JP4326857B2 - 表示パネルの製造方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示パネルの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
表示パネルとしては、液晶表示パネルを含む各種のものが実用化されているが、自発光型の発光素子を用いた表示パネルが、バックライトを使用する液晶表示パネルと比較して消費電力を低く抑えることができることで注目されている。このような自発光型の発光素子を用いた表示パネルとしては、PDP(Plasma Display Panel)やFED(Field Emission Display)等各種のものがあるが、その中でも、特に薄型化或いは湾曲パネル化の面で他のものより優位性が高い有機EL(Electroluminescence)表示パネルが高い注目を集めている。この有機EL表示パネルは、一対の電極間に発光層を含む有機層を挟持してなる有機EL素子からなるものである。
【0003】
このような自発光型の発光素子を用いた表示パネルは、基板上に単位表示領域を形成する発光素子を複数配列して表示領域を形成している。また、カラー表示を行うものでは、表示領域内の一つの表示要素を異なる色からなる複数の単位表示領域で形成している。そして、表示パネルの用途の多様化に伴って、複数色の画像又は絵柄情報を表示する領域と単色で更新機会が少ない文字等の情報を表示する領域が同一基板上に形成される表示パネルも提案されている。
【0004】
このような表示パネルの従来例として、下記特許文献1に記載のものを挙げることができる。この従来例によると、フルカラー表示部と単色表示部とを同一基板上に分けて形成しながら、基板上の全領域で同じ間隔の単位表示領域(サブピクセル)を形成しており、フルカラー表示部では異なる色の単位表示領域をグループ化して一つの表示要素(ピクセル)を形成し、単色表示部では全ての単位表示領域(サブピクセル)を単色にして各単位表示領域(サブピクセル)を表示要素(ピクセル)にしている。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−311859号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
同一基板上に複数色表示部と単色表示部を分けて形成する表示パネルで、全表示領域を複数色の表示仕様(一つの表示要素が異なる色からなる複数の単位表示領域で形成された仕様)とした場合には、単色表示部では一表示要素内の一部の単位表示領域しか発光しないことになるので、各単位表示領域を同レベルで発光させる駆動方式では単色表示部の表示が暗くなり良好な表示性能が得られない。これを補うために単色表示部での出力レベルを高くすると、単色表示部の単位表示領域を形成する発光素子の寿命が複数色表示部における発光素子の寿命より短くなって表示領域全体における発光素子の寿命バランスを保つことができなくなる。また、単色表示部では文字等の静止画情報或いは更新機会の少ない情報を表示することが多いので、高い出力レベルで継続した表示を行うと特定表示部分で部分的な寿命の劣化が生じ、これによって画面に焼き付きが生じてしまうという問題も生じる。
【0007】
これに対して、前述した従来例のように、基板上の全領域で同じ間隔の単位表示領域を形成して、単色表示部での単位表示領域を全て同色にした場合には、複数色表示部では同じ単位表示領域がグループ化されて一つの表示要素が形成されることになるので、必然的に単色表示部より複数色表示部の方が解像度が低下することになる。これによると、複数色表示部で絵柄等の静止画を表示するような場合に、解像度の低下によって良好な表示性能が得られないという問題が生じる。
【0008】
また従来例では、単色表示部が複数色表示部と同じ間隔で形成された単位表示領域となっているので、全体の解像度を高めようとすると、単色表示部において単位表示領域間の光らない部分が多くなって開口率が低下してしまう。これを補うために単色表示部の出力レベルを上げると、単色表示部での発光素子の寿命が短くなってしまうという問題が生じる。
【0009】
本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、同一基板上で複数色表示部と単色表示部を分けて形成する表示パネルにおいて、表示領域全体における発光素子の寿命バランスを保つこと、単色表示部での画面の焼き付きを防止すること、複数表示部における解像度を向上させること、単色表示部における開口率を高めて表示性能を向上させること等が本発明の目的である。
【0010】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明による表示パネルの製造方法は、以下の各独立請求項に係る構成を少なくとも具備するものである。
【0011】
[請求項1]基板上にドットマトリクス状に有機EL素子を複数配列して単位表示領域とした表示パネルの製造方法において、一つの表示要素が異なる色からなる複数の同一面積の単位表示領域で形成された複数色表示部と、一つの表示要素が単色で一つの単位表示領域で形成された単色表示部とを前記基板上に形成するに際して前記複数色表示部における単位表示領域の一色を形成する工程で、前記単色表示部における単位表示領域を、面積前記複数色表示部における単位表示領域の面積より大きくなるように形成し、前記工程では、前記複数色表示部の形成パターンと前記単色表示部の形成パターンとに対応した開口パターンを有する成膜用マスクを用いた成膜によって前記単位表示領域が形成され、前記単色表示部に対するマスク開口面積を前記複数色表示部に対するマスク開口面積より大きくしたことを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施形態に係る表示パネルの構成を示す説明図である。表示パネル1は、基板10上に単位表示領域を形成する発光素子を複数配列して、この発光素子を選択的に点灯又は非点灯することで各種形態の表示を行うものであって、この基板10上に複数色表示部2と単色表示部3とを形成している。図においては、一点破線a及びb内に複数色表示部2と単色表示部3の表示要素を拡大して示している。
【0014】
この実施形態の表示パネル1では、複数色表示部2は一つの表示要素2Aが異なる色からなる複数の単位表示領域20R,20G,20Bで形成されており、単色表示部3は一つの表示要素3Aが単色で一つの単位表示領域30で形成されている。ここでは、複数色表示部2の表示要素2Aが3つの単位表示領域20R,20G,20Bで形成された例を示しているが、これに限らず、異なる2色或いは4色の単位表示領域であってもよい。要するに、複数の異なる色からなる単位表示領域の点灯又は非点灯或いは各色の階調調整によって、一つの表示要素の色が設定できるものであればよい。
【0015】
そして、この実施形態の表示パネル1では、単色表示部3における単位表示領域30の面積を複数色表示部2における単位表示領域20R,20G,20Bのそれぞれの面積より大きく形成している。つまり、複数色表示部2における単位表示領域20R,20G,20Bのそれぞれの面積CがC1×C2であって、単色表示部3における単位表示領域30の面積SがS1×S2であるとすると、S=S1×S2>C1×C2=Cとなるように設定している。図示の例では、単色表示部3における単位表示領域30の面積Sは複数色表示部2における単位表示領域20R,20G,20Bのそれぞれの面積Cの3倍より若干大きい面積に設定されている。本発明の実施形態においては、単位表示領域20R,20G,20B,30の形状,配列は特に限定されるものではなく、面積S>面積Cとなっていればよい。
【0016】
このような実施形態の表示パネル1によると、単色表示部3の単位表示領域30を複数色表示部2における単位表示領域20R,20G,20Bのそれぞれより大きく形成しているので、単色表示部3における開口率が複数色表示部2における開口率より高くなる(単色表示部の方が単位表示領域間の光らない部分が少なくなる。)。これによって、単色表示部3の単位表示領域30を点灯する出力レベルを複数色表示部2における単位表示領域20R,20G,20Bのそれぞれを点灯する出力レベルより下げても、複数色表示部2と単色表示部3の輝度レベルを同程度にすることができる。
【0017】
そして、更新機会の少ない、別の表現をすると継続的な点灯機会が多い単色表示部3における単位表示領域30の出力レベルを低くすることができるので、複数色表示部2と単色表示部3とを併せた表示領域全体における発光素子の寿命バランスをほぼ一定に保つことが可能になり、単色表示部3の特定表示部分で部分的な寿命の劣化が生じることで画面に焼き付きが生じてしまうという問題を回避することができる。
【0018】
また、複数色表示部2の解像度を高くした場合にも、単色表示部3では単位表示領域30を大きくして開口率を高くしているので、前述したように単色表示部3の素子寿命及び表示性能が低下することがない。よって、単色表示部3の高い表示性能を確保しながら、複数色表示部2において高解像度の表示が可能になる。
【0019】
更に、他の実施形態としては、前述の実施形態における表示パネル1を前提として、単色表示部3における単位表示領域30の発光色が、複数色表示部2における単位表示領域20R,20G,20Bの中の一色と同色であることを特徴とする。これによると、前述した作用に加えて、複数色表示部2の一つの単位表示領域を形成する工程と同じ工程で単色表示部3の単位表示領域30を形成することができるので、複数色表示部2と単色表示部3とを別々に形成する場合と比較して、形成工程の短縮化が可能となり、表示パネル1の生産性を向上させることができる。
【0020】
更に、他の実施形態としては、前述の実施形態における表示パネル1を前提として、単色表示部3は文字情報を表示する領域であり、複数色表示部2は絵柄情報又は動画像情報を表示する領域であることを特徴とする。これによると、前述した作用によって、更新機会が少ない文字情報を表示する単色表示部3においては、開口率の向上によって低出力レベルでも良好な表示性能を確保することができ、素子寿命の均一化或いは焼き付きの防止が可能になり、複数色表示部2では高解像度の絵柄又は動画表示が可能になる。特に、複数色表示部2でカラーの高精細な静止画を表示する際に有効性が高い。
【0021】
更に、他の実施形態としては、前述の実施形態における表示パネル1を前提として、単位表示領域20R,20G,20B,30を形成する発光素子が有機EL素子であることを特徴とする。これによると、長期間の積算発光時間に対して発光量の低下がみられる有機EL素子に対して、前述したように表示領域全体で寿命バランスを均一に保つことができるので、単色表示部3で文字等の更新機会が少ない情報を表示させる場合にも、特定の表示部分で生じる部分的な発光量低下による焼き付き現象を回避することが可能になる。
【0022】
前述した実施形態に係る表示パネル1の製造方法については、基板1上に従来よりなされる形成方法で、単位表示領域20R,20G,20B,30を形成することができるが、本実施形態特有の工程としては、前述した複数色表示部2と単色表示部3とを基板1上に形成するに際して、複数色表示部2における単位表示領域20R,20G,20Bの一色を形成する工程で、単色表示部における単位表示領域30を形成し、単色表示部3における単位表示領域30の面積を複数色表示部2における単位表示領域20R,20G,20Bの面積より大きく形成する。
【0023】
このような製造工程によって、前述した特徴を有する表示パネル1を形成することができるが、特には、複数色表示部2における単位表示領域20R,20G,20Bの一色を形成する工程で、単色表示部3における単位表示領域30を形成するので、複数色表示部2と単色表示部3とを別々に形成する場合と比較して、形成工程の短縮化が可能となり、表示パネル1の生産性を向上させることができる。
【0024】
更に、このような製造方法において、単位表示領域20R,20G,20B,30を形成する発光素子として一対の電極間に発光層を含む有機層を挟持してなる有機EL素子を採用する場合には、複数色表示部2の形成パターンと単色表示部3の形成パターンとに対応した開口パターンを有する成膜用マスクを用いた成膜によって単位表示領域20R,20G,20B,30が形成され、単色表示部3に対するマスク開口面積を複数色表示部2に対するマスク開口面積より大きくすることで、前述の製造工程を具体的に行うことができる。
【0025】
これによると、複数色表示部2を形成する際の一色の成膜工程を利用して、単色表示部3の成膜工程を完了することができ、形成工程の短縮化が可能となり、表示パネル1の生産性を向上させることができる。
【0026】
【実施例】
本発明の実施例として、発光素子に有機EL素子を採用した有機EL表示パネルについて説明する。図2はこの有機EL表示パネル40の構造を示す説明図(断面図)である。前述した実施形態に対応する箇所には同一符号を付している。
【0027】
本発明の実施例に係る有機EL表示パネル40は、基板1上に絶縁材11で区画されたパターンを有する下部電極12が形成され、その上に正孔輸送層13A、発光層13B、電子輸送層13Cからなる有機層13が積層されて形成され、更にその上に上部電極14が形成されており、下部電極12と上部電極14からなる一対の電極間に発光層13Bを含む有機層13を挟持してなる有機EL素子が基板1上にドットマトリクス状に複数配列されている。
【0028】
これによって、絶縁材11で区画された領域毎に有機EL素子が形成されることになり、この各有機EL素子が単位表示領域20R,20G,20B,30を形成している。
【0029】
そして、本実施例に係る有機EL表示パネル40においては、複数色表示部2と単色表示部3とが分けて形成されており、複数色表示部2は一つの表示要素2Aが異なる色からなる複数の単位表示領域20R,20G,20Bで形成されており、単色表示部3は一つの表示要素3Aが単色で一つの単位表示領域30で形成されている。
【0030】
更には、本実施例に係る有機EL表示パネル40では、単色表示部3における単位表示領域30の面積を複数色表示部2における単位表示領域20R,20G,20Bのそれぞれの面積より大きく形成している。つまり、紙面に垂直な方向の単位表示領域20R,20G,20B,30の幅が同じであるとすると、S1>C1となるように絶縁材11間の下部電極12の幅を設定している。
【0031】
そして、基板1に対しては、その周辺に形成される接着領域に形成される接着剤層15を介して封止部材16が貼り合わされており、基板1と封止部材16との間に形成される封止空間16A内に前述した有機EL素子を収容して、有機EL素子を気密に封止している。封止部材16の内面には必要に応じて乾燥手段17を配備している。また、接着剤層15内には必要に応じて封止空間16Aを確保するためのスペーサ15Aを配備している。
【0032】
以下、本発明の実施例に係る有機EL表示パネル40の各構成要素及び製造方法の一例について、具体例を挙げて説明する。
【0033】
a.電極;
図2の例では、下部電極12を陽極、上部電極14を陰極として、下部電極12側から正孔輸送層13A,発光層13B,電子輸送層13Cを積層させているが、本質的には、下部電極12,上部電極14のどちらを陰極又は陽極に設定しても構わない。電極材料としては、陽極は陰極より仕事関数の高い材料で構成され、クロム(Cr),モリブデン(Mo),ニッケル(Ni),白金(Pt)等の金属膜やITO,IZO等の酸化金属膜等の透明導電膜が用いられる。逆に陰極は陽極より仕事関数の低い材料で構成され、アルミニウム(Al),マグネシウム(Mg)等の金属膜、ドープされたポリアニリンやドープされたポリフェニレンビニレン等の非晶質半導体、Cr,NiO,Mn等の酸化物を使用できる。また、前記下部電極12,上部電極14ともに透明な材料により構成した場合には、光の放出側と反対の電極側に反射膜を設けた構成にする。
【0034】
b.有機層;
有機発光機能層を含む有機層13は、図2に示すように、正孔輸送層13A,発光層13B,電子輸送層13Cの組合わせが一般的であるが、正孔輸送層13A,発光層13B,電子輸送層13Cはそれぞれ1層だけでなく複数層積層して設けても良く、正孔輸送層13A,電子輸送層13Cについてはどちらかの層を省略しても、両方の層を省略しても構わない。また、正孔注入層,電子注入層等の有機層を用途に応じて挿入することも可能である。前記正孔輸送層13A,前記発光層13B,前記電子輸送層13Cは従来の使用されている材料(高分子材料、低分子材料を問わない)を適宜選択可能である。
【0035】
また、発光層13Bを形成する発光材料としては、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(蛍光)を呈するもの、三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(りん光)を呈するもののいずれであっても構わない。
【0036】
c.接着剤;
前記接着剤層15を形成する接着剤は、熱硬化型,化学硬化型(2液混合),光(紫外線)硬化型等を使用することができ、材料としてアクリル樹脂,エポキシ樹脂,ポリエステル,ポリオレフィン等を用いることができる。特には、加熱処理を要さず即硬化性の高い紫外線硬化型のエポキシ樹脂製接着剤の使用が好ましい。
【0037】
d.乾燥手段;
乾燥手段17は、ゼオライト,シリカゲル,カーボン,カーボンナノチューブ等の物理的乾燥剤、アルカリ金属酸化物,金属ハロゲン化物,過酸化塩素等の化学的乾燥剤、有機金属錯体をトルエン,キシレン,脂肪族有機溶剤等の石油系溶媒に溶解した乾燥剤、乾燥剤粒子を透明性を有するポリエチレン,ポリイソプレン,ポリビニルシンナエート等のバインダに分散させた乾燥剤により形成することができる。
【0038】
e.封止部材;
有機EL素子を気密に封止するための封止部材16としては、金属製,ガラス製,プラスチック製等による板状部材又は容器状部材を用いることができる。ガラス製の封止基板にプレス成形,エッチング,ブラスト処理等の加工によって封止凹部(一段掘り込み、二段掘り込みを問わない)を形成したものを用いることもできるし、或いは平板ガラスを使用してガラス(プラスチックでも良い)製のスペーサにより基板1との間に封止空間を形成することもできる。
【0039】
このような封止部材によるものだけでなく、封止膜により有機EL素子を封止してもよい。この場合の封止膜は、単層膜または複数の保護膜を積層したことにより形成することができる。使用する材料としては無機物,有機物等のどちらでもよい。無機物としては、SiN,AlN,GaN等の窒化物、SiO,Al,Ta,ZnO,GeO等の酸化物、SiON等の酸化窒化物、SiCN等の炭化窒化物、金属フッ素化合物、金属膜等を挙げることができる。有機物としては、エポキシ樹脂,アクリル樹脂,ポリパラキシレン,パーフルオロオレフィン,パーフルオロエーテル等のフッ素系高分子、CHOM,COM等の金属アルコキシド、ポリイミド前駆体、ペリレン系化合物等を挙げることができる。積層厚や材料の選択は有機EL素子の設計により適宜選択される。
【0040】
f.製造方法(一例);
まず、ガラス製の基板1上に陽極としてITO等の下部電極12を蒸着、スパッタリング等の方法で薄膜として形成し、フォトリソグラフィ等によって所望の形状にパターニングする。次に、下部電極12間を絶縁材11で絶縁して単位表示領域20R,20G,20B,30を区画して、スピンコーティング法、ディッピング法等の塗布法、スクリーン印刷法、インクジェット法等の印刷法等のウェットプロセス、又は、蒸着法、レーザ転写法等のドライプロセスで有機層13を形成する。
【0041】
更に、下部電極12に直交するように数本ストライプ状に形成した陰極として金属薄膜の上部電極14を数本形成し、下部電極12と上部電極14とでマトリックスを形成する。上部電極14は蒸着やスパッタリング等の方法で薄膜形成される。
【0042】
最後に封止部材16と基板1とを接着剤層15を介して貼り合わせて封止する。この工程は、紫外線硬化型エポキシ樹脂製の接着剤に1〜300μmの粒径のスペーサ15A(ガラスやプラスチックのスペーサが好ましい)を適量混合(0.1〜0.5重量%ほど)したものを、基板1上又は封止部材16の外縁付近に形成される接着領域にディスペンサー等を使用して塗布し、次いで、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気下で、基板1と封止部材16とを貼り合わせ、紫外線を基板1側(または封止部材16側)から接着剤層15に照射して、接着剤を硬化させる。これによって、封止部材16と基板1との封止空間16A内にアルゴンガス等の不活性ガスを封じこめた状態で有機EL素子を封止することができる。
【0043】
このような製造工程の中で、有機層13の形成工程を更に具体的に説明すると、有機層13の形成は、一例として、正孔輸送層13A,発光層13B,電子輸送層13C等の各材料を蒸着によって順次積層することによってなされる。この際に、複数色表示部2における発光層13Bの形成に際しては成膜用マスクを使用し、各単位表示領域20R,20G,20Bに対して複数の発光色に合わせて発光層の塗り分けを行う。塗り分けに際しては、RGB3色の発光を呈する有機材料、もしくは複数の有機材料を組み合わせたものを、RGBに該当する単位表示領域に成膜する。ここで1箇所の単位表示領域20R,20G,20Bに対して2回以上同材料にて成膜することで、単位表示領域20R,20G,20Bにおける未成膜部分の発生を防止することができる。
【0044】
そして、前述した塗り分けを行う際の一色の成膜工程で、単色表示部3における発光層13Bの成膜がなされる。この成膜工程では、図3に示すような成膜用マスク50が用いられる。この成膜用マスク50は、複数色表示部2に対応する領域50Aでは、3色分のピッチp毎に、一色の単位表示領域を成膜するための開口部51が形成されている(一点破線cは領域50A内の拡大図)が、単色表示部3に対応する領域50Bでは、それより大きい、領域50B全体に開口する開口部52が形成されている。これによって、一つの成膜工程で、複数色表示部2における一色の発光層13Bの成膜と単色表示部3における全体の発光層13Bの成膜を行うことが可能になる。当然ながら、この際には、単色表示部3の発光層13Bの発光色は複数色表示部2の複数色の中の一色と同じ色になる。
【0045】
g.有機EL表示パネルの各種方式等;
本発明の実施例としては、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種の設計変更が可能である。例えば、有機EL表示パネル40の駆動方式としては、ストライプ状の下部電極12と上部電極14を採用したパッシブ駆動方式以外にも、単位表示領域20R,20G,20B,30毎に区画された下部電極12のそれぞれをTFTにより駆動するアクティブ駆動方式を採用することができる。有機EL素子の発光形態についても基板1側から光を取り出すボトムエミッション方式でも、基板1とは逆側から光を取り出すトップエミッション方式でも構わない。
【0046】
また、本発明の実施例に係る有機EL表示パネル40の複数色表示部2では2色以上の複数色発光であればよい。複数色発光を実現するためには、前述の塗り分け方式を含むことは勿論のこと、白色や青色等の単色の発光機能層にカラーフィルタや蛍光材料による色変換層を組み合わせた方式(CF方式、CCM方式)、単色の発光機能層の発光エリアに電磁波を照射する等して複数発光を実現する方式(フォトブリーチング方式)、2色以上の単位表示領域を縦に積層し一つの単位表示領域を形成した方式(SOLED(transparent Stacked OLED)方式)等を採用することができる。
【0047】
このような実施形態又は実施例に係る表示パネル及びその製造方法によると、同一基板1上で複数色表示部2と単色表示部3を分けて形成する表示パネルにおいて、表示領域全体における発光素子の寿命バランスを保つことができると共に、単色表示部3での画面の焼き付きを防止することができる。また、複数表示部2における解像度を向上させることできることができ、単色表示部3における開口率を高めて表示性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る表示パネルを示す説明図である。
【図2】本発明の実施例に係る有機EL表示パネルを示す説明図(断面図)である。
【図3】本発明の実施例に係る製造方法に用いられる成膜用マスクを示す説明図である。
【符号の説明】
1 表示パネル
2 複数色表示部 2A 表示要素
3 単色表示部 3A 表示要素
10 基板
20R,20G,20B,30 単位表示領域
11 絶縁材
12 下部電極
13 有機層
13A 正孔輸送層
13B 発光層
13C 電子輸送層
14 上部電極
15 接着剤層 15A スペーサ
16 封止部材
17 乾燥剤

Claims (1)

  1. 基板上にドットマトリクス状に有機EL素子を複数配列して単位表示領域とした表示パネルの製造方法において、
    一つの表示要素が異なる色からなる複数の同一面積の単位表示領域で形成された複数色表示部と、一つの表示要素が単色で一つの単位表示領域で形成された単色表示部とを前記基板上に形成するに際して前記複数色表示部における単位表示領域の一色を形成する工程で、
    前記単色表示部における単位表示領域を、面積前記複数色表示部における単位表示領域の面積より大きくなるように形成し
    前記工程では、前記複数色表示部の形成パターンと前記単色表示部の形成パターンとに対応した開口パターンを有する成膜用マスクを用いた成膜によって前記単位表示領域が形成され、
    前記単色表示部に対するマスク開口面積を前記複数色表示部に対するマスク開口面積より大きくした
    ことを特徴とする表示パネルの製造方法
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