WO2021199189A1 - 表示装置およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

表示装置(1)は、複数のサブ画素(SP)を有し、基板(2)と薄膜トランジスタ層(3)と発光素子層(4)と封止層(5)とをこの順に備えている。薄膜トランジスタ層は、複数の薄膜トランジスタ(31)を覆う平坦化膜(32)を備え、発光素子層は、複数の発光素子(ES)を備え、平坦化膜には、サブ画素毎に、それぞれのサブ画素における発光素子の発光領域をそれぞれ規定する枠状のトレンチ(131)が設けられている。

Description

表示装置およびその製造方法
 本開示は、表示装置およびその製造方法に関する。
 自発光型の表示装置は、下部電極と上部電極とを有し、これら下部電極と上部電極との間に、発光層を含む機能層が設けられた構成を有している。
 このような表示装置では、下部電極と上部電極の短絡防止のため、下部電極のエッジを、バンクもしくはエッジカバーと称される例えば格子状の絶縁層で覆うとともに、該絶縁層の開口部内に発光材料を塗布する(例えば、特許文献1参照)。
日本国公開特許公報「特開2008-288171号公報」
 しかしながら、従来の表示装置は、発光領域が、上記絶縁層の開口部内に限られており、開口率が低い(つまり、発光領域の発光面積が小さい)。しかも、従来の表示装置は、いわゆるコーヒーリング現象により、実際に発光するのは、ほぼ、上記絶縁層の開口部端のみとなることがある。このため、表示画面が非常に暗くなるという問題がある。
 本開示は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、発光領域内での実質的な均一発光を実現することができるとともに、従来よりも開口率が高い高輝度な表示装置を提供することにある。
 上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る表示装置は、複数のサブ画素を有する表示装置であって、支持体と、薄膜トランジスタ層と、発光素子層と、上記発光素子層を封止する封止層とを、この順に備え、上記薄膜トランジスタ層は、複数の薄膜トランジスタと、上記複数の薄膜トランジスタを覆う平坦化膜と、を備え、上記発光素子層は、発光色が互いに異なる複数の発光素子を備え、上記複数の発光素子は、それぞれ、下部電極と、発光層を含む機能層と、上部電極とを、上記平坦化膜側からこの順に備え、上記下部電極は、上記サブ画素毎に島状に設けられたサブ画素電極であり、上記上部電極は、上記複数のサブ画素に共通して設けられた共通電極であり、上記平坦化膜には、上記サブ画素毎に、それぞれの上記サブ画素における上記発光素子の発光領域をそれぞれ規定する枠状のトレンチが設けられている。
 上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る表示装置の製造方法は、本開示の一態様に係る上記表示装置の製造方法であって、上記支持体上に、上記複数の薄膜トランジスタと、上記複数の薄膜トランジスタを覆う上記平坦化膜と、を備えた上記薄膜トランジスタ層を形成する工程と、上記平坦化膜に、上記サブ画素毎に、上記トレンチを形成する工程と、上記複数の発光素子を形成する工程と、を含み、上記複数の発光素子を形成する工程は、上記下部電極を形成する工程を含み、上記下部電極を形成する工程では、それぞれの上記サブ画素における上記発光素子の端部が、それぞれの上記サブ画素における上記トレンチの内部に位置するように上記下部電極を形成する。
 本開示の一態様によれば、下部電極と上部電極との短絡防止および発光領域内での実質的な均一発光を実現することができるとともに、従来よりも開口率が高い表示装置を提供することができる。
実施形態1に係る表示装置における画素の概略構成の一例を示す平面図である。 図1に示すサブ画素のA-A’線矢視断面図である。 図2に示す発光素子の積層構造の一例を模式的に示す図である。 発光素子が図3に示す積層構造を有する場合における、図1に示す画素のB-B’線矢視断面図である。 実施形態1に係る表示装置の概略構成の一例を示す平面図である。 実施形態1に係る表示装置の製造工程を工程順に示すフローチャートである。 従来の表示装置における画素の概略構成の一例を示す平面図である。 図7に示すサブ画素のC-C’線矢視断面図である。 実施形態1に係る発光素子の積層構造の他の一例を模式的に示す図である。 実施形態1に係る発光素子の積層構造のさらに他の一例を模式的に示す図である。 実施形態2に係る表示装置におけるサブ画素の概略構成を示す断面図である。
 〔実施形態1〕
 本発明の実施の一形態について、図1~図10に基づいて説明すれば、以下の通りである。
 (表示装置の概略構成)
 図5は、本実施形態に係る表示装置1の概略構成の一例を示す平面図である。
 図5に示すように、表示装置1は、複数のサブ画素SPを含む表示領域DAと、表示領域DAを取り囲むように表示領域DAの周囲に設けられた額縁領域NDAとを備えている。
 額縁領域NDAは、非表示領域であり、端子部TSと、表示領域DAとの間に設けられた折り曲げ部ZSとを有する。端子部TSには、例えば、IC(集積回路)チップおよびFPC(フレキシブル印刷回路基板)等の、図示しない電子回路基板が設けられている。
 表示部DAには、複数の走査信号線Gn、複数の発光制御線EM、および複数の初期化電位線ILが、行方向に伸びるように延設されている。また、表示部DAには、複数の電源線PLおよび複数のデータ信号線DLが、列方向に伸びるように延設されている。なお、複数の電源線PLは、行方向および列方向に伸びるように、格子状に設けられていてもよい。
 サブ画素SPは、走査信号線Gnとデータ信号線DLとの交点に対応するように、マトリクス状に複数設けられている。
 表示装置1は、サブ画素SPとして、例えば、赤色(R)のサブ画素RSP、緑色(G)のサブ画素GSP、青色(B)のサブ画素BSPを有している。なお、本実施形態では、これらサブ画素RSP、サブ画素GSP、サブ画素BSPを特に区別する必要がない場合、これらサブ画素RSP、サブ画素GSP、およびサブ画素BSPを総称して単に「サブ画素SP」と称する。画素Pは、これらRGBの3つの異なる色を呈する3つの各色のサブ画素SPで構成されている。このため、表示領域DAには、これらRGBの3つの異なる色を呈する3つの各色のサブ画素SPからなる画素Pが、マトリクス状に設けられている。
 これらサブ画素RSP、サブ画素GSP、およびサブ画素BSPは、例えば、走査信号線Gnの延伸方向に、この順に繰り返し並べて配列されている。また、これらサブ画素RSP、サブ画素GSP、およびサブ画素BSPは、それぞれ、データ信号線DLの延伸する方向に沿って、色毎に複数並べて配列されている。
 以下では、表示装置1が、上記配列を有する、RGBのサブ画素SP(つまり、サブ画素RSP、サブ画素GSP、サブ画素BSP)を備えているものとして説明を行う。但し、上記例示は一例であり、表示装置1は、RGB以外のサブ画素SPを備えていてもよい。また、サブ画素SPの配列も上記配列に限定されない。
 図1は、本実施形態に係る表示装置1における画素Pの概略構成の一例を示す平面図(透視図)である。図2は、図1に示すサブ画素SPのA-A’線矢視断面図である。
 表示装置1は、自発光型の表示装置である。図1に示すように、各サブ画素SPには、それぞれが自発光型の発光素子ESが形成されている。
 赤色のサブ画素RSPには、発光素子ESとして、発光色が赤色の発光素子RES(赤色発光素子)が設けられている。緑色のサブ画素GSPには、発光素子ESとして、発光色が緑色の発光素子GES(緑色発光素子)が設けられている。青色のサブ画素BSPには、発光素子ESとして、発光色が青色の発光素子BES(青色発光素子)が設けられている。このため、表示領域DAには、発光色が互いに異なる複数の発光素子ESが設けられている。なお、本実施形態では、これら発光素子RES、発光素子GES、発光素子BESを特に区別する必要がない場合、これら発光素子RES、発光素子GES、発光素子BESを総称して単に「発光素子ES」と称する。また、発光素子ESにおける各層についても、発光素子RESと発光素子GESと発光素子BESとで特に区別する必要がない場合、同様に総称するものとする。
 図2に示すように、表示装置1は、基板2と、薄膜トランジスタ層3と、発光素子層4と、封止層5とを、この順に備えている。
 基板2は、薄膜トランジスタ層3から封止層5までの各層を支持する支持体である。基板2は、例えば、ガラス、石英、セラミックス等の無機材料からなる無機基板であってもよく、ポリエチレンテレフタレート、ポリカルバゾール、ポリイミド等の樹脂を主成分とする可撓性基板であってもよい。例えば、2層のポリイミド膜およびこれらに挟まれた無機膜によって基板2を構成することもできる。また、基板2には、アルミニウム、鉄等の金属からなる金属基板の表面に、酸化シリコン(SiOx)、窒化リシコン(SiNx)、有機絶縁材料等の絶縁膜をコーティングした基板を用いてもよい。また、基板2には、Al等を含む金属基板の表面に陽極酸化等の方法で絶縁化処理を施した基板等を用いてもよい。
 なお、表示装置1が、発光素子ESの上方(つまり、発光素子ESにおける基板2とは反対側)から光を射出するトップエミッション型の表示装置である場合、使用する基板2は特に限定されない。しかしながら、表示装置1が、発光素子ESの下方(つまり、基板2の裏面側)から光を射出するボトムエミッション型の表示装置である場合には、基板2としては、透明または半透明の透光性基板が用いられる。
 薄膜トランジスタ層3には、発光素子層4における各発光素子ESを制御するサブ画素回路が形成されている。サブ画素回路は、表示領域DAに、各サブ画素SPに対応して、サブ画素SP毎に設けられている。薄膜トランジスタ層3には、これらサブ画素回路および該サブ画素回路に接続する配線が形成されている。
 薄膜トランジスタ層3は、図示しない、半導体層、第1無機絶縁膜、第1配線、第2無機絶縁膜、第2配線、第3無機絶縁膜、第3配線、および、平坦化膜32が、基板2側からこの順に設けられた構成を有している。
 半導体層は、基板2上に、島状に設けられている。なお、半導体層の下層(具体的には、基板2と薄膜トランジスタ層3との間)には、水、酸素等の異物の侵入を防ぐ、図示しないバリア層(ベースコート層)が設けられていてもよい。バリア層は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン等の無機絶縁膜を用いて構成することができる。
 第1無機絶縁膜は、ゲート絶縁膜であり、半導体層を覆うように、表示領域DA全域に渡って設けられている。第1配線は、第1無機絶縁膜上に形成された第1金属層であり、前記走査信号線Gnおよび前記発光制御線EMを含む。第2無機絶縁膜は、第1無機絶縁膜上に、第1配線を覆って設けられている。第2配線は、第2無機絶縁膜上に形成された第2金属層であり、前記初期化電位線ILを含む。第3無機絶縁膜は、第2無機絶縁膜上に、第2配線を覆って設けられている。第3配線は、第3無機絶縁膜上に形成された第3金属層であり、前記データ信号線DLおよび前記電源線PLを含む。平坦化膜32は、第3無機絶縁膜上に、第3配線を覆って設けられている。
 半導体層は、例えば低温多結晶シリコン(LTPS)で構成される。なお、半導体層は、トランジスタのチャネル領域以外の領域が導体化されていてもよい。
 第1金属層、第2金属層、第3金属層、および第4金属層は、例えば、アルミニウム、タングステン、モリブデン、タンタル、クロム、チタン、および銅の少なくとも1つを含む金属の単層膜あるいは複層膜によって構成される。
 第1無機絶縁膜、第2無機絶縁膜、および第3無機絶縁膜は、例えば、CVD(化学気相成長)法によって形成された、酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜等の無機絶縁膜によって構成することができる。平坦化膜32は、例えば、ポリイミド、アクリル樹脂等の塗布可能な有機材料によって構成することができる。
 サブ画素回路部は、階調電圧による発光素子ESへの電流制御を行う。サブ画素回路部は、各サブ画素SPにおける発光素子ESを個々に駆動させることができれば、その構成は特に限定されるものではない。
 サブ画素回路部は、例えば、駆動トランジスタ、書き込み制御トランジスタ、電源供給制御トランジスタ、発光制御トランジスタ、閾値電圧補償トランジスタ、初期化トランジスタ、容量素子等の複数の素子を任意に組み合わせて構成することができる。また、これらの素子は、任意に、前記走査信号線Gn、前記データ信号線DL、前記初期化電位線IL、前記電源線PL、前記発光制御線EM等に接続され、所望の機能を果たすことができる。
 サブ画素回路部は、上述した、駆動トランジスタ、書き込み制御トランジスタ、電源供給制御トランジスタ、発光制御トランジスタ、閾値電圧補償トランジスタ、初期化トランジスタ等の複数の薄膜トランジスタ31を含んでいる。薄膜トランジスタ層3における、表示領域DAに対応する領域には、これら複数の薄膜トランジスタ31が形成されている。これら薄膜トランジスタ31は、それぞれ、上記半導体膜、上記第1無機絶縁膜、上記第1配線と同層のゲート電極、上記第2無機絶縁膜、上記第3無機絶縁膜、および、上記第3配線と同層のソース・ドレイン電極を含む。平坦化膜32は、これら複数の薄膜トランジスタ31の表面を平坦化するように、これら複数の薄膜トランジスタ31を覆っている。
 これら複数の薄膜トランジスタ31のうち、発光素子ESの電流を制御する駆動トランジスタは、図2に示す、発光制御トランジスタである薄膜トランジスタ31aを介して、発光素子ESの下部電極41に接続される。薄膜トランジスタ31aのゲート端子は、自段(自サブ画素SP)の発光素子ESの発光/非発光のタイミングを制御する、自段の発光制御線EMに接続されている。
 平坦化膜32には、サブ画素SP毎に、トレンチ131およびコンタクトホール部132が設けられている。
 薄膜トランジスタ31aのソース電極は、平坦化膜32に形成されているコンタクトホール部132を介して、発光素子ESの下部電極41と電気的に接続されている。これにより、薄膜トランジスタ31aのソース電極と発光素子ESの下部電極41とは、コンタクトホール部132内において、図1および図2に示す、薄膜トランジスタ-発光素子コンタクト部33を形成している。なお、発光素子ESの下部電極41は、平坦化膜32上に形成されている。
 トレンチ131は、図1に示すように、それぞれのサブ画素SPにおける発光素子ESを囲むように枠状に形成されている。このため、薄膜トランジスタ-発光素子コンタクト部33は、それぞれのサブ画素SPにおける枠状のトレンチ131の内側(言い替えれば、トレンチ131で囲まれた領域内)に設けられている。なお、トレンチ131については、後で詳述する。
 発光素子層4は、上述した複数の発光素子ES(具体的には、発光素子RES・GES・BES)を備えている。発光素子層4は、薄膜トランジスタ層3側から順に、下部電極41、機能層42、上部電極43が、この順に積層された構成を有している。
 発光素子ESは、自発光素子であり、それぞれ、下部電極41と、少なくとも発光層を含む機能層42(活性層)と、上部電極43と、を含む。前述したように、発光素子ESは、各サブ画素SPに対応して、サブ画素SP毎に形成されている。
 下部電極41および上部電極43は、一方がアノード(陽極)であり、他方がカソード(陰極)である。下部電極41は、サブ画素SP毎に島状にパターン形成されたサブ画素電極である。上部電極43は、全サブ画素SPに共通して形成された共通電極である。
 機能層42は、発光素子ESにおける下部電極41と上部電極43との間の層であり、少なくとも発光層を含んでいる。
 発光素子ESは、例えば、QLED(量子ドット発光ダイオード)であってもよいし、OLED(有機発光ダイオード)であってもよい。発光素子ESがQLEDである場合、発光層には、発光材料として量子ドット(QD)を含む量子ドット発光層が用いられる。発光素子ESがOLEDである場合、発光層には、発光材料として有機発光材料を用いた有機発光層が用いられる。
 発光素子ESがQLEDである場合、アノードとカソードとの間の駆動電流によって正孔と電子とが発光層内で再結合し、これによって生じたエキシトンが、量子ドットの伝導帯準位から価電子帯準位に遷移する過程で光(蛍光)が放出される。発光素子ESがOLEDである場合、アノードとカソードとの間の駆動電流によって正孔と電子とが発光層内で再結合し、これによって生じたエキシトンが基底状態に遷移する過程で光が放出される。但し、発光素子ESは、OLED、QLED以外の発光素子(例えば無機発光ダイオード等)であってもよい。
 なお、機能層42は、発光層のみからなる単層型であってもよいし、発光層以外の機能層を含む多層型であってもよい。機能層42は、発光層以外に、例えば、正孔注入層(HIL)、正孔輸送層(HTL)、電子輸送層(ETL)、電子注入層(EIL)のうち少なくとも一層を含んでいてもよい。
 発光素子ESがQLEDである場合、HIL、HTL、ETL、EILは、それぞれ有機材料により形成されてもよいし、無機材料により形成されてもよい。発光素子ESがOLEDである場合、HIL、HTL、ETL、EILには、それぞれ有機材料が用いられる。
 HILおよびHTLには、公知の正孔輸送性材料を用いることができる。HILおよびHTLには、例えば、酸化ニッケル(NiO)、アルミン酸銅(CuAlO)、PEDOT:PSS(ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)-ポリ(4-スチレンスルホネート))、PVK(ポリビニルカルバゾール)、ポリ[(9,9-ジオクチルフルオレニル-2,7-ジイル)-co-(4,4’-(N-4-sec-ブチルフェニル))ジフェニルアミン)](TFB)等を用いることができる。
 ETLおよびEILには、公知の電子輸送性材料を用いることができる。ETLおよびEILには、例えば、酸化亜鉛(ZnO)、酸化亜鉛マグネシウム(ZnMgO)、1,3,5-トリス(1-フェニル-1H-ベンゾイミダゾール-2-イル)ベンゼン(TPBi)、バソフェナントロリン(Bphen)等を用いることができる。
 図3は、図2に示す発光素子ESの積層構造の一例を模式的に示す図である。図4は、発光素子ESが図3に示す積層構造を有する場合における、図1に示す画素PのB-B’線矢視断面図である。
 図3および図4では、下部電極41がアノード(パターン陽極)であり、上部電極43がカソード(共通陰極)である場合を例に挙げて図示している。また、図3および図4では、機能層42が、下層側から、HIL141、HTL142、発光層143、ETL144の順に積層された構成を有している場合を例に挙げて図示している。
 なお、下部電極41および上部電極43のうち、光の取出し面側となる電極は光透過性を有している必要がある。一方、光の取出し面と反対側の電極は、光透過性を有していてもよいし、有していなくてもよい。
 図3では、表示装置1が、コンベンショナル構造を有するトップエミッション型の表示装置である場合を例に挙げて図示している。この場合、下部電極41が光反射電極で形成され、上部電極43が、透明電極あるいは半透明電極等、光透過性を有する光透過性電極で形成される。下部電極41および上部電極43は、それぞれ、単層であってもよいし、積層構造を有していてもよい。上述したように表示装置1がトップエミッション型の表示装置である場合、下部電極41を、光反射電極と光透過性電極との積層構造としてもよい。
 透明電極には、例えば、ITO(インジウム錫酸化物)、IZO(インジウム亜鉛酸化物)等が用いられる。半透明電極には、例えば、マグネシウム銀合金等の光透過性を有する金属薄膜が用いられる。光反射電極には、例えば、Ag(銀)、Al(アルミニウム)等の金属、あるいは、これら金属を含む合金等が用いられる。
 図3では、一例として、下部電極41がAlとIZOとの積層構造を有するアノードであり、上部電極43がITOからなるカソードであり、発光層143が量子ドット(QD)層であり、ETL144がZnO層である場合を例に挙げて図示している。
 発光層143は、図4に示すように、サブ画素SP毎に島状に形成される。機能層42に含まれる、発光層143以外の層の少なくとも一層は、サブ画素SP毎に島状に形成されていてもよいし、全サブ画素SPに共通してベタ状に形成されていてもよい。図4では、発光層143以外の機能層42(具体的には、HIL141、HTL142、ETL144)が、何れも、全サブ画素SPに共通して設けられた共通層である場合を例に挙げて図示している。
 このため、図4に示す例では、発光素子RESにおける機能層42Rは、下層側から、共通層であるHIL141、共通層であるHTL142、赤色の島状の発光層143R、共通層であるETL144を備えている。また、発光素子GESにおける機能層42Gは、下層側から、共通層であるHIL141、共通層であるHTL142、緑色の島状の発光層143G、共通層であるETL144を備えている。発光素子BESにおける機能層42Bは、下層側から、共通層であるHIL141、共通層であるHTL142、青色の島状の発光層143B、共通層であるETL144を備えている。
 このため、発光素子RESは、下層側から、画素陽極である島状の下部電極41R、HIL141、HTL142、発光層143R、ETL144、共通陰極である上部電極43で構成されている。発光素子GESは、下層側から、画素陽極である島状の下部電極41G、HIL141、HTL142、発光層143G、ETL144、共通陰極である上部電極43で構成されている。発光素子BESは、下層側から、画素陽極である島状の下部電極41B、HIL141、HTL142、発光層143B、ETL144、共通陰極である上部電極43で構成されている。
 図1および図2に示すように、これら発光素子ESにおける下部電極41は、その端部(パターンエッジ)が、それぞれ、各下部電極41の下層の平坦化膜32に設けられた枠状のトレンチ131の内部に位置するようにパターン形成されている。言い替えれば、トレンチ131は、平面視で、その内部に、各発光素子ESにおける下部電極41の端部(下部電極端)が位置するように、下部電極41の端部に沿って設けられている。このため、図1に示すように、トレンチ131の外形は、下部電極41の外形と相似形を有し、下部電極41よりも一回り大きく形成されている。なお、図2では、下部電極41の端部が、トレンチ131の底面中央に位置するように設けられている場合を例に挙げて図示している。しかしながら、下部電極41の端部の位置は、トレンチ131の内部に位置していればよく、トレンチ131の底面中央に位置するように設けられている必要は、必ずしもない。
 図2に示すように、トレンチ131の深さd11は、コンタクトホール部132の深さ(言い替えれば、薄膜トランジスタ-発光素子コンタクト部33の深さ)よりも小さいことが望ましい。この理由としては、トレンチ131の深さd11を、例えばコンタクトホール部132の深さと同じ深さ、もしくは、それ以上の深さにすると、トレンチ131内の下部電極41と、薄膜トランジスタ層3内の配線とが短絡するおそれがあるためである。なお、コンタクトホール部132の深さは、平坦化膜32の膜厚に等しい。このため、トレンチ131の深さd11は、平坦化膜32の厚みよりも小さいことが望ましい。
 また、図2に示すように、トレンチ131の深さd11は、トレンチ131およびコンタクトホール部132以外の部分における各発光素子ESの機能層42の層厚よりも大きいことが望ましい。
 トレンチ131およびコンタクトホール部132以外の部分における各発光素子ESの機能層42の層厚d1は、一般的に200nm以下である。また、平坦化膜32の膜厚は、一般的に4μm以下である。したがって、トレンチ131の深さd11は、具体的には、200nmよりも大きく、4μmよりも小さいことが望ましい。
 本実施形態によれば、図2に示すように、トレンチ131内では、機能層42の層厚が厚くなる。これにより、トレンチ131が非発光領域となる。
 本実施形態において、各発光素子ESの発光領域は、下部電極41の平面視での大きさ並びに機能層42の層厚によって規定される。このため、本実施形態では、トレンチ131によって、それぞれのサブ画素SPにおける発光素子ESの発光領域がそれぞれ規定される。本実施形態では、図1に、サブ画素BSPにクロスハッチングで示すように、該サブ画素BSPにおけるトレンチ131で囲まれた領域が、発光素子BESの発光領域となる。なお、図1では、一例として、サブ画素BSPにクロスハッチングを付している。しかしながら、サブ画素RSPおよびサブ画素GSPにおいても、サブ画素BSPと同様に、トレンチ131で囲まれた領域が、それぞれのサブ画素SPにおける発光素子ESの発光領域となる。
 また、本実施形態によれば、上述したように、トレンチ131内では、機能層42の層厚が厚くなる。このため、本実施形態によれば、上述したようにトレンチ131内に下部電極41の端部を設けることで、下部電極41の端部にエッジカバーを設けなくても、下部電極41と上部電極43との短絡を防止することができる。
 なお、本実施形態において、トレンチ131の平面視での幅d12(線幅)は、下部電極41の端部がトレンチ131内に位置するように下部電極41をパターニングすることができる大きさを有していれば、特に限定されない。しかしながら、トレンチ131の幅d12が大きくなると、その分、サブ画素の開口率(発光領域の発光面積)が低下することから、トレンチ131の幅d12は、15μm以下であることが望ましい。なお、本実施形態において、トレンチ131の幅d12は、図1および図2に示すように、平面視におけるトレンチ131の上端の幅を示すものとする。
 封止層5は、発光素子層4への水、酸素等の異物の浸透を防ぐ層である。封止層5は、例えば、上部電極43を覆う無機封止膜51と、無機封止膜51よりも上層の有機バッファ膜52と、有機バッファ膜52よりも上層の無機封止膜53と、を含む。
 無機封止膜51および無機封止膜53は、透光性無機絶縁膜であり、例えば、CVD法によって形成された、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等の無機絶縁膜で構成することができる。有機バッファ膜52は、平坦化効果のある透光性有機絶縁膜であり、アクリル等の塗布可能な有機材料によって構成することができる。有機バッファ膜52は、例えばインクジェット塗布によって形成することができるが、液滴を止めるための図示しないバンクを、額縁領域NDAに設けてもよい。
 封止層5上には、図示しない機能フィルムが設けられる。機能フィルムは、例えば、光学補償機能、タッチセンサ機能、保護機能の少なくとも1つを有する。
 (表示装置1の製造方法)
 次に、表示装置1の製造方法について説明する。
 図6は、表示装置1の製造工程を工程順に示すフローチャートである。なお、以下では、発光素子ESが図3および図4に示す積層構造を有している場合を例に挙げて説明する。
 図6に示すように、本実施形態に係る表示装置1の製造工程では、まず、基板2上に、複数の薄膜トランジスタ31と、これら薄膜トランジスタ31を覆う平坦化膜32と、を備えた薄膜トランジスタ層3を形成する(ステップS1)。次いで、上記平坦化膜32に、サブ画素SP毎に、枠状のトレンチ131およびコンタクトホール部132を形成する(ステップS2)。
 なお、平坦化膜32の形成には、例えば、スピンコート法等の塗布法を用いることができる。また、トレンチ131およびコンタクトホール部132の形成には、例えばフォトリソグラフィ法を用いることができる。なお、前述したように、トレンチ131の深さd11は、コンタクトホール部132の深さよりも小さいことが望ましい。このため、トレンチ131は、平坦化膜32の上部からのトレンチ131のエッチング深さが、平坦化膜32の上部からのコンタクトホール部132のエッチング深さよりも浅くなるように、ハーフエッチング加工される。
 次いで、それぞれのサブ画素SPにおける発光素子ESの端部が、それぞれのサブ画素SPにおける上記トレンチ131の内部に位置するように、下部電極41を形成する(ステップS3)。次いで、上記下部電極41上にHIL141を形成する(ステップS4)。次いで、上記HIL141上にHTL142を形成する(ステップS5)。次いで、上記HTL142上に発光層143を形成する(ステップS6)。次いで、上記発光層143上にETL144を形成する(ステップS7)。次いで、上記ETL144上に上部電極43を形成する(ステップS8)。これにより、上記平坦化膜32上に、複数の発光素子ESを含む発光素子層4が形成される。
 なお、下部電極41および上部電極43の形成には、例えば、スパッタ法、真空蒸着法、CVD法、プラズマCVD法、印刷法等、陽極および陰極の形成方法として従来公知の各種方法を用いることができる。
 また、発光層143の形成方法としては、発光素子ESに要求される微細なパターンの形成が可能な方法であれば特に限定されるものではない。発光層143の形成方法としては、例えば蒸着法、印刷法、インクジェット法、スピンコート法、キャスティング法、ディッピング法、バーコート法、ブレードコート法、ロールコート法、グラビアコート法、フレキソ印刷法、スプレーコート法、フォトリソグラフィ法、もしくは自己組織化法(交互吸着法、自己組織化単分子膜法)等を挙げることができる。また、蒸着法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等が挙げられる。真空蒸着法の具体例としては、抵抗加熱蒸着法、フラッシュ蒸着法、アーク蒸着法、レーザ蒸着法、高周波加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法等が挙げられる。
 なお、スピンコート法あるいはインクジェット法等、発光材料を含む塗工液の塗布により発光層143を形成する場合、塗工液の溶媒としては、発光層143の各構成材料を溶解または分散させることができれば特に限定されない。
 発光層143は、上述した各種方法によって、図4に示すように、サブ画素SP毎に島状に形成される。
 また、HIL141、HTL142、ETL144の形成方法としては、例えば、蒸着法、印刷法、インクジェット法、スピンコート法、キャスティング法、ディッピング法、バーコート法、ブレードコート法、ロールコート法、グラビアコート法、フレキソ印刷法、スプレーコート法、フォトリソグラフィ法、自己組織化法(交互吸着法、自己組織化単分子膜法)等、機能層の形成方法として従来公知の各種方法を用いることができる。
 次いで、上記上部電極43上に、発光素子層4を覆うように封止層5を形成する(ステップS9)。前述したように、無機封止膜51および無機封止膜53の形成には、例えばCVD法を用いることができる。また、有機バッファ膜52の形成には、例えばインクジェット法等の塗布法を用いることができる。
 次いで、上記基板2、薄膜トランジスタ層3、発光素子層4、封止層5を含む積層体を分断し、複数の個片を得る(ステップS10)。次いで、得られた個片に、図示しない機能フィルムを貼り付ける(ステップS11)。次いで、複数のサブ画素SPが形成された表示領域DAよりも外側の額縁領域NDAの一部(端子部TS)に、図示しない電子回路基板(例えば、ICチップおよびFPC)をマウントする(ステップS12)。これにより、本実施形態に係る表示装置1が製造される。なお、ステップS1~S12は、表示装置製造装置(ステップS1~S9の各工程を行う成膜装置を含む)が行う。
 また、表示装置1としてフレキシブルな表示装置を製造する場合、上記ステップS1の前に、透光性の支持基板(例えば、マザーガラス)上に樹脂層を形成する工程と、該樹脂層上にバリア層を形成する工程と、をさらに備えていてもよい。この場合、ステップS1では、上記バリア層上に、上記薄膜トランジスタ層3を形成する。また、ステップS9において封止層5を形成した後、該封止層5上に、上面フィルムを貼り付ける。その後、レーザ光の照射等によって支持基板を上記樹脂層から剥離し、上記樹脂層の下面に、下面フィルムを貼り付ける。その後、ステップS10で、上記下面フィルム、樹脂層、バリア層、薄膜トランジスタ層3、発光素子層4、封止層5、上記上面フィルムを含む積層体を分断し、複数の個片を得る。
 (効果)
 次に、本実施形態に係る表示装置1による効果について、より詳細に説明する。以下では、本実施形態に係る表示装置1による効果について説明するため、まず、従来の表示装置の概略構成並びに課題について、図7および図8を参照して具体的に説明する。なお、説明の便宜上、図1~図5に示す構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付記し、その詳細な説明を省略する。
 図7は、従来の表示装置における画素Pの概略構成の一例を示す平面図(透視図)である。図8は、図7に示すサブ画素SPのC-C’線矢視断面図である。
 図7に示すように、従来の表示装置は、下部電極41と上部電極43との短絡防止のため、下部電極41のエッジを、バンクもしくはエッジカバーと称される例えば格子状の絶縁層44で覆うとともに、絶縁層44の開口部44aに発光材料を塗布する。このため、この絶縁層44の開口部44a内が、発光素子ESの本来の発光領域となる。
 しかしながら、このように絶縁層44の開口部44a内に発光材料を塗布した場合、発光材料を塗布・乾燥後に、開口部44aのエッジ部分(開口部縁、周縁部)に発光材料が凝集する、いわゆるコーヒーリング現象が発生する。
 発光材料を含む塗工液における溶媒の蒸発速度は、絶縁層44の開口部44aのエッジ部分によって囲まれている上部面の中央部分の溶媒の蒸発速度よりも速い。このため、溶媒が蒸発される間に、溶質である、上記上部面の発光材料は、上記中央部分から上記エッジ部分に移動する。このため、開口部44aのエッジ部分に発光材料が凝集する。
 このため、図7にクロスハッチングで示すとともに図8に枠囲みで示すように、実際に発光する発光領域は、絶縁層44の開口部44a内のほぼエッジ部分のみとなり、開口部44a内の他の領域は、殆ど発光しない。このため、従来の表示装置の発光領域は、実質的にリング状となる。この結果、従来の表示装置の表示画面は、非常に暗い画面になるという問題がある。
 また、従来の表示装置は、絶縁層44上は、機能層42の層厚が薄くなる。このため、絶縁層44に絶縁不良があった場合、下部電極41と上部電極43との間でリークが発生するおそれがある。
 しかしながら、本実施形態によれば、図1および図2に示すように平坦化膜32にトレンチ131を設けることで、トレンチ131直上の機能層42の層厚を厚くすることができる。したがって、本実施形態によれば、絶縁層44のようなエッジカバーを形成しなくても、下部電極41と上部電極43との短絡を防止することができる。また、本実施形態によれば、絶縁層44のようなエッジカバーを設けた場合のように、エッジカバーの絶縁不良により下部電極41と上部電極43との間でリークが発生するという問題も生じない。
 しかも、絶縁層44のようなエッジカバーを設けないため、エッジカバーの開口部縁に発光材料が凝集することもなく、発光も均一になる。
 なお、コンタクトホール部132における各発光素子ESの機能層42の層厚d2(図2参照)は、一般的に、2μm以上、4μm以下の範囲内である。このように、コンタクトホール部132では、トレンチ131同様、機能層42の層厚が厚くなるため、発光はしない。しかしながら、コンタクトホール部132は小さいため、コンタクトホール部132の部分が光っていなくても、人間の眼には、均一発光しているように見えることから、問題はない。
 また、従来は、図7および図8に示すように、コンタクトホール部132上に絶縁層44を設けており、コンタクトホール部132がない部分に発光領域が設けられていた。しかしながら、本実施形態によれば、図1および図2に示すように、コンタクトホール部132を囲むように発光領域を形成することができる。このように、エッジカバーの開口部を設けるよりも、平坦化膜32にトレンチ131を設けた場合の方が、はるかに大きな面積の発光領域を形成することができる。このため、本実施形態によれば、開口率(つまり、発光領域の発光面積)を従来よりも飛躍的に向上させることができる。
 そして、本実施形態によれば、上述したように平坦化膜32にトレンチ131を設け、その凹みの中に下部電極41端を配置することで、下部電極41の端部直上の機能層42の層厚を非常に厚くすることができる。このため、本実施形態によれば、下部電極41の端部の被覆性を、開口率を下げることなく改善することができる。
 したがって、本実施形態によれば、下部電極41と上部電極43との短絡防止および発光領域内での実質的な均一発光を実現することができるとともに、従来よりも開口率が高い高輝度な表示装置1を提供することができる。
 また、前述したように、トレンチ131内では、機能層42の層厚が厚くなることから、トレンチ131は非発光領域となる。また、下部電極41が設けられていないところでは、発光層143が光らない。このため、本実施形態によれば、発光層143をパターニングするときに、発光層143が隣接するサブ画素SPに若干入り込んだ状態でパターニングが行われてしまったとしても、この隣接サブ画素SPに入り込んだ発光層143が光ることはない。このため、本実施形態によれば、混色の発生を防止することができる表示装置1を提供することができる。
 (変形例1)
 図9は、本実施形態に係る発光素子ESの積層構造の他の一例を模式的に示す図である。
 図9に示すように、発光素子ESは、機能層42が、下層側から、HIL141、HTL142、発光層143、ETL144、EIL145の順に積層された構成を有していてもよい。前述したように、機能層42に含まれる、発光層143以外の層の少なくとも一層は、サブ画素SP毎に島状に形成されていてもよいし、全サブ画素SPに共通してベタ状に形成されていてもよい。したがって、EIL145も、サブ画素SP毎に島状に形成されていてもよいし、図4に示すHIL141、HTL142、ETL144と同じく、全サブ画素SPに共通してベタ状に形成されていてもよい。
 なお、機能層42がEIL145を含む場合、ステップS7で発光層143上にETL144を形成した後、該ETL144上に、EIL145を形成する工程をさらに含む。この場合、ステップS8では、上記EIL145上に、上部電極43を形成する。
 (変形例2)
 図10は、本実施形態に係る発光素子ESの積層構造のさらに他の一例を模式的に示す図である。
 図10に示す発光素子ESは、一例として、下部電極241がカソードであり、上部電極243がアノードであり、機能層242として、ETL341、発光層342、HTL343、HIL344が、下層側からこの順に積層された構成を有している。なお、図10に示す機能層242が、下部電極241とETL341との間にEILをさらに備えていてもよいことは、言うまでもない。
 また、図10では、一例として、下部電極241がITOからなり、上部電極243がAgからなる場合を例に挙げて図示している。なお、図10でも、一例として、発光層342が量子ドット(QD)層であり、ETL341がZnO層である場合を例に挙げて図示しているが、本実施形態は、これに限定されるものではない。
 図10に示すように、発光素子ESは、インバーテッド構造を有するボトムエミッション型の発光素子であってもよい。発光素子ESとして、図3または図9に示す発光素子ESに代えて図10に示す発光素子ESを用いることで、インバーテッド構造を有するボトムエミッション型の表示装置1を得ることができる。
 〔実施形態2〕
 本発明の実施の他の形態について、図11に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施形態では、実施形態1との相異点について説明する。説明の便宜上、実施形態1で説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
 図11は、本実施形態に係る表示装置1におけるサブ画素SPの概略構成を示す断面図である。なお、本実施形態に係る表示装置1における画素Pの概略構成の一例を示す平面図(透視図)は、図1と同じである。このため、本実施形態では、本実施形態に係る表示装置1における画素Pの概略構成の一例を示す平面図を省略する。図11は、図1に示すサブ画素SPのA-A’線矢視断面図に相当する。
 本実施形態に係る表示装置1は、以下の点を除けば、実施形態1に係る表示装置1と同じである。本実施形態に係る表示装置1は、平坦化膜32上に、該平坦化膜32に隣接して無機絶縁膜6が設けられている。このため、本実施形態では、下部電極41が、無機絶縁膜6上に設けられている。
 なお、無機絶縁膜6は、平坦化膜32の上面のみに設けられており、トレンチ131の内部およびコンタクトホール部132の内部には設けられていない。
 すなわち、本実施形態では、実施形態1同様、ステップS1で、基板2上に、複数の薄膜トランジスタ31と、これら薄膜トランジスタ31を覆う平坦化膜32と、を備えた薄膜トランジスタ層3を形成する。その後、本実施形態では、ステップS2でトレンチ131およびコンタクトホール部132を形成する前に、上記平坦化膜32上に、該平坦化膜32に隣接して無機絶縁膜6を形成する。これにより、ステップS2で、上記無機絶縁膜6から平坦化膜32にかけてトレンチ131およびコンタクトホール部132が形成される。
 本実施形態でも、トレンチ131の深さd21は、実施形態1に係る表示装置1におけるトレンチ131の深さd11と同様に設定されることが望ましい。同様に、本実施形態に係る表示装置1におけるトレンチ131の平面視での幅d22(線幅)は、実施形態1に係る表示装置1におけるトレンチ131の平面視での幅d12(線幅、図2参照)と同様に設定されることが望ましい。
 無機絶縁膜6は、例えば、酸化シリコン、窒化リシコン等によって形成することができる。
 無機絶縁膜6の膜厚は、特に限定されるものではない。しかしながら、無機絶縁膜6と平坦化膜32との合計の膜厚が厚くなりすぎてコンタクトホール形成に支障を来さないためには、無機絶縁膜6の膜厚は、400nm以下であることが望ましい。
 無機層のエッチングによって形成されるトレンチのテーパ(傾斜)は、有機層のエッチングによって形成されるトレンチのテーパよりもシャープな形状となる。このため、本実施形態によれば、上述したように、平坦化膜32上に、該平坦化膜32に隣接して無機絶縁膜6を設けることで、図11に示すように、平坦化膜32におけるトレンチ131のテーパが非常になだらかになることを防止することができる。このため、本実施形態によれば、実施形態1よりも開口率をさらに広げることが可能になる。
 本開示は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
   1  表示装置
   2  基板(支持体)
   3  薄膜トランジスタ層
   4  発光素子層
   5  封止層
   6  無機絶縁膜
  31、31a  薄膜トランジスタ
  32  平坦化膜
  33  薄膜トランジスタ-発光素子コンタクト部
  41、41R、41G、41B、241  下部電極
  42、42R、42G、42B、42、242  機能層
  43、243  上部電極
  51、53  無機封止膜
  52  有機バッファ膜
 131  トレンチ
 132  コンタクトホール部
 141、344  HIL(正孔注入層)
 142、343  HTL(正孔輸送層)
 143、143R、143G、143B、342  発光層
 144、341  ETL(電子輸送層)
 145  EIL(電子注入層)
 ES  発光素子
 SP  サブ画素

Claims (13)

  1.  複数のサブ画素を有する表示装置であって、
     支持体と、薄膜トランジスタ層と、発光素子層と、上記発光素子層を封止する封止層とを、この順に備え、
     上記薄膜トランジスタ層は、複数の薄膜トランジスタと、上記複数の薄膜トランジスタを覆う平坦化膜と、を備え、
     上記発光素子層は、発光色が互いに異なる複数の発光素子を備え、
     上記複数の発光素子は、それぞれ、下部電極と、発光層を含む機能層と、上部電極とを、上記平坦化膜側からこの順に備え、
     上記下部電極は、上記サブ画素毎に島状に設けられたサブ画素電極であり、
     上記上部電極は、上記複数のサブ画素に共通して設けられた共通電極であり、
     上記平坦化膜には、上記サブ画素毎に、それぞれの上記サブ画素における上記発光素子の発光領域をそれぞれ規定する枠状のトレンチが設けられていることを特徴とする表示装置。
  2.  それぞれの上記サブ画素における上記トレンチの内部に、それぞれの上記サブ画素における上記発光素子の端部が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  3.  それぞれの上記サブ画素における上記トレンチで囲まれた領域内に、それぞれの上記サブ画素における上記発光素子の上記下部電極と上記薄膜トランジスタとを電気的に接続するコンタクトホール部が設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の表示装置。
  4.  上記トレンチの深さは、上記コンタクトホール部の深さよりも小さいことを特徴とする請求項3に記載の表示装置。
  5.  上記トレンチの深さは、上記トレンチおよび上記コンタクトホ-ル部以外の部分における上記発光素子の上記機能層の層厚よりも大きいことを特徴とする請求項4に記載の表示装置。
  6.  上記下部電極が陽極であることを特徴とする請求項1~5の何れか1項に記載の表示装置。
  7.  上記下部電極が陰極であることを特徴とする請求項1~5の何れか1項に記載の表示装置。
  8.  上記機能層は、上記発光層以外に、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、および電子注入層のうち少なくとも一層を含むことを特徴とする請求項1~7の何れか1項に記載の表示装置。
  9.  上記機能層に含まれる、上記発光層以外の層の少なくとも一層は、上記複数のサブ画素に共通して設けられていることを特徴とする請求項8に記載の表示装置。
  10.  上記平坦化膜上に、該平坦化膜に隣接して無機絶縁膜が設けられていることを特徴とする請求項1~9の何れか1項に記載の表示装置。
  11.  上記発光層が、量子ドットを含む量子ドット発光層であることを特徴とする請求項1~10の何れか1項に記載の表示装置。
  12.  請求項1に記載の表示装置の製造方法であって、
     上記支持体上に、上記複数の薄膜トランジスタと、上記複数の薄膜トランジスタを覆う上記平坦化膜と、を備えた上記薄膜トランジスタ層を形成する工程と、
     上記平坦化膜に、上記サブ画素毎に、上記トレンチを形成する工程と、
     上記複数の発光素子を形成する工程と、を含み、
     上記複数の発光素子を形成する工程は、上記下部電極を形成する工程を含み、
     上記下部電極を形成する工程では、それぞれの上記サブ画素における上記発光素子の端部が、それぞれの上記サブ画素における上記トレンチの内部に位置するように上記下部電極を形成することを特徴とする表示装置の製造方法。
  13.  上記トレンチを形成する工程の前に、上記平坦化膜上に、該平坦化膜に隣接して無機絶縁膜を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項12に記載の表示装置の製造方法。
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