(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
有機ELディスプレイパネルの製造方法は、有機機能層の形成方法によって、以下の2つに大別される。一つは、有機機能層である薄膜を蒸着により形成する方法であり、もう一つは、有機機能層をインクを塗布することにより形成する方法である。
【0003】
インクの塗布により、有機機能層を形成する方法では、蒸着法に比べて材料利用効率が格段に向上し、量産時においてディスプレイパネルの機種を切り替える時には製造装置のプログラムを変更するだけで容易に変更可能になる。
【0004】
インクの塗布により有機機能層を形成する代表的な手段の一つに、インクジェット装置がある。この装置は、有機機能材料を含むインクを、基板に吐出して、有機機能層を形成するものである(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
有機機能材料を含むインクは、基板に配置された発色領域に塗布される。ここで発色領域とは、赤、緑、青のいずれかの副画素が並んだ領域を意味する。例えば、ディスプレイパネルの基板には、少なくとも3種類の発色領域が特定の方向に沿って互いに平行に配置されている。なお、ディスプレイパネルにおいては、赤を発色する単位である副画素、緑を発色する単位である副画素、青を発色する単位である副画素の組を画素と称する場合がある。
【0006】
発色領域は、バンク(壁)によって副画素ごとに区切られる。あるいは、発色領域が区切られることなくライン状になっている場合がある。発色領域が、バンクによって副画素領域ごとに区切られている場合、バンクは各副画素の領域を規定し、ディスプレイパネルを製造するにあたっては、有機機能材料を含むインクは、副画素ごとに供給される(例えば、特許文献2参照)。
【0007】
一方、ライン状の発色領域において副画素がバンクによって区切られていない場合、有機機能材料を含むインクは、複数の副画素を含むライン状の発色領域ごとに供給される(例えば、特許文献3参照)。
【0008】
今後の有機ELディスプレイパネルは、ますます小型化、高精細化の方向に進み、副画素間、発色領域間のピッチがますます高精細化される。高精細化された副画素や発色領域にインクジェット用いて、インクを吐出する場合、副画素、発色領域が狭ピッチのためバンクで囲まれた領域内にインクを吐出することが困難になる。
【0009】
ディスプレイ基板に、有機機能層を、インクジェット装置で形成しようとする場合を
図12の平面図で示す。インクジェットヘッド20により、基板10に、有機機能材料の一つである色素を含むインクを塗布する。
【0010】
(1)インクジェット装置のインクジェットヘッド20を、基板10上のラインバンク11で規定された発光領域12の長軸に対して図中の上部(または下部)に配置する。このとき、好ましくは、発光領域12の長軸と、ノズル21の配列方向とが垂直になるように配置する。
【0011】
(2)インクジェットヘッド20を発光領域12の長軸に対して平行に相対移動させる。
【0012】
(3)発光領域12に、ノズル21からインクを発光領域12へ吐出して、有機機能層を形成する。
【0013】
このようにインクジェットヘッド20を発光領域12の長軸に対して平行に相対移動させる方法を、以下「縦塗り」と記載する場合がある。
【0014】
しかし、上述したように、インクジェットヘッド20が有するノズル21から吐出されるインクの大きさには、ノズル21ごとにばらつきがあることから、ディスプレイの基板10を縦塗りした場合、発光領域12間で塗布されるインクの量にばらつきが生じる。
【0015】
例えば、
図13に示す図で説明する。
図13は、
図12と同じ状況で、各構成の内容が異なる。
【0016】
図13に示されるように、インクジェットヘッド20がインクを吐出しないノズル21a(目詰まりしたノズル)を有する場合、発光領域12の1つのセル12aに塗布されるインクの量は、セル12bに塗布されるインクの量よりも少なくなる。この発色領域間におけるインクの量のばらつきは、発色領域間における有機機能層の膜厚のばらつきにつながる。さらに、発色領域間における有機機能層の膜厚のばらつきは、発色領域間における輝度のムラにつながる。有機ELディスプレイパネルでは、いわゆる「スジムラ」の原因となる。
【0017】
「スジムラ」の問題を解決させるための方法として、
図14に記載された方法がある。
図14は、インクジェットヘッド20とラインバンク11、発光領域12との位置関係を示す平面図である。
【0018】
(1)複数のノズル21を有するインクジェットヘッド20を、基板10の発光領域12の長軸に対する側部に配置する。
【0019】
(2)インクジェットヘッド20を発光領域12の長軸に対して垂直に相対移動させる。
【0020】
(3)発光領域12に、ノズル21から有機機能材料のインクを吐出して、有機機能層を形成する。
【0021】
このようにインクジェットヘッド20を発光領域12の長軸に対して垂直に相対移動させる方法を、以下「横塗り」と記載する場合がある。横塗りでは、発光領域12に、縦塗りより多くのノズル21から吐出されたインクが塗布される。インクを吐出しないノズル21a、インクの吐出が多いノズル21bがあっても、発光領域12ごとで差が少ない。
【0022】
横塗り時にインクジェットヘッド20からインクを吐出する場合、膜厚を均一に形成するために、ラインバンク11の形状をライン形状にしている。ライン形状にすることにより、インクジェットのノズルの体積が変化した場合でも、不吐出が発生した場合でも均一に膜厚を形成することが可能となる。
【0023】
さらに、特許文献4には、蜂の巣型の発光領域12が開示されている。
図15にその平面図を示す。波状のラインバンク11で形成されている。複数の円状のセル12aとその間の隙間13が存在する。
【0024】
図14に示した方法で、
図15の構造の基板の発光領域12にインクを塗布する場合に、セル12aの円の中心にインクを塗布する。こうすると、インクを塗布する対象の面積が大きくなりノズルのズレなどに対して余裕度が大きくなる。
【発明を実施するための形態】
【0032】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【0033】
(実施の形態1)
図1〜
図3は、インクジェットヘッド20とディスプレイパネルの基板10の部分を拡大した状態で示す平面図である。
【0034】
本実施の形態の場合、基板10には、副画素が六角形の発光領域12が形成されている。具体的には、副画素が正六角形となり、全体としてハニカム構造的な配置となっている。ノズル21を有するインクジェットヘッド20を斜め方向に傾け、印刷方向52の方向に印刷する。
【0035】
発光領域12は、ギザギザ形状のラインバンク11ではさまれた部分であり、隣接するラインバンク11と基板10とにより長い細い溝となっている。副画素であるセル12aは、6角形であるが、一つの発光領域12において隣接するセル12aの間を仕切るバンクはない。なお、発光領域12の底面は平坦である。このラインバンク11に挟まれた発光領域12にインクが塗布されることにより副画素が形成される。
【0036】
ラインバンク11は、端部同士が接続された複数の線分部19で形成されたバンクであり、周期的な構造を備えている。本実施の形態の場合、ラインバンク11は、二本の線分部19で周期的な構造の一周期が形成されたいわゆるジグザグな構造を備えている。また、隣接するラインバンク11同士は、接触することなく、かつ、半周期ずれた状態で配置される。
【0037】
発光領域12は、細長い溝形状であり、複数の溝が、それぞれが平行に配列されている。本実施の形態の場合、発光領域12の平面視における形状は、ラインバンク11の周期に対応して広幅部分と狭幅部分との2種類が周期的に繰り返している。つまり、6角形のセル12aが並んでいる。ラインバンク11の高さは、広幅部分も狭幅部分も均一な高さとなっている。
【0038】
1つの画素ピッチ51内の発光領域12に、例えば、
図1に示すように、赤インク53、緑インク54、青インク55、白インク56を塗布することが可能となる。これまで材料上の問題から青インクの寿命に問題があることから、
図2に示したように白インク56の代わりに、青インク57としてもよい。青インクの領域を広くすることにより、低電流で高輝度を実現することができる。また、
図3に示したように青インク55と、青インク57との画素エリアをつなげて、青インク58の領域としてもよい。
【0039】
<インクの塗布>
インクジェットヘッド20により、インクを吐出する時を
図4の平面図で示す。
図4は、インクジェットヘッド20のヘッド列赤61で、ハニカム型の発光領域12に赤インク53を塗布する。ヘッド列緑62で緑インク54を発光領域12へ塗布する。ヘッド列青63で緑インク54を発光領域12へ塗布する。ヘッド列白64で緑インク54を発光領域12へ塗布する。
【0040】
図4において、発光領域12のセル12aの中心位置60にインクジェットヘッド20から、インクを塗布する。インクが発光領域12のセル12aの中心位置60(6角形の中心)に塗布されるために、インクの中心からラインバンク11までの距離を長く確保することができる。結果、インクジェットで塗布したときに、発光領域12のセル12aにインクが入り易くなる。
【0041】
<不吐出ノズルがあった場合>
インクジェットヘッド20に不吐出ノズル65があった場合を
図5に示す。
図5は、
図4に相当する図である。不吐出ノズル65によってインクが欠損した発色領域12の部分71に対して、同一発色領域12の他のセル12aのインクが、矢印66で示すように、流動する。
【0042】
従って、ノズルからインクが塗布されていない領域が存在しても発光領域12全体としてはインクの深さが一定となり、結果として有機膜の膜厚が一定になる。これは、発光領域12内が親水性(インクのぬれ性が高い状態)になっており、インクが容易に流動してセル12a間を流れるためである。従って、全体として均質な膜となる。
【0043】
<過剰吐出ノズルがあった場合>
インクジェットヘッド20に過剰吐出ノズル67があった場合を
図6に示す。
図6は、
図4に相当する図である。インクが過剰に供給された部分72については、過剰なインクが、同一発色領域12の他のセル12a(矢印68の方向)へ流動する。
【0044】
インクが過剰な領域が存在しでも有機膜の膜厚が一定になる。これは、発色領域12が親水性(インクのぬれ性が高い状態)になっており、インクに流動性があるために、セル12a間を流れるためである。従って発色領域12全体として均質な膜となる。
【0045】
この実施例では、ラインバンク11を基板10の短軸方向に沿って配置し、赤、緑、青、白のハニカム型の発光領域12を基板の短軸方向と平行に配置したが、全体視として平行であれば、どのような角度に配置してもよい。
【0046】
また、通常の直線状の発光領域では、基板上に有機物のパーティクル等が存在した場合、塗布したインクがパーティクルに吸い込まれるという不具合が発生することがあった。ところが、ジグザグ形状のラインバンク11に挟まれた発光領域12にすることにより、ラインバンク11が一直線でないため、従来の一直線状のラインバンクよりも有機物のインクの流れを抑えることができるという効果を有する。
【0047】
従って、広幅部分と狭幅部分が繰り返される発光領域12は、高精細でもインクジェット塗布しやすい構造であると同時に基板10上の発生したパーティクルに対しても影響を受けにくいデバイス構造であることが分かった。
【0048】
<
図15との相違>
ここで、
図15の従来のバンク構造との違いと説明する。
図7の(a)を附した部分に、従来の発光領域12の拡大摸式図を示し、(b)を附した部分に、実施の形態1の発光領域12の拡大摸式図を示す。従来の発光領域12は、曲線で構成された波状のラインバンク11で挟まれ、セル12a、セル12bがある。かつ、隙間13が狭い。結果、塗布されたインクは、インクの流れ15のように、1つのセル12a内部で動き、レベリング性が低く、膜厚が、セル12a、セル12bごとで異なる。
【0049】
つまり、塗布後に液体は外周部で厚くなり、セル内の膜厚のレベリング差が発生し、バラツキは±30%程度になる。
【0050】
一方、(b)で示す部分の実施の形態1の発光領域12では、ラインバンク11が真っ直ぐな線分部19で構成されており、曲線部分は存在しない。このため、インクが隣のセル12aに流れ込みやすくなり(インクの流れ15)、セル12aのインクは、セル12bのインクとレベリングされる。つまり隣接するセル12aとセル12bとの間で膜厚が均質となる。
【0051】
このとき、インクは外周部ではなく、乾燥後に液体が移動したセル中央付近に移動しやすくなるために、結果的に膜厚バラツキが少なくなり、膜厚のバラツキは±5%程度に改善される。後で説明するが、表1にその結果を示している。
【0052】
また、隙間13の幅なども異なるが、それは、以下の
図8で説明する。
【0053】
実施の形態1のラインバンク11は、いずれの箇所にも曲線部がないことが好ましい。これによりインクの流れを直線的に送り出すことができ、インクのレベリングが容易に行え、均質化する。曲線の場合、インクの流れはセル12aの中で回る傾向にあり、発光領域12内を広くインクが移動しにくい。
【0054】
<インク塗布の余裕度>
図8の(a)を附した部分は、従来の発光領域12、(b)を附した部分は、実施の形態1の発光領域12を示す。(c)〜(e)を附した部分は、ラインバンク11、および、ラインバンク11に挟まれた発光領域12のバリエーションを示している。また、図中の色の濃い領域はインクを塗布する塗布領域84を示す。
【0055】
塗布領域84について、(b)を附した部分で説明する。従来の平均幅81も比較のため(a)を附した部分に示す。横塗りする場合、塗布領域84の最大幅82を含む最大幅82の近傍領域にのみインクジェットでインクを吐出する。従来の平均幅81に比べて広い範囲にインクを吐出できるようになる。
【0056】
寸法関係の1例は以下である。従来の一直線の隣接するラインバンク11同士の間隔である平均幅81をdとする。
【0057】
ここで、間隔(幅)とは、ラインバンク11が配置される面内において、ラインバンク11が延在する方向と直交する方向における隣接するラインバンク11同士の距離である。従来例の場合、ラインバンク11は、一直線であり、平行に並べて配置されるものであるため、隣接するラインバンク11の幅は一定であり、平均幅81となる。
【0058】
また、平均幅81とは、隣接するラインバンク11同士の最大幅と最小幅の中間でもよい。
【0059】
本実施の形態における発光領域12の最大幅82は、4/3dである。また、発光領域12の最小幅83は、2/3dである。ラインバンク11の延在方向におけるセル12aの長さ87をhとすると、塗布領域の長さ85は、1/2hとなる。ここで、dは、平均の発光領域12の幅と考えることができる。
【0060】
発光領域12のセル12aを、6角形の形状を形成することにより、すきまなく、セル12aを配置することができ、全体としてハニカム構造のような配置にすることができる。また、いずれのセル12a同士も、発光領域12のセル12aの中心から、ラインバンク11までの距離が等しくなる。インクは、この中心に塗布されるので、インクが吐出される位置のマージンを広く確保することが可能となる。
【0061】
ラインバンク11を配置するにあたり、平均幅81をdとした場合、最大幅82は、1.4d〜1.9dの範囲から選定し、最小幅83は、0.4d〜0.9dの範囲から選定することが好ましい。塗布領域の長さ85は、0.2d〜0.8dの範囲から選定されることが好ましい。
【0062】
また、最小幅83が0.4d未満になると、吐出されたインクが隣接するセル12aに流れにくくなり、膜厚が均一になる効果が薄れてしまう。
【0063】
一方、最小幅83が0.9dより大きいと、セル間のインク流れが想定以上に起こり易くなり、発色領域12のいずれかにパーティクルが存在すると、パーティクルにインクが吸収され吸い上げられて、発色領域12全体のインクの深さが不足し、歩留まりが悪化する。
【0064】
また、最大幅82が、1.9dよりも大きくなると、隣接する発色領域12の最小幅83が小さくなり、隣接するセル12aの間のインクの流れが悪くなり、膜厚の均一性を確保することが難しい。
【0065】
一方、最大幅82が、1.4dよりも小さくなると、インクを吐出する領域が狭くなり、吐出位置のマージンの確保が難しく高精細パターンをインクジェットで形成することが困難となる。
【0066】
塗布領域の長さ85が、0.2dより小さいと、横塗り時の塗布できるノズル数が少なくなり、セル全体に液滴を均一に入れることが困難となる。
【0067】
塗布領域の長さ85が、0.8dより大きいと、セル間のインク流れが起こり易くなり、パーティクルに対して歩留まりが悪化する。
【0068】
ここで、従来の
図15のバンク構造と比較すると以下の表1となる。
【0070】
また、
図8の(c)を附した部分には、異なる形状のラインバンク11が示されている。このラインバンク11は、四本の線分部19で周期的な構造の一周期が形成されている。また、ラインバンク11の延在方向に沿う線分部19が存在している。具体的には、ラインバンク11の延在方向に沿う線分部19が一周期に2本存在している。つまり、最大幅82のところを保つため、頂点を線分としたものである。ラインバンク11間の狭い部分と広い部分のそれぞれに一定幅の領域がある。
【0071】
従って、ラインバンク11に挟まれた発色領域12において、塗布領域84は、従来の平均幅81以上、最大幅82以下の領域である。インク塗布の精度に余裕が持てる。
【0072】
また、前述の6角形の形状でハニカム型発色領域12を説明したが、6角形は正6角形ばかりでなく、6角形の変形でもよい。たとえば、各角が丸まった6角形、または、各角が尖っていず、直線部となっていてもよい。概略6角形ならよい。
【0073】
さらに、
図8の(d)を附した部分、(e)を附した部分に変形例を示す。(c)を附した部分に示すラインバンク11の延在方向に沿う平坦部分、一定の幅の部分がない形状である。(b)、(c)はそれぞれが複数で平面を埋める。一方、(d)と(e)は1対となって平面を埋める。つまり、発色領域12において隣接するセル12aの形状は同一でなくともよい。
【0074】
<塗布>
ノズルの塗布領域84にインクジェットにてインクを吐出した模式図を
図9に示す。
【0075】
インクジェットヘッド20の傾きを、より傾け、ラインバンク11の延在方向におけるノズル間のピッチを狭くする。ノズルの塗布領域84に相当する場所にのみ、インクジェットヘッド20にて塗布することにより、一直線のラインバンク11の場合以上のマージンのある領域でインクジェットでインクを塗布することができる。
【0076】
ヘッド列赤77、ヘッド列緑78、ヘッド列青79、ヘッド列白80から、それぞれ異なる色のインクを吐出する。このことにより、赤インク73、緑インク74、青インク75、白インク76を、それぞれ別の発光領域12に吐出する。発光領域12のハニカム中心以外の場所で、平均幅81よりも広い場所でも、インクを吐出してもよい構造とする。
【0077】
ハニカム形状で囲われた発光領域12内に複数のインクでインクジェット塗布することにより、不吐出のノズルが発生した場合でも、更に安定してインクジェット塗布を実現することができる。
【0078】
ここで用いるインクジェットは、0.5〜7pLとする。高精細になればなるほどインク径を小さくする方向になる。0.5pL以下の領域では、吐出時に外部からの抵抗の影響を受けるためにインクサイズの限界は0.5pLとする。300ppi以上では、1pL程度の体積で吐出することが望ましい。
【0079】
また、ヘッドから吐出される体積のバラツキについては、3σで10%以下が好ましい。その中でも3%以下になればなおよい。体積バラツキを3%以下にするために吐出するノズルに対応した圧電素子にかかる電圧、波形を調整して3%以下に追い込んでもよい。
【0080】
(実施の形態2)
図10に、実施の形態2の平面図を示す。
図4に相当する図である。実施の形態1では、発光領域12内で仕切りのバンクは、なかった。実施の形態2では、突起状の仕切り91を設けた。仕切り91は、発光領域12において隣接するセル12aの間に設けられ、隣接するラインバンク11の一方から他方に向かって他方に当接しない状態で設けられる。本実施の形態の場合、仕切り91は、発光領域12の幅が狭い場所を更に狭くする構造とするものであり、最小幅83の部分に設けられている。さらに、本実施の形態の場合、隣接する両方のラインバンク11から突起する仕切り91が設けられているが、二つの仕切り91は接触しておらず、隣接するセル12aを完全には仕切っていない。従って、隣接するセル12a間のインクの流動を確保する。
【0081】
この構造では、発光領域12内にパーティクルが存在した場合でも、パーティクルに沿ってインクが流動することを仕切り91で防止する。
【0082】
別の例として、
図11に示したように互い違いに流れこみを防止する仕切り92をつけてもよい。互い違いに仕切り92を設けるので、パーティクルによるインクの流動は防止できる。
【0083】
両場合とも、完全に仕切るものでないので、インクの流動を確保しつつ、パーティクルによるインク流動も防止できる。
【0084】
ここで、仕切り91、92は狭幅部分(最小幅82)の3割〜7割の長さがよい。
【0085】
3割まで狭くすることより、有機物等のパーティクルによるインクの引き寄せが防止できる。3割より小さとパーティクルによるインクの引き寄せが防止できない。7割より大きいと、インクのレベリングができない。十分でない。
【0086】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本願発明に含まれる。
【0087】
本発明の一つは、基板上にバンクで囲まれた複数の画素領域があり、前記バンクは、複数の折れ線が並列に整列されたものであり、前記複数の折れ線間に前記画素領域が形成されているディスプレイパネルである。
【0088】
また、前記複数の折れ線は、交わっていず、前記複数の折れ線間距離は、一定でなく変化し、前記複数の折れ線間の平均間隔距離より広い幅部分と狭い幅部分が繰り返し、前記狭い幅部分2つと前記広い幅部分とで6角形を形成し、前記6角形が連続するディスプレイパネルであってもよい。
【0089】
また、前記複数の折れ線は、交わっていず、前記複数の折れ線間距離は、変化し、前記複数の折れ線間の平均間隔距離より広い幅部分と狭い幅部分が繰り返し、前記広い幅部分と前記狭い幅部分の少なくとも1方は、一定の幅の範囲を有するディスプレイパネルであってもよい。
【0090】
また、前記複数の折れ線は、直線部のみであり、曲線部分がないディスプレイパネルであってもよい。
【0091】
また、前記複数の折れ線間の平均間隔距離をdとすると、前記狭い幅部分は、0.4d以上であるディスプレイパネルであってもよい。
【0092】
また、前記複数の折れ線間の平均間隔距離をdとすると、前記狭い幅部分は、0.9d以下であるディスプレイパネルであってもよい。
【0093】
また、前記広い幅部分は、1.4d以上1.9d以下であるディスプレイパネルであってもよい。
【0094】
また、前記狭い幅の部分の少なくとも一方の折れ線に、他方の前記折れ線までは繋がらない突起状のバンクを設けたディスプレイパネルであってもよい。
【0095】
また、前記突起状のバンクが、連続する前記狭い幅部分ごとに異なる前記折れ線に設けられているディスプレイパネルであってもよい。
【0096】
また、前記突起状のバンクが、前記狭い幅部分において、対向する前記折れ線にそれぞれ設けられ、それぞれの前記突起状のバンク同士は繋がらないディスプレイパネルであってもよい。