(57)【要約】【課題】基板間における封止不良を生じさせない基板間の封止体の製造方法を提供する。【解決手段】第１の基板に、接合面の歪みによる内部応力を緩和する応力緩和層を設ける。第２の基板に、フリットガラスからなる封止部材を所定の形状に形成する。応力緩和層は、少なくとも封止部材に対応し、かつ封止部材が溶融されると適宜軟化する。第１基板に第２基板を重ね、封止部材にレーザーを照射して、フリットガラスを溶融し、第１基板と第２基板とを封止部材で接合する。仮にフリットガラスなどに歪が生じると、応力緩和層がひずみに追従して変形し、歪みによる応力発生が防止される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板に、フリットガラスにより封止部材が形成された第２基板を重ね合わせ、前記封止部材をレーザー照射により溶融して前記第１基板と前記第２基板とを接合させる封止体の製造方法において、
前記第１基板は、前記封止部材に対向した箇所に予め応力緩和層を有し、前記レーザー照射により前記封止部材を溶融させる際、少なくとも該応力緩和層が該レーザー照射により軟化されることを特徴とした封止体の製造方法。
【請求項２】
応力緩和層は、前記フリットガラスが固化する温度より固化する温度が低い材質で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の封止体の製造方法。
【請求項３】
前記応力緩和層の表面に、シリコン酸化物とシリコン窒化物のいずれかからなる保護層を形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の封止体の製造方法。
【請求項４】
前記レーザー照射は、前記第２基板に形成された封止部材の幅よりも広く行われ、該封止部材の幅方向全体を溶融させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の封止体の製造方法。
【請求項５】
有機ＥＬ素子が形成された第１基板に、フリットガラスからなる封止部材を具えた第２基板を重ね、前記封止部材をレーザー照射により溶融して前記第１基板と前記第２基板の間を封止した有機ＥＬ装置において、
前記第１基板の、前記封止部材に対向した箇所に、前記レーザーの照射により軟化される応力緩和層を設けたことを特徴とする有機ＥＬ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ装置などにおける、封止体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、平面表示装置として、ＯＬＥＤ(Organic Light Emitting Diode)を用いた有機ＥＬ表示装置が注目されている。有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬ素子が自発光素子であることから、広い視野角が得られ、しかも表示にバックライトを必要としないため、消費電力が少なく、薄型化が可能で、更に有機ＥＬ素子は応答速度が速いため、残像の少ない見やすい画面を提供できるという利点を有している。
【０００３】
一方有機ＥＬ素子は、湿気や熱の影響を受け易いという性質を有している。例えば有機ＥＬ素子に水分が付着すると、発光機能が損失されてしまう。また、例えば１００℃以上に有機ＥＬ素子が加熱されると、発光輝度が大きく低下してしまうことがある。そこで有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬ素子などが形成されたアレイ基板にガラス基板を重ね、有機ＥＬ素子の周囲をレーザー溶着を用いて封止させている。
【０００４】
例えば封止部材としてフリットガラスを用いた場合は、まず対向基板となるガラス基板に、ペースト状のフリットガラスをスクリーン印刷やディスペンサ等で所定の形状に塗布し、それを焼成して固化する。そして、有機ＥＬ素子などが形成されたアレイ基板に、フリットガラスが固化された対向基板を重ね合わせ、フリットガラスにレーザーを照射して溶融し、アレイ基板と対向基板との間をフリットガラスによる封止部材で密閉させる。
【０００５】
フリットガラスは高い耐水性を有しているため、水分を基板間に透過させず、しかもレーザーを用いることにより、フリットガラスのみを溶融して、有機ＥＬ素子が熱影響を受けることなく、基板間を封止させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１１０８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、レーザーをフリットガラスに照射すると、アレイ基板やフリットガラスが急速に加熱され、局所的に温度が急上昇する。そしてレーザーが通過した後は、溶融した部分は周囲から急速に冷却され、温度が急激に低下することとなっていた。レーザー照射では、このような大きな熱変動が発生することから、フリットガラスが固化した後に歪が生じ、封止部分の近傍に内部応力が発生することがあった。
【０００８】
またフリットガラスが溶融して後に固化した箇所は、溶融される前に比較して、若干高さ幅が低くなる。レーザー照射では、そのフリットガラスの高さ幅の変化が、レーザーの走査に伴って順次移動することによっても、フリットガラスによる封止部材の近傍には内部応力が蓄積され易いということがあった。
【０００９】
封止部材の近傍に発生した内部応力は、徐々に、あるいは何かをきっかけとして封止部材をアレイ基板から剥離させ、基板間の封止を破壊させるおそれがあった。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決し、フリットガラスを用いた封止部材の基板間の封止不良を防止した封止体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１基板に、フリットガラスにより封止部材が形成された第２基板を重ね合わせ、封止部材をレーザー照射により溶融して第１基板と第２基板とを接合させる封止体の製造方法において、第１基板は、封止部材に対向した箇所に予め応力緩和層を有し、レーザー照射により封止部材を溶融させる際、少なくとも応力緩和層がレーザー照射により軟化されることとして封止体の製造方法を構成する。
【００１２】
また、有機ＥＬ素子が形成された第１基板に、フリットガラスからなる封止部材を具えた第２基板を重ね、封止部材をレーザー照射により溶融して第１基板と第２基板の間を封止した有機ＥＬ装置において、第１基板の、封止部材に対向した箇所に、レーザーの照射により少なくとも軟化される応力緩和層を設けて有機ＥＬ装置を構成する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明にかかる封止体の製造方法は、第１基板と第２基板の基板間の封止不良を防止できる。
【００１４】
また本発明にかかる有機ＥＬ装置は、封止不良の発生や、経年変化により封止が破壊されることを防止し、製品故障を大幅に低減できる。したがって、寿命の長い有機ＥＬ装置を、効率よく製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明にかかる封止体の製造方法を用いた有機ＥＬ表示装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】封止部材における歪みの一例を示す断面図である。
【図３】封止部材を示す断面図である。
【図４】封止部材における歪みの一例を示す断面図である。
【図５】有機ＥＬ表示装置の組立例を示す側面図である。
【図６】レーザーによる接合動作例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明にかかる封止体の製造方法の一実施形態について、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置を例にして説明する。
【００１７】
有機ＥＬ表示装置１０は、図１に示すように、第１基板としてのアレイ基板１２と、第２基板としての封止基板１４と、アレイ基板１２と封止基板１４間を封止する封止部材１６と、アレイ基板１２に設けられた画素回路２０及び表示素子２２などから構成されている。
【００１８】
画素回路２０は、駆動トランジスタや各種スイッチ類などからなり、制御装置（図示せず。）からの駆動信号に従い表示素子２２を駆動させる。表示素子２２は、有機ＥＬ素子より構成され、画素回路２０により制御されて発光する。有機ＥＬ表示装置１０がカラー表示装置の場合、表示素子２２は、例えば３原色に対応して構成されている。尚、画素回路２０及び表示素子２２は、有機ＥＬ表示装置の構成要素として従来から知られているものである。
【００１９】
封止基板１４は、ガラス製の基板であり、アレイ基板１２の、表示素子２２などが設けられている側の上面に、封止部材１６を介して接合されている。次に、封止部材１６について説明する。
【００２０】
封止部材１６は、フリットガラスなどと呼ばれる粉体状のガラス成分を固化して形成されている。封止部材１６は、まずペースト状に形成されたフリットガラスをディスペンサ（図示せず。）などを用いて、封止基板１４上に塗布する。ペースト状のフリットガラスは、封止部材１６を形成するように封止基板１４上に所定の形状に塗布される。
【００２１】
フリットガラスは、例えば酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）、三酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、二酸化チタニウム（ＴｉＯ２）、三酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、三酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化錫（ＳｎＯ）、酸化鉛（ＰｂＯ）、五酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）、三酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、五酸化リン（Ｐ２Ｏ５）、三酸化二ホウ素（Ｂ２Ｏ３）、及び二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）よりなる群から選ばれた１種の物質、またはこれらの組合せからなるものを使用することができる。
【００２２】
ペースト状のフリットガラスが封止基板１４に塗布されたなら、封止基板１４とともに焼成炉に入れ、フリットガラスを焼成する。フリットガラスを焼成し、封止部材１６が封止基板１４に形成されたら、図５に示すようにアレイ基板１２に封止基板１４とを重ね合わせる。封止基板１４は、焼成固化されたフリットガラス、つまり封止部材１６が、画素回路２０や表示素子２２などが設けられたアレイ基板１２の面上に接触するように載置する。そして図６に示すように、封止部材１６に沿ってレーザー３０を照射し、フリットガラスを溶融させる。
【００２３】
レーザー３０は、次の条件を満足するようにその出力と走査速度が決定される。レーザー３０を所定速度で走査しながら封止部材１６に照射すると、封止部材１６は部分的に溶融される。一方レーザーが移動した後は、封止部材１６は速やかに冷却され、固化して第１基板に溶着する。更にレーザー３０は、たとえ表示素子２２を加熱しても、表示素子２２に劣化を生じさせることのない温度範囲内とするように照射される。
【００２４】
またアレイ基板１２には、封止部材１６に対応して応力緩和層２４が設けられている。応力緩和層２４は、アルミニウムからなり、アレイ基板１２と封止基板１４とを重ねた場合に少なくとも封止部材１６に対向する位置に形成されている。更に応力緩和層２４は、封止部材１６に沿ってレーザーを照射するとその熱を受け、適度に軟化されるように形成されている。また応力緩和層２４は、レーザーの照射によってアレイ基板１２などに生じた歪みに対して、適度に変形して歪みに追従することが可能な厚みに形成されている。
【００２５】
応力緩和層２４は、少なくとも封止部材１６に照射されたレーザーの熱的影響を受ける範囲には設けられる。封止部材１６に対向した位置とは、この範囲をいい、応力緩和層２４は、必ずしも封止部材１６と同一の幅に形成されているものではない。尚、応力緩和層２４をアレイ基板１２の全面に形成してもよい。
【００２６】
更に応力緩和層２４の上面には、保護層２６が形成されている。保護層２６は、例えば窒化シリコンや酸化シリコンなどの無機系材料によって形成され、応力緩和層２４との良好な付着性に加え、封止部材１６との付着性も良好なものを使用する。
【００２７】
次に、封止体の製造方法について説明する。図５に示すようにアレイ基板１２に封止基板１４を重ね合わせる。封止部材１６は、ディスペンサなどにより平坦に塗布しても、焼成工程を経るなどして、塗布方向に垂直な方向から断面した形状は図２に示すように中央が盛り上がった（図では、下向きに凸の状態で記載してある。）ものとなっている。したがって、アレイ基板１２に封止基板１４を重ね合わせた段階では、封止部材１６の下端が保護層２６とほぼ線状に接触した状態となっている。
【００２８】
そして図６に示すようにレーザー３０を封止部材１６に沿って照射し、封止部材１６を溶融してアレイ基板１２と封止基板１４とを接合させると、封止部材１６は若干高さが低くなるとともに、アレイ基板１２に接合した封止部材１６の左右両側が、封止基板１４側に持ち上げられるような力が作用する。このようにかかる部分に持ち上げ力が作用しても、応力緩和層２４がレーザー３０により軟化されていることから、応力緩和層２４は保護層２６とともに図３の丸で囲ったＡ部に示すように上方に変形する。
【００２９】
したがって図３に示すように封止部材１６に歪みが生じた場合でも、応力緩和層２４が歪みに従って変形するので、封止部材１６とアレイ基板１２などとの間に大きな内部応力が発生しない。
【００３０】
また、図４に、封止部材１６を封止部材１６の長手方向に沿って断面した図を示す。仮に歪みが図４の丸で囲ったＢ部に示すように封止部材１６の長手方向に沿って生じた場合でも、応力緩和層２４が歪みに従って変形するので、封止部材１６とアレイ基板１２などとの間に大きな内部応力が発生しない。
【００３１】
したがって、上記封止体の製造方法および有機ＥＬ表示装置１０によれば、レーザー照射により封止部材１６の近傍に歪みが生じても応力緩和層２４が歪みに対して追従するので、歪みにより発生する内部応力を大幅に低減できる。それ故、封止部材１６による封止不良や、経年変化に伴う故障の発生を大幅に低減させることができる。
【００３２】
次に、応力緩和層の有無に関する実験例について説明する。  
実験には、第１基板としてのアレイ基板に、厚さ０．７ｍｍのガラス製基板を用いた。応力緩和層は、アレイ基板に、アルミニウムにより厚さ１００ｎｍに形成した。更に、応力緩和層の上面には保護層として、２１０ｎｍのＳｉＯＮを製膜した。一方比較例として、応力緩和層を設けない以外は、実験例と同等の条件を有するアレイ基板を形成した。
【００３３】
第２基板としての封止基板には、厚さ０．７ｍｍのガラス製基板を用いた。封止部材を形成するフリットガラスは、バナジウム系で、ペースト状に形成したフリットガラスを、ディスペンサ装置を用いて、封止基板上に所定の形状に塗布した。フリットガラスは、厚みが２０μｍで、幅が６００μｍの線状となるように塗布した。
【００３４】
封止基板にフリットガラスを塗布したら、封止基板を焼成炉に入れ、下記の条件でフリットガラスを焼成した。１５０℃で数分間加熱して固め、その後３２０℃（１０℃／ｍｉｎで昇温）で４０分間仮焼成（大気焼成）を行い、更に４２０℃（１０℃／ｍｉｎで昇温）で３０分間本焼成（窒素焼成）を行った。これによりフリット内の余分なバインダーを飛ばし、固化した封止部材を封止基板に形成した。
【００３５】
実験例としてのアレイ基板と比較例としてのアレイ基板のそれぞれに、封止部材を形成した封止基板を重ね合わせる。封止基板は、アレイ基板の保護層に封止部材が接触するように正確に位置合わせして重ねる。所定の間隔を保持するため、アレイ基板と封止基板の隙間に箔材等を挟み、両者を固定させた。
【００３６】
封止基板が重ねられた実験例および比較例のアレイ基板に、封止基板の側からレーザーを照射する。レーザーは波長８１０ｎｍ、スポット径１．３７ｍｍの半導体レーザーを用い、照射エネルギーを２３Ａ（１０Ｗ相当）とし、３ｍｍ/ｓの速度で封止部材に沿って走査した。
【００３７】
実験結果は、実験例と比較例のいずれもアレイ基板と封止基板間は、封止部材がアレイ基板に溶着し、良好に封止されていた。また、レーザー照射による表示素子の温度上昇は規定値以内であり、表示素子等に変質や劣化は見られなかった。
【００３８】
更に、応力分布測定器にて実験例と比較例の封止部材の周辺の応力歪みを測定した。応力歪みの測定は、いわゆる鋭敏色法を用い、封止部材の周辺を５ｍｍ間隔で短冊状に割断し、割断したサンプルの裏側から光を当て、２枚の偏光版を用いて応力の分布状況を観察した。
【００３９】
鋭敏色法ではＸ軸方向、つまり基板に沿った方向の圧縮応力と、Ｚ軸方向、つまり基板に対して垂直な方向の引張応力が同時に働くと赤い光が観測され、Ｘ軸方向の引張応力とＺ軸方向の圧縮応力が同時に働くと青い光が観測される。実験例と比較例では、Ｚ軸方向の引張応力に関して、応力緩和層の有無による違いはほとんど見られなかった。しかし、Ｚ軸方向の圧縮応力に関しては、応力緩和層を有する実験例の結果が、比較例の結果に対して半分程度に減少していることが確認できた。
【００４０】
尚、上記例では、有機ＥＬ表示装置１０を例に説明したが、本発明は、これに限るものではない。上記例の有機ＥＬ表示装置１０は、本発明にかかる有機ＥＬ装置の一例である。本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、上記例の有機ＥＬ表示装置１０、及び有機ＥＬ素子を用いた他の装置の形態も本発明に含まれるものとする。
【００４１】
また、応力緩和層２４は、アルミニウムによるものに限るものではない。また、封止部材１６は有機ＥＬ表示装置１０の周囲に沿って形成するのみではない。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、有機ＥＬ表示装置の製造に利用可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１０…有機ＥＬ表示装置
１２…アレイ基板
１４…封止基板
１６…封止部材
２０…画素回路
２２…表示素子
２４…応力緩和層
２６…保護層
３０…レーザー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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