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JP2018181460A - 有機el表示パネル及び有機el表示パネルの製造方法 - Google Patents

有機el表示パネル及び有機el表示パネルの製造方法 Download PDF

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JP2018181460A JP2017075156A JP2017075156A JP2018181460A JP 2018181460 A JP2018181460 A JP 2018181460A JP 2017075156 A JP2017075156 A JP 2017075156A JP 2017075156 A JP2017075156 A JP 2017075156A JP 2018181460 A JP2018181460 A JP 2018181460A
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Abstract

【課題】共通電極の低抵抗化を実現し、発光効率を向上させると共に輝度ムラを抑制した有機EL表示パネルを提供する。【解決手段】基板100xの上方に、第一の金属(例えば、タングステン)を主成分とする第一補助電極層135を形成し、第一補助電極層135の上層に第二の金属(例えば、アルミニウム合金)を主成分とする第二補助電極層200を形成する。第一補助電極層135の表面積は、第二補助電極層200の表面積より大きい。また、第二補助電極層200の表層の抵抗は、第一補助電極層135の表層の抵抗より大きい。共通電極層125は、第一補助電極層135(その上に第二補助電極層200が形成された部分を除く)及び第二補助電極層200に接触する。【選択図】図5

Description

本開示は、有機材料の電界発光現象を利用した有機EL(Electro Luminescence)素子を用いた有機EL表示パネル及びその製造方法に関する。
近年、デジタルテレビ等の表示装置に用いられる表示パネルとして、基板上に有機EL素子をマトリックス状に複数配列した有機EL表示パネルが実用化されている。
有機EL表示パネルでは、一般に各有機EL素子の発光層と、隣接する有機EL素子とは、絶縁材料からなる絶縁層で仕切られている。カラー表示用の有機EL表示パネルにおいては、有機EL素子がRGB各色に発光する副画素を形成し、隣り合うRGBの副画素が組み合わさってカラー表示における単位画素が形成されている。
有機EL素子は、一対の電極の間に有機発光材料を含む発光層が配設された基本構造を有し、駆動時には、一対の電極対間に電圧を印加し、発光層に注入されるホールと電子との再結合に伴って発光する。
トップエミッション型の有機EL素子は、基板上に画素電極、有機層(発光層を含む)及び共通電極層が順に設けられた素子構造をしている。発光層からの光は、光反射性材料からなる画素電極にて反射されるとともに、光透光性材料からなる共通電極層から上方に出射される。
上記の共通電極層は、基板全面にわたって成膜することが多く、共通電極層の電気抵抗が大きい場合、給電部から遠い部分では電圧降下により電流が十分に供給されずに発光効率が低下し、これに起因して輝度ムラが発生してしまう可能性がある。
そこで、共通電極層の低抵抗化のために補助電極を設ける手法が提案されている(例えば、特許文献1)。特許文献1によると、補助電極層を画素電極と同層に形成し、補助電極層を、画素電極とは電気的に絶縁しつつ、共通電極層とは電気的に接続している。
特開2002−318556号公報 特開平5−163488号公報
しかし、補助電極層にアルミニウム、銅、銀等の金属を用いた場合、補助電極層の表面に酸化膜が形成され、形成された酸化膜により、補助電極層と共通電極層と間の電気抵抗が高くなるという課題がある。
本開示は、上記課題を解決し、共通電極層と補助電極層との間の電気的接続における電気抵抗の低減を図り、発光効率を向上させると共に輝度ムラを抑制した有機EL表示パネル及びこの有機EL表示パネルの製造に適した製造方法を提供することを目的とする。
この目的を達成するため、本開示の一態様に係る有機EL表示パネルは、基板上に複数の画素電極が行列状に配され、各画素電極上に有機発光材料を含む発光層が配されてなる有機EL表示パネルであって、基板と、前記基板の上方に行列状に配された複数の画素電極と、前記基板の上方において、隣接する前記画素電極の間隙のうちの少なくとも1の間隙内に列又は行方向に延伸して配された第1給電補助電極層と、前記第1給電補助電極層上の一部領域に前記第1給電補助電極層と同じ方向に延伸して配された第2給電補助電極層と、前記複数の画素電極上に配された複数の発光層と、前記複数の発光層の上方、前記第1給電補助電極層の前記一部領域を除いた上面及び前記第2給電補助電極層上の上面を覆って連続して配された共通電極層とを備え、前記第1給電補助電極層は、第1の金属を主成分として含み、前記第2給電補助電極層は、前記第1の金属とは異なる第2の金属を主成分として含み、前記第2給電補助電極層の表層の抵抗は、前記第1給電補助電極層の表層の抵抗より高いことを特徴とする。
本開示の一態様に係る有機EL表示パネルは、共通電極層と補助電極層との間の電気的接続における電気抵抗の低減を図り、発光効率を向上させると共に輝度ムラを抑制することができる。
実施の形態に係る有機EL表示装置1の回路構成を示す模式ブロック図である。 有機EL表示装置1に用いる有機EL表示パネル10の各副画素100seにおける回路構成を示す模式回路図である。 有機EL表示パネル10の一部を示す模式平面図である。 図3におけるA1−A1で切断した模式断面図である。 図4に示す第二補助電極層200周辺の拡大図である。 (a)、(b)は、有機EL表示パネル10の製造における各工程での状態を示す。図3におけるA1−A1で切断した模式断面図である。(c)、(d)は、有機EL表示パネル10の製造における各工程での状態を示す。図3におけるA2−A2で切断した模式断面図である。 (a)〜(d)は、有機EL表示パネル10の製造における各工程での状態を示す。図3におけるA1−A1で切断した模式断面図である。 (a)〜(d)は、有機EL表示パネル10の製造における各工程での状態を示す。図3におけるA1−A1で切断した模式断面図である。 (a)〜(g)は、有機EL表示パネル10の製造における各工程での状態を示す。図3におけるA1−A1で切断した模式断面図である。 (a)〜(b)は、有機EL表示パネル10の製造における各工程での状態を示す。図3におけるA1−A1で切断した模式断面図である。 共通電極層125の製造に用いるスパッタ装置600を示す模式図である。
≪本発明を実施するための形態の概要≫
本開示の態様に係る有機EL表示パネルは、基板上に複数の画素電極が行列状に配され、各画素電極上に有機発光材料を含む発光層が配されてなる有機EL表示パネルであって、基板と、前記基板の上方に行列状に配された複数の画素電極と、前記基板の上方において、隣接する前記画素電極の間隙のうちの少なくとも1の間隙内に列又は行方向に延伸して配された第1給電補助電極層と、前記第1給電補助電極層上の一部領域に前記第1給電補助電極層と同じ方向に延伸して配された第2給電補助電極層と、前記複数の画素電極上に配された複数の発光層と、前記複数の発光層の上方、前記第1給電補助電極層の前記一部領域を除いた上面及び前記第2給電補助電極層上の上面を覆って連続して配された共通電極層とを備え、前記第1給電補助電極層は、第1の金属を主成分として含み、前記第2給電補助電極層は、前記第1の金属とは異なる第2の金属を主成分として含み、前記第2給電補助電極層の表層の抵抗は、前記第1給電補助電極層の表層の抵抗より高い。
この構成により、共通電極層と補助電極層との電気的接続における電気抵抗の低減を図り、発光効率を向上させると共に輝度ムラを抑制することができる。
ここで、前記第2給電補助電極層の表層には、金属酸化膜が形成されている、としてもよい。
また、前記第1給電補助電極層のシート抵抗は、前記第2給電補助電極層のシート抵抗より高い、としてもよい。
また、前記第1給電補助電極層と前記共通電極層との間の接触抵抗は、前記第2給電補助電極層と前記共通電極層との間の接触抵抗より低い、としてもよい。
また、前記第1給電補助電極層の表面積は、前記第2給電補助電極層の表面積より大きい、としてもよい。
また、前記第1の金属は、タングステン又はモリブデンであり、前記第2の金属は、アルミニウムである、としてもよい。
また、本開示の態様に係る有機EL表示パネルの製造方法は、基板上に複数の画素電極が行列状に配され、各画素電極上に有機発光材料を含む発光層が配されてなる有機EL表示パネルの製造方法であって、前記基板の上方に行列状に配された複数の画素電極を気相成長法により形成する工程と、前記基板の上方において、隣接する前記画素電極の間隙のうちの少なくとも1の間隙内に列又は行方向に延伸して配された第1給電補助電極層を気相成長法により形成する工程と、前記第1給電補助電極層上の一部領域に前記第1給電補助電極層と同じ方向に延伸して配された第2給電補助電極層を気相成長法により形成する工程と、前記複数の画素電極上に複数の発光層を湿式成膜法により形成する工程と、前記複数の発光層の上方、前記第1給電補助電極層の前記一部領域を除いた上面及び前記第2給電補助電極層上の上面を覆って連続して共通電極層をスパッタリング法又はCVD(Chemical Vapor Deposition)法により形成する工程とを含む。
この方法により、共通電極層と補助電極層との電気的接続における電気抵抗の低減を図り、発光効率を向上させると共に輝度ムラを抑制することができる有機EL表示パネルを製造できる。
≪実施の形態1≫
1.1 表示装置1の回路構成
以下では、実施の形態1に係る有機EL表示装置1(以後、「表示装置1」と称する)の回路構成について、図1を用い説明する。
図1に示すように、表示装置1は、有機EL表示パネル10(以後、「表示パネル10」と称する)と、これに接続された駆動制御回路部20とを有して構成されている。
表示パネル10は、有機材料の電界発光現象を利用した有機EL(Electro Luminescence)パネルであって、複数の有機EL素子が、例えば、マトリクス状に配列され構成されている。駆動制御回路部20は、4つの駆動回路21〜24と制御回路25とにより構成されている。
なお、表示装置1において、表示パネル10に対する駆動制御回路部20の各回路の配置形態については、図1に示した形態に限定されない。
1.2 表示パネル10の回路構成
表示パネル10においては、複数の単位画素100eが行列状に配されて表示領域を構成している。各単位画素100eは、3個の有機EL素子、つまり、R(赤)、G(緑)、B(青)の3色に発行する3個の副画素100seから構成される。各副画素100seの回路構成について、図2を用い説明する。
図2は、表示装置1に用いる表示パネル10の各副画素100seに対応する有機EL素子100における回路構成を示す回路図である。
図2に示すように、本実施の形態に係る表示パネル10では、各副画素100seが2つのトランジスタTr1 、Tr2 と一つのキャパシタC、及び発光部としての有機EL素子部ELとを有し構成されている。トランジスタTr1 は、駆動トランジスタであり、トランジスタTr2 は、スイッチングトランジスタである。
スイッチングトランジスタTr2 のゲートG2 は、走査ラインVscnに接続され、ソースS2 は、データラインVdatに接続されている。スイッチングトランジスタTr2 のドレインD2 は、駆動トランジスタTr1 のゲートG1 に接続されている。
駆動トランジスタTr1 のドレインD1 は、電源ラインVaに接続されており、ソースS1 は、有機EL素子部ELの画素電極(アノード)に接続されている。有機EL素子部ELにおける共通電極層(カソード)は、接地ラインVcatに接続されている。また、後述する第一補助電極層135及び第二補助電極層200も、接地ラインVcatに接続され、共通電極層、第一補助電極層135及び第二補助電極層200は、相互に接続されている。
なお、キャパシタCの第1端は、スイッチングトランジスタTr2 のドレインD2 及び駆動トランジスタTr1 のゲートG1 と接続され、キャパシタCの第2端は、電源ラインVaと接続されている。
表示パネル10においては、隣接する複数の副画素100se(例えば、赤色(R)と緑色(G)と青色(B)の発光色の3つの副画素100se)を組み合せて1つの単位画素100eを構成し、各単位画素100eが分布するように配されて画素領域を構成している。そして、各副画素100seのゲートG2 からゲートラインが各々引き出され、表示パネル10の外部から接続される走査ラインVscnに接続されている。同様に、各副画素100seのソースS2 からソースラインが各々引き出され表示パネル10の外部から接続されるデータラインVdatに接続されている。
また、各副画素100seの電源ラインVa及び各副画素100seの接地ラインVcatは集約されて、表示装置1の電源ライン及び接地ラインに接続されている。
1.3 表示パネル10の全体構成
本実施の形態に係る表示パネル10について、図面を用いて説明する。なお、図面は模式図であって、その縮尺は実際とは異なる場合がある。
図3は、実施の形態に係る表示パネルの一部を示す模式平面図である。
表示パネル10は、有機化合物の電界発光現象を利用した有機EL表示パネルであり、薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)が形成された基板100x(TFT基板)に行列状に配された複数の有機EL素子100が、上面より光を発するトップエミッション型の構成を有する。ここで、本明細書では、図3におけるX方向、Y方向、Z方向を、それぞれ表示パネル10における、行方向、列方向、厚み方向とする。
表示パネル10の表示領域には、複数の有機EL素子100から構成される単位画素100eが行列状に配されている。各単位画素100eには、有機化合物により光を発する領域である、赤色に発光する100aR、緑色に発光する100aG、青色に発光する100aB(以後、100aR、100aG、100aBを区別しない場合は、「100a」と略称する)の3種類の自己発光領域100aが形成されている。すなわち、行方向に並んだ自己発光領域100aR、100aG、100aBのそれぞれに対応する3つの副画素100se(以後、区別する場合は、「青色副画素100seB」、「緑色副画素100seG」及び「赤色副画素100seR」とする)が1組となりカラー表示における単位画素100eを構成している。
表示パネル10には、複数の補助画素電極150(図4)及び複数の画素電極119が基板100x上に行及び列方向にそれぞれ所定の距離だけ離れた状態で行列状に配されている。複数の補助画素電極150及び画素電極119は、平面視において矩形形状であり、光反射材料からなる。行方向に順に3つ並んだ補助画素電極150及び画素電極119は、行方向に順に並んだ3つの自己発光領域100aR、100aG、100aBに対応する。
また、図3及び図4に示すように、表示パネル10には、複数の第一補助電極層135が基板100x上の単位画素100e間に列方向にわたって連続して配されている。第一補助電極層135は、画素電極119とは異なる光反射材料からなる。また、それぞれの第一補助電極層135の上には、第二補助電極層200が基板100x上の単位画素100e間に列方向にわたって連続して配されている。第二補助電極層200は、画素電極119と同じ光反射材料からなる。第一補助電極層135の行方向の幅は、第二補助電極層200の行方向の幅よりも広い。
隣接する画素電極119間には、絶縁層形式のライン状に延伸するバンクが設けられている。また、隣接する画素電極119と第一補助電極層135との間にも、絶縁層形式のライン状に延伸するバンクが設けられている。
画素電極119とこれに隣接する画素電極119とは、互いに絶縁されている。また、画素電極119とこれに隣接する第二補助電極層200又は第一補助電極層135とは、互いに絶縁されている。
1つの画素電極119と、これに行方向に隣接する画素電極119との間(つまり、1つの画素電極119の行方向の外縁119a3と、この画素電極119に行方向に隣接する画素電極119の行方向の外縁119a4との間)、及び、1つの画素電極119と、これに行方向に隣接する第一補助電極層135との間(つまり、1つの画素電極119の行方向の外縁119a3と、この画素電極119に行方向に隣接する第一補助電極層135の行方向の外縁200a2との間、及び、1つの画素電極119の行方向の外縁119a4と、この画素電極119に行方向に隣接する第一補助電極層135の行方向の外縁200a1との間)に位置する基板100x上の領域上方には、各条が列方向(図3のY方向)に延伸する列バンク522Yが複数列並設されている。そのため、自己発光領域100aの行方向外縁は、列バンク522Yの行方向外縁により規定される。
一方、1つの画素電極119と、これに列方向に隣接する画素電極119との間(つまり、1つの画素電極119の列方向の外縁119a2と、この画素電極119に列方向に隣接する画素電極119の列方向の外縁119a1との間)に位置する基板100x上の領域上方には、各条が行方向(図3のX方向)に延伸する行バンク122Xが複数行並設されている。行バンク122Xが形成される領域は、画素電極119上方の発光層123において有機電界発光が生じないために非自己発光領域100bとなる。そのため、自己発光領域100aの列方向における外縁は、行バンク122Xの列方向外縁により規定される。
隣り合う列バンク522Y間を間隙522zと定義したとき、間隙522zには、自己発光領域100aRに対応する赤色間隙522zR、自己発光領域100aGに対応する緑色間隙522zG、自己発光領域100aBに対応する青色間隙522zB、第一補助電極層135の配される領域に対応する補助間隙522zA(以後、間隙522zR、間隙522zG、間隙522zB、間隙522zAを区別しない場合は、「間隙522z」と称する)が存在し、表示パネル10は、列バンク522Yと間隙522zとが交互に多数並んだ構成を採る。
表示パネル10では、複数の自己発光領域100aと非自己発光領域100bとが、間隙522zR、間隙522zG、間隙522zBに沿って列方向に交互に並んで配されている。非自己発光領域100bには、画素電極119とTFTのソースS1 とを接続する接続凹部(コンタクトホール、図示していない)があり、画素電極119に対して電気接続するための画素電極119上のコンタクト領域(コンタクトウインドウ、図示していない)が設けられている。
1つの副画素100seにおいて、列方向に設けられた列バンク522Yと行方向に設けられた行バンク122Xとは直交し、自己発光領域100aは、列方向において行バンク122Xと、この行バンク122Xに隣接する行バンク122Xの間に位置している。
1.4 表示パネル10の各部構成
表示パネル10における有機EL素子100の構成を図4及び図5を用いて説明する。図4は、図3におけるA1−A1で切断した模式断面図である。図5は、図4に示す第二補助電極層200周辺の拡大図である。
本実施の形態に係る表示パネル10においては、Z軸方向下方に薄膜トランジスタが形成された基板(TFT基板)が構成され、その上に有機EL素子部が構成されている。
1.4.1 基板
(1)基板100x
基板100xは表示パネル10の支持部材であり、基材(不図示)と、基材上に形成された薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)層(不図示)とを有する。
基材は、表示パネル10の支持部材であり、平板状である。基材の材料としては、電気絶縁性を有する材料、例えば、ガラス材料、樹脂材料、半導体材料、絶縁層をコーティングした金属材料などを用いることができる。
TFT層は、基材上面に形成された複数のTFT及び配線(TFTのソースS1 と、対応する画素電極119を接続する)を含む複数の配線からなる。TFTは、表示パネル10の外部回路からの駆動信号に応じ、自身に対応する画素電極119と外部電源とを電気的に接続するものであり、電極、半導体層、絶縁層などの多層構造からなる。配線は、TFT、画素電極119、外部電源、外部回路などを電気的に接続している。
(2)層間絶縁層118
基材上及びTFT層の上面には層間絶縁層118が設けられている。基板100xの上面に位置する層間絶縁層118は、TFT層によって凹凸が存在する基板100xの上面を平坦化するものである。また、層間絶縁層118は、配線及びTFTの間を埋め、配線及びTFTの間を電気的に絶縁している。
層間絶縁層118には、画素電極119と対応する画素のソースS1 に接続される配線とを接続するために、画素電極119に対応して、当該配線の上方の一部にコンタクト孔(図示していない)が開設されている。
層間絶縁層118の上限膜厚が10μm以上の場合、製造時の膜厚バラツキがより大きくなると共に、ボトム線幅の制御が困難となる。タクト増大による生産性低下の観点から、層間絶縁層118の上限膜厚は、7μm以下が望ましい。また、層間絶縁層118の膜厚とボトム線幅とを同程度にする必要があり、層間絶縁層118の膜厚が薄くなると、特に、層間絶縁層118の下限膜厚が1μm以下では、解像度の制約により所望のボトム線幅を得ることが困難となる。一般的なフラットパネルディスプレイ用露光機の場合には層間絶縁層118の下限膜厚は、2μmが限界となる。したがって、層間絶縁層118の厚みは、例えば、1μm以上10μm以下、より好ましくは2μm以上7μm以下であることが好ましい。
1.4.2 有機EL素子部
(1)補助画素電極150及び画素電極119
基板100xの上面に位置する層間絶縁層118上には、図4及び図5に示すように、副画素100se単位で補助画素電極150が設けられている。さらに、補助画素電極150上には、画素電極119が積層されている。
補助画素電極150及び画素電極119は、発光層123へキャリアを供給するためのものであり、例えば陽極として機能した場合は、発光層123へホールを供給する。また、表示パネル10がトップエミッション型であるため、画素電極119は、光反射性を有する。補助画素電極150及び画素電極119の形状は、矩形形状をした平板状である。補助画素電極150及び画素電極119は、行方向に、隣接する第一補助電極層135との間で、間隔δX1をあけて、配されている。また、補助画素電極150及び画素電極119は、行方向に、隣接する補助画素電極150及び画素電極119との間で、間隔δX2をあけて、配されている。層間絶縁層118のコンタクト孔(図示していない)上には、画素電極119の一部を基板100x方向に凹入された画素電極119の接続凹部(コンタクト孔;図示していない)が形成されており、接続凹部の底で画素電極119と対応する画素のソースS1 に接続される配線とが接続される。
層間絶縁層118上に、補助画素電極150を形成することにより、密着性が高まり、層間絶縁層118より下層に水素が入ることを防ぐことができる。
なお、層間絶縁層118上には、補助画素電極150を形成しないとしてもよい。
(2)第一補助電極層135及び第二補助電極層200
基板100xの上面に位置する層間絶縁層118上には、図4及び図5に示すように、第一補助電極層135が設けられている。第一補助電極層135は、図5に示すように、隣接する画素電極119との間に行方向に間隔δX1をあけて配されている。また、第一補助電極層135は、図5に示すように、隣接するバンク522の基部140との間に行方向に間隔W3をあけて配されている。
なお、間隔W3をあけることなく、第一補助電極層135は、隣接するバンク522の基部140と接触しているとしてもよい。
ここで、第一補助電極層135の厚みは、例えば、50nmである。
また、第一補助電極層135上には、図4及び図5に示すように、第二補助電極層200が積層されている。第二補助電極層200の行方向の幅W1は、第一補助電極層135の行方向の幅W2より狭い。つまり、第二補助電極層200の表面積は、第一補助電極層135の表面積より小さい。
(3)ホール注入層120
画素電極119上には、図4に示すように、ホール注入層120が積層されている。ホール注入層120は、画素電極119から注入されたホールをホール輸送層121へ輸送する機能を有する。
ホール注入層120は、基板100x側から順に、画素電極119上に形成された金属酸化物からなる下部層120Aと、少なくとも下部層120A上に積層された有機物からなる上部層120Bとを含む。青色副画素、緑色副画素及び赤色副画素内に設けられた下部層120Aを、それぞれ下部層120AB、下部層120AG及び下部層120ARとする。また、青色副画素、緑色副画素及び赤色副画素内に設けられた上部層120Bを、それぞれ上部層120BB、上部層120BG及び上部層120BRとする。
本実施の形態では、後述する間隙522zR、間隙522zG、間隙522zB内では、上部層120Bは列方向に延伸するように線状に設けられている構成を採る。しかしながら、上部層120Bは、画素電極119上に形成された下部層120A上にのみ形成され、間隙522z内では列方向に断続して設けられている構成としてもよい。
(4)バンク122
図4、図5に示すように、画素電極119、ホール注入層120、第一補助電極層135及び第二補助電極層200の端縁を被覆するように絶縁物からなるバンクが形成されている。バンクには、列方向に延伸して行方向に複数並設されている列バンク522Yと、行方向に延伸して列方向に複数並設されている行バンク122Xとがある。図3に示すように、列バンク522Yは、行バンク122Xと直交する行方向に沿った状態で設けられており、列バンク522Yと行バンク122Xとで格子状をなしている(以後、行バンク122X、列バンク522Yを区別しない場合は「バンク122」と称する)。
行バンク122Xの形状は、行方向に延伸する線状であり、列方向に平行に切った断面は上方を先細りとする順テーパー台形状である。行バンク122Xは、各列バンク522Yを貫通するようにして、列方向と直交する行方向に沿った状態で設けられており、各々が列バンク522Yの上面522Ybよりも低い位置に上面を有する。そのため、行バンク122Xと列バンク522Yとにより、自己発光領域100aに対応する開口が形成されている。
行バンク122Xは、発光層123の材料となる有機化合物を含んだインクの列方向への流動を制御するためのものである。そのため、行バンク122Xは、インクに対する親液性が所定の値以上であることが必要である。係る構成により、副画素間のインク塗布量の変動を抑制する。行バンク122Xにより画素電極119は、露出することはなく、行バンク122Xが存在する領域では発光せず、輝度には寄与しない。
行バンク122Xは、画素電極119の列方向における外縁119a1、a2の上方に存在する。
行バンク122Xは、共通電極層125との間の電気的リークを防止するとともに、列方向における各副画素100seの発光領域100aの外縁を規定する。
列バンク522Yの形状は、列方向に延伸する線状であり、行方向に平行に切った断面は、上方を先細りとする順テーパー台形状である。列バンク522Yは、発光層123の材料となる有機化合物を含んだインクの行方向への流動を堰き止めて形成される発光層123の行方向外縁を規定するものである。
列バンク522Yは、画素電極119の行方向における外縁119a3、a4上方及び第一補助電極層135の行方向における外縁200a1、a2により、行方向の基部が規定されている。列バンク522Yは、共通電極層125との間の電気的リークを防止するとともに、行方向における各副画素100seの発光領域100aの外縁を規定する。列バンク522Yはインクに対する撥液性が所定の値以上であることが必要である。
(5)ホール輸送層121
図4に示すように、間隙522zR、522zG、522zB内におけるホール注入層120上には、ホール輸送層121が積層される。また、行バンク122Xにおけるホール注入層120上にも、ホール輸送層121が積層される(非図示)。ホール輸送層121は、ホール注入層120の上部層120Bに接触している。ホール輸送層121は、ホール注入層120から注入されたホールを発光層123へ輸送する機能を有する。間隙522zR、522zG、522zB内に設けられたホール輸送層121を、それぞれホール輸送層121R、ホール輸送層121G及びホール輸送層121Bとする。
本実施の形態では、後述する間隙522z内では、ホール輸送層121は、上部層120Bと同様、列方向に延伸するように線状に設けられている構成を採る。しかしながら、ホール輸送層121は間隙522z内では列方向に断続して設けられている構成としてもよい。
(6)発光層123
図4に示すように、ホール輸送層121上には、発光層123が積層されている。発光層123は、有機化合物からなる層であり、内部でホールと電子が再結合することで光を発する機能を有する。列バンク522Yにより規定された間隙522zR、間隙522zG、間隙522zB内では、発光層123は、列方向に延伸するように線状に設けられている。赤色副画素100seR内の自己発光領域100aRに対応する赤色間隙522zR、緑色副画素100seG内の自己発光領域100aGに対応する緑色間隙522zG、青色副画素100seB内の自己発光領域100aBに対応する青色間隙522zBには、それぞれ各色に発光する発光層123R、123G、123Bが形成されている。
発光層123は、画素電極119からキャリアが供給される部分のみが発光するので、層間に絶縁物である行バンク122Xが存在する範囲では、有機化合物の電界発光現象が生じない。そのため、発光層123は、行バンク122Xがない部分のみが発光して、この部分が自己発光領域100aとなり、自己発光領域100aの列方向における外縁は、行バンク122Xの列方向外縁により規定される。
発光層123のうち行バンク122Xの側面及び上面の上方にある部分は発光せず、この部分は非自己発光領域となる。発光層123は、自己発光領域においては、ホール輸送層121の上面に位置し、非自己発光領域100bにおいては行バンク122Xの上面及び側面上のホール輸送層121上面に位置する(非図示)。
なお、発光層123は、自己発光領域100aだけでなく、隣接する非自己発光領域まで連続して延伸されている。このようにすると、発光層123の形成時に、自己発光領域100aに塗布されたインクが、非自己発光領域に塗布されたインクを通じて列方向に流動でき、列方向の画素間でその膜厚を平準化することができる。但し、非自己発光領域では、行バンク122Xによって、インクの流動が程良く抑制される。よって、列方向に大きな膜厚むらが発生しにくく画素毎の輝度むらが改善される。
(7)電子輸送層124
図3、図4及び図5に示すように、列バンク522Y及び列バンク522Yにより規定された間隙522zを被覆するように電子輸送層124が積層して形成されている。電子輸送層124については、表示パネル10全体に連続した状態で形成されている。
電子輸送層124は、図4及び図5に示すように、発光層123上に形成されている。電子輸送層124は、共通電極層125からの電子を発光層123へ輸送するとともに、発光層123への電子の注入を制限する機能を有する。
電子輸送層124は、図4及び図5に示すように、第一補助電極層135(第一補助電極層135上において、第二補助電極層200が形成された部分を除く)及び第二補助電極層200の上にも形成される。電子輸送層124は、第一補助電極層135の端部及び第二補助電極層200の端部において、欠落(段切れ)している。欠落部分136、139において、第一補助電極層135と共通電極層125とが直接接触している。また、欠落部分137、138において、第一補助電極層135と共通電極層125とが直接接触し、第二補助電極層200と共通電極層125とが直接接触している。
(8)共通電極層125
図4及び図5に示すように、電子輸送層124上に、共通電極層125が形成されている。共通電極層125は、表示パネル10の全面にわたって形成され、各発光層123に共通の電極となっている。
共通電極層125は、図4に示すように、電子輸送層124上の画素電極119上方の領域にも形成される。共通電極層125は、画素電極119と対になって発光層123を挟むことで通電経路を作り、発光層123へキャリアを供給するものであり、例えば陰極として機能した場合は、発光層123へ電子を供給する。
共通電極層125は、図4及び図5に示すように、第一補助電極層135(第一補助電極層135上において、第二補助電極層200が形成された部分を除く)及び第二補助電極層200上方の領域にも形成される。共通電極層125は、電子輸送層124の欠落部分136、137、138、139において、第一補助電極層135及び第二補助電極層200と、直接接触するように形成される。
(9)封止層126
共通電極層125を被覆するように、封止層126が積層形成されている。封止層126は、発光層123が水分や空気などに触れて劣化することを抑制するためのものである。封止層126は、共通電極層125の上面を覆うように表示パネル10全面に渡って設けられている。
(10)接合層127
封止層126のZ軸方向上方には、上部基板130のZ軸方向下側の主面にカラーフィルタ層128が形成されたカラーフィルタ基板131が配されており、接合層127により接合されている。接合層127は、基板100xから封止層126までの各層からなる背面パネルとカラーフィルタ基板131とを貼り合わせるとともに、各層が水分や空気に晒されることを防止する機能を有する。
(11)上部基板130
接合層127の上に、上部基板130にカラーフィルタ層128が形成されたカラーフィルタ基板131が設置・接合されている。上部基板130には、表示パネル10がトップエミッション型であるため、例えば、カバーガラス、透明樹脂フィルムなどの光透過性材料が用いられる。また、上部基板130により、表示パネル10、剛性向上、水分や空気などの侵入防止などを図ることができる。
(12)カラーフィルタ層128
上部基板130には画素の各色自己発光領域100aに対応する位置にカラーフィルタ層128が形成されている。カラーフィルタ層128は、R、G、Bに対応する波長の可視光を透過させるために設けられる透明層であり、各色画素から出射された光を透過させて、その色度を矯正する機能を有する。例えば、本例では、赤色間隙522zR内の自己発光領域100aR、緑色間隙522zG内の自己発光領域100aG、青色間隙522zB内の自己発光領域100aBの上方に、赤色、緑色、青色のフィルタ層128R、128G、128Bが各々形成されている。
(13)遮光層129
上部基板130には、各画素の発光領域100a間の境界に対応する位置に遮光層129が形成されている。遮光層129は、R、G、Bに対応する波長の可視光を透過させないために設けられる黒色樹脂層であって、例えば光吸収性及び遮光性に優れる黒色顔料を含む樹脂材料からなる。
1.4.3 各部の構成材料
図3、図4及び図5に示す各部の構成材料について、一例を示す。
(1)基板100x(TFT基板)
基材としては、例えば、ガラス基板、石英基板、シリコン基板、硫化モリブデン、銅、亜鉛、アルミニウム、ステンレス、マグネシウム、鉄、ニッケル、金、銀などの金属基板、ガリウム砒素基などの半導体基板、プラスチック基板等を採用することができる。また、可撓性を有するプラスチック材料として、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂いずれの樹脂を用いてもよい。材料としては、電気絶縁性を有する材料、例えば、樹脂材料を用いることができる。TFTを構成するゲート電極、ゲート絶縁層、チャネル層、チャネル保護層、ソース電極、ドレイン電極などには公知の材料を用いることができる。ゲート電極としては、例えば、銅(Cu)とモリブデン(Mo)との積層体を採用している。ゲート絶縁層としては、例えば、酸化シリコン(SiO)、窒化シリコン(SiNx)など、電気絶縁性を有する材料であれば、公知の有機材料や無機材料のいずれも用いることができる。チャネル層としては、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、亜鉛(Zn)から選択される少なくとも一種を含む酸化物半導体を採用することができる。チャネル保護層としては、例えば、酸窒化シリコン(SiON)、窒化シリコン(SiNx)、あるいは酸化アルミニウム(AlOx)を用いることができる。ソース電極、ドレイン電極としては、例えば、銅マンガン(CuMn)と銅(Cu)とモリブデン(Mo)の積層体を採用することができる。
TFT上部の絶縁層は、例えば、酸化シリコン(SiO)、窒化シリコン(SiN)や酸窒化シリコン(SiON)、酸化シリコン(SiO)や酸窒化シリコン(SiON)を用いることもできる。TFTの接続電極層としては、例えば、モリブデン(Mo)と銅(Cu)と銅マンガン(CuMn)との積層体を採用することができる。なお、接続電極層の構成に用いる材料としては、これに限定されるものではなく、導電性を有する材料から適宜選択することが可能である。
基板100xの上面に位置する層間絶縁層118の材料としては、例えば、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、シロキサン系樹脂、ノボラック型フェノール系樹脂などの有機化合物を用いることができる。
(2)画素電極119、補助画素電極150、第二補助電極層200及び第一補助電極層135
画素電極119は、金属材料から構成されている。トップエミッション型の本実施の形態に係る表示パネル10の場合には、厚みを最適に設定して光共振器構造を採用することにより出射される光の色度を調整し輝度を高めているため、画素電極119の表面部が高い反射性を有することが必要である。本実施の形態に係る表示パネル10では、画素電極119は、金属層、合金層、透明導電膜の中から選択される複数の膜を積層させた構造であってもよい。金属層としては、例えば、銀(Ag)又はアルミニウム(Al)を含む金属材料から構成することができる。合金層としては、例えば、APC(銀、パラジウム、銅の合金)、ARA(銀、ルビジウム、金の合金)、MoCr(モリブデンとクロムの合金)、NiCr(ニッケルとクロムの合金)等を用いることができる。透明導電層の構成材料としては、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)や酸化インジウム亜鉛(IZO)などを用いることができる。
第二補助電極層200は、画素電極119と同じ材料により形成されている。
第一補助電極層135は、例えば、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、ランタン(La)、インジウム(In)などの金属材料から形成されている。
補助画素電極150は、第一補助電極層135と同じ材料により形成されている。
(3)ホール注入層120
ホール注入層120の下部層120Aは、例えば、銀(Ag)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、バナジウム(V)、タングステン(W)、ニッケル(Ni)、イリジウム(Ir)などの酸化物からなる層である。下部層120Aを遷移金属の酸化物から構成する場合には、複数の酸化数をとるためこれにより複数の準位をとることができ、その結果、ホール注入が容易になり駆動電圧を低減することができる。本実施の形態では、下部層120Aは、タングステン(W)の酸化物を含む構成とした。このとき、タングステン(W)の酸化物は、5価タングステン原子の6価タングステン原子の比率(W5+/W6+)が大きいほど、有機EL素子の駆動電圧が低くなるため、5価タングステン原子を所定値以上多く含むことが好ましい。
ホール注入層120の上部層120Bは、上述のとおり、例えば、PEDOT(ポリチオフェンとポリスチレンスルホン酸との混合物)などの導電性ポリマー材料の有機高分子溶液からなる塗布膜を用いることができる。
(4)バンク122
バンク122は、樹脂等の有機材料を用い形成されており絶縁性を有する。バンク122の形成に用いる有機材料の例としては、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック型フェノール樹脂等があげられる。バンク122は、有機溶剤耐性を有することが好ましい。より好ましくは、アクリル系樹脂を用いることが望ましい。屈折率が低くリフレクターとして好適であるからである。
又は、バンク122は、無機材料を用いる場合には、屈折率の観点から、例えば、酸化シリコン(SiO)を用いることが好ましい。あるいは、例えば、窒化シリコン(SiN)、酸窒化シリコン(SiON)などの無機材料を用い形成される。
さらに、バンク122は、製造工程中において、エッチング処理、ベーク処理など施されることがあるので、それらの処理に対して過度に変形、変質などをしないような耐性の高い材料で形成されることが好ましい。
また、表面に撥水性をもたせるために、表面をフッ素処理することもできる。また、バンク122の形成にフッ素を含有した材料を用いてもよい。また、バンク122の表面に撥水性を低くするために、バンク122に紫外線照射を行う、低温でベーク処理を行ってもよい。
(5)ホール輸送層121
ホール輸送層121は、例えば、ポリフルオレンやその誘導体、あるいはアミン系有機高分子であるポリアリールアミンやその誘導体などの高分子化合物、あるいは、TFB(poly(9、9−di−n−octylfluorene−alt−(1、4−phenylene−((4−sec−butylphenyl)imino)−1、4−phenylene))などを用いることができる。
(6)発光層123
発光層123は、上述のように、ホールと電子とが注入され再結合されることにより励起状態が生成され発光する機能を有する。発光層123の形成に用いる材料は、湿式印刷法を用い製膜できる発光性の有機材料を用いることが必要である。
具体的には、例えば、特許公開公報(日本国・特開平5−163488号公報)に記載のオキシノイド化合物、ペリレン化合物、クマリン化合物、アザクマリン化合物、オキサゾール化合物、オキサジアゾール化合物、ペリノン化合物、ピロロピロール化合物、ナフタレン化合物、アントラセン化合物、フルオレン化合物、フルオランテン化合物、テトラセン化合物、ピレン化合物、コロネン化合物、キノロン化合物及びアザキノロン化合物、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、ローダミン化合物、クリセン化合物、フェナントレン化合物、シクロペンタジエン化合物、スチルベン化合物、ジフェニルキノン化合物、スチリル化合物、ブタジエン化合物、ジシアノメチレンピラン化合物、ジシアノメチレンチオピラン化合物、フルオレセイン化合物、ピリリウム化合物、チアピリリウム化合物、セレナピリリウム化合物、テルロピリリウム化合物、芳香族アルダジエン化合物、オリゴフェニレン化合物、チオキサンテン化合物、アンスラセン化合物、シアニン化合物、アクリジン化合物、8−ヒドロキシキノリン化合物の金属錯体、2−ビピリジン化合物の金属錯体、シッフ塩とIII族金属との錯体、オキシン金属錯体、希土類錯体などの蛍光物質で形成されることが好ましい。
(7)電子輸送層124
電子輸送層124は、電子輸送性が高い有機材料が用いられる。電子輸送層124に用いられる有機材料としては、例えば、オキサジアゾール誘導体(OXD)、トリアゾール誘導体(TAZ)、フェナンスロリン誘導体(BCP、Bphen)などのπ電子系低分子有機材料が挙げられる。また、電子輸送層124は、電子輸送性が高い有機材料に、アルカリ金属、又は、アルカリ土類金属から選択されるドープ金属がドープされて形成された層を含んでいてもよい。また、電子輸送層124は、フッ化ナトリウムで形成された層を含んでいてもよい。アルカリ金属は、具体的には、Li(リチウム)、Na(ナトリウム)、K(カリウム)、Rb(ルビジウム)、Cs(セシウム)、Fr(フランシウム)である。また、アルカリ土類金属は、具体的には、Ca(カルシウム)、Sr(ストロンチウム)、Ba(バリウム)、Ra(ラジウム)である。
(8)共通電極層125
共通電極層125は、光透過性を有する導電材料が用いられる。例えば、酸化インジウムスズ(ITO)若しくは酸化インジウム亜鉛(IZO)などを用い形成される。また、銀(Ag)又はアルミニウム(Al)などを薄膜化した電極を用いてもよい。
(9)封止層126
封止層126は、発光層123などの有機層が水分に晒されたり、空気に晒されたりすることを抑制する機能を有し、例えば、窒化シリコン(SiN)、酸窒化シリコン(SiON)などの透光性材料を用い形成される。また、窒化シリコン(SiN)、酸窒化シリコン(SiON)などの材料を用い形成された層の上に、アクリル樹脂、シリコン樹脂などの樹脂材料からなる封止樹脂層を設けてもよい。
封止層126は、トップエミッション型である本実施の形態に係る表示パネル10の場合においては、光透過性の材料で形成されることが必要となる。
(10)接合層127
接合層127の材料は、例えば、樹脂接着剤等からなる。接合層127は、アクリル樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂などの透光性材料樹脂材料を採用することができる。
(11)上部基板130
上部基板130としては、例えば、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板等に透光性材料を採用することができる。
(12)カラーフィルタ層128
カラーフィルタ層128としては、公知の樹脂材料(例えば市販製品として、JSR株式会社製カラーレジスト)等を採用することができる。
(13)遮光層129
遮光層129としては、紫外線硬化樹脂(例えば紫外線硬化アクリル樹脂)材料を主成分とし、これに黒色顔料を添加してなる樹脂材料からなる。黒色顔料としては、例えば、カーボンブラック顔料、チタンブラック顔料、金属酸化顔料、有機顔料など遮光性材料を採用することができる。
1.5 表示パネル10の製造方法
表示パネル10の製造方法について、図6〜11を用いて説明する。
(1)基板100xの準備
複数のTFTや配線が形成された基板100xを準備する。基板100xは、公知のTFTの製造方法により製造することができる(図6(a))。
(2)層間絶縁層118の形成
基板100xを被覆するように、上述の層間絶縁層118の構成材料(感光性の樹脂材料)をフォトレジストとして塗布し、表面を平坦化することにより層間絶縁層118を形成する(図6(b))。
層間絶縁層118を形成した後、所定の開口部が施されたフォトマスクを重ね、その上から紫外線照射を行い層間絶縁層118を露光し、フォトマスクが有するパターンを転写する(図6(c))。
その後、現像によって、コンタクト孔118aをパターニングした層間絶縁層118を形成する(図6(d))。コンタクト孔118aの底部において、基板100x上の配線が露出する。
本実施の形態では、ポジ型のフォトレジストを用いて層間絶縁層118を形成しているが、ネガ型のフォトレジストを用いて層間絶縁層118を形成してもよい。
(3)補助画素電極150及び第一補助電極層135の形成
コンタクト孔118aを開設した層間絶縁層118が形成された後、補助画素電極150及び第一補助電極層135を形成する(図7(a))。
補助画素電極150及び第一補助電極層135の形成は、スパッタリング法などを用い金属膜を形成した後、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を用いパターニングすることでなされる。このとき、コンタクト孔118aの内壁に沿って金属膜を形成することにより補助画素電極150の接続凹部を形成する。
補助画素電極150は、コンタクト孔118aの底部において露出した基板100x上の配線と直接接触し、TFTの電極と電気的に接続された状態となる。
(4)画素電極119及び第二補助電極層200の形成
補助画素電極150及び第一補助電極層135が形成された後、補助画素電極150及び第一補助電極層135上に、それぞれ、画素電極119及び第二補助電極層200を形成する(図7(a))。
画素電極119及び第二補助電極層200の形成は、スパッタリング法などを用い金属膜を形成した後、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を用いパターニングすることでなされる。
(5)ホール注入層120の下部層120Aの形成
画素電極119及び第二補助電極層200を形成した後、画素電極119上に対して、ホール注入層120の下部層120Aを形成する(図7(b))。
下部層120Aは、スパッタリング法あるいは真空蒸着法などの気相成長法を用いそれぞれ金属(例えば、タングステン)からなる膜を形成した後焼成によって酸化させ、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を用い各画素単位にパターニングすることで形成される。
(6)バンク122の形成
ホール注入層120の下部層120Aを形成した後、下部層120Aを覆うようにバンク122を形成する(図7(c))。
バンク122の形成では、先ず行バンク122Xを形成し、その後、間隙522Zを形成するように列バンク522Yを形成する。
バンク122の形成は、先ず、下部層120A上に、スピンコート法などを用い、バンク122の構成材料(例えば、感光性樹脂材料)からなる膜を積層形成する。そして、樹脂膜をパターニングして行バンク122X、列バンク522Yを順に形成する。行バンク122X、列バンク522Yのパターニングは、樹脂膜の上方にフォトマスクを利用し露光を行い、現像工程、焼成工程(約230℃、約60分)をすることによりなされる。
具体的には、行バンク122Xの形成工程では、先ず、有機系の感光性樹脂材料、例えば、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック型フェノール樹脂等からなる感光性樹脂膜を形成した後、乾燥し、溶媒をある程度揮発させてから、所定の開口部が施されたフォトマスクを重ね、その上から紫外線照射を行い感光性樹脂等からなるフォトレジストを露光し、そのフォトレジストにフォトマスクが有するパターンを転写する。次に、感光性樹脂を現像によって行バンク122Xをパターニングした絶縁層を形成する。一般にはポジ型と呼ばれるフォトレジストが使用される。ポジ型は露光された部分が現像によって除去される。露光されないマスクパターンの部分は、現像されずに残存する。
列バンク522Yの形成工程では、先ず、スピンコート法などを用い、列バンク522Yの構成材料(例えば、感光性樹脂材料)からなる膜を積層形成する。そして、樹脂膜をパターニングして間隙522zを開設して列バンク522Yを形成する。間隙522zの形成は、樹脂膜の上方にマスクを配して露光し、その後で現像することによりなされる。列バンク522Yは、列方向に延設され、行方向に間隙522zを介して並設される。
(7)有機機能層の形成
行バンク122X上を含む列バンク522Yにより規定される間隙522z内に形成されたホール注入層120の下部層120A上に対して、ホール注入層120の上部層120B、ホール輸送層121、発光層123を順に積層形成する(図7(d)、図8(a))。
上部層120Bは、インクジェット法を用い、PEDOT(ポリチオフェンとポリスチレンスルホン酸との混合物)などの導電性ポリマー材料を含むインクを列バンク522Yにより規定される間隙522z内に塗布した後、溶媒を揮発除去させる。あるいは、焼成することによりなされる。その後、フォトリソグラフィー法およびエッチング法を用い各画素単位にパターニングしてもよい。
ホール輸送層121は、インクジェット法やグラビア印刷法によるウェットプロセスを用い、構成材料を含むインクを列バンク522Yにより規定される間隙522z内に塗布した後、溶媒を揮発除去させる。あるいは、焼成することによりなされる。ホール輸送層121のインクを間隙522z内に塗布する方法は、上述した上部層120Bにおける方法と同じである。あるいは、スパッタリング法を用い金属(例えば、タングステン)からなる膜を堆積し、焼成によって酸化して形成される。その後、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を用い各画素単位にパターニングしてもよい。
発光層123の形成は、インクジェット法を用い、構成材料を含むインクを列バンク522Yにより規定される間隙522z内に塗布した後、焼成することによりなされる。具体的には、この工程では、副画素形成領域となる間隙522zに、インクジェット法によりR、G、Bいずれかの有機発光層の材料を含むインク123RI、123GI、123BIをそれぞれ充填し、充填したインクを減圧下で乾燥させ、ベーク処理することによって、発光層123R、123G、123Bを形成する。このとき、発光層123のインクの塗布では、先ず、液滴吐出装置を用いて発光層123の形成するための溶液の塗布を行う。基板100xに対して赤色発光層、緑色発光層、青色発光層の何れかを形成するためのインクの塗布が終わると、次に、その基板に別の色のインクを塗布し、次にその基板に3色目のインクを塗布する工程が繰り返し行われ、3色のインクを順次塗布する。これにより、基板100x上には、赤色発光層、緑色発光層、青色発光層が、図の紙面横方向に繰り返して並んで形成される。発光層123のインクを間隙522z内に塗布する方法の詳細は、上述した上部層120Bにおける方法と同じである。
ホール注入層120の上部層120B、ホール輸送層121、発光層123の形成方法は上記の方法には限定されず、インクジェット法やグラビア印刷法以外の方法、例えばディスペンサー法、ノズルコート法、スピンコート法、凹版印刷、凸版印刷等の公知の方法によりインクを滴下・塗布しても良い。
(8)電子輸送層124の形成
発光層123を形成した後、表示パネル10の全面にわたって、真空蒸着法などにより電子輸送層124を形成する(図8(b))。電子輸送層124は、第二補助電極層200及び第一補助電極層135(第一補助電極層135上において、第二補助電極層200が形成された部分を除く)の上にも形成される。その際、第二補助電極層200の端部及び第一補助電極層135の端部において、意図的に欠落(段切れ)を発生させ、その欠落部分136、137、138、139(図5)において、第二補助電極層200の端部及び第一補助電極層135の端部が露出するように成膜する。
(9)共通電極層125の形成
電子輸送層124を形成した後、電子輸送層124を被覆するように、共通電極層125を、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、スパッタリング法などにより形成する(図8(c))。共通電極層125は、電子輸送層124上の第二補助電極層200及び第一補助電極層135(第一補助電極層135上において、第二補助電極層200が形成された部分を除く)の上方の領域にも形成される。その際、共通電極層125は、電子輸送層124の欠落部分136、137、138、139(図5)に回り込み、電子輸送層124の欠落部分において露出している第二補助電極層200の端部及び第一補助電極層135の端部に直接接触するように成膜する。
ここで、共通電極層125の形成方法について、さらに説明する。
まず、図11を用いて、スパッタ装置600の概略構成について説明する。スパッタ装置600は、基板受け渡し室610、成膜室620、ロードロック室630を有し、成膜室620内で、マグネトロンスパッタ法によりスパッタリングを行う。成膜室620には、スパッタリングガスが導入されている。スパッタリングガスには、Ar(アルゴン)等の不活性ガスが用いられる。本実施形態においては、Arが用いられる。
スパッタ装置600内のキャリア621には、成膜対象の基板622が設置される。基板622は、基板受け渡し室610において、基板突き上げ機構611によりキャリア621に装着される。基板622が装着されたキャリア621は、基板受け渡し室610から成膜室620を経由してロードロック室630まで、搬送路601上を一定の速度で直線移動する。本実施形態においては、キャリア621の移動速度は30mm/sである。なお、基板622は加温せず、常温でスパッタリングが行われる。
成膜室620内には、搬送路601に対して直交する方向に延びる、棒状のターゲット623が設置されている。本実施の形態においては、ターゲット623は、ITOである。なお、ターゲット623は、棒状である必要はなく、例えば、粉末状であってもよい。
電源624は、ターゲット623に対して電圧を印加する。なお、図11では電源624は交流電源であるが、直流電源、又は、直流/交流のハイブリッド電源であってもよい。
排気系631によりスパッタ装置600内を排気し、ガス供給系632により成膜室620内にスパッタリングガスを導入する。電源624によりターゲット623に電圧を印加すると、スパッタリングガスのプラズマが発生し、ターゲット623の表面がスパッタされる。そして、スパッタされたターゲット623の原子を基板622上に堆積させることにより成膜する。
なお、スパッタリングガスであるArのガス圧は、例えば、0.6Paであり、流量は100sccmである。
(10)封止層126の形成
共通電極層125を形成した後、共通電極層125を被覆するように、封止層126を形成する(図8(d))。封止層126は、CVD法、スパッタリング法などを用い形成できる。
(11)カラーフィルタ基板131の形成
次に、カラーフィルタ基板131の製造工程を例示する。
透明な上部基板130を準備し、紫外線硬化樹脂(例えば紫外線硬化アクリル樹脂)材料を主成分とし、これに黒色顔料を添加してなる遮光層129の材料を透明な上部基板130の一方の面に塗布する(図9(a))。
塗布した遮光層129の上面に所定の開口部が施されたパターンマスクPMを重ね、その上から紫外線照射を行う(図9(b))。
その後、パターンマスクPM及び未硬化の遮光層129を除去して現像し、キュアすると、矩形状の断面形状の遮光層129が完成する(図9(c))。
次に、遮光層129を形成した上部基板130表面に、紫外線硬化樹脂成分を主成分とするカラーフィルタ層128(例えば、G)の材料128Gを塗布し(図9(d))、所定のパターンマスクPMを載置し、紫外線照射を行う(図9(e))。
その後はキュアを行い、パターンマスクPM及び未硬化のペースト128Rを除去して現像すると、カラーフィルタ層128(G)が形成される(図9(f))。
この図9(d)、(e)、(f)の工程を各色のカラーフィルタ材料について同様に繰り返すことで、カラーフィルタ層128(R)、128(B)を形成する(図9(g))。なお、ペースト128Rを用いる代わりに市販されているカラーフィルタ製品を利用してもよい。
以上でカラーフィルタ基板131が形成される。
(12)カラーフィルタ基板131と背面パネルとの貼り合わせ
次に、基板100xから封止層126までの各層からなる背面パネルに、アクリル樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂などの紫外線硬化型樹脂を主成分とする接合層127の材料を塗布する(図10(a))。
続いて、塗布した材料に紫外線照射を行い、背面パネルとカラーフィルタ基板131との相対的位置関係を合せた状態で両基板を貼り合わせる。このとき、両者の間にガスが入らないように注意する。その後、両基板を焼成して封止工程を完了すると、表示パネル10が完成する(図10(b))。
1.6 まとめ
補助電極層の材料として、例えば、アルミニウム、銅、銀等の金属を用いた場合、補助電極層の表面(表層)に、酸化膜が形成され、補助電極層と共通電極層との接触抵抗が高くなる。
この問題を解決するため、表示パネル10は、基板100x上に複数の画素電極119が行列状に配され、各画素電極119上に有機発光材料を含む発光層123が配されて形成されている。表示パネル10は、基板100xと、基板100xの上方に行列状に配された複数の画素電極119と、基板100xの上方において、隣接する画素電極119の間隙のうちの少なくとも1の間隙内に列又は行方向に延伸して配された第一補助電極層135と、第一補助電極層135上の一部領域に第一補助電極層135と同じ方向に延伸して配された第二補助電極層200と、複数の画素電極119上に配された複数の発光層123と、複数の発光層123の上方、第一補助電極層135の一部領域を除いた上面及び第二補助電極層200上の上面を覆って連続して配された共通電極層125とを備える。ここで、第一補助電極層135は、第一の金属を主成分として含み、第二補助電極層200は、第一の金属とは異なる第二の金属を主成分として含む。第二補助電極層200の表層の抵抗は、第一補助電極層135の表層の抵抗より高い。
この構成によると、共通電極層125は、第一補助電極層135(上記の一部領域を除く)と接触し、第一補助電極層135は、第二補助電極層200と接触する。つまり、共通電極層125は、第一補助電極層135を介して、第二補助電極層200と接触する。このため、第二補助電極層200の表層に酸化膜が形成される場合であっても、第一補助電極層135を介することにより、共通電極層と第二補助電極層との間の電気的接続における電気抵抗の低減を図ることができる。この結果、発光効率を向上させると共に輝度ムラを抑制することができる。
ここで、タングステン又はモリブデンを第一補助電極層135の材料とする場合、これらの金属は、室温では、化学的に安定しているので、第一補助電極層135の表面に酸化膜は、形成されない。
第二補助電極層200と共通電極層125との間の接触抵抗は、第1の所定値より高く、第一補助電極層135と共通電極層125との間の抵抗は、第1の所定値より低い。
また、第二補助電極層200のシート抵抗は、第2の所定値より低く、第一補助電極層135のシート抵抗は、第二補助電極層200のシート抵抗より高く、共通電極層125のシート抵抗は、第2の所定値より高い。
共通電極層125と第一補助電極層135(その上に第二補助電極層200が形成された部分を除く)とを接触させることにより、共通電極層125と第二補助電極層200との間の接触抵抗よりも、抵抗の低減が可能となる。
また、第二補助電極層200のシート抵抗は、第一補助電極層135のシート抵抗より小さいので、第一補助電極層135及び第二補助電極層200の全体として、第一の金属(例えば、タングステン)を用いる場合と比較して、第一補助電極層135及び第二補助電極層200の全体のシート抵抗を低減することができる。
また、図5に示すように、電子輸送層124において、第二補助電極層200の端部及び第一補助電極層135の端部において、欠落(段切れ)が発生し、その欠落部分136、137、138、139において、共通電極層125と第一補助電極層135とが直接接触し、共通電極層125と第二補助電極層200とが直接接触しているので、抵抗の低減が可能となる。
1.7 変形例
実施の形態1に係る表示パネル10を説明したが、本開示は、その本質的な特徴的構成要素を除き、以上の実施の形態に何ら限定を受けるものではない。例えば、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。以下では、そのような形態の一例として、表示パネル10の変形例を説明する。
(1)図5に示す欠落部分136、137、138、139において、欠落(段切れ)が発生せず、電子輸送層124の薄膜が形成されているとしてもよい。
電子輸送層124において、図5に示す欠落部分136、137、138、139の少なくとも一部分が欠落するには至らないものの、その一部分が1nm以下の膜厚に薄層化された薄層化部(不図示)が形成される構成としてもよい。係る構成により、電子輸送層124の一部分が欠落するには至らないものの、共通電極層125は、電子輸送層124の薄層化部において、薄層化部以外の部分よりも低い電気抵抗にて第二補助電極層200又は第一補助電極層135に電気的に接続される構造を実現することができる。その結果、共通電極層125と第二補助電極層200又は共通電極層125と第一補助電極層135との電気的接続における電気抵抗の低減を図り、発光効率を向上させるとともに輝度ムラを抑制することができる。
(2)表示パネル10では、発光層123は、行バンク上を列方向に連続して延伸している構成としている。しかしながら、上記構成において、発光層123は、行バンク上において画素ごとに断続している構成としてもよい。
(3)表示パネル10では、行方向に隣接する列バンク522Y間の間隙522zに配された副画素100seの発光層123が発する光の色は互いに異なる構成とし、列方向に隣接する行バンク122X間の間隙に配された副画素100seの発光層123が発する光の色は同じである構成とした。しかしながら、上記構成において、行方向に隣接する副画素100seの発光層123が発する光の色は同じであり、列方向に隣接する副画素100seの発光層123が発する光の色が互いに異なる構成としてもよい。また、行列方向の両方において隣接する副画素100seの発光層123が発する光の色が互いに異なる構成としてもよい。
(4)実施の形態に係る表示パネル10では、副画素100seには、赤色画素、緑色画素、青色画素の3種類があったが、本発明はこれに限られない。例えば、発光層が1種類であってもよいし、発光層が赤、緑、青、黄色に発光する4種類であってもよい。
(5)上記実施の形態では、単位画素100eが、マトリクス状に並んだ構成であったが、本発明はこれに限られない。例えば、画素領域の間隔を1ピッチとするとき、隣り合う間隙同士で画素領域が列方向に半ピッチずれている構成に対しても効果を有する。高精細化が進む表示パネルにおいて、多少の列方向のずれは視認上判別が難しく、ある程度の幅を持った直線上(あるいは千鳥状)に膜厚むらが並んでも、視認上は帯状となる。したがって、このような場合も輝度むらが上記千鳥状に並ぶことを抑制することで、表示パネルの表示品質を向上できる。
(6)上記実施の形態では、画素電極119と共通電極層125の間に、ホール注入層120、ホール輸送層121、発光層123及び電子輸送層124が存在する構成であったが、本発明はこれに限られない。例えば、ホール注入層120、ホール輸送層121及び電子輸送層124を用いずに、画素電極119と共通電極層125との間に発光層123のみが存在する構成としてもよい。また、例えば、ホール注入層、ホール輸送層、電子輸送層、電子注入層などを備える構成や、これらの複数又は全部を同時に備える構成であってもよい。また、これらの層はすべて有機化合物からなる必要はなく、無機物などで構成されていてもよい。
(7)上記実施の形態では、発光層123の形成方法としては、印刷法、スピンコート法、インクジェット法などの湿式成膜プロセスを用いる構成であったが、本発明はこれに限られない。例えば、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、イオンプレーティング法、気相成長法等の乾式成膜プロセスを用いることもできる。さらに、各構成部位の材料には、公知の材料を適宜採用することができる。
(8)上記の形態では、EL素子部の下部にアノードである画素電極119が配され、TFTのソース電極に接続された配線に画素電極119を接続する構成を採用したが、EL素子部の下部に共通電極層、上部にアノードが配された構成を採用することもできる。この場合には、TFTにおけるドレインに対して、下部に配されたカソードを接続することになる。
(9)上記実施の形態では、一つの副画素100seに対して2つのトランジスタTr1 、Tr2 が設けられてなる構成を採用したが、本発明はこれに限定を受けるものではない。例えば、一つのサブピクセルに対して一つのトランジスタを備える構成でもよいし、三つ以上のトランジスタを備える構成でもよい。
(10)上記実施の形態では、トップエミッション型のEL表示パネルを一例としたが、本発明はこれに限定を受けるものではない。例えば、ボトムエミッション型の表示パネルなどに適用することもできる。その場合には、各構成について、適宜の変更が可能である。
≪補足≫
以上で説明した実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程、工程の順序などは一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない工程については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。
また、上記の工程が実行される順序は、本発明を具体的に説明するために例示するためのものであり、上記以外の順序であってもよい。また、上記工程の一部が、他の工程と同時(並列)に実行されてもよい。
また、発明の理解の容易のため、上記各実施の形態で挙げた各図の構成要素の縮尺は実際のものと異なる場合がある。また本発明は上記各実施の形態の記載によって限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
また、各実施の形態及びその変形例の機能のうち少なくとも一部を組み合わせてもよい。
さらに、本実施の形態に対して当業者が思いつく範囲内の変更を施した各種変形例も本発明に含まれる。
本発明に係る有機EL表示パネル、及び有機EL表示装置は、テレビジョンセット、パーソナルコンピュータ、携帯電話などの装置、又はその他表示パネルを有する様々な電子機器に広く利用することができる。
1 有機EL表示装置
10 有機EL表示パネル
100 有機EL素子
100e 単位画素
100se 副画素
100a 自己発光領域
100b 非自己発光領域
100x 基板(TFT基板)
118 層間絶縁層
119 画素電極
135 第二補助電極層
150 補助画素電極
200 第一補助電極層
120 ホール注入層
120A 下部層
120B 上部層
121 ホール輸送層
122 バンク
122X 行バンク
522Y 列バンク
123 発光層
124 電子輸送層
125 共通電極層
126 封止層
127 接合層
128 カラーフィルタ層
130 上部基板
131 カラーフィルタ基板

Claims (7)

  1. 基板上に複数の画素電極が行列状に配され、各画素電極上に有機発光材料を含む発光層が配されてなる有機EL表示パネルであって、
    基板と、
    前記基板の上方に行列状に配された複数の画素電極と、
    前記基板の上方において、隣接する前記画素電極の間隙のうちの少なくとも1の間隙内に列又は行方向に延伸して配された第1給電補助電極層と、
    前記第1給電補助電極層上の一部領域に前記第1給電補助電極層と同じ方向に延伸して配された第2給電補助電極層と、
    前記複数の画素電極上に配された複数の発光層と、
    前記複数の発光層の上方、前記第1給電補助電極層の前記一部領域を除いた上面及び前記第2給電補助電極層上の上面を覆って連続して配された共通電極層とを備え、
    前記第1給電補助電極層は、第1の金属を主成分として含み、前記第2給電補助電極層は、前記第1の金属とは異なる第2の金属を主成分として含み、
    前記第2給電補助電極層の表層の抵抗は、前記第1給電補助電極層の表層の抵抗より高い
    有機EL表示パネル。
  2. 前記第2給電補助電極層の表層には、金属酸化膜が形成されている
    請求項1に記載の有機EL表示パネル。
  3. 前記第1給電補助電極層のシート抵抗は、前記第2給電補助電極層のシート抵抗より高い
    請求項1に記載の有機EL表示パネル。
  4. 前記第1給電補助電極層と前記共通電極層との間の接触抵抗は、前記第2給電補助電極層と前記共通電極層との間の接触抵抗より低い
    請求項1に記載の有機EL表示パネル。
  5. 前記第1給電補助電極層の表面積は、前記第2給電補助電極層の表面積より大きい
    請求項1に記載の有機EL表示パネル。
  6. 前記第1の金属は、タングステン又はモリブデンであり、
    前記第2の金属は、アルミニウムである
    請求項1に記載の有機EL表示パネル。
  7. 基板上に複数の画素電極が行列状に配され、各画素電極上に有機発光材料を含む発光層が配されてなる有機EL表示パネルの製造方法であって、
    前記基板の上方に行列状に配された複数の画素電極を気相成長法により形成する工程と、
    前記基板の上方において、隣接する前記画素電極の間隙のうちの少なくとも1の間隙内に列又は行方向に延伸して配された第1給電補助電極層を気相成長法により形成する工程と、
    前記第1給電補助電極層上の一部領域に前記第1給電補助電極層と同じ方向に延伸して配された第2給電補助電極層を気相成長法により形成する工程と、
    前記複数の画素電極上に複数の発光層を湿式成膜法により形成する工程と、
    前記複数の発光層の上方、前記第1給電補助電極層の前記一部領域を除いた上面及び前記第2給電補助電極層上の上面を覆って連続して共通電極層をスパッタリング法又はCVD(Chemical Vapor Deposition)法により形成する工程と
    を含む有機EL表示パネルの製造方法。
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