(57)【要約】【課題】水分の遮断効果を維持すると共に、溶融した低融点金属材料を封止位置に留め置くことができるようにする。【解決手段】中央部に有機ＥＬ表示層４を有する表示基板１と、表示基板１に対向配置される対向基板２と、表示基板１の周縁部に沿って環状に設けられ、有機ＥＬ表示層４を表示基板１と対向基板２との間に封止するための低融点金属材料５を充填収容する充填収容部３と、を備え、充填収容部３は、低融点金属材料５を充填収容する容積が維持可能に形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部に画像表示領域を有する表示基板と、
前記表示基板に対向配置される対向基板と、
前記表示基板の周縁部に沿って環状に設けられ、前記画像表示領域を前記表示基板と前記対向基板との間に封止するための低融点金属材料を充填収容する充填収容部と、
を備え、
前記充填収容部は、前記低融点金属材料を充填収容する容積が維持可能に形成されていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記充填収容部の容積は、スペーサボールを分散させて有する外シール部と、該外シール部に沿ってその内側に設けられ、前記スペーサボールと同じ径のスペーサボールを分散させて有する内シール部との間の空間の大きさに等しいことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記充填収容部の容積は、前記外シール部と前記内シール部との間にあって、前記表示基板及び前記対向基板に互いに対向させて環状に設けられた２つの溝に挟まれた空間の大きさに等しいことを特徴とする請求項２記載の表示装置。
【請求項４】
前記充填収容部の容積は、前記外シール部と前記内シール部との間にあって、前記表示基板及び前記対向基板に互いに対向させて環状に設けられ、前記低融点金属材料との親和性が周辺部に比べて高くなるように処理された２つの表面処理部に挟まれた空間の大きさに等しいことを特徴とする請求項２又は３記載の表示装置。
【請求項５】
前記充填収容部の容積は、外スペーサ壁と、該外スペーサ壁に沿ってその内側に、同じ高さを有して設けられた内スペーサ壁との間の空間の大きさに等しいことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項６】
前記充填収容部の容積は、前記表示基板又は前記対向基板に設けられた溝内部の空間の大きさに等しいことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項７】
前記充填収容部の一部には、余剰の前記低融点金属材料を排出するための一つ以上の排出口が設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項８】
前記画像表示領域は、有機ＥＬ層の画素をマトリクス状に配置して備えた有機ＥＬ表示層であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示基板と対向基板とをその周縁部で低融点金属材料により封止した表示装置に関し、特に水分の遮断効果を維持すると共に、溶融した低融点金属材料を封止位置に留め置くことができるようにした表示装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の表示装置は、有機ＥＬ層を含む画素がマトリクス状に配列されたアレイ基板と対向基板との間の縁部に形成されたシール内部に、融点が１３０℃以下の低融点金属よりなる水分遮断部が形成されたものとなっていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２２２６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このような従来の表示装置は、アレイ基板に接着剤を塗布して形成した外シールと内シールとの間に低融点金属を充填した後、外シールと内シールを介して対向基板とアレイ基板とを貼り合せるものであるため、貼り合せ時の押圧力が強い場合には、シールが変形してシール内の容積が変化し、シール内部に充填された低融点金属が外に流れ出して周辺の電気配線を短絡させてしまうという問題がある。
【０００５】
また、特許文献１に記載されているように、低融点金属の量は、内シールと外シールとよりも少なく充填するのが望ましいことから、貼り合せ時の押圧力が弱い場合には、シールの変形が小さいためシール内部の低融点金属が対向基板に接触せず、水分の遮断効果が低下してしまうという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、水分の遮断効果を維持すると共に、溶融した低融点金属材料を封止位置に留め置くことができるようにした表示装置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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明による表示装置は、中央部に画像表示領域を有する表示基板と、前記表示基板に対向配置される対向基板と、前記表示基板の周縁部に沿って環状に設けられ、前記画像表示領域を前記表示基板と前記対向基板との間に封止するための低融点金属材料を充填収容する充填収容部と、を備え、前記充填収容部は、前記低融点金属材料を充填収容する容積が維持可能に形成されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、低融点金属材料を収容する充填収容部の容積が維持可能に形成されているため、充填収容部に過不足なく充填収容された低融点金属材料は、水分の遮断効果を維持した状態で充填収容部内、即ち封止位置に留め置くことができる。したがって、従来技術におけるような、低融点金属材料が充填収容部内から流れ出して周辺の電気配線を短絡させる、という問題を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明による表示装置の第１の実施形態を示す平面図であり、対向基板を透過して見た透視図である。
【図２】図１の中心線断面図である。
【図３】表示基板と対向基板とのシールについて説明する中心線断面図である。
【図４】上記第１の実施形態におけるシールの変形例を示す中心線断面図であり、（ａ）は第１の変形例を示し、（ｂ）は第２の変形例を示す。
【図５】本発明による表示装置の第２の実施形態を示す中心線断面図である。
【図６】本発明による表示装置の第３の実施形態を示す中心線断面図であり、（ａ）は低融点金属材料の充填収容部を表示基板に設けた例を示し、（ｂ）は充填収容部を対向基板に設けた例を示す。
【図７】本発明による表示装置の第４の実施形態を示す平面図であり、対向基板を透過して見た透視図である。
【図８】本発明による表示装置の第５の実施形態を示す中心線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明による表示装置の第１の実施形態を示す平面図であり、対向基板を透過して見た透視図である。また、図２は図１の中心線断面図である。この表示装置は、水分等が画像表示領域に侵入するのを防止し得るようにしたもので、表示基板１と、対向基板２と、充填収容部３と、を備えて構成されている。
【００１１】
上記表示基板１は、中央部に画像表示領域を有するもので、この画像表示領域に設けられた、例えば有機ＥＬ表示層４を支持するものである。詳細には、表示基板１は、フレキシブル基板であり、水分や酸素に対して高いバリア性を有すると共に、屈曲性、耐熱性、エッチング耐性，発光デバイスに必要な光学特性を有するもので、例えばポリイミドとポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）との積層構造等であり、公知のバリアフィルムを使用することができる。
【００１２】
ここで、上記有機ＥＬ表示層４は、表示基板１側から陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、陰極を積層形成した有機ＥＬ層の画素をマトリクス状に配置したもので、外部から供給される映像信号に応じて発光して映像を表示する表示層となるものである。
【００１３】
上記表示基板１に対向して対向基板２が設けられている。この対向基板２は、外部から水分及び酸素が侵入するのを防止して有機ＥＬ表示層４を保護するバリア層として機能するものであり、例えば可視光を透過する透明な樹脂フィルムとシリコン窒化膜等の無機膜とを積層して形成したもので、公知の封止膜層を使用することができる。
【００１４】
上記表示基板１の周縁部に沿って環状に充填収容部３が設けられている。この充填収容部３は、上記有機ＥＬ表示層４を表示基板１と対向基板２との間に封止するための低融点金属材料５を充填収容するものであり、低融点金属材料５を充填収容する容積が維持可能に形成されている。
【００１５】
詳細には、充填収容部３の上記容積は、図２に示すように、スペーサボール６を均一に分散させて有する外シール部７と、該外シール部７に沿ってその内側に設けられ、上記スペーサボール６と同じ径のスペーサボール６を分散させて有する内シール部８との間の空間９の大きさに等しい。
【００１６】
上記外シール部７と内シール部８とは、例えば数μｍのガラスやシリカ粒子等のスペーサボール６を分散させて有する有機接着剤を表示基板１の周縁部に沿って、ディスペンサー等を使用して予め定められた所定の高さ及び間隔で形成したものである。有機接着剤としては、熱硬化型、熱可塑性、熱圧着型又はＵＶ硬化型等の公知の接着剤を適宜使用することができる。
【００１７】
図３は表示基板１と対向基板２とのシールについて説明する中心線断面図である。
先ず、図３（ａ）に示すように、上記外シール部７と内シール部８とに挟まれた空間９には、加熱溶融した低融点金属材料５が例えばディスペンサーを使用して又はインクジェットにより過不足なく充填される。低融点金属材料５の充填量は、充填収容部３の容積が維持可能であるため、計算又は実験等により容易に決定することができる。
【００１８】
この場合、使用する低融点金属材料５としては、有機ＥＬ表示層４の耐熱温度よりも融点が低い材料が選択される。有機ＥＬ材料の耐熱温度は、一般に百数十度と言われている。また、高分子有機ＥＬ材料は、２００℃を超える高い耐熱温度を有している。したがって、低融点金属材料５としては、融点が２００℃以下の低融点金属又は低融点合金が選択される。因みに、Ｓｎ―Ｂｉ−Ｃｕ合金は、融点が１７０℃程度であり、Ｓｎ―Ｂｉ−Ａｇ合金は、融点が１３０℃程度である。また、Ｂｉ−Ｓｂ−Ｉｎ合金は、融点が６０℃〜７０℃と極めて低温の材料である。
【００１９】
表示基板１と対向基板２とを対面させて接合する際には、図３（ｂ）に示すように、表示基板１及び対向基板２の少なくとも何れか一方側から加圧される。その後、外及び内シール部７，８に対向基板２側から例えば紫外線が照射されて硬化され、表示基板１と対向基板２とが接合される。この場合、表示基板１と対向基板２と間の隙間は、上記スペーサボール６によって維持される。したがって、外シール部７と内シール部８とに挟まれた空間９の大きさ、即ち、充填収容部３の低融点金属材料５を充填収容する容積は、両基板の接合後も初期状態が略維持されることになる。それ故、充填収容部３に過不足なく充填収容された低融点金属材料５は、水分の遮断効果を維持した状態で充填収容部３内に留め置かれ、充填収容部３から流れ出して周辺の電気配線を短絡させる等の不具合を生じさせるおそれがない。
【００２０】
図４は上記第１の実施形態におけるシールの変形例を示す中心線断面図であり、（ａ）は第１の変形例を示し、（ｂ）は第２の変形例を示す。
第１の変形例においては、充填収容部３の容積は、図４（ａ）に示すように、外シール部７と内シール部８との間にあって、表示基板１及び対向基板２に互いに対向させて環状に設けられた２つの溝１０に挟まれた空間９の大きさに等しい。充填収容部３の容積は、外シール部７及び内シール部８に分散したスペーサボール６によって高さが維持され、上記溝１０によって幅が維持されるため、略一定の大きさに維持される。したがって、充填収容部３に過不足なく充填収容された低融点金属材料５は、水分の遮断効果を維持した状態で充填収容部３内に留め置かれ、充填収容部３から流れ出して周辺の電気配線を短絡させる等の不具合を生じさせるおそれがない。
【００２１】
第２の変形例においては、充填収容部３の容積は、図４（ｂ）のように、外シール部７と内シール部８との間にあって、表示基板１及び対向基板２に互いに対向させて環状に設けられ、低融点金属材料５との親和性が周辺部に比べて高くなるように処理された２つの表面処理部１１に挟まれた空間９の大きさに等しい。この場合、表面処理は、例えばプラズマ処理、薬液処理、金属や樹脂のコーティング等により行うことができる。金属による場合には、低融点金属材料５との親和性の高いＮｉやＣｕ等の金属膜を成膜するとよい。充填収容部３の容積は、外シール部７及び内シール部８に分散したスペーサボール６によって高さが維持され、上記表面処理部１１によって幅が維持されるため、略一定の大きさに維持される。したがって、充填収容部３に過不足なく充填収容された低融点金属材料５は、水分の遮断効果を維持した状態で充填収容部３内に留め置かれ、充填収容部３から流れ出して周辺の電気配線を短絡させる等の不具合を生じさせるおそれがない。なお、図４（ａ）に示す第１の変形例の溝１０内を低融点金属材料５との親和性が溝１０外に比べて高くなるように表面処理してもよい。
【００２２】
図５は本発明による表示装置の第２の実施形態を示す中心線断面図である。
ここでは、第１の実施形態と異なる部分、即ち、充填収容部３について説明する。
第２の実施形態における充填収容部３は、表示基板１の周縁部に沿って環状に設けられ外スペーサ壁１２と、該外スペーサ壁１２に沿ってその内側に、同じ高さを有して設けられた内スペーサ壁１３とで構成されている。この場合、充填収容部３の容積は、外スペーサ壁１２と内スペーサ壁１３との間の空間９の大きさに等しい。上記外スペーサ壁１２及び内スペーサ壁１３は、所定の厚みで塗布された例えば感光性のアクリル樹脂等を公知のフォトリソグラフィ技術により露光現像して形成することができる。
【００２３】
外スペーサ壁１２の外側及び内スペーサ壁１３の内側には、有機接着剤１４が塗布されており、この有機接着剤１４により表示基板１と対向基板２が接合される。この場合、充填収容部３の容積は、その高さが外スペーサ壁１２及び内スペーサ壁１３によって維持され、幅が外スペーサ壁１２と内スペーサ壁１３との間の幅によって維持されるため、略一定の大きさに維持される。したがって、充填収容部３に過不足なく充填収容された低融点金属材料５は、水分の遮断効果を維持した状態で充填収容部３内に留め置かれ、充填収容部３から流れ出して周辺の電気配線を短絡させる等の不具合を生じさせるおそれがない。
【００２４】
図６は本発明による表示装置の第３の実施形態を示す中心線断面図である。
ここでは、第１の実施形態と異なる部分、即ち、充填収容部３について説明する。
第３の実施形態における充填収容部３は、図６（ａ）に示すように表示基板１をエッチングして、又は図６（ｂ）に示すように対向基板２をエッチングして、その周縁部に沿って環状に設けられた所定の深さを有する溝１０である。この場合、充填収容部３の容積は、表示基板１又は対向基板２に設けられた溝１０の内部の空間９の大きさに等しい。
【００２５】
なお、上記溝１０を形成するとき、表示基板１又は対向基板２は、その中央領域及び周縁部も同時にエッチングして掘り下げられる。これにより、溝１０の両側には、表示基板１と対向基板２との間に一定の隙間を確保するための外スペーサ壁１２及び内スペーサ壁１３が形成される。このように、第３の実施形態において使用する表示基板１又は対向基板２は、少なくとも対向面側にエッチング可能な、例えばポリイミドやアクリル樹脂等の樹脂層を備えて形成される。この場合、水分等が有機ＥＬ表示層に侵入するのを防止するために、少なくとも有機ＥＬ表示層４の上下に図示省略のバリア層を設けるのが望ましい。
【００２６】
上記外スペーサ壁１２の外側及び内スペーサ壁１３の内側には、有機接着剤１４が塗布されており、この有機接着剤１４により表示基板１と対向基板２が接合される。この場合、充填収容部３の容積は、その高さが上記溝１０の深さ、即ち外スペーサ壁１２及び内スペーサ壁１３の高さによって維持され、幅が上記溝１０の幅によって維持されるため、略一定の大きさに維持される。したがって、充填収容部３に過不足なく充填収容された低融点金属材料５は、水分の遮断効果を維持した状態で充填収容部３内に留め置かれ、充填収容部３から流れ出して周辺の電気配線を短絡させる等の不具合を生じさせるおそれがない。
【００２７】
ここで、対向基板２に上記溝１０が形成される場合には、対向基板２を下側にした状態で溝１０に溶融した低融点金属材料５を充填収容すると共に有機接着剤１４を塗布した後、表示基板１を突き合わせて接合するとよい。
【００２８】
以上説明したように本発明によれば、低融点金属材料５を収容する充填収容部３の容積が維持可能に形成されているため、充填収容部３に過不足なく充填収容された低融点金属材料５は、水分の遮断効果を維持した状態で充填収容部３内、即ち封止位置に留め置くことができる。したがって、従来技術におけるような、低融点金属材料５が充填収容部３内から流れ出して周辺の電気配線を短絡させる等の不具合を生じさせる問題を回避することができる。
【００２９】
図７は本発明による表示装置の第４の実施形態を示す平面図であり、対向基板を透過して見た透視図である。
上記第１〜第３の実施形態との相違点は、図７に示すように、充填収容部３内に存在する空気等のガスや余剰の低融点金属材料５を排出するための１つ以上の排出孔１５を充填収容部３の一部、例えば外シール部７の一部に設けている点である。充填収容部３内には、低融点金属材料５が過不足なく充填される。この場合、低融点金属材料５による水分の遮断効果を確実に得るためには、充填収容部３から低融点金属材料５があふれ出ない程度に大目に充填するのがよい。
【００３０】
しかしながら、充填収容部３が上記第１〜第３の実施形態のように完全に閉じられた構造を有している場合には、対向基板２との接合時に、余剰の低融点金属材料５が充填収容部３から流れ出す恐れがある。そこで、第４の実施形態においては、余剰の低融点金属材料５は、排出孔１５から外部に排出させるようにしている。また、充填収容部３内に存在する空気等のガスの排出は、例えば対向基板２を接合した後、排出孔１５側を上にした状態で表示装置に超音波振動を与えて、ガスの気泡を溶融した低融点金属材料５中を排出孔１５に向けて移動させ、排出してもよい。余剰の低融点金属材料５及びガスが排出された後には、排出孔１５は、シール材により閉じられる。なお、排出孔１５は、排出された低融点金属材料５が周辺の電気回路に悪影響を及ぼさないように回路から離れた部分に設けられる。
【００３１】
図８は本発明による表示装置の第５の実施形態を示す中心線断面図である。
上記第１〜第４の実施形態との相違点は、図８に示すように、充填収容部３に対応して対向基板２側（表示基板１側でもよい）に、ニッケル合金等の発熱抵抗体１６をポリイミドシート等の絶縁材１７で挟み込んだフィルムヒータ１８を設けてもよい。これにより、表示装置が折り曲げ使用されるものである場合には、繰り返しの折り曲げ使用によるストレスで低融点金属材料５にクラックやひび割れ等の欠陥が発生しても、フィルムヒータ１８により低融点金属材料５を加熱して溶融させ又はアニールすることにで、上記欠陥を修復させることができる。
【００３２】
また、充填収容部３の低融点金属材料５を充填収容する空間９が外シール部７と内シール部８との間にあって、表示基板１及び対向基板２に互いに対向させて環状に設けられ、低融点金属材料５との親和性が周辺部に比べて高くなるように処理された２つの表面処理部１１に挟まれた空間である場合に、表面処理部１１としてＮｉ等の金属膜が使用されるときには、Ｎｉ等の金属膜を発熱抵抗体１６として使用してもよい。これにより、Ｎｉ等の金属膜に通電することにより発熱させて低融点金属材料５を溶融させ又はアニールすることにで、上記欠陥を修復させることができる。
【００３３】
以上の説明においては、画像表示領域が有機ＥＬ表示層４の場合について述べたが、画像表示領域は、液晶表示層であってもよい。この場合、表示基板１及び対向基板２をフレキシブルな基板とすればフレキシブル液晶表示装置を構成することができる。
【００３４】
また、表示基板１及び対向基板２はフレキシブル基板に限られず、表示基板１及び対向基板２の少なくとも何れか一方をガラス等の硬質基板で構成してもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１…表示基板
２…対向基板
３…充填収容部
４…有機ＥＬ表示層（画像表示領域）
５…低融点金属材料
６…スペーサボール
７…外シール部
８…内シール部
９…空間
１０…溝
１１…表面処理部
１２…外スペーサ壁
１３…内スペーサ壁
１５…排出孔
【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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【図７】
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【図８】
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