JP4928073B2 - 有機ｅｌパネルの製造方法および有機ｅｌパネル - Google Patents

Description

画素毎に有機材料を塗り分けて蒸着形成することで、異なる発光色の画素を形成したフルカラーの有機ＥＬパネルの製造に関する。

有機ＥＬパネルは、有機ＥＬ素子を用いた表示パネルであり、次世代フラットパネルディスプレイとして期待されている。特に、有機ＥＬ素子は、自発光型でコントラストが高く、高視野角であり、応答速度も速いため、非常に優秀な表示デバイスの一つである。

有機ＥＬ素子は、ガラス基板上に形成された第１の電極上に有機材料を蒸着し、さらに前記有機材料の上に第２の電極を形成することで作製され、フルカラーディスプレイとして用いられる場合、ＲＧＢで異なる有機材料を蒸着する塗り分け方式や、白色発光材料を蒸着し、ＲＧＢのカラーフィルターを介してフルカラー化する白色方式等の方法がある。

白色方式の場合、ＲＧＢの各画素に対し、同一の材料を蒸着すればよいが、塗り分け方式の場合、ＲＧＢそれぞれのマスクを用いて順に異なる材料を蒸着する。高精細のパネルを形成するためには、精度良く蒸着することが必要であり、精細度が高いマスクが必要となる。

通常、有機材料を蒸着する際、被蒸着基板（第１の電極が形成されたガラス基板）を上側に配置し、その真下にマスクを密着させ、下から気化させた有機材料を、マスク開口部の露出した第１の電極に付着させて有機ＥＬ素子を形成する。

ここで、高精細マスクは数十ｕｍと薄いため、マスクの自重による撓みが発生する。マスクが撓むと、被蒸着基板との密着性が悪くなり、有機材料を基板全面に均一に蒸着することが困難となる。このため、マスク本体のある方向に張力を印加して蒸着するという方法が一般的に採られている。

なお、有機ＥＬ素子の蒸着については、例えば特許文献１などに記載がある。

特開２００２−２３１４４９

最近のように、ディスプレイの高精細化が進展し、同色画素のピッチが１００〜１５０ｕｍ程度にまで縮小されると、図１に示すような、数十ｕｍの幅ｗ及び高さｈの矩形開口部が、ｘ方向ピッチｐｘ、ｙ方向ピッチｐｙに配置されたマスク５が必要となる。

マスク５は、精細度が高くなるに従い、マスク開口部３を除く非開口領域（マスク材部）が狭くなる。

マスク開口部３のｘ方向最短距離をｄｘ、ｙ方向最短距離をｄｙとすると、それぞれｄｘ＝ｐｘ−ｗ、ｄｙ＝ｐｙ−ｈと表せ、開口ピッチｐｘ、ｐｙが縮小されるほど、また開口寸法ｗ、ｈが大きいほど最短距離ｄｘ、ｄｙは小さくなる。

最短距離ｄｘで幅を成す非開口領域はｙ方向の張力と、最短距離ｄｙで幅を成す非開口領域はｘ方向の張力と釣り合いを保つがゆえ、最短距離ｄｘ、ｄｙが狭いと、マスクに張力を印加した際、開口部の変形が大きくなり、均一に蒸着することが困難となる。

一方、最短距離ｄｘ、ｄｙを確保するため、開口ピッチｐｘ、ｐｙに対し、開口寸法ｗ、ｈを小さくすることは可能である。しかし、このようにすると、発光面積が小さくなり、一定の発光量を得るためには、有機ＥＬ素子に対する電流密度を大きくする必要があり、有機ＥＬ素子の電流負荷が増大し、素子の寿命を短縮させてしまうという課題がある。

本発明に係る有機ＥＬパネルの製造方法は、画素毎に有機材料を塗り分けて蒸着形成することで、異なる発光色の画素を形成したフルカラーの有機ＥＬパネルを製造する方法であって、少なくとも１色で発光するための有機材料を蒸着する工程において、第１マスクを利用して、この第１マスクの開口部に対応する第１群の画素に１つの色で発光するための有機材料を蒸着する第１工程と、第２マスクを利用して、この第２マスクの開口部に対応する第２群の画素に前記１つの色と同一の色で発光するための有機材料を蒸着する第２工程とを含み、前記第１マスクを用いた第１工程と、前記第２マスクを用いた第２工程において、同一色で発光するが、異なる有機材料を蒸着し、前記第１マスクを用いた第１工程と、前記第２マスクを用いた第２工程において、蒸着する異なる有機材料は、発光効率の特性が異なる同色の画素を形成する材料であり、前記第１マスクと前記第２マスクを用いて、特性の異なる同色の素子を、一つのパネルに形成する。

本発明によれば、マスクとして、２つ以上のマスクを利用し、１つの色の有機ＥＬ素子を形成する。従って、マスクにおける開口の間隔を大きなものとでき、高精細な画素形成においても、マスクの強度を十分なものにできる。これによって、開口を十分大きなものにでき、有機ＥＬ素子の発光面積を大きくして素子の寿命を長くすることもできる。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。

（実施形態）
図２は、実施形態で用いる蒸着マスクセットである。この実施形態では、マスクセットは、サブマスクＡ（図２（Ａ））、サブマスクＢ（図２（Ｂ））の２つから構成されている。そして、このサブマスクＡ、Ｂを用いて、従来と同じ画素数を蒸着する。

サブマスクＡでは、図１に示す従来マスクの開口部のうち、奇数行奇数列と、偶数行偶数列のもののみを有している。一方、サブマスクＢでは、従来マスクの開口部のうち、奇数行偶数列と、偶数行奇数列のもののみを有している。

これにより、実施形態のサブマスクＡ、Ｂの開口部の数は図１の半分となり、その開口部のピッチｐｘ’、ｐｙ’は、図１の従来マスクのピッチｐｘ、ｐｙに比べ倍に長くなる。すなわち、ｐｘ’＝２・ｐｘ、ｐｙ’＝２・ｐｙとなる。

このため、開口部間の水平垂直距離ｄｘ’、ｄｙ’は、画素ピッチｐｘ、ｐｙだけ長くなり、マスク材の領域が増える。このため、同一張力印加時にも開口部の変形が少なく、より均一な蒸着が期待できる。

また、高精細化しても、開口部を従来以上に大きくすることが可能である。このため、有機ＥＬ素子の発光面積を十分大きく確保することができ、有機ＥＬ素子の寿命を長く保つことができる。

ここで、実施形態の蒸着マスクセットを利用して有機ＥＬ素子を作製する工程は、サブマスクＡ、Ｂを用いて順次蒸着を行う。例えば、まずサブマスクＡを用いて、ある色の画素を蒸着後、次にサブマスクＢを用いてまだ蒸着されていない、先と同一色の画素を蒸着する。すなわち、１つの色の有機画素について、蒸着工程がサブマスクの数だけ必要となる。そこで、ＲＧＢで最も精度良く蒸着したい画素のみサブマスク化したり、２色のみサブマスク化することも好適である。

また、サブマスクを用いて形成される有機ＥＬ素子は、作製の際のタイムラグ等に起因して素子特性が互いに異なる可能性が高くなる。例えば、同一電流に対する発光強度（発光効率）などが異なることが考えられる。これらは表示ムラを発生させるため、サブマスクＡ、Ｂは素子特性の違いが表示に現れにくい開口部配置とすることが望ましい。

図２のようなドット市松模様の同色パターンは表示ムラとして認識されにくく、また高精細であるがゆえにさらに隣接同色画素の輝度差を効果的に目立たなくできるであろう。

図２以外でも、奇数行、偶数行で分けたサブマスクや、奇数列、偶数列で分けたサブマスク等、サブマスクパターンは様々考えられるが、表示ムラを目立たなくするという意味では市松模様が最も好適である。

（他の実施形態）
上記実施形態のサブマスクを用いると、同色画素の蒸着をする際、サブマスクＡで蒸着するある色の有機ＥＬ素子と、サブマスクＢで蒸着する同色の有機ＥＬ素子は、互いに特性が異なるように形成することが可能である。

一般に、有機ＥＬ素子の特性として、高色純度、高発光効率、高寿命である素子が望ましいが、すべてを単一の素子で実現することは困難である。

そこで、本実施形態では、サブマスクを用いて特性の異なる同色画素を形成し、両者の特性を補完して表示する有機ＥＬパネルを形成する。

図３には、例えば、ＲＡ、ＧＡ、ＢＡをサブマスクＡで形成し、ＲＢ、ＧＢ、ＢＢをサブマスクＢで形成した２×２の画素が示されている。

また、例えば、図４に示されるように、サブマスクＡで形成する画素は、色純度は良いが発光効率が低く、サブマスクＢで形成する画素は、色純度は悪いが発光効率が高い場合を考える。このような調整は、画素に蒸着する有機材料を変更することによって容易に行うことができる。

通常の有機ＥＬ素子は、電極間に、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層などの有機層を有しており、これらの有機材料として各種のものが提案されている。発光層におけるホスト物質や、ドープ物質などにも各種のものがあり、この選択によって各色において、色純度は良いが発光効率が低い、色純度は悪いが発光効率が高い、というような有機ＥＬ素子を構成することが可能である。

そして、いずれかの特性を有する画素のみでパネルを形成すると、上記サブマスクＡによる画素のみの場合では色は良いが、消費電力が高く、上記サブマスクＢによる画素のみの場合では色は悪いが、消費電力は低いといった偏ったパネルとなる。

しかし、サブマスクＡ、Ｂを用いて、特性の異なる同色の素子を、図３のような画素として一つのパネルに形成することにより、消費電力はＡより低いが、Ｂよりは高く、色もＡより悪いがＢよりは良いという、両者の中間の特性を有するパネルが作製できる。

なお、図３のように、ＲＧＢすべての同色画素に対し、上記サブマスクＡ、Ｂを用いて形成する必要は必ずしもなく、特に特性を調整したい色（１色または２色）の画素のみを有機材料を変更して、特性の異なるものから形成しても良い。

また、図５は、さらに他の実施形態であり、有機ＥＬ素子の第１の電極が形成された基板であり、第１の電極上の有機材料および第２の電極を蒸着して各画素の有機ＥＬ素子が形成される。

そして、この実施形態では、サブマスクＡを用いてある色の材料が蒸着される画素６、電極７と、サブマスクＢを用いてそれと同色の材料が蒸着される画素８、電極９、電気光学素子１０と、から構成されている。

すなわち、１つの色の画素について、サブマスクＡを用いて形成される画素については、通常の画素であるが、サブマスクＢを用いて形成される画素は、電気光学素子１０を含んでいる。この電気光学素子１０は、例えば光センサーや、太陽電池素子などが考えられる。例えば、光センサーであれば、その配置や構成に応じて、外光の入射量や、対応する有機ＥＬ素子の発光量を計測することが可能であり、これによって発光量を制御することなどが可能になる。

そして、画素８には、受光部を有する電気光学素子１０が配置されており、有機ＥＬ材料を蒸着する電極９の面積が、画素６の電極７と比較して小さくなる。各画素は発光能力は等しい必要があり、従って画素８においては、画素６と比較し、電流密度が大きくなり、素子の寿命が短くなってしまう。

しかし、これらの画素の有機材料の蒸着は、別のマスクを用いて行う。そこで、蒸着する有機材料として、画素８に蒸着する材料を画素６より長寿命なものを用い、サブマスクを用いて蒸着することで、寿命についての平均化を図ることができる。そして、電気光学素子１０を有することで、有機ＥＬパネルを高機能化することができる。

従来のマスクの構成を示す図である。 実施形態のマスクの構成を示す図である。 マスクＡ、Ｂを用いた画素の構成例を示す図である。 有機材料の発光特性を示す図である。 電気光学素子を有する場合の構成を示す図である。

符号の説明

１ サブマスクＡ、２ 画素、３ マスク開口部、４ サブマスクＢ、５ マスク、６，８ 画素、７，９ 電極、１０ 電気光学素子。

Claims (2)

1. 画素毎に有機材料を塗り分けて蒸着形成することで、異なる発光色の画素を形成したフルカラーの有機ＥＬパネルを製造する方法であって、
   少なくとも１色で発光するための有機材料を蒸着する工程において、
   第１マスクを利用して、この第１マスクの開口部に対応する第１群の画素に１つの色で発光するための有機材料を蒸着する第１工程と、
   第２マスクを利用して、前記第１マスクを用いてまだ蒸着されていない画素である、第２マスクの開口部に対応する第２群の画素に前記１つの色と同一の色で発光するための有機材料を蒸着する第２工程と、
   を含み、
   前記第１マスクを用いた第１工程と、前記第２マスクを用いた第２工程において、同一色で発光するが、異なる有機材料を蒸着し、
   前記第１マスクを用いた第１工程と、前記第２マスクを用いた第２工程において、蒸着する異なる有機材料は、発光効率の特性が異なるが同色の画素を形成する材料であり、前記第１マスクと前記第２マスクを用いて、特性の異なる同色の素子を、一つのパネルに形成する
   ことを特徴とする有機ＥＬパネルの製造方法。
2. 請求項１に記載の方法によって、製造された有機ＥＬパネル。

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