説明するための図である。 図13は、下電極LE1の形成方法を説明するための図である。 図14は、下電極LE1の形成方法を説明するための図である。 図15は、表示装置DSPの製造方法を説明するための図である。 図16は、表示装置DSPの製造方法を説明するための図である。 図17は、表示装置DSPの製造方法を説明するための図である。 図18は、表示装置DSPの製造方法を説明するための図である。 図19は、表示装置DSPの製造方法を説明するための図である。 図20は、表示装置DSPの製造方法を説明するための図である。 図21は、表示装置DSPの製造方法を説明するための図である。 図22は、表示装置DSPの製造方法を説明するための図である。 図23は、表示装置DSPの製造方法を説明するための図である。 図24は、表示装置DSPの製造方法を説明するための図である。
一実施形態について図面を参照しながら説明する。
開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一また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、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。
なお、図面には、必要に応じて理解を容易にするために、互いに直交するX軸、Y軸およびZ軸を記載する。X軸に沿った方向を第1方向Xと称し、Y軸に沿った方向を第2方向Yと称し、Z軸に沿った方向を第3方向Zと称する。第3方向Zと平行に各種要素を見ることを平面視という。
本実施形態に係る表示装置は、表示素子として有機発光ダイオード(OLED)を備える有機エレクトロルミネッセンス表示装置であり、テレビ、パーソナルコンピュータ、車載機器、タブレット端末、スマートフォン、携帯電話端末等に搭載され得る。
図1は、表示装置DSPの構成例を示す図である。
表示装置DSPは、絶縁性の基板10の上に、画像を表示する表示領域DAと、表示領域DAよりも外側の周辺領域SAと、を有している。基板10は、ガラスであってもよいし、可撓性を有する樹脂フィルムであってもよい。
本実施形態においては、平面視における基板10の形状が長方形である。ただし、基板10の平面視における形状は長方形に限らず、正方形、円形あるいは楕円形などの他の形状であってもよい。
表示領域DAは、第1方向X及び第2方向Yにマトリクス状に配列された複数の画素PXを備えている。画素PXは、複数の副画素SPを含む。一例では、画素PXは、第1色の副画素SP1、第2色の副画素SP2、及び、第3色の副画素SP3を含む。第1色、第2色、及び、第3色は、互いに異なる色である。なお、画素PXは、副画素SP1,SP2,SP3とともに、あるいは副画素SP1,SP2,SP3のいずれかに代えて、白色などの他の色の副画素SPを含んでもよい。
副画素SPは、画素回路1と、画素回路1によって駆動される表示素子20と、を備えている。画素回路1は、画素スイッチ2と、駆動トランジスタ3と、キャパシタ4と、を備えている。画素スイッチ2及び駆動トランジスタ3は、例えば薄膜トランジスタにより構成されたスイッチング素子である。
画素スイッチ2のゲート電極は、走査線GLに接続されている。画素スイッチ2のソース電極及びドレイン電極の一方は信号線SLに接続され、他方は駆動トランジスタ3のゲート電極及びキャパシタ4に接続されている。駆動トランジスタ3において、ソース電極及びドレイン電極の一方は電源線PL及びキャパシタ4に接続され、他方は表示素子20に接続されている。
なお、画素回路1の構成は図示した例に限らない。例えば、画素回路1は、より多くの薄膜トランジスタ及びキャパシタを備えてもよい。
表示素子20は、発光素子としての有機発光ダイオード(OLED)であり、有機EL素子と称する場合がある。
周辺領域SAは、ICチップやフレキシブルプリント回路基板を接続するための端子領域TAを有している。端子領域TAは、複数のパッド(端子)PDを備えている。複数のパッドPDは、ICチップの端子やフレキシブルプリント回路基板の端子と接続される。
図2は、副画素SP1,SP2,SP3のレイアウトの一例を示す図である。
図2の例においては、副画素SP2及び副画素SP3が第2方向Yに並んでいる。副画素SP1及び副画素SP2が第1方向Xに並び、副画素SP1及び副画素SP3が第1方向Xに並んでいる。
副画素SP1,SP2,SP3がこのようなレイアウトである場合、表示領域DAには、副画素SP2及び副画素SP3が第2方向Yに交互に配置された列と、複数の副画素SP1が第2方向Yに配置された列とが形成される。これらの列は、第1方向Xに交互に並ぶ。
なお、副画素SP1,SP2,SP3のレイアウトは図2の例に限られない。他の一例として、各画素PXにおける副画素SP1,SP2,SP3が第1方向Xに順に並んでいてもよい。
表示領域DAには、リブ5及び隔壁6が配置されている。リブ5は、副画素SP1,SP2,SP3においてそれぞれ開口AP1,AP2,AP3を有している。
隔壁6は、平面視においてリブ5と重なっている。隔壁6は、開口AP1,AP2,AP3を囲う格子状に形成されている。隔壁6は、リブ5と同様に副画素SP1,SP2,SP3において開口を有するということもできる。
副画素SP1,SP2,SP3は、表示素子20として、それぞれ表示素子201,202,203を備えている。
副画素SP1の表示素子201は、開口AP1とそれぞれ重なる下電極LE1、上電極UE1、及び、有機層OR1を備えている。下電極LE1の周縁部は、リブ5で覆われている。有機層OR1及び上電極UE1は、隔壁6で囲まれている。有機層OR1及び上電極UE1のそれぞれの周縁部は、平面視においてリブ5に重なっている。有機層OR1は、例えば青波長域の光を放つ発光層を含む。
副画素SP2の表示素子202は、開口AP2とそれぞれ重なる下電極LE2、上電極UE2、及び、有機層OR2を備えている。下電極LE2の周縁部は、リブ5で覆われている。有機層OR2及び上電極UE2は、隔壁6で囲まれている。有機層OR2及び上電極UE2のそれぞれの周縁部は、平面視においてリブ5に重なっている。有機層OR2は、例えば緑波長域の光を放つ発光層を含む。
副画素SP3の表示素子203は、開口AP3とそれぞれ重なる下電極LE3、上電極UE3、及び、有機層OR3を備えている。下電極LE3の周縁部は、リブ5で覆われている。有機層OR3及び上電極UE3は、隔壁6で囲まれている。有機層OR3及び上電極UE3のそれぞれの周縁部は、平面視においてリブ5に重なっている。有機層OR3は、例えば赤波長域の光を放つ発光層を含む。
図2の例においては、下電極LE1、LE2、LE3の外形は点線で示し、有機層OR1、OR2、OR3、及び、上電極UE1、UE2、UE3の外形は一点鎖線で示している。なお、図示した下電極、有機層、上電極のそれぞれの外形は、正確な形状を反映したものとは限らない。
下電極LE1、LE2、LE3は、例えば、表示素子のアノードに相当する。上電極UE1、UE2、UE3は、表示素子のカソード、あるいは、共通電極に相当する。
下電極LE1は、コンタクトホールCH1を通じて副画素SP1の画素回路1(図1参照)に接続されている。下電極LE2は、コンタクトホールCH2を通じて副画素SP2の画素回路1に接続されている。下電極LE3は、コンタクトホールCH3を通じて副画素SP3の画素回路1に接続されている。
図2の例においては、開口AP1の面積、開口AP2の面積、及び、開口AP3の面積は、互いに異なる。開口AP1の面積が開口AP2の面積よりも大きく、開口AP2の面積が開口AP3の面積よりも大きい。換言すると、開口AP1から露出した下電極LE1の面積は開口AP2から露出した下電極LE2の面積よりも大きく、開口AP2から露出した下電極LE2の面積は開口AP3から露出した下電極LE3の面積よりも大きい。
図3は、図2中のA-B線に沿う表示装置DSPの概略的な断面図である。
回路層11は、基板10の上に配置されている。回路層11は、図1に示した画素回路1などの各種回路と、走査線GL、信号線SL、電源線PLなどの各種配線と、を含む。回路層11は、絶縁層12により覆われている。絶縁層12は、回路層11により生じる凹凸を平坦化する有機絶縁層である。
下電極LE1,LE2,LE3は、絶縁層12の上に配置されている。下電極LE1,LE2,LE3の詳細については、後述する。
リブ5は、絶縁層12及び下電極LE1,LE2,LE3の上に配置されている。リブ5の開口AP1は下電極LE1に重なり、開口AP2は下電極LE2に重なり、開口AP3は下電極LE3に重なっている。下電極LE1,LE2,LE3の各々の周縁部は、リブ5で覆われている。下電極LE1,LE2,LE3のうち、互いに隣接する下電極の間では、絶縁層12がリブ5により覆われている。
隔壁6は、リブ5の上に配置された導電性を有する下部61と、下部61の上に配置された上部62と、を含む。図の右側に示した隔壁6の下部61は、開口AP1と開口AP2との間に位置している。図の左側に示した隔壁6の下部61は、開口AP2と開口AP3との間に位置している。上部62は、下部61よりも大きい幅を有している。上部62の両端部は、下部61の側面よりも突出している。このような隔壁6の形状は、オーバーハング状と呼ばれる。
有機層OR1は、開口AP1を通じて下電極LE1に接触し、開口AP1から露出した下電極LE1を覆うとともに、その周縁部がリブ5の上に位置している。上電極UE1は、有機層OR1を覆い、下部61に接触している。
有機層OR2は、開口AP2を通じて下電極LE2に接触し、開口AP2から露出した下電極LE2を覆うとともに、その周縁部がリブ5の上に位置している。上電極UE2は、有機層OR2を覆い、下部61に接触している。
有機層OR3は、開口AP3を通じて下電極LE3に接触し、開口AP3から露出した下電極LE3を覆うとともに、その周縁部がリブ5の上に位置している。上電極UE3は、有機層OR3を覆い、下部61に接触している。
図3の例においては、副画素SP1はキャップ層CP1及び封止層SE1を有し、副画素SP2はキャップ層CP2及び封止層SE2を有し、副画素SP3はキャップ層CP3及び封止層SE3を有している。キャップ層CP1,CP2,CP3は、それぞれ有機層OR1,OR2,OR3から放たれた光の取り出し効率を向上させる光学調整層としての役割を有している。
キャップ層CP1は、上電極UE1の上に配置されている。
キャップ層CP2は、上電極UE2の上に配置されている。
キャップ層CP3は、上電極UE3の上に配置されている。
封止層SE1は、キャップ層CP1の上に配置され、隔壁6に接触し、副画素SP1の各部材を連続的に覆っている。
封止層SE2は、キャップ層CP2の上に配置され、隔壁6に接触し、副画素SP2の各部材を連続的に覆っている。
封止層SE3は、キャップ層CP3の上に配置され、隔壁6に接触し、副画素SP3の各部材を連続的に覆っている。
図3の例においては、有機層OR1、上電極UE1、及び、キャップ層CP1の一部は、副画素SP1の周囲の隔壁6の上に位置している。これらの部分は、有機層OR1、上電極UE1、及び、キャップ層CP1のうち開口AP1に位置する部分(表示素子201を構成する部分)から離間している。
同様に、有機層OR2、上電極UE2、及び、キャップ層CP2の一部は、副画素SP2の周囲の隔壁6の上に位置し、これらの部分は、有機層OR2、上電極UE2、及び、キャップ層CP2のうち開口AP2に位置する部分(表示素子202を構成する部分)から離間している。
同様に、有機層OR3、上電極UE3、及び、キャップ層CP3の一部は、副画素SP3の周囲の隔壁6の上に位置し、これらの部分は、有機層OR3、上電極UE3、及び、キャップ層CP3のうち開口AP3に位置する部分(表示素子203を構成する部分)から離間している。
封止層SE1,SE2,SE3の端部は、隔壁6の上に位置している。図3の例においては、副画素SP1,SP2間の隔壁6の上に位置する封止層SE1,SE2の端部同士が離間し、副画素SP2,SP3間の隔壁6の上に位置する封止層SE2,SE3の端部同士が離間している。
封止層SE1,SE2,SE3は、樹脂層13によって覆われている。樹脂層13は、封止層14によって覆われている。封止層14は、樹脂層15によって覆われている。
封止層SE1,SE2,SE3、及び、封止層14は、例えばシリコン窒化物(SiNx)などの無機絶縁材料で形成されている。なお、封止層SE1,SE2,SE3、及び、封止層14は、シリコン酸化物(SiOx)、シリコン酸窒化物(SiON)または酸化アルミニウム(Al)などの他の無機絶縁材料で形成されてもよい。
リブ5は、シリコン酸化物(SiOx)、シリコン酸窒化物(SiON)、シリコン窒化物(SiNx)、酸化アルミニウム(Al)などの無機絶縁材料で形成されている。
隔壁6の下部61は、導電材料によって形成され、上電極UE1,UE2,UE3と電気的に接続されている。隔壁6の下部61及び上部62がいずれも導電材料によって形成されてもよい。
有機層OR1は、発光層EM1を含む。有機層OR2は、発光層EM2を含む。有機層OR3は、発光層EM3を含む。発光層EM1、発光層EM2、及び、発光層EM3は、互いに異なる材料で形成されている。一例では、発光層EM1は、青波長域の光を放つ材料によって形成され、発光層EM2は、緑波長域の光を放つ材料によって形成され、発光層EM3は、赤波長域の光を放つ材料によって形成されている。
また、有機層OR1,OR2,OR3の各々は、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層などの複数の機能層を含む。
上電極UE1,UE2,UE3は、例えばマグネシウム及び銀の合金(MgAg)などの金属材料で形成されている。
キャップ層CP1、CP2、CP3は、複数の薄膜の多層体である。複数の薄膜は、いずれも透明であり、しかも、互いに異なる屈折率を有している。
図4は、下電極LE1の構成例を示す断面図である。なお、図4では、絶縁層12よりも下層の図示を省略し、また、キャップ層CP1よりも上層の図示を省略している。
下電極LE1は、第1透明電極TE1と、金属電極MEと、第2透明電極TE2と、を備えている。
第1透明電極TE1は、絶縁層12の上に配置されている。
金属電極MEは、第1透明電極TE1の上に配置されている。金属電極MEは、第1電極M1及び第2電極M2の積層体である。第1電極M1は、第1透明電極TE1の上に配置されている。第2電極M2は、第1電極M1の上に配置されている。
第2透明電極TE2は、金属電極ME(あるいは第2電極M2)の上に配置されている。第2透明電極TE2は、リブ5の開口AP1で露出し、有機層OR1で覆われている。
第1透明電極TE1及び第2透明電極TE2は、インジウム錫酸化物(ITO)またはインジウム亜鉛酸化物(IZO)で形成されている。第1透明電極TE1及び第2透明電極TE2は、互いに異なる材料で形成されてもよいし、同一材料で形成されてもよい。
金属電極MEの第1電極M1及び第2電極M2は、銀または銀合金で形成されている。第1電極M1及び第2電極M2は、互いに異なる材料で形成されてもよいし、同一材料で形成されてもよい。
図5は、図4に示した下電極LE1を拡大した断面図である。
第1電極M1は、第1透明電極TE1に接触する下面Maと、第2電極M2に接触する上面Mbと、下面MaのエッジE1と上面MbのエッジE2との間の端部MS1と、を有している。下面Maは、金属電極MEの下面に相当する。エッジE2は、エッジE1よりも後退している。図示した例では、端部MS1は傾斜面である。なお、端部MS1は、平面である場合に限らず、曲面(凹面または凸面)であってもよい。端部MS1(あるいは、エッジE1とエッジE2とを繋ぐ仮想線)と下面Maとのなす角度θは鋭角である。
第1透明電極TE1の端部TS1は、下面MaのエッジE1よりも後退している。換言すると、第1電極M1は、第1透明電極TE1の端部TS1から突出したオーバーハング状に形成されている。
第2電極M2は、第2透明電極TE2に接触する上面Mcと、端部MS2と、を有している。上面Mcは、金属電極MEの上面に相当する。上面McのエッジE3は、エッジE1よりも後退している。端部MS2は、エッジE2の直上に位置しているが、エッジE2より後退していてもよい。
第2透明電極TE2の端部TS2は、上面McのエッジE3(あるいは第2電極M2の端部MS2)よりも後退している。換言すると、第2電極M2は、第2透明電極TE2の端部TS2から突出している。このため、上面Mcの一部、つまり、上面Mcのうち端部MS2と端部TS2との間の領域は、第2透明電極TE2から露出している。
以下、第1透明電極TE1の厚さT1、第1電極M1の厚さT2、第2電極M2の厚さT3、及び、第2透明電極TE2の厚さT4の大小関係について説明する。
第1透明電極TE1及び第2透明電極TE2に着目すると、厚さT4は、厚さT1より大きい(T1<T4)。なお、厚さT4は、厚さT1と同等であってもよい。
金属電極MEの第1電極M1及び第2電極M2に着目すると、厚さT3は、厚さT2より小さい(T2>T3)。
また、厚さT2は、厚さT1より大きい(T1<T2)。
一例では、厚さT1は5~10nmであり、厚さT4は5~50nmである。
また、厚さT2は90nmであり、厚さT3は10nmである。金属電極MEの厚さは、厚さT2及び厚さT3の総和であり、約100nmである。
このように、本実施形態では、端部MS1がなす角度θの傾斜面であり、しかも、端部TS2がエッジE3よりも後退したことにより、下電極LE1の端部は、図5に点線で示すような緩斜面として形成される。つまり、下電極LE1は、順テーパー形状の断面を有するように形成されている。
ところで、下電極LE1において、図5に示したなす角度θが鈍角である場合や直角である場合、下電極LE1の端部を起点としてリブ5にクラックが生じるおそれがある。特に、リブ5が無機絶縁材料で形成された場合に、クラックが生じやすい。
このようなリブ5のクラックは、絶縁層12に含まれる水分の発散経路となり得る。すなわち、絶縁層12は、有機絶縁層であり、無機絶縁層と比較して透水性が高い。このため、下電極LE1の端部を起点として、リブ5にクラックが生じた場合、絶縁層12の水分が下電極LE1の端部を伝わり、クラックを透過するおそれがある。クラックがリブ5を貫通している場合、リブ5の上に位置する有機層OR1が絶縁層12から発散された水分によってダメージを受け、有機層OR1の劣化を招く。場合によっては、上電極UE1がクラックを通じて下電極LE1に接触し、不所望な導通不良を起こすおそれがある。
そこで、本実施形態では、下電極LE1は、順テーパー形状の断面を有するように形成され、下電極LE1の端部において、なす角度θが鋭角となるように形成されている。このため、下電極LE1の端部がリブ5で確実に覆われ、リブ5のクラック形成が抑制される。これにより、絶縁層12に含まれる水分に起因した有機層OR1の劣化が抑制される。また、下電極LE1と上電極UE1との不所望な導通不良が抑制される。
したがって、信頼性の低下を抑制することができる。
なお、ここでは、図4及び図5を参照して下電極LE1について説明したが、下電極LE2、LE3についても、下電極LE1と同様に構成されており、表示素子202,203においても同様の効果が得られる。
次に、下電極LE1の形成方法について説明する。
まず、図6に示すように、基板10の上に回路層11を形成した後に、絶縁層12を形成する。
その後、絶縁層12の上に、第1導電酸化物層TL1を形成する。
その後、第1導電酸化物層TL1の上に、第1金属層ML1を形成する。
その後、第1金属層ML1の上に、第2金属層ML2を形成する。
その後、第2金属層ML2の上に、第2導電酸化物層TL2を形成する。
図5に示した第1透明電極TE1、第1電極M1、第2電極M2、及び、第2透明電極TE2は、それぞれ図6の第1導電酸化物層TL1、第1金属層ML1、第2金属層ML2、及び、第2導電酸化物層TL2をパターニングすることで形成される。
第1導電酸化物層TL1の厚さT1、第1金属層ML1の厚さT2、第2金属層ML2の厚さT3、及び、第2導電酸化物層TL2の厚さT4は、それぞれ図5を参照して説明した厚さT1乃至T4に対応する。
第1導電酸化物層TL1及び第2導電酸化物層TL2は、ITOまたはIZOで形成するが、ここでは、いずれもスパッタ法によりITOで形成している。
第1金属層ML1及び第2金属層ML2は、銀または銀合金で形成するが、ここでは、いずれもスパッタ法により銀で形成している。
ここで、第1金属層ML1及び第2金属層ML2の形成方法について、図7を参照しながら説明する。
図7の中央に示すスパッタリング装置100は、チャンバー101と、チャンバー101の内部に不活性ガスを導入するガス供給源102と、チャンバー101の内部のガスを排気する排気機構103と、チャンバー101の内部に収容されたターゲット104と、を備えている。
ガス供給源102は、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)、キセノン(Xe)などの不活性ガスをチャンバー101に導入するように構成されている。チャンバー101の内部の圧力は、ガス供給源102から供給されるガスの流量と、排気機構103による排気量との割合で調整することができる。
まず、図7の左側に示すように、絶縁層12の上に第1導電酸化物層TL1を形成した処理基板SUBを用意する。
そして、図7の中央に示すように、処理基板SUBをスパッタリング装置100のチャンバー101の内部に搬入し、処理基板SUBがターゲット104と対向するように設置される。その後、チャンバー101の内部に不活性ガスを導入し、チャンバー101の内部を第1圧力に設定する。その後、ターゲット104と処理基板SUBとの間に高電圧を印加し、ターゲット104から飛散した銀を第1導電酸化物層TL1の上に付着させ、第1金属層ML1を形成する。
厚さT2の第1金属層ML1が形成された後に、チャンバー101の内部を第2圧力に設定する。第2圧力は、第1圧力とは異なり、第1圧力より大きい。その後、ターゲット104と処理基板SUBとの間に高電圧を印加し、ターゲット104から飛散した銀を第1金属層ML1の上に付着させ、第2金属層ML2を形成する。
厚さT3の第2金属層ML2が形成された後に、図7の右側に示すように、処理基板SUBをチャンバー101から搬出する。
その後、第2金属層ML2の上に第2導電酸化物層TL2を形成することで、図6に示した断面構造が得られる。図6に示したように、厚さT3は、厚さT2より小さい。厚さT4は、厚さT1より大きい。厚さT2は、厚さT1より大きい。厚さT3は、厚さT4より小さい。
圧力が異なる条件で形成された第1金属層ML1及び第2金属層ML2について、密度を比較すると、高圧力で形成した第2金属層ML2の密度は、低圧力で形成した第1金属層ML1の密度より小さい。このため、第1金属層ML1及び第2金属層ML2が同一条件でエッチングされた場合、第2金属層ML2のエッチング速度は、第1金属層ML1のエッチング速度よりも速い。第1金属層ML1及び第2金属層ML2のエッチング速度に関しては、後に詳述する。
図8は、金属層を形成する際の圧力と、金属層をエッチングする際のエッチング速度との関係を示す図である。
図の横軸はチャンバー101の内部の圧力(Pa)であり、図の縦軸はエッチング速度(nm/sec)である。エッチング速度は、単位時間当たりエッチングによって除去される金属層の厚さに相当する。
図8に示す測定結果は、以下の実験によって得られたものである。
まず、圧力が異なる条件で、基板の上に銀の金属層を形成した複数のサンプルを用意する。金属層を形成する際のパワー密度は、すべてのサンプル形成の際に同一であり、1.0W/cmである。パワー密度とは、ターゲット104の単位面積当たりの放電電力である。
そして、これらの各サンプルについて、金属層をリン酸、硝酸、及び、酢酸を主成分とする混酸でエッチングし、エッチング速度を測定した。
圧力が0.2Paから3.0Paまでの範囲で金属層を形成した各サンプルについて、圧力の増加に伴ってエッチング速度が上昇することが確認された。また、圧力が0.2Paから1.0Paまでの範囲では、エッチング速度の変化量が小さく、圧力が1.0Paを超えると、エッチング速度の変化量が大きくなることも確認された。
図9は、金属層を形成する際のパワー密度と、金属層をエッチングする際のエッチング速度との関係を示す図である。
図の横軸はパワー密度(W/cm)であり、図の縦軸はエッチング速度(nm/sec)である。
図9に示す測定結果は、以下の実験によって得られたものである。
まず、パワー密度が異なる条件で、基板の上に銀の金属層を形成した複数のサンプルを用意する。金属層を形成する際のチャンバー101の内部の圧力は、すべてのサンプル形成の際に同一であり、0.2Paである。
そして、これらの各サンプルについて、金属層をリン酸、硝酸、及び、酢酸を主成分とする混酸でエッチングし、エッチング速度を測定した。
パワー密度が異なる条件で金属層を形成した各サンプルについて、エッチング速度はほぼ一定であることが確認された。
例えば、特開平9-197435号公報には、モリブデン-タングステン合金について、放電電力とエッチング速度との関係が開示されている。これによれば、モリブデン-タングステン合金については、放電電力を上げることによりモリブデン-タングステン合金の密度が粗になり、エッチング速度が上昇する、と開示されている。
一方、本実施形態によれば、発明者が検討したところ、銀については、パワー密度を上げてもエッチング速度がほとんど変化しなかったことから、パワー密度が変化しても、銀の密度がほとんど変化しないことが推測される。このように、圧力-エッチング速度の関係、及び、パワー密度-エッチング速度の関係は、すべての金属材料で同様の傾向を示すとは限らない。
再び、下電極LE1の形成方法の説明に戻る。なお、図10以降では、絶縁層12よりも下層の図示を省略している。
図6に示した第1導電酸化物層TL1、第1金属層ML1、第2金属層ML2、及び、第2導電酸化物層TL2を形成した後、図10に示すように、第2導電酸化物層TL2の上に、所定の形状のレジストR1を形成する。
その後、図11に示すように、レジストR1をマスクとして、第2導電酸化物層TL2をエッチングする。このエッチングは、例えばシュウ酸を主成分とするエッチング液を用いたウエットエッチングである。
その後、図12に示すように、レジストR1をマスクとして、第2金属層ML2をエッチングした後に、連続して第1金属層ML1をエッチングする。このエッチングは、例えば、リン酸、硝酸、及び、酢酸を主成分とする混酸のエッチング液を用いたウエットエッチングである。
このエッチングでは、第2金属層ML2は、端部MS2が第2導電酸化物層TL2の端部TS2及び第1金属層ML1の下面MaのエッジE1よりも後退するように除去される。これにより、第2電極M2が形成される。
また、このエッチングでは、第1金属層ML1は、上面MbのエッジE2が下面MaのエッジE1よりも後退するように除去される。これにより、傾斜面である端部MS1を有する第1電極M1が形成される。
その後、図13に示すように、レジストR1をマスクとして、第1導電酸化物層TL1をエッチングする。なお、このとき、第2導電酸化物層TL2もエッチングされる。このエッチングは、例えばシュウ酸を主成分とするエッチング液を用いたウエットエッチングである。
このエッチングでは、第2導電酸化物層TL2は、端部TS2が第2電極M2の端部MS2(あるいは上面McのエッジE3)よりも後退するように除去される。これにより、第2透明電極TE2が形成される。
また、このエッチングでは、第1導電酸化物層TL1は、端部TS1が下面MaのエッジE1よりも後退するように除去される。これにより、第1透明電極TE1が形成される。
なお、リブ5にクラックが生じることなく下電極LE1を被覆するには、端部TS1のエッジE1からの後退の長さ(端部TS1からエッジE1までの距離)は短いほうが好ましく、さらには、端部TS1及びエッジE1が互いに重畳していることが望ましい。それには第1導電酸化物層TL1の厚さT1を薄くすることが有効である。例えば厚さT1を10nm以下とすることで、後退の長さも10nm程度や、ほぼゼロにすることができる。
その後、図14に示すように、レジストR1を除去する。これにより、下電極LE1が形成される。
次に、表示装置DSPの製造方法について説明する。
図15に示すように、絶縁層12の上に、副画素SP1の下電極LE1、副画素SP2の下電極LE2、副画素SP3の下電極LE3を形成する。これらの下電極LE1、LE2、LE3は、上記の下電極LE1の形成方法を適用して形成される。
その後、表示領域DAの全域に亘って無機絶縁材料を堆積して、下電極LE1、LE2を覆う絶縁層ILを形成する。絶縁層ILは、例えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)により形成される。
続いて、絶縁層ILの上に、導電層を含む第1層L1を形成した後に、第1層L1の上に第2層L2を形成する。第1層L1の導電層は、アルミニウムなどの導電材料で形成する。第2層L2は、導電材料で形成してもよいし、絶縁材料で形成してもよい。その後、第2層L2の上に所定の形状のレジストR2を形成する。
続いて、図16に示すように、レジストR2をマスクとしたエッチングにより、第2層L2をパターニングする。これにより、隔壁を構成する上部62が形成される。
続いて、図17に示すように、レジストR2をマスクとした異方性エッチング及び等方性エッチングにより、第1層L1をパターニングする。これにより、隔壁6を構成する下部61が形成される。その後、レジストR2を除去する。
続いて、図18に示すように、絶縁層ILをパターニングすることにより、下電極LE1、LE2、LE3に重なる開口AP1、AP2、AP3を形成する。
一例では、隔壁6の上部62をマスクとして利用した異方性ドライエッチングにより、絶縁層ILの一部が除去され、開口AP1、AP2、AP3を有するリブ5が形成される。
なお、他の例として、隔壁6を個別に覆うレジストを形成した後に、異方性ドライエッチングを行い、絶縁層ILのうちレジストから露出した部分が除去され、その後、レジストを除去することで、開口AP1等を有するリブ5が形成されてもよい。
また、リブ5の開口AP1等が形成された後に、隔壁6が形成されてもよい。
続いて、表示素子201を形成する。
まず、図19に示すように、下電極LE1の上に、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロッキング層、発光層(EM1)、正孔ブロッキング層、電子輸送層、電子注入層などの各層を形成するための材料を順次蒸着して、有機層OR1を形成する。
その後、有機層OR1の上に、マグネシウム及び銀の混合物を蒸着して、上電極UE1を形成する。上電極UE1は、有機層OR1を覆い、下部61の側面に接触している。
その後、上電極UE1の上に、高屈折率材料及び低屈折率材料を蒸着して、キャップ層CP1を形成する。
その後、キャップ層CP1及び隔壁6を連続的に覆うように、封止層SE1を形成する。
有機層OR1、上電極UE1、キャップ層CP1、及び、封止層SE1は、少なくとも表示領域DAの全体に形成され、副画素SP1だけでなく副画素SP2,SP3にも配置されている。有機層OR1、上電極UE1、及び、キャップ層CP1は、オーバーハング状の隔壁6によって分断される。
有機層OR1、上電極UE1、及び、キャップ層CP1がそれぞれ蒸着によって形成される際に、蒸着源から放たれた材料は、上部62によって遮られる。このため、上部62の上には、有機層OR1、上電極UE1、及び、キャップ層CP1のそれぞれの一部が積層される。
続いて、図20に示すように、封止層SE1の上に、所定の形状のレジストR3を形成する。レジストR3は、副画素SP1とその周囲の隔壁6の一部に重畳している。
続いて、図21に示すように、レジストR3をマスクとしたエッチングにより、レジストR3から露出した封止層SE1、キャップ層CP1、上電極UE1、及び、有機層OR1を順次除去する。これにより、副画素SP2の下電極LE2及び副画素SP3の下電極LE3が露出する。
続いて、図22に示すように、レジストR3を除去する。これにより、副画素SP1に表示素子201が形成される。
続いて、図23に示すように、表示素子202を形成する。表示素子202を形成する手順は、表示素子201を形成する手順と同様である。すなわち、下電極LE2の上に、発光層EM2を含む有機層OR2、上電極UE2、キャップ層CP2、及び、封止層SE2を順に形成する。その後、封止層SE2の上にレジストを形成し、このレジストをマスクとしたエッチングにより、封止層SE2、キャップ層CP2、上電極UE2、及び、有機層OR2が順次パターニングされる。このパターニングの後、レジストを除去する。これにより、副画素SP2に表示素子202が形成され、副画素SP3の下電極LE3が露出する。
続いて、図24に示すように、表示素子203を形成する。表示素子203を形成する手順は、表示素子201を形成する手順と同様である。すなわち、下電極LE3の上に、発光層EM3を含む有機層OR3、上電極UE3、キャップ層CP3、及び、封止層SE3を順に形成する。その後、封止層SE3の上にレジストを形成し、このレジストをマスクとしたエッチングにより、封止層SE3、キャップ層CP3、上電極UE3、及び、有機層OR3が順次パターニングされる。このパターニングの後、レジストを除去する。これにより、副画素SP3に表示素子203が形成される。
その後、図3に示した樹脂層13、封止層14、及び、樹脂層15を順に形成する。これにより、表示装置DSPが完成する。なお、以上の製造工程においては、最初に表示素子201が形成され、次に表示素子202が形成され、最後に表示素子203が形成される場合を想定したが、表示素子201,202,203の形成順はこの例に限られない。
以上説明したように、本実施形態によれば、信頼性の低下を抑制することが可能な表示装置及び表示装置の製造方法を提供することができる。
以上、本発明の実施形態として説明した表示装置及びその製造方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての表示装置及びその製造方法も、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に属する。
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変形例に想到し得るものであり、それら変形例についても本発明の範囲に属するものと解される。例えば、上述の実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、もしくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
また、上述の実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について、本明細書の記載から明らかなもの、または当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
DSP…表示装置
10…基板
5…リブ AP1,AP2,AP3…開口
6…隔壁 61…下部 62…上部
SP1,SP2,SP3…副画素
201,202,203…表示素子(有機EL素子)
LE1,LE2,LE3…下電極
TE1…第1透明電極 TE2…第2透明電極
ME…金属電極 M1…第1電極 M2…第2電極
UE1,UE2,UE3…上電極
OR1,OR2,OR3…有機層 EM1,EM2,EM3…発光層
CP1,CP2,CP3…キャップ層
SE1,SE2,SE3…封止層
DA…表示領域

Claims (20)

  1. 下電極と、
    前記下電極の上に位置し、発光層を含む有機層と、
    前記有機層の上に位置する上電極と、を備える表示装置の製造方法であって、
    前記下電極は、
    第1導電酸化物層を形成し、
    前記第1導電酸化物層の上に、第1圧力で第1金属層を形成し、
    前記第1金属層の上に、前記第1圧力とは異なる第2圧力で第2金属層を形成し、
    前記第2金属層の上に、第2導電酸化物層を形成し、
    前記第2導電酸化物層の上に、所定の形状のレジストを形成し、
    前記レジストをマスクとして、前記第2導電酸化物層をエッチングし、
    前記レジストをマスクとして、前記第2金属層及び前記第1金属層をエッチングして前記第2金属層の端部を前記第2導電酸化物層の端部及び前記第1金属層の下面のエッジよりも後退させ、
    前記レジストをマスクとして、前記第1導電酸化物層をエッチングし、
    前記レジストを除去する、工程を経て形成する、表示装置の製造方法。
  2. 前記第1導電酸化物層及び前記第2導電酸化物層は、インジウム錫酸化物(ITO)またはインジウム亜鉛酸化物(IZO)で形成する、請求項1に記載の表示装置の製造方法。
  3. 前記第1金属層及び前記第2金属層は、銀または銀合金で形成する、請求項1に記載の表示装置の製造方法。
  4. 前記第2圧力は、前記第1圧力より大きい、請求項1に記載の表示装置の製造方法。
  5. 前記第2金属層の厚さは、前記第1金属層の厚さより小さい、請求項1に記載の表示装置の製造方法。
  6. 前記第2導電酸化物層の厚さは、前記第1導電酸化物層の厚さより大きい、請求項1に記載の表示装置の製造方法。
  7. 前記第1金属層の厚さは、前記第1導電酸化物層の厚さより大きい、請求項1に記載の表示装置の製造方法。
  8. 前記第1導電酸化物層をエッチングするに際して、前記第2導電酸化物層の端部を前記第2金属層の端部よりも後退させる、請求項1に記載の表示装置の製造方法。
  9. さらに、前記下電極を形成した後に、前記下電極の周縁部を覆うリブを形成する、請求項1に記載の表示装置の製造方法。
  10. 前記リブは、無機絶縁材料で形成する、請求項9に記載の表示装置の製造方法。
  11. さらに、前記リブの上に位置し導電材料で形成された下部と、前記下部の上に位置し前記下部の側面から突出した上部と、を有する隔壁を形成する、請求項10に記載の表示装置の製造方法。
  12. さらに、前記下電極の上に、前記有機層を形成し、
    前記有機層を覆い、前記隔壁の前記下部に接触する前記上電極を形成する、請求項11に記載の表示装置の製造方法。
  13. 基板と、
    前記基板の上方に配置された下電極と、
    前記下電極の上に配置され、発光層を含む有機層と、
    前記有機層の上に配置された上電極と、を備え、
    前記下電極は、
    第1透明電極と、
    前記第1透明電極の上に配置された金属電極と、
    前記金属電極の上に配置された第2透明電極と、を備え、
    前記金属電極の上面のエッジは、前記金属電極の下面のエッジよりも後退し、
    前記第2透明電極の端部は、前記金属電極の上面のエッジよりも後退している、表示装置。
  14. 前記第1透明電極及び前記第2透明電極は、インジウム錫酸化物(ITO)またはインジウム亜鉛酸化物(IZO)で形成されている、請求項13に記載の表示装置。
  15. 前記金属電極は、銀または銀合金で形成されている、請求項13に記載の表示装置。
  16. 前記第1透明電極の端部は、前記金属電極の下面のエッジよりも後退している、請求項13に記載の表示装置。
  17. さらに、前記下電極の周縁部を覆うリブを備える、請求項13記載の表示装置。
  18. 前記リブは、無機絶縁材料で形成されている、請求項17に記載の表示装置。
  19. さらに、前記リブの上に位置し導電材料で形成された下部と、前記下部の上に位置し前記下部の側面から突出した上部と、を有する隔壁を備える、請求項18に記載の表示装置。
  20. 前記有機層及び前記上電極は、前記隔壁で囲まれ、
    前記有機層の周縁部は、前記リブの上に配置され、
    前記上電極は、前記有機層を覆い、前記隔壁の前記下部に接触している、請求項19に記載の表示装置。
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