JP2005203286A - 表示パネルの製造方法および表示パネル - Google Patents
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Abstract
【課題】ＥＬ基板の端子部分においてもガラス溶接を行う。
【解決手段】封止基板１２をＥＬ基板１０に所定間隔をおいて対向して配置する。封止基板１２には、不透明としておく。そして、ＥＬ基板１０の端子部１６のレーザ照射領域は、ＩＴＯなどの透明導体で形成しておく。これによって、レーザをＥＬ基板１０を介し、封止基板１２の周辺領域に照射して、この部分を加熱することで、ガラスが盛り上がり溶接される。
【選択図】図１
【解決手段】封止基板１２をＥＬ基板１０に所定間隔をおいて対向して配置する。封止基板１２には、不透明としておく。そして、ＥＬ基板１０の端子部１６のレーザ照射領域は、ＩＴＯなどの透明導体で形成しておく。これによって、レーザをＥＬ基板１０を介し、封止基板１２の周辺領域に照射して、この部分を加熱することで、ガラスが盛り上がり溶接される。
【選択図】図１
Description
有機ＥＬ表示パネルなどの表示パネルの製造、特にその封止の構造に関する。
薄型のフラットディスプレイパネルとして、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などが普及しており、有機ＥＬパネルも実用化されるようになってきている。
この有機ＥＬパネルでは、各画素の発光材料などに有機物質を利用しており、この有機材料が水分を含むとその寿命が短くなるため、各画素の存在する空間の水分をなるべく少なくする必要がある。そこで、有機ＥＬ素子を含む表示画素がマトリクス状に形成されたＥＬ基板に対応して、封止基板を所定間隔をおいて対向させ、これら基板の周辺部分を樹脂製のシール材によって気密に封止し、内部に水分が侵入しないようにすると共に、内部空間には、乾燥剤を収容し、水分を除去している。
ここで、シール材としては、エポキシ系の紫外線硬化樹脂などが用いられているが、さらに気密性を向上させることが望まれている。
ここで、ＥＬ基板、封止基板には、通常ガラス基板が使用されており、ガラス同士の接合には、ガラスを加熱溶融させて接合（ガラス溶接）する手法がある。このガラス溶接による封止を利用すれば、樹脂のシール材による封止に比べより機密性の高い封止が行えると考えられる。特に、レーザ光を用いるガラスの溶接を用いれば、ガラス基板の周辺部を比較的容易に接合できると考えられる。なお、レーザ光を利用したガラスの接合については、特許文献１などに記載されている。
ここで、ＥＬ基板の周辺部には、外部からのビデオ信号などを受け入れる端子部分が存在する。この端子部分は、外部との接続のために外部に露出していなければならない。従って、ＥＬ基板において封止部分を端子または配線が横切る必要がある。そして、通常この端子や配線はアルミなどの金属であり、レーザ光が透過せず、この部分のガラス溶接がうまくいかないという問題がある。
本発明は、レーザを透過させる材料で形成され表示画素がマトリクス状に形成された表示領域とこの表示領域を取り囲む周辺領域を有する画素基板と、封止基板の接合界面をレーザ照射することにより溶接封止する表示パネルの製造方法であって、前記画素基板の前記周辺領域であって、レーザを透過させる部分に存在する配線は透明導体で形成されていることを特徴とする。
また、本発明は、レーザを透過させる材料で形成され表示画素がマトリクス状に形成された表示領域とこの表示領域を取り囲む周辺領域を有する画素基板と、前記画素基板との接合界面がレーザ照射することにより溶接封止された封止基板と、を含む表示パネルであって、前記画素基板の前記周辺領域であって、レーザを透過させる部分に存在する配線は透明導体で形成されていることを特徴とする。
また、前記透明導体は、ＩＴＯまたはＩＺＯであることが好適である。
また、前記接合界面にレーザを吸収する吸収体が形成されていることが好適である。
また、前記吸収体は、前記画素基板または封止基板について、真空蒸着、スパッタもしくはＣＶＤによる成膜、有色塗料の塗布、またはイオン注入による着色のいずれかによって形成されることが好適である。
また、前記レーザを透過させる材料はガラスであることが好適である。
本発明によれば、レーザ照射による溶接によって、画素基板と封止基板を接合する。従って、小さな面積で、確実な封止が行え、実際に表示が行える表示領域を大きくとることができ、ディスプレイのサイズを小さくできる。また、溶接によるため、水分の侵入を確実に防止することができ、内部に封入する乾燥剤の量を減少またはなしにできる。また、画素基板のレーザを通過する配線部分を透明導体で形成することで、この部分におけるレーザの透過が可能になる。
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
図１および図２には、実施形態に係る基板の接合を示してある。画素が形成される画素基板であるＥＬ基板１０と、ＥＬ基板１０の上面を封止する封止基板１２を対向配置する。そして、封止基板１２は、不透明のガラスなどレーザを吸収する吸収体により構成されている。ここで、封止基板１２の全体を不透明とする必要はなく、溶接する部分のみを吸収体として機能するようにすればよい。例えば、封止基板１２は、イオン注入や、イオン交換法によって、金属をドープすることによって不透明になり、不透明基板１２が吸収体として機能する。ここで、イオン交換法は、パターニングしたレジストを封止基板１２に形成し、所定の金属を含む溶液に浸して封止基板１２内のイオン（例えば、ナトリウム）をイオン交換させ、金属を封止基板１２中に拡散することによって封止基板１２を吸収体とすることで行う。なお、いずれの方法においても、封止基板１２の厚み方向全域を不透明に形成することもできるが、封止基板１２の表面部分のみ、表面から所定の深さまでを不透明にしてもよい。
また、封止基板１２内上に吸収体を形成することも可能である。例えば、封止基板１２に真空蒸着、ＣＶＤ（化学的気相成長法）、スパッタにより金属などの不透明物質を積層したり、有色塗料を塗布して吸収体を形成することも可能である。さらに、吸収体は、境界面に存在すればよいため、問題がない場合には画素基板側に形成してもよい。
なお、本実施形態では、吸収体として用いる金属として銅を採用しているが、不透明にできれば銀、鉄など他の金属を採用してもよい。封止基板１２の光透過率は、例えば５５０ｎｍの光で、１〜２％程度が好ましい。１％以下にすると、金属ドープ量が非常に多くなり、現実的ではなく、８％以上では光吸収が少なく、十分な加熱ができない。また、金属以外の吸収体においても同様のことがいえる。
そして、ＥＬ基板１０と、封止基板１２を６〜１０μｍ、好ましくは８μｍ程度の間隔を隔てて固定する。この状態で、ＥＬ基板１０側からレーザを照射する。このレーザは、ＹＡＧレーザ（１０６１ｎｍ）であれば１０〜５０Ｗ程度、炭酸ガスレーザ（１０．６μｍ）であれば５００Ｗ程度が採用される。
これによって、封止基板１２のレーザ照射領域おいて、光が吸収され、この部分が加熱溶融する。ここで、このレーザ照射領域は、６００〜７００℃程度まで加熱することが好適であり、これによって封止基板１２のレーザ照射領域が溶融してこの部分が盛り上がる。そして、その先端はＥＬ基板１０に接触して溶接される。なお、レーザ光は、通常のスポット状のものを用い、このスポットをスキャンすることで、ＥＬ基板１０と、封止基板１２とをその周辺部で溶接により封止する。
ここで、ＥＬ基板１０は、その大部分が表示画素がマトリクス状に配置された表示領域となっており、周辺部分にドライバなどが配置されている。そして、映像信号や電源などは外部から供給されるため、外部との接続用の端子部１６を有している。この端子部１６は、外部との接続を行う複数のパッド部分からなっており、このパッド部分には、内側の回路との電気的接続を行う複数の配線部が接続されている。
そして、この端子部１６におけるパッドやそこに接続される配線部分は、通常アルミなどの金属で形成されているが、この端子部１６におけるレーザを透過させる部分については、透明導体であるＩＴＯで形成されている。
従って、図２に示すように、レーザ光は端子部１６においても、ＥＬ基板１０を透過し、封止基板１２に照射され、このレーザ照射領域が加熱され、封止部１８が盛り上がり、両基板１０、１２がガラス溶接によって封止される。
このようにして、レーザを利用したガラス溶接によって、ＥＬ基板１０と、封止基板１２を溶接することができる。レーザ照射によれば、溶接部分のみが加熱されるため、封止による内部空間がほとんど加熱されず、内部空間の温度と外部空間の温度があまり変化しない。従って、封止後における内部空間の圧力を適切なものに設定しやすい。また、この封止は、実質的に水分のない窒素雰囲気で行われ、ガラス溶接による封止は、非常に気密状態が高いため、その後の大気中における使用状態においても水分が内部空間に侵入してくる可能性が低い。そこで、内部に乾燥剤を収容しなくてもよく、また収容する場合でも、その量を非常に少ない量にできる。さらに、このレーザを利用したガラス溶接を用いた場合、ＥＬ基板１０と封止基板１２の接合部分の幅が小さくてよく、また接合によって接触面積が広がるわけでもない。従って、ＥＬ基板の周辺部分の封止用の領域の面積を小さくすることができ、表示パネルを小型化することができる。
そして、本実施形態では、ＥＬ基板１０のレーザ透過部分は、端子部１６を含め透明である。従って、ＥＬ基板１０を介して、封止基板１２の周辺部に四角枠状にレーザ光を照射して、四角形状の封止部１８を形成して両基板１０、１２を封止することができる。
図３には、１つのガラス基板に複数（この場合は６つ）の表示パネル部分を設けた状態を示してある。このように、１枚のガラス基板に、四角枠状の封止部１８を所定間隔をおいて形成する。その後、レーザカッターによって、それぞれの表示パネルを切り離すことで、複数のＥＬ基板１０を同一工程で一緒に作製することができ、貼り合わせ、カットも１つの工程として効率的に行うことができる。
図４は、１画素の発光領域と駆動ＴＦＴの部分の構成を示す断面図である。なお、各画素には、複数のＴＦＴがそれぞれ設けられ、駆動ＴＦＴは、電源ラインから有機ＥＬ素子へ供給する電流を制御するＴＦＴである。ガラス基板３０上には、ＳｉＮとＳｉＯ2の積層からなるバッファ層１１が全面に形成され、その上に所定のエリア（ＴＦＴを形成するエリア）にポリシリコンの能動層２２が形成される。
能動層２２およびバッファ層１１を覆って全面にゲート絶縁膜１３が形成される。このゲート絶縁膜１３は、例えばＳｉＯ2およびＳｉＮを積層して形成される。このゲート絶縁膜１３上方であって、チャネル領域２２ｃの上に例えばＣｒのゲート電極２４が形成される。そして、ゲート電極２４をマスクとして、能動層２２へ不純物をドープすることで、この能動層２２には、中央部分のゲート電極の下方に不純物がドープされていないチャネル領域２２ｃ、その両側に不純物のドープされたソース領域２２ｓおよびドレイン領域２２ｄが形成される。
そして、ゲート絶縁膜１３およびゲート電極２４を覆って全面に層間絶縁膜１５が形成され、この層間絶縁膜１５内部のソース領域２２ｓ、ドレイン領域２２ｄの上部にコンタクトホールが形成され、このコンタクトホールを介し、層間絶縁膜１５の上面に配置されるソース電極５３、およびドレイン電極２６が形成される。なお、ソース電極５３には、電源ライン（図示せず）が接続される。ここで、このようにして形成された駆動ＴＦＴは、この例ではｐチャネルＴＦＴであるが、ｎチャネルとすることもできる。
層間絶縁膜１５およびソース電極５３、ドレイン電極２６を覆って、全面に平坦化膜１７が形成され、この平坦化膜１７の上面の発光領域の位置には、陽極として機能する透明電極６１が設けられる。また、ドレイン電極２６の上方の平坦化膜１７には、これらを貫通するコンタクトホールが形成され、このコンタクトホールを介し、ドレイン電極２６と透明電極６１が接続される。
なお、層間絶縁膜１５および平坦化膜１７には、通常アクリル樹脂などの有機膜が利用されるが、ＴＥＯＳなどの無機膜を利用することも可能である。また、ソース電極５３、ドレイン電極２６は、アルミなどの金属が利用され、透明電極６１には通常ＩＴＯが利用される。
この透明電極６１は、通常各画素の大部分の領域に形成され、全体としてほぼ四角形状で、ドレイン電極２６との接続用のコンタクト部分が突出部として形成されており、コンタクトホール内にものびている。
この透明電極６１の上には、全面に形成されたホール輸送層６２、発光領域より若干大きめに形成された有機発光層６３、全面に形成された電子輸送層６４からなる有機層６５と、全面に形成された金属（例えば、アルミ）の対向電極６６が陰極として形成されている。
透明電極６１の周辺部分上のホール輸送層６２の下方には、平坦化膜６７が形成されており、この平坦化膜６７によって、各画素の発光領域が透明電極６１上であって、ホール輸送層６２が透明電極６１が直接接している部分が限定され、ここが発光領域となる。なお、平坦化膜６７にも、通常アクリル樹脂などの有機膜が利用されるがＴＥＯＳなどの無機膜を利用することも可能である。
なお、ホール輸送層６２、有機発光層６３、電子輸送層６４には、有機ＥＬ素子に通常利用される材料が使用され、有機発光層６３の材料（通常はドーパント）によって、発光色が決定される。例えば、ホール輸送層６２にはＮＰＢ、赤色の有機発光層６３にはＴＢＡＤＮ＋ＤＣＪＴＢ、緑色の有機発光層６３にはＡｌｑ3＋ＣＦＤＭＱＡ、青色の有機発光層６３にはＴＢＡＤＮ＋ＴＢＰ、電子輸送層６４にはＡｌｑ3等が用いられる。
このような構成において、ゲート電極２４の設定電圧に応じて、駆動ＴＦＴがオンすると、電源ラインからの電流が、透明電極６１から対向電極６６に流れ、この電流によって有機発光層６３において、発光が起こり、この光が、図における下方に射出される。
図５には、他の構成が示されており、この例では、封止基板１２における、ＥＬパネルの周辺部に当たる部分に枠状に不透明領域１４が吸収体として形成されている。従って、この不透明領域１４にレーザを照射することで、上述の場合と同様にガラス溶接が行える。そして、この例によれば、封止基板１２における、ＥＬ基板１０の表示領域に対応する領域が透明になっている。従って、封止基板１２から光を射出することができ、ＥＬ基板１０をトップエミッションタイプとすることができる。
図６には、トップエミッションタイプの場合の画素部分の構成が示されている。このように、透明電極６１の下面に反射膜６９が形成されている。この反射膜６９は、銀などで形成される。一方、対向電極６６は、ＩＴＯなどの透明導体で形成されている。従って、有機層で生じた光は、反射膜６９で反射され、対向電極６６から図における上方に射出されることになる。封止基板１２の表示領域の対応する部分は、透明であり、光は封止基板１２を介し外部に放出される。
なお、この例においては、各画素の境界部分にブラックマトリクス２０が形成されており、これによってより鮮明な表示が得られる。なお、このブラックマトリクス２０は、不透明領域１８と同一工程で形成されることが好ましい。
また、トップエミッションタイプとすることによって、ＴＦＴの上方にも発光領域を形成することができ、複数のＴＦＴを設けた画素回路を利用しても、開口率（発光領域の割合）を大きくして明るいパネルを容易に形成することができる。
図７には、ＥＬ基板１０における回路の概略構成が示してある。周辺回路として水平ドライバ４０と、垂直ドライバ４２が設けられており、その内側が表示領域になっている。水平ドライバ４０からはデータラインＤＬと、電源ラインＰＬが各列の画素に対応して垂直方向に設けられ、垂直ドライバ４２からは、各行の画素に対応してゲートラインＧＬが水平方向に設けられている。なお、電源電圧、動作クロック、映像データは外部から端子部を介し、水平ドライバ４０、垂直ドライバ４２に供給される。
各画素には、ｎチャネルの選択ＴＦＴ１、ｐチャネルの駆動ＴＦＴ２、保持容量３、有機ＥＬ素子４が設けられている。選択ＴＦＴ１は、ドレインがデータラインＤＬ、ゲートがゲートラインＧＬ、ソースが駆動ＴＦＴ２のゲートに接続されている。また、この駆動ＴＦＴ２のゲートには、保持容量ＳＣの一端が接続され、保持容量ＳＣの他端は、所定電位のＳＣ容量ラインに接続されている。駆動ＴＦＴ２のソースは電源ラインＰＬに接続され、ドレインは有機ＥＬ素子４のアノードに接続されている。そして、有機ＥＬ素子４のカソードが低電圧のカソード電源に接続されいる。
そして、ゲートラインＧＬをＨとすることで、その行の選択ＴＦＴ１がオンになり、その状態で、データラインＤＬにデータ電圧をセットすることで、その電圧が保持容量ＳＣに保持され、駆動ＴＦＴ２がデータ電圧に対応した電流を電源ラインＰＬから有機ＥＬ素子４に流し、データ電圧に応じた発光が生起される。
そして、図において、太線で示したように、封止部１８が周辺部に四角枠状に形成される。特に、この封止部１８は、端子部の上方にも形成される。しかし、上述のように、封止部１８に対応する端子部１６の導体は透明なＩＴＯや、ＩＺＯで形成されている。従って、この部分においてもレーザはＥＬ基板１０を透過することができる。
図８には、端子部１６における構成例が示してある。この例では、レーザを透過させたい導体部分８０のみをＩＴＯで形成し、その他の導体部分８２はアルミで形成している。すなわち、アルミ配線の導体部分８０のレーザ透過部分のみを切断しておき、この部分を覆ってＩＴＯの導体部分８０を形成することで電気的接続を維持している。
なお、上述の説明では、端子部１６において、レーザ透過部分を設けたが、端子部に至る配線部分にレーザ透過部を設ける場合にも同様にＩＴＯなど透明導体を用いて構成できる。
なお、ＥＬ基板１０の端子部１６など配線部分において、レーザ光を透過させ、封止基板１０の透明部分を加熱できる構成であれば、上述のような構成に限らず、金属配線をメッシュ状にして部分的にレーザを透過させたり、厚みを薄くして半透明にしてもよい。
また、上述のように、本実施形態では、ＥＬ基板１０および封止基板１２をガラス基板とした。しかし、封止基板１２自体または成層形成した吸収体がレーザを吸収し、そのエネルギーにより溶接が行えれば、基板の材料はガラスに限定されるものではない。各種の樹脂フィルムなどを基板として利用することができる。
１ 選択ＴＦＴ、２ 駆動ＴＦＴ、３ 保持容量、４ 有機ＥＬ素子、１０ ＥＬ基板、１１ バッファ層、１２ 封止基板、１３ ゲート絶縁膜、１４ 不透明領域、１５ 層間絶縁膜、１６ 端子部、１７ 平坦化膜、１８ 封止部、２０ ブラックマトリクス、２２ 能動層、２２ｃ チャネル領域、２２ｄ ドレイン領域、２２ｓ ソース領域、２４ ゲート電極、２６ ドレイン電極、３０ ガラス基板、４０ 水平ドライバ、４２ 垂直ドライバ、５３ ソース電極、６１ 透明電極、６２ ホール輸送層、６３ 有機発光層、６４ 電子輸送層、６５ 有機層、６６ 対向電極、６７ 平坦化膜、６９ 反射膜、６９ 反射膜、ＤＬ データライン、ＧＬ ゲートライン、ＰＬ 電源ライン、ＳＣ 保持容量。
Claims (10)
- レーザを透過させる材料で形成され表示画素がマトリクス状に形成された表示領域とこの表示領域を取り囲む周辺領域を有する画素基板と、封止基板の接合界面をレーザ照射することにより溶接封止する表示パネルの製造方法であって、
前記画素基板の前記周辺領域であって、レーザを透過させる部分に存在する配線は透明導体で形成されていることを特徴とする表示パネルの製造方法。 - 請求項１に記載の表示パネルの製造方法において、
前記透明導体は、ＩＴＯまたはＩＺＯであることを特徴とする表示パネルの製造方法。 - 請求項１または２に記載の表示パネルの製造方法において、
前記接合界面にレーザを吸収する吸収体が形成され、この吸収体が前記レーザを吸収加熱するとによって前記溶接封止が行われることを特徴とする表示パネルの製造方法。 - 請求項３に記載の表示パネルの製造方法において、
前記吸収体は、封止基板への不透明物質のドープ、または封止基板上への不透明物質の真空蒸着、スパッタ、ＣＶＤ、もしくは塗布による膜形成のいずれかにより形成されることを特徴とする表示パネルの製造方法。 - 請求項１〜４のいずれか１つに記載の表示パネルの製造方法において、
前記レーザを透過させる材料はガラスであることを特徴とする表示パネルの製造方法。 - レーザを透過させる材料で形成され表示画素がマトリクス状に形成された表示領域とこの表示領域を取り囲む周辺領域を有する画素基板と、前記画素基板との接合界面がレーザ照射することにより溶接封止された封止基板と、を含む表示パネルであって、
前記画素基板の前記周辺領域であって、レーザを透過させる部分に存在する配線は透明導体で形成されていることを特徴とする表示パネル。 - 請求項６に記載の表示パネルにおいて、
前記透明導体は、ＩＴＯまたはＩＺＯであることを特徴とする表示パネル。 - 請求項６または７に記載の表示パネルにおいて、
前記接合界面にレーザを吸収する吸収体が形成されていることを特徴とする表示パネル。 - 請求項８に記載の表示パネルにおいて、
前記吸収体は、封止基板への不透明物質のドープ、または封止基板上への不透明物質の真空蒸着、スパッタ、ＣＶＤ、もしくは塗布による膜形成のいずれかにより形成されていることを特徴とする表示パネル。 - 請求項６〜９のいずれか１つに記載の表示パネルの製造方法において、
前記レーザを透過させる材料はガラスであることを特徴とする表示パネル。
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