JP4396864B2 - 表示装置およびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、熱転写法による転写発光層を有する有機発光素子を用いた表示装置およびその製造方法に関する。
有機発光素子の製造方法の一つとして、熱転写を用いたパターン作製法が開示されている。熱転写法は、支持材に発光材料を含む転写層を形成したドナー要素を形成し、このドナー要素を、有機発光素子を形成するための被転写基板に対向配置し、減圧環境下で輻射線を照射することにより転写層を被転写基板に転写する方法である。支持材には、ガラスなどの剛体を用いる場合(例えば、特許文献1参照。)と、柔軟性フィルムを用いる場合(例えば、特許文献2参照。)とがある。後者の場合、ドナー要素を被転写基板上の電極に完全密着させて転写を行う。前者の場合、被転写基板上に発光領域を規定する絶縁層を設けておき、この絶縁層の高さ分だけ被転写基板とドナー基板との距離を離間させた状態で輻射線を照射し、転写層を昇華または気化させて被転写基板に転写する。
特開2006−309994号公報 特開2003−168569号公報 特開2003−168569号公報
しかしながら、特許文献1に記載されたように、ドナー要素の支持材にガラス等の剛体を用いた場合には、発光領域内における転写発光層の膜厚分布や隣接する発光領域への混色を抑えるため、発光領域を規定する絶縁層の寸法・形状や、転写パターンの幅,位置などにおいて、より改善の余地があった。
ちなみに、特許文献3では、転写層を昇華または気化させる転写方法においてフリンジパターンの対策が開示されているが、根本的な発光領域内の転写発光層の膜厚分布の改善や混色の防止については記載されていない。
また、転写工程においては、図30(A)に示したように、転写層850を形成したドナー基板840を、第1電極813,絶縁層814,正孔注入層および正孔輸送層815ABを形成した被転写基板811に、大気圧の差圧を用いて密着させるので、成膜済みの正孔注入層および正孔輸送層815ABが、ドナー基板840の密着圧力によりドナー基板840へ加圧転写される、いわゆる逆転写が生じてしまうおそれがあった。このような逆転写の現象は、ドナー基板840による加圧に、転写時のレーザ光による加熱が加わると顕著になりやすかった。逆転写が生じてしまうと、被転写基板811上の正孔注入層および正孔輸送層815ABの成膜面が乱されてしまうので、図30(B)に示したように、そこをパスとして電流リークCLが発生し、表示装置を点灯させた際、スジムラや、まだら状のムラの原因となってしまうという問題がある。そのため、逆転写を確実に抑えることが望まれていた。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、発光領域内の転写発光層の膜厚分布を抑制すると共に、逆転写を抑えて表示品位を向上させることができる表示装置およびその製造方法を提供することにある。
本発明による表示装置は、被転写基板に、赤色,緑色および青色のいずれかの光を発生する長方形の有機発光素子が各色別に長手方向に配列された赤色素子列,緑色素子列および青色素子列を行方向に順に配置したものであって、有機発光素子は、第1電極と、第1電極の発光領域に対応して開口部を有する絶縁層と、発光層を含むと共に少なくとも発光領域に形成された有機層と、第2電極とを有し、赤色素子列および緑色素子列の発光層は、第1電極および絶縁層が形成された被転写基板と、発光材料を含む転写層が形成されたドナー基板とを、絶縁層を間にして対向配置し、輻射線を照射して転写層を昇華または気化させて少なくとも発光領域に転写することにより形成された転写発光層であり、絶縁層を赤色素子列,緑色素子列および青色素子列の各々に均等分すると、青色素子列における絶縁層とドナー基板との接触面積が最も大きく、発光領域の端から引いた絶縁層への接線とドナー基板の表面との交点をA、Aより被転写基板へ下ろした垂線と絶縁層の表面との交点をCとすると、転写発光層は前記Cを含んで形成されているものである。ここに「接線」とは、絶縁層の側面が傾斜面または凸形状である場合は、上述したように、発光領域の端から引いた絶縁層への接線であるが、絶縁層の側面が凹形状である場合は、発光領域の端と、絶縁層の側面のうち発光領域側へ最も突出した位置とを結ぶ直線である。
本発明による表示装置の製造方法は、被転写基板に、赤色,緑色および青色のいずれかの光を発生する長方形の有機発光素子を各色別に長手方向に配列した赤色素子列,緑色素子列および青色素子列を行方向に順に配置する表示装置を製造するものであって、第1電極と、第1電極の発光領域に対応して開口部を有する絶縁層と、発光層を含むと共に少なくとも発光領域に形成された有機層と、第2電極とを順に形成することにより有機発光素子を形成する工程を含み、発光層を形成する工程において、赤色素子列および緑色素子列の発光層を、第1電極および絶縁層が形成された被転写基板と、発光材料を含む転写層が形成されたドナー基板とを、絶縁層を間にして対向配置し、輻射線を照射して転写層を昇華または気化させて少なくとも発光領域に転写することにより形成した転写発光層とし、青色素子列の発光層を蒸着により形成し、絶縁層を赤色素子列,緑色素子列および青色素子列の各々に均等分すると、青色素子列における絶縁層とドナー基板との接触面積を最も大きくし、発光領域の端から引いた絶縁層への接線とドナー基板の表面との交点をA、Aより被転写基板へ下ろした垂線と絶縁層の表面との交点をCとすると、転写発光層をCを含んで形成するようにしたものである。
本発明による表示装置では、発光領域の端から引いた絶縁層への接線とドナー基板の表面との交点をA、Aより被転写基板へ下ろした垂線と絶縁層の表面との交点をCとすると、転写発光層はCを含んで形成されているので、発光領域内の転写発光層の膜厚分布が小さくなる。よって、輝度ムラ,色ムラ,発光効率の低下などが抑えられ、表示品位が向上する。
また、赤色素子列および緑色素子列の発光層のみが転写発光層とされており、絶縁層を赤色素子列,緑色素子列および青色素子列の各々に均等分すると、青色素子列における絶縁層とドナー基板との接触面積が最も大きくなっているので、逆転写が抑えられ、スジムラやまだら状のムラの発生が回避され、表示品質が向上する。
本発明の表示装置、または本発明の表示装置の製造方法によれば、発光領域の端から引いた絶縁層への接線とドナー基板の表面との交点をA、Aより被転写基板へ下ろした垂線と絶縁層の表面との交点をCとし、転写発光層を、Cを含んで形成するようにしたので、発光領域内の転写発光層の膜厚分布を小さくすることができる。よって、輝度ムラ,色ムラ,発光効率の低下などを抑え、表示品位を向上させることができる。
また、赤色素子列および緑色素子列の発光層のみを転写発光層とし、絶縁層を赤色素子列,緑色素子列および青色素子列の各々に均等分すると、青色素子列における絶縁層とドナー基板との接触面積が最も大きくなるようにしたので、逆転写を抑えて表示品質を向上させることが可能となる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る表示装置の構成を表すものである。この表示装置は、極薄型の有機発光カラーディスプレイ装置などとして用いられるものであり、例えば、ガラスよりなる被転写基板11の上に、後述する複数の有機発光素子10R,10G,10Bがマトリクス状に配置されてなる表示領域110が形成されると共に、この表示領域110の周辺に、映像表示用のドライバである信号線駆動回路120および走査線駆動回路130が形成されたものである。
表示領域110内には画素駆動回路140が形成されている。図2は、画素駆動回路140の一例を表したものである。この画素駆動回路140は、後述する第1電極15の下層に形成され、駆動トランジスタTr1および書き込みトランジスタTr2と、その間のキャパシタ(保持容量)Csと、第1の電源ライン(Vcc)および第2の電源ライン(GND)の間において駆動トランジスタTr1に直列に接続された有機発光素子10R(または10G,10B)とを有するアクティブ型の駆動回路である。駆動トランジスタTr1および書き込みトランジスタTr2は、一般的な薄膜トランジスタ(TFT(Thin Film Transistor))により構成され、その構成は例えば逆スタガー構造(いわゆるボトムゲート型)でもよいしスタガー構造(トップゲート型)でもよく特に限定されない。
画素駆動回路140において、列方向には信号線120Aが複数配置され、行方向には走査線130Aが複数配置されている。各信号線120Aと各走査線130Aとの交差点が、有機発光素子10R,10G,10Bのいずれか一つ(サブピクセル)に対応している。各信号線120Aは、信号線駆動回路120に接続され、この信号線駆動回路120から信号線120Aを介して書き込みトランジスタTr2のソース電極に画像信号が供給されるようになっている。各走査線130Aは走査線駆動回路130に接続され、この走査線駆動回路130から走査線130Aを介して書き込みトランジスタTr2のゲート電極に走査信号が順次供給されるようになっている。
図3は、表示領域110の平面構成の一例を表したものである。表示領域110には、赤色の光を発生する有機発光素子10Rと、緑色の光を発生する有機発光素子10Gと、青色の光を発生する有機発光素子10Bとが、順に全体としてマトリクス状に形成されている。有機発光素子10R,10G,10Bは長方形の平面形状を有し、各色別に長手方向(列方向)に配列された赤色素子列110R,緑色素子列110G,青色素子列110Bを構成している。これらの赤色素子列110R,緑色素子列110G,青色素子列110Bは、表示領域110内において、行方向に順に配置されている。なお、隣り合う有機発光素子10R,10G,10Bの組み合わせが一つの画素(ピクセル)10を構成している。画素ピッチは例えば300μmである。
図4は図3に示した有機発光素子10R,10G,10Bの断面構成を表したものである。有機発光素子10R,10G,10Bは、それぞれ、基板11の側から、上述した画素駆動回路140の駆動トランジスタ(図示せず)および平坦化絶縁膜(図示せず)を間にして、陽極としての第1電極13、絶縁層14、後述する発光層15Cを含む有機層15、および陰極としての第2電極16がこの順に積層された構成を有している。
このような有機発光素子10R,10G,10Bは、窒化ケイ素(SiNx )などの保護膜17により被覆され、更にこの保護膜17上に接着層20を間にしてガラスなどよりなる封止用基板30が全面にわたって貼り合わされることにより封止されている。
第1電極13は、例えば、ITO(インジウム・スズ複合酸化物)により構成されている。
絶縁層14は、第1電極13と第2電極16との絶縁性を確保すると共に発光領域を正確に所望の形状にするためのものであり、例えばポリイミドなどの感光性樹脂により構成されている。絶縁層14には、第1電極13の発光領域13Aに対応して開口部が設けられている。なお、有機層15および第2電極16は、発光領域13Aだけでなく絶縁層14の上にも連続して設けられていてもよいが、発光が生じるのは絶縁層14の開口部だけである。
有機層15は、第1電極13の側から順に、正孔注入層および正孔輸送層15AB,発光層15Cおよび電子輸送層および電子輸送層15DEを積層した構成を有するが、これらのうち発光層15C以外の層は必要に応じて設ければよい。また、有機層15は、有機発光素子10R,10G,10Bの発光色によってそれぞれ構成が異なっていてもよい。正孔注入層は、正孔注入効率を高めるためのものであると共に、リークを防止するためのバッファ層である。正孔輸送層は、発光層15Cへの正孔輸送効率を高めるためのものである。発光層15Cは、電界をかけることにより電子と正孔との再結合が起こり、光を発生するものである。電子輸送層は、発光層15Cへの電子輸送効率を高めるためのものである。電子注入層は、例えば厚みが0.3nm程度であり、LiF,Li2 Oなどにより構成されている。なお、図4では、正孔注入層および正孔輸送層を一層(正孔注入層および正孔輸送層15AB)、電子輸送層および電子注入層を一層(電子輸送層および電子注入層15DE)として表している。
有機発光素子10Rの正孔注入層は、例えば、厚みが5nm以上300nm以下であり、4,4’,4”−トリス(3−メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(m−MTDATA)あるいは4,4’,4”−トリス(2−ナフチルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(2−TNATA)により構成されている。有機発光素子10Rの正孔輸送層は、例えば、厚みが5nm以上300nm以下であり、ビス[(N−ナフチル)−N−フェニル]ベンジジン(α−NPD)により構成されている。有機発光素子10Rの発光層15Cは、例えば、厚みが10nm以上100nm以下であり、9,10−ジ−(2−ナフチル)アントラセン(ADN)に2,6≡ビス[4´≡メトキシジフェニルアミノ)スチリル]≡1,5≡ジシアノナフタレン(BSN)を30重量%混合したものにより構成されている。有機発光素子10Rの電子輸送層は、例えば、厚みが5nm以上300nm以下であり、8≡ヒドロキシキノリンアルミニウム(Alq3 )により構成されている。
有機発光素子10Gの正孔注入層は、例えば、厚みが5nm以上300nm以下であり、m−MTDATAあるいは2−TNATAにより構成されている。有機発光素子10Gの正孔輸送層は、例えば、厚みが5nm以上300nm以下であり、α−NPDにより構成されている。有機発光素子10Gの発光層15Cは、例えば、厚みが10nm以上100nm以下であり、ADNにクマリン6(Coumarin6)を5体積%混合したものにより構成されている。有機発光素子10Gの電子輸送層は、例えば、厚みが5nm以上300nm以下であり、Alq3 により構成されている。
有機発光素子10Bの正孔注入層は、例えば、厚みが5nm以上300nm以下であり、m−MTDATAあるいは2−TNATAにより構成されている。有機発光素子10Bの正孔輸送層は、例えば、厚みが5nm以上300nm以下であり、α−NPDにより構成されている。有機発光素子10Bの発光層15Cは、例えば、厚みが10nm以上100nm以下であり、ADNに4,4´≡ビス[2≡{4≡(N,N≡ジフェニルアミノ)フェニル}ビニル]ビフェニル(DPAVBi)を2.5重量%混合したものにより構成されている。有機発光素子10Bの電子輸送層は、例えば、厚みが5nm以上300nm以下であり、Alq3 により構成されている。
図5および図6は、有機発光素子10R,10G,10Bの発光層15Cと、第1電極13の発光領域13Aおよび絶縁層14との位置関係を表したものである。有機発光素子10R,10G,10Bの発光層15Cは、後述するように、第1電極13および絶縁層14が形成された被転写基板11と、発光材料を含む転写層50が形成されたドナー基板40とを、絶縁層14を間にして対向配置し、レーザ光を照射して転写層50を昇華または気化させて少なくとも発光領域13Aに転写することにより形成された転写発光層である。更に、発光領域13Aの端から引いた絶縁層14への接線とドナー基板40の表面との交点をA、Aより被転写基板11へ下ろした垂線と絶縁層14の表面との交点をCとすると、発光層15CはCを含んで形成されている。
図4に示した第2電極16は、例えば、厚みが5nm以上50nm以下であり、アルミニウム(Al),マグネシウム(Mg),カルシウム(Ca),ナトリウム(Na)などの金属元素の単体または合金により構成されている。中でも、マグネシウムと銀との合金(MgAg合金)、またはアルミニウム(Al)とリチウム(Li)との合金(AlLi合金)が好ましい。
図4に示した保護膜17は、有機層15に水分などが侵入することを防止するためのものであり、透過水性および吸水性の低い材料により構成されると共に十分な厚みを有している。また、保護膜17は、発光層15Cで発生した光に対する透過性が高く、例えば80%以上の透過率を有する材料により構成されている。このような保護膜17は、例えば、厚みが2μmないし3μm程度であり、無機アモルファス性の絶縁性材料により構成されている。具体的には、アモルファスシリコン(α−Si),アモルファス炭化シリコン(α−SiC),アモルファス窒化シリコン(α−Si1-x x )およびアモルファスカーボン(α−C)が好ましい。これらの無機アモルファス性の絶縁性材料は、グレインを構成しないので透水性が低く、良好な保護膜17となる。また、保護膜17は、ITOのような透明導電材料により構成されていてもよい。
図4に示した接着層20は、例えば熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂により構成されている。
図4に示した封止用基板30は、有機発光素子10R,10G,10Bの第2電極16の側に位置しており、接着層20と共に有機発光素子10R,10G,10Bを封止するものであり、有機発光素子10R,10G,10Bで発生した光に対して透明なガラスなどの材料により構成されている。封止用基板30には、例えば、カラーフィルタ(図示せず)が設けられており、有機発光素子10R,10G,10Bで発生した光を取り出すと共に、有機発光素子10R,10G,10B並びにその間の配線において反射された外光を吸収し、コントラストを改善するようになっていてもよい。
カラーフィルタは、封止用基板30のどちら側の面に設けられてもよいが、有機発光素子10R,10G,10Bの側に設けられることが好ましい。カラーフィルタが表面に露出せず、接着層20により保護することができるからである。また、発光層15Cとカラーフィルタとの間の距離が狭くなることにより、発光層15Cから出射した光が隣接する他の色のカラーフィルタに入射して混色を生じることを避けることができるからである。カラーフィルタは、赤色フィルタ,緑色フィルタおよび青色フィルタ(いずれも図示せず)を有しており、有機発光素子10R,10G,10Bに対応して順に配置されている。
赤色フィルタ,緑色フィルタおよび青色フィルタは、それぞれ例えば矩形形状で隙間なく形成されている。これら赤色フィルタ,緑色フィルタおよび青色フィルタは、顔料を混入した樹脂によりそれぞれ構成されており、顔料を選択することにより、目的とする赤,緑あるいは青の波長域における光透過率が高く、他の波長域における光透過率が低くなるように調整されている。
この表示装置は、例えば次のようにして製造することができる。
まず、上述した材料よりなる被転写基板11を用意し、この被転写基板11の上に駆動トランジスタを含む画素駆動回路140を形成したのち、全面に感光性樹脂を塗布することにより平坦化絶縁膜を形成し、露光および現像により所定の形状にパターニングすると共に、駆動トランジスタと第1電極13との接続孔(図示せず)を形成し、焼成する。
次いで、例えばスパッタ法により、上述した材料よりなる第1電極13を形成し、例えばドライエッチングにより所定の形状に成形する。なお、被転写基板11の所定の位置には、後述する転写工程においてドナー基板との位置合わせに使用するアライメントマークが形成されている。
続いて、被転写基板11の全面にわたり感光性樹脂を塗布し、例えばフォトリソグラフィ法により発光領域に対応して開口部を設け、焼成することにより、絶縁層14を形成する。
そののち、例えば蒸着法により、上述した厚みおよび材料よりなる正孔注入層および正孔輸送層15ABを順次成膜する。
正孔注入層および正孔輸送層15ABを形成したのち、熱転写法により、発光層15Cを形成する。すなわち、図5に示したように、第1電極13および絶縁層14が形成された被転写基板11と、発光材料を含む転写層50が形成されたドナー基板40とを、絶縁層14を間にして対向配置し、真空環境下で両基板を密着させたのち、真空保持フレームで両基板間の真空を保持しながら大気圧環境下へ搬出する。これにより、基板内外の圧力差により、ドナー基板40は被転写基板11に均一に密着する。ただし、ドナー基板40上の転写層50の表面と、被転写基板11上の正孔注入層および正孔輸送層15AB(図6には図示せず)の表面との間には、絶縁層14の厚み(高さ)分の距離が保たれている。
続いて、レーザ光を照射して転写層50を昇華または気化させて少なくとも発光領域13Aに転写することにより、図6および図7に示したように、発光層15Cを形成する。このとき、発光領域13Aの端から引いた絶縁層14への接線とドナー基板40の表面との交点をA、Aより被転写基板11へ下ろした垂線と絶縁層14の表面との交点をCとすると、発光層15Cを、Cを含んで形成する。これにより、この表示装置では、発光領域13A内の発光層15Cの膜厚分布を抑制し、表示品位を向上させることができるようになっている。
また、発光領域13Aに対して行方向に隣接する発光領域13Aの端から引いた絶縁層14への接線とドナー基板40の表面との交点をB、Bより被転写基板11へ下ろした垂線と絶縁層14の表面との交点をDとすると、発光層15Cを、Dを含まないで形成することが好ましい。隣接する発光領域13Aへの混色を抑制することができ、表示品位を向上させることができるからである。
更に、発光領域13Aの行方向両側で得られる交点C間の距離をCC,交点D間の距離をDDとすると、発光層15Cの行方向における幅Wを、CC以上DD未満とすることが好ましい。このようにすることにより、発光領域13A内の発光層15Cの膜厚分布や、隣接する発光領域13Aへの混色を抑制し、表示品位を向上させることができるからである。また、レーザ光のスポットサイズなど、転写条件の最適化を容易に行うことができ、条件出し時間を短縮することができる。更に、転写の位置精度マージンの予測が可能となり、後述する変形例のように、マージンを拡大するための絶縁層14の形状の設計を可能とすることもできる。
加えて、発光領域13Aの端と、絶縁層14およびドナー基板40の接触面(絶縁層14の上面の平坦面)との間の行方向における距離dを、4μm以上とすることが好ましい。逆転写に起因するスジムラやまだら状のムラ等の悪影響を抑えることができるからである。
なお、ドナー基板40は、例えば、共通基板(図示せず)上に、光熱変換層(図示せず)を形成したものであり、必要に応じて、共通基板と光熱変換層との間にアモルファスシリコンなどの吸収層を配置してレーザ光の吸収効率を高めたり、光熱変換層の酸化防止のため窒化ケイ素(SiNx)などの保護層で被覆するようにしてもよい。共通基板は、被転写基板11との位置合わせが可能な堅固さを有すると共に、レーザ光に対する透過性の高い材料、例えばガラスにより構成されている。光熱変換層は、例えばモリブデン(Mo),チタン(Ti),クロム(Cr)あるいはこれらを含む合金など吸収率の高い金属材料により構成されている。転写層50は、上述した有機発光素子10R,10G,10Bの発光層15Cの材料を含み、各色別に用意したドナー基板40上に、例えば真空蒸着により形成されたものである。
有機発光素子10R,10G,10Bの発光層15Cを形成したのち、例えば蒸着により、電子輸送層および電子注入層15DE、並びに第2電極16を形成する。このようにして、有機発光素子10R,10G,10Bを形成する。
有機発光素子10R,10G,10Bを形成したのち、これらの上に上述した材料よりなる保護膜17を形成する。保護膜17の形成方法は、下地に対して影響を及ぼすことのない程度に、成膜粒子のエネルギーが小さい成膜方法、例えば蒸着法またはCVD法が好ましい。また、保護膜17は、第2電極16を大気に暴露することなく、第2電極16の形成と連続して行うことが望ましい。大気中の水分や酸素により有機層15が劣化してしまうのを抑制することができるからである。更に、有機層15の劣化による輝度の低下を防止するため、保護膜17の成膜温度は常温に設定すると共に、保護膜17の剥がれを防止するために膜のストレスが最小になる条件で成膜することが望ましい。
また、例えば、上述した材料よりなる封止用基板30の上に、赤色フィルタの材料をスピンコートなどにより塗布し、フォトリソグラフィ技術によりパターニングして焼成することにより赤色フィルタを形成する。続いて、赤色フィルタと同様にして、青色フィルタおよび緑色フィルタを順次形成する。
そののち、保護膜17の上に、接着層20を形成し、この接着層20を間にして封止用基板30を貼り合わせる。その際、封止用基板30のカラーフィルタ31を形成した面を、有機発光素子10R,10G,10B側にして配置することが好ましい。以上により、図1に示した表示装置が完成する。
このようにして得られた表示装置では、各画素に対して走査線駆動回路130から書き込みトランジスタTr2のゲート電極を介して走査信号が供給されると共に、信号線駆動回路120から画像信号が書き込みトランジスタTr2を介して保持容量Csに保持される。すなわち、この保持容量Csに保持された信号に応じて駆動トランジスタTr1がオンオフ制御され、これにより、各有機発光素子10R,10G,10Bに駆動電流Idが注入されることにより、正孔と電子とが再結合して発光が起こる。この光は、第2電極16,カラーフィルタおよび封止用基板30を透過して取り出される。
ここでは、発光層15Cが、発光領域13Aの端から引いた絶縁層14への接線とドナー基板40の表面との交点をA、Aより被転写基板11へ下ろした垂線と絶縁層14の表面との交点をCとすると、Cを含んで形成されているので、発光領域13A内の発光層15Cの膜厚分布が抑制されている。よって、輝度ムラ,色ムラあるいは発光効率の低下が抑えされ、表示品位が向上する。
このように本実施の形態では、発光領域13Aの端から引いた絶縁層14への接線とドナー基板40の表面との交点をA、Aより被転写基板11へ下ろした垂線と絶縁層14の表面との交点をCとすると、発光層15Cを、Cを含んで形成するようにしたので、発光領域13A内の発光層15Cの膜厚分布を抑制し、表示品位を向上させることができる。
また、発光領域13Aに対して行方向に隣接する発光領域13Aの端から引いた絶縁層14への接線とドナー基板40の表面との交点をB、Bより被転写基板11へ下ろした垂線と絶縁層14の表面との交点をDとすると、発光層15Cを、Dを含まないで形成するようにしたので、隣接する発光領域13Aへの混色を抑制することができ、表示品位を向上させることができる。
更に、発光領域13Aの行方向両側で得られる交点C間の距離をCC,交点D間の距離をDDとすると、発光層15Cの行方向における幅Wを、CC以上DD未満とするようにしたので、発光領域13A内の発光層15Cの膜厚分布や、隣接する発光領域13Aへの混色を抑制し、表示品位を向上させることができる。また、転写条件の最適化を容易に行うことができ、条件出し時間を短縮することができる。更に、転写の位置精度マージンの予測が可能となり、後述する変形例のように、マージンを拡大するための絶縁層14の形状の設計を可能とし、歩留まりを更に高めることもできる。
加えて、発光領域13Aの端と、絶縁層14およびドナー基板40の接触面との間の行方向における距離dを、4μm以上とするようにしたので、逆転写に起因するスジムラやまだら状のムラ等の悪影響を抑えることができる。
なお、上記実施の形態では、絶縁層14の側面が傾斜面である場合について説明したが、絶縁層14の側面は、図8に示したような凸形状、あるいは図9に示したような凹形状でもよく、種々の変形が可能である。
例えば、図10または図11に示したように、絶縁層14の上面には、リブ(突条部または突出部)14Aが設けられていてもよい。このリブ14Aは、図12に示したように、発光領域13Aの長手方向および幅方向の両方に延びていてもよいし、図13に示したように、発光領域13Aの長手方向にのみ設けられていてもよいし、図14に示したように、点状に配置されていてもよい。なお、リブ14Aは、絶縁層14を成形するフォトリソグラフィ工程において二重露光することにより形成することができる。
また、リブ14Aは、図15に示したように、絶縁層14の上面の両端に設けられていてもよい。あるいは、図16または図17に示したように、絶縁層14の形状は、発光領域13Aの両端で異なっていてもよい。
(第2の実施の形態)
図18は、本発明の第2の実施の形態に係る表示装置の絶縁層14の形状を表したものである。この表示装置は、有機発光素子10R,10Gの発光層15Cのみが、転写により形成された転写発光層であり、有機発光素子10Bの発光層15Cは、蒸着など、転写以外の方法により形成されたものである。更に、絶縁層14を赤色素子列110R,緑色素子列110Gおよび青色素子列10Bの各々に均等分すると、青色素子列10Bにおける絶縁層14とドナー基板40との接触面積(すなわち、リブ14Aの上面の面積)が最も大きくなっている。これにより、この表示装置では、逆転写そのものを抑制することができ、スジムラやまだら状のムラの発生を回避して、表示品質を向上させることができるようになっている。また、転写の位置精度マージンをより拡大することができ、歩留まりを更に向上させることも可能となっている。
転写発光層である有機発光素子10R,10Gの発光層15Cを形成する工程では、レーザ光を、絶縁層14とドナー基板40との接触面(リブ14Aの上面)を回避して照射し、これにより、有機発光素子10R,10Gの発光層15Cを、この接触面を回避して形成することが好ましい。逆転写をほとんど生じさせずに有機発光素子10R,10Gの発光層15Cを転写することができ、電流リーク量を低減し、表示ムラの発生を抑えることができるからである。
なお、絶縁層14のリブ14Aは、図18に示したように、発光領域13Aの長手方向にのみ設けられていてもよいし、図19に示したように、発光領域13Aの長手方向および幅方向の両方に延びていてもよいし、図20に示したように、発光領域13Aの幅方向にのみ設けられていてもよいし、図21に示したように、点状に配置されていてもよい。
更に、本発明の具体的な実施例について説明する。
(実施例1)
第1の実施の形態と同様にして、赤色および青色の有機発光素子10R,10Bを有する表示装置を作製した。その際、発光領域13Aの幅、距離CC,DDを測定したところ、発光領域13Aの幅は70μm、距離CCは78μm、距離DDは122μmであった。有機発光素子10R,10Bの発光層15Cを、いずれも転写により形成し、レーザ光のスポットサイズの長軸を70μmから130μmまで変化させることにより、発光層15Cの行方向における幅Wを、70μmから130μmまで変化させた。なお、レーザ光のスポットサイズの短軸は20μmに固定し、スポットサイズの長手方向に直交する方向においてレーザ光を走査した。レーザ光の波長は800nm、エネルギ密度は2.6E-3J/μm2 とした。得られた発光層15Cは、発光領域13Aの中心に対し、ほぼ中心に転写された。
(実施例2)
絶縁層14の上面に、図10に示したようなリブ14Aを形成し、距離CCを82μm、距離DDを118μmとしたことを除いては、実施例1と同様にして表示装置を作製した。
実施例1,2で得られた表示装置について、有機発光素子10Rの発光領域13Aにおける発光層15Cの膜厚分布と、有機発光素子10Bの発光効率を調べた。その結果を図22および図23にそれぞれ示す。
図22および図23から分かるように、発光層15CがCを含まない場合、すなわち発光層15Cの行方向における幅Wが距離CCよりも狭い場合には、有機発光素子10Rの発光領域13Aにおける発光層15Cの膜厚分布が急激に大きくなってしまっていた。これは、面内の輝度ムラや色度ムラの原因となってしまう。一方、発光層15CがDを含まない場合、すなわち、発光層15Cの行方向における幅Wが距離DDよりも広い場合、隣接する有機発光素子10Bの発光効率が急激に低下してしまっていた。
すなわち、発光層15Cの行方向における幅Wを、CC以上DD未満とするようにすれば、発光領域13A内の発光層15Cの膜厚分布や、隣接する発光領域13Aへの混色を抑制し、表示品位を向上させることができることが分かった。
(実施例3−1〜3−4)
第1の実施の形態と同様にして、赤色,緑色および青色の有機発光素子10R,10G,10Bを有する表示装置を作製した。その際、絶縁層14を成形する際のリソグラフィ条件を調整することにより、発光領域13Aの端13Bと、絶縁層14およびドナー基板40の接触面60との間の行方向における距離dを、実施例3−1では5μm、実施例3−2では4μm、実施例3−3では3μm、実施例3−4では2μmと異ならせた。
(実施例4)
第2の実施の形態と同様にして、赤色,緑色および青色の三色の表示装置を作製した。その際、距離dを15μmないしそれ以上とした。
実施例3−1〜3−4および実施例4で得られた表示装置について、点灯時のスジムラおよびまだら状のムラの有無を確認した。その結果を表1に示す。
Figure 0004396864
表1から分かるように、距離dを4μmまたはそれ以上とした実施例3−1,3−2および実施例4では、3μmまたは2μmとした実施例3−3,3−4に比べて、スジムラおよびまだら状のムラのいずれも良好に抑えられていた。これは、実施例3−1,3−2では、距離dを長くすることにより電流リークパスの長さが確保され、抵抗値が増して、ムラが抑制されたからであると考えられ、実施例4では逆転写そのものが抑えられたからであると考えられる。すなわち、距離dを4μm以上とすることにより、逆転写に起因するスジムラやまだら状のムラ等の悪影響を抑えることができ、表示品質を高めることができることが分かった。
(モジュールおよび適用例)
以下、上述した各実施の形態で説明した表示装置の適用例について説明する。上記各実施の形態の表示装置は、テレビジョン装置,デジタルカメラ,ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなど、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。
(モジュール)
上記各実施の形態の表示装置は、例えば、図24に示したようなモジュールとして、後述する適用例1〜5などの種々の電子機器に組み込まれる。このモジュールは、例えば、被転写基板11の一辺に、封止用基板30および接着層20から露出した領域210を設け、この露出した領域210に、信号線駆動回路120および走査線駆動回路130の配線を延長して外部接続端子(図示せず)を形成したものである。外部接続端子には、信号の入出力のためのフレキシブルプリント配線基板(FPC;Flexible Printed Circuit)220が設けられていてもよい。
(適用例1)
図25は、上記各実施の形態の表示装置が適用されるテレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル310およびフィルターガラス320を含む映像表示画面部300を有しており、この映像表示画面部300は、上記各実施の形態に係る表示装置により構成されている。
(適用例2)
図26は、上記各実施の形態の表示装置が適用されるデジタルカメラの外観を表したものである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部410、表示部420、メニュースイッチ430およびシャッターボタン440を有しており、その表示部420は、上記各実施の形態に係る表示装置により構成されている。
(適用例3)
図27は、上記各実施の形態の表示装置が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体510,文字等の入力操作のためのキーボード520および画像を表示する表示部530を有しており、その表示部530は、上記各実施の形態に係る表示装置により構成されている。
(適用例4)
図28は、上記各実施の形態の表示装置が適用されるビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部610,この本体部610の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ620,撮影時のスタート/ストップスイッチ630および表示部640を有しており、その表示部640は、上記各実施の形態に係る表示装置により構成されている。
(適用例5)
図29は、上記各実施の形態の表示装置が適用される携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体710と下側筐体720とを連結部(ヒンジ部)730で連結したものであり、ディスプレイ740,サブディスプレイ750,ピクチャーライト760およびカメラ770を有している。そのディスプレイ740またはサブディスプレイ750は、上記各実施の形態に係る表示装置により構成されている。
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態および実施例では、転写工程でレーザ光を照射する場合について説明したが、例えばランプなど他の輻射線を照射するようにしてもよい。
また、上記第1の実施の形態では、発光色数と同じく三回の転写を行う場合について説明したが、第1の実施の形態においても第2の実施の形態と同様に、赤色および緑色の発光層15Cのみを熱転写法により形成したのち、青色共通層を蒸着法により全面成膜するようにしてもよい。このとき、有機発光素子10Rでは、赤色発光材料を含む発光層15Cと、青色発光材料を含む青色共通層とが形成されているが、最もエネルギー準位の低い赤色にエネルギー移動が起こり、赤色発光が支配的となる。有機発光素子10Gでは、緑色発光材料を含む発光層15Cと、青色発光材料を含む青色共通層とが形成されているが、よりエネルギー準位の低い緑色にエネルギー移動が起こり、緑色発光が支配的となる。有機発光素子10Bでは、青色共通層のみを有するので、青色発光が生じる。
更に、例えば、上記実施の形態および実施例において説明した各層の材料および厚み、または成膜方法,成膜条件およびレーザ光の照射条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、または他の成膜方法,成膜条件および照射条件としてもよい。例えば、第1電極13は、ITOのほか、IZO(インジウム・亜鉛複合酸化物)により構成されていてもよい。また、第1電極13は、反射電極により構成してもよい。その場合、第1電極13は、例えば、厚みが100nm以上1000nm以下であり、できるだけ高い反射率を有するようにすることが発光効率を高める上で望ましい。例えば、第1電極13を構成する材料としては、クロム(Cr),金(Au),白金(Pt),ニッケル(Ni),銅(Cu),タングステン(W)あるいは銀(Ag)などの金属元素の単体または合金が挙げられる。更に、例えば第1電極13は、誘電体多層膜を有するようにすることもできる。
加えて、例えば、上記実施の形態においては、被転写基板11の上に、第1電極13,有機層15および第2電極16を被転写基板11の側から順に積層し、封止用基板30の側から光を取り出すようにした場合について説明したが、積層順序を逆にして、被転写基板11の上に、第2電極16,有機層15および第1電極13を被転写基板11の側から順に積層し、被転写基板11の側から光を取り出すようにすることもできる。
更にまた、例えば、上記実施の形態では、第1電極13を陽極、第2電極16を陰極とする場合について説明したが、陽極および陰極を逆にして、第1電極13を陰極、第2電極16を陽極としてもよい。さらに、第1電極13を陰極、第2電極16を陽極とすると共に、被転写基板11の上に、第2電極16,有機層15および第1電極13を被転写基板11の側から順に積層し、被転写基板11の側から光を取り出すようにすることもできる。
加えてまた、上記実施の形態では、有機発光素子10R,10G,10Bの構成を具体的に挙げて説明したが、全ての層を備える必要はなく、また、他の層を更に備えていてもよい。例えば、第1電極13と有機層15との間に、酸化クロム(III)(Cr2 3 ),ITO(Indium-Tin Oxide:インジウム(In)およびスズ(Sn)の酸化物混合膜)などからなる正孔注入用薄膜層を備えていてもよい。
更にまた、上記実施の形態では、第2電極16が半透過性電極により構成され、発光層15Cで発生した光を第2電極16の側から取り出す場合について説明したが、発生した光を第1電極13の側から取り出すようにしてもよい。この場合、第2電極16はできるだけ高い反射率を有するようにすることが発光効率を高める上で望ましい。
加えてまた、上記各実施の形態では、アクティブマトリクス型の表示装置の場合について説明したが、本発明はパッシブマトリクス型の表示装置への適用も可能である。更にまた、アクティブマトリクス駆動のための画素駆動回路の構成は、上記各実施の形態で説明したものに限られず、必要に応じて容量素子やトランジスタを追加してもよい。その場合、画素駆動回路の変更に応じて、上述した信号線駆動回路120や走査線駆動回路130のほかに、必要な駆動回路を追加してもよい。
本発明の第1の実施の形態に係る表示装置の構成を表す図である。 図1に示した画素駆動回路の一例を表す図である。 図1に示した表示領域の構成を表す平面図である。 図3に示した有機発光素子の構成を表す断面図である。 図1に示した表示装置の製造方法を工程順に表し、被転写基板とドナー基板との位置関係を表す断面図である。 図5に続く工程を表し、有機発光素子の発光層と、第1電極の発光領域および絶縁層との位置関係を表す断面図である。 図6に示した工程において形成された発光層の平面図である。 図5に示した絶縁層の変形例を表す断面図である。 図5に示した絶縁層の他の変形例を表す断面図である。 図5に示した絶縁層の更に他の変形例を表す断面図である。 図5に示した絶縁層の更に他の変形例を表す断面図である。 図5に示した絶縁層の更に他の変形例を表す断面図である。 図5に示した絶縁層の更に他の変形例を表す断面図である。 図5に示した絶縁層の更に他の変形例を表す断面図である。 図5に示した絶縁層の更に他の変形例を表す断面図である。 図5に示した絶縁層の更に他の変形例を表す断面図である。 図5に示した絶縁層の更に他の変形例を表す断面図である。 本発明の第2の実施の形態に係る表示装置の絶縁層の形状を表す断面図である。 図18に示した絶縁層の変形例を表す断面図である。 図18に示した絶縁層の他の変形例を表す断面図である。 図18に示した絶縁層の更に他の変形例を表す断面図である。 実施例1の結果を表す図である。 実施例2の結果を表す図である。 上記各実施の形態の表示装置を含むモジュールの概略構成を表す平面図である。 上記各実施の形態の表示装置の適用例1の外観を表す斜視図である。 (A)は適用例2の表側から見た外観を表す斜視図であり、(B)は裏側から見た外観を表す斜視図である。 適用例3の外観を表す斜視図である。 適用例4の外観を表す斜視図である。 (A)は適用例5の開いた状態の正面図、(B)はその側面図、(C)は閉じた状態の正面図、(D)は左側面図、(E)は右側面図、(F)は上面図、(G)は下面図である。 従来の転写方法の問題点を説明するための図である。
符号の説明
10…画素、10R,10G,10B…有機発光素子、11…被転写基板、13…第1電極、14…絶縁層、15…有機層、15A…正孔注入層、15B…正孔輸送層、15C…発光層、15D…電子輸送層、16…第2電極、17…保護膜、20…接着層、30…封止用基板、40…ドナー基板、50…転写層

Claims (8)

  1. 被転写基板に、赤色,緑色および青色のいずれかの光を発生する長方形の有機発光素子が各色別に長手方向に配列された赤色素子列,緑色素子列および青色素子列を行方向に順に配置した表示装置であって、
    前記有機発光素子は、第1電極と、前記第1電極の発光領域に対応して開口部を有する絶縁層と、発光層を含むと共に少なくとも前記発光領域に形成された有機層と、第2電極とを有し、
    記赤色素子列および前記緑色素子列の発光層は、前記第1電極および前記絶縁層が形成された前記被転写基板と、発光材料を含む転写層が形成されたドナー基板とを、前記絶縁層を間にして対向配置し、輻射線を照射して前記転写層を昇華または気化させて少なくとも前記発光領域に転写することにより形成された転写発光層であり、
    前記絶縁層を前記赤色素子列,前記緑色素子列および前記青色素子列の各々に均等分すると、前記青色素子列における前記絶縁層と前記ドナー基板との接触面積が最も大きく、
    前記発光領域の端から引いた前記絶縁層への接線と前記ドナー基板の表面との交点をA、前記Aより前記被転写基板へ下ろした垂線と前記絶縁層の表面との交点をCとすると、前記転写発光層は前記Cを含んで形成されてい
    示装置。
  2. 前記青色素子列における前記絶縁層の上面にリブを有し、前記リブの上面と前記ドナー基板とが接触する
    請求項1記載の表示装置。
  3. 前記発光領域に対して前記行方向に隣接する発光領域の端から引いた前記絶縁層への接線と前記ドナー基板の表面との交点をB、前記Bより前記被転写基板へ下ろした垂線と前記絶縁層の表面との交点をDとすると、前記転写発光層は前記Dを含まないで形成されてい
    求項1記載の表示装置。
  4. 前記発光領域の前記行方向両側で得られる交点C間の距離をCC,交点D間の距離をDDとすると、前記転写発光層の前記行方向における幅は、前記CC以上前記DD未満であ
    求項記載の表示装置。
  5. 前記発光領域の端と、前記絶縁層および前記ドナー基板の接触面との間の前記行方向における距離は、4μm以上であ
    求項1記載の表示装置。
  6. 前記転写発光層は、前記絶縁層と前記ドナー基板との接触面を回避して形成されてい
    求項記載の表示装置。
  7. 被転写基板に、赤色,緑色および青色のいずれかの光を発生する長方形の有機発光素子を各色別に長手方向に配列した赤色素子列,緑色素子列および青色素子列を行方向に順に配置する表示装置の製造方法であって、
    第1電極と、前記第1電極の発光領域に対応して開口部を有する絶縁層と、発光層を含むと共に少なくとも前記発光領域に形成された有機層と、第2電極とを順に形成することにより前記有機発光素子を形成する工程を含み、
    前記発光層を形成する工程において、前記赤色素子列および前記緑色素子列の発光層を、前記第1電極および前記絶縁層が形成された前記被転写基板と、発光材料を含む転写層が形成されたドナー基板とを、前記絶縁層を間にして対向配置し、輻射線を照射して前記転写層を昇華または気化させて少なくとも前記発光領域に転写することにより形成した転写発光層とし、前記青色素子列の発光層を蒸着により形成し、
    前記絶縁層を前記赤色素子列,前記緑色素子列および前記青色素子列の各々に均等分すると、前記青色素子列における前記絶縁層と前記ドナー基板との接触面積を最も大きくし、
    前記発光領域の端から引いた前記絶縁層への接線と前記ドナー基板の表面との交点をA、前記Aより前記被転写基板へ下ろした垂線と前記絶縁層の表面との交点をCとすると、前記転写発光層を前記Cを含んで形成する
    表示装置の製造方法。
  8. 前記青色素子列における前記絶縁層の上面にリブを設け、前記リブの上面と前記ドナー基板とを接触させる
    請求項7記載の表示装置の製造方法。
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