JP2009199773A - 表示装置の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示装置の製造歩留まりの低下を防止することが可能であるとともに、信頼性の高い表示装置を製造することが可能な製造装置を提供することを目的とする。
【解決手段】自発光素子４０を備えた画素ＰＸによって構成された表示エリア１０２を有する一対の基板と、表示エリア１０２を囲むように枠状に配置され、一対の基板を貼り合せるフリットガラス３００と、を備えた表示装置１を製造するための製造装置８０であって、一対の基板がフリットガラス３００を介して対向して配置されている状態において、一方の基板側からフリットガラス３００を溶融するレーザを照射するレーザ照射部８４と、レーザ照射部８４と連動し、一方の基板のフリットガラス３００を挟んだ両側に圧力を印加しながらフリットガラス３００に沿って移動するように構成された圧力印加部８１と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】 図４Ａ

Description

この発明は、表示装置の製造装置に係り、特に、自発光素子を含んで構成される表示装置を製造するための製造装置に関する。

近年、平面表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置が注目されている。この有機ＥＬ表示装置は、自発光素子である有機ＥＬ素子を備えていることから、視野角が広く、バックライトを必要とせずに薄型化及び軽量化が可能であり、消費電力が抑えられ、且つ応答速度が速いといった特徴を有している。

このような有機ＥＬ表示装置は、基板上において陽極と陰極との間に発光機能を有する有機化合物を含む有機活性層を保持した有機ＥＬ素子をマトリックス状に配置することにより構成されている。しかしながら、有機ＥＬ素子に用いられる材料、特に、有機活性層を構成する材料には、水分や酸素により劣化しやすいものが含まれる。

そこで、第１基板の周辺に設置した低融点ガラスであるフリットガラスを介して第２基板を接着することにより水分や酸素の浸透を防止した有機ＥＬ表示装置が提案されている。特に、特許文献１によれば、フリットガラスにレーザを照射して熱を加えることにより、フリットガラスを溶融し、第１基板と第２基板とを接着する製造技術が開示されている。
特開２００７−２００８４０号公報

フリットガラスを介して一対の基板が接着される有機ＥＬ表示装置において、フリットガラスを溶融するに際し、例えば、一方の基板に配置されたフリットガラスを他方の基板に向けて均一に押し当てた状態で２枚の基板を合わせてレーザを照射することにより加熱する手法がある。

しかしながら、実際には、基板の撓みによって、均一に押し当てられた状態とはならないことがある。このため、フリットガラスの接着力のばらつきが生じてしまうことがある。さらに、フリットガラスの接着力が局所的に弱いところを基点として一対の基板の剥れも生じうる。

また、レーザの照射後において、一対の基板は、急激に冷却されてしまため、接着部に歪みが生じ、時間の経過に伴い、一対の基板の剥れが発生してしまうという問題も生じるおそれがある。このような基板の剥れは、表示装置の製造歩留まりの低下を招く一因となりうるだけでなく、表示装置としての信頼性の低下を招くおそれがある。

この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、表示装置の製造歩留まりの低下を防止することが可能であるとともに、信頼性の高い表示装置を製造することが可能な製造装置を提供することにある。

この発明の態様による表示装置の製造装置は、
自発光素子を備えた画素によって構成された表示エリアを有するアレイ基板と、
前記アレイ基板に対向配置された封止基板と、
前記表示エリアを囲むように枠状に配置され、前記アレイ基板と前記封止基板とを貼り合せるフリットガラスと、を備えた表示装置を製造するための製造装置であって、
一対の基板が前記フリットガラスを介して対向して配置されている状態において、
一方の基板側から前記フリットガラスを溶融するレーザを照射するレーザ照射部と、
前記レーザ照射部と連動し、前記一方の基板の前記フリットガラスを挟んだ両側に圧力を印加しながら前記フリットガラスに沿って移動するように構成された圧力印加部と、
を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、表示装置の製造歩留まりの低下を防止することが可能であるとともに、信頼性の高い表示装置を製造することが可能な製造装置を提供することにある。

以下、この発明の一実施の形態に係る表示装置を製造するための製造装置について図面を参照して説明する。

まず、製造装置により製造される表示装置の構成について説明する。なお、表示装置として、自己発光型表示装置、例えば、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。

有機ＥＬ表示装置１は、図１に示すように、画像を表示する表示エリア１０２を有するアレイ基板１００を備えている。表示エリア１０２は、マトリクス状に配置された複数の画素ＰＸによって構成されている。また、図１では、カラー表示タイプの有機ＥＬ表示装置１を例に示しており、表示エリア１０２は、複数種類の色画素、例えば３原色に対応した赤色画素ＰＸＲ、緑色画素ＰＸＧ、及び、青色画素ＰＸＢによって構成されている。

各画素ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、画素回路１０及びこの画素回路１０によって駆動制御される表示素子４０を備えている。

表示素子４０は、自発光性の表示素子である有機ＥＬ素子４０（Ｒ、Ｇ、Ｂ）によって構成されている。各種有機ＥＬ素子４０（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の構成は、基本的に同一である。すなわち、図２に示すように、アレイ基板１００は、配線基板１２０の主平面に配置された複数の有機ＥＬ素子４０を備えている。

なお、配線基板１２０は、ガラス基板やプラスチックシートなどの絶縁性の支持基板１０１上に、アンダーコート層１０２、ゲート絶縁膜１０３、層間絶縁膜１０４、有機絶縁膜１０５を備える他に、画素回路１０を構成するスイッチや各種配線などを備えて構成されている。そして、有機絶縁膜１０５の表面が配線基板１２０の主平面に相当する。これらのアンダーコート層１０２、ゲート絶縁膜１０３、及び、層間絶縁膜１０４は、無機系材料によって形成されている。有機絶縁膜１０５は、絶縁性の樹脂材料を用いて形成されている。

この有機ＥＬ素子４０は、マトリクス状に配置され色画素ＰＸ毎に孤立島状に配置された第１電極６０と、第１電極６０に対向して配置され複数の色画素ＰＸに共通に配置された第２電極６４と、これらの第１電極６０と第２電極６４との間に保持された有機活性層６２と、によって構成されている。

有機ＥＬ素子４０を構成する第１電極６０は、配線基板１２０の表面の絶縁膜上に配置されている。第１電極６０は、陽極として機能する。この第１電極６０は、画素回路１０を構成するスイッチのドレイン電極にコンタクトしている。このような第１電極６０は、光透過性を有する導電材料によって形成された透過層と、光反射性を有する導電材料によって形成された反射層とを積層した積層体によって構成しても良いし、透過層単層、または、反射層単層で構成しても良い。トップエミッション方式の場合、第１電極６０は、反射層を含んでいることが望ましい。

有機活性層６２は、第１電極６０上に配置され、少なくとも発光層を含んでいる。この有機活性層６２は、発光層以外の機能層を含むことができ、例えば、ホール注入層、ホール輸送層、ブロッキング層、電子輸送層、電子注入層、バッファ層などの機能層を含むことができる。発光層は、赤、緑、または青に発光する発光機能を有する有機化合物によって形成されている。

第２電極６４は、有機活性層６２を覆うように配置され、陰極として機能する。トップエミッション方式を採用した構成では、この第２電極６４は、光透過性を有する導電材料や、半透過性を有する導電材料などを用いて形成されている。

また、アレイ基板１０は、表示エリア１０２において、各画素ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を分離する隔壁７０を備えている。このような隔壁７０は、絶縁性の樹脂材料を用いて形成されている。また、隔壁７０は、有機活性層６２とともに、第２電極６４によって覆われている。

このような構成のアレイ基板１００において、少なくとも表示エリア１０２は、封止基板２００によって封止されている。すなわち、封止基板２００は、アレイ基板１００の有機ＥＬ素子４０側に対向するように配置されている。そして、これらのアレイ基板１００と封止基板２００とは、表示エリア１０２を囲むように枠状に配置されたシール材３００により貼り合せられている。

ここでは、シール材３００は、低融点ガラスなどのフリットガラスである。このようなフリットガラスは、レーザを照射するなどして熱を加えることによって溶融し、アレイ基板１００と封止基板２００とを接着する。これにより、アレイ基板１００と封止基板２００との間に密閉空間が形成される。有機ＥＬ素子４０は、この密閉空間内に配置されることになる。

ここで、上述した有機ＥＬ表示装置の製造方法の一例について説明する。

まず、２枚の４００ｍｍ×５００ｍｍのガラス基板を用意する。一方のガラス基板を用いて、アレイ基板１００用の第１マザー基板を形成する。また、他方のガラス基板を用いて封止基板２００用の第２マザー基板を形成する。

その後、第１マザー基板に、各セル領域において、表示エリア１０２を囲むようにフリットガラス３００を塗布した後に焼成する。そして、このような第１マザー基板と第２マザー基板とがフリットガラス３００を介して対向するように配置する。そして、このような状態において、第１マザー基板と第２マザー基板とを貼り合せる方向に圧力を印加しながら、フリットガラス３００にレーザを照射し、フリットガラス３００を溶融させ、第１マザー基板と第２マザー基板とを接着する。

続いて、図３に示すように、接着されたマザー基板対４００を割断線Ａに沿って割断し、各セルが形成される。このような工程により、有機ＥＬ表示パネルが形成される。

次に、上述した有機ＥＬ表示装置の製造工程において、第１マザー基板と第２マザー基板とを接着する工程に用いられる製造装置について説明する。

製造装置８０は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、圧力印加部８１、圧力センサー部８２、ヒーター部８３及びレーザ照射部８４を備えている。

レーザ照射部８４は、マザー基板対４００上において、フリットガラス３００に対向するように配置される。このレーザ照射部８４は、一方の基板側からフリットガラス３００に向けてレーザを照射し、フリットガラス３００を溶融するように構成されている。ここに示した例では、レーザ照射部８４は、第２マザー基板４００Ｂからフリットガラス３００に向けてレーザを照射する。レーザ照射部８４に備えられるレーザ光源は、フリットガラス３００が吸収する波長に合わせて選択され、その出力は、一方の基板を通してフリットガラス３００に照射したときにフリットガラス３００が溶融するのに十分なレベルに設定される。

圧力印加部８１は、マザー基板対４００上において、フリットガラス３００に対向するレーザ照射部８４を挟んで、フリットガラス３００の両側に配置される。この圧力印加部８１は、第１マザー基板４００Ａと第２マザー基板４００Ｂとがフリットガラス３００を介して対向して配置されている状態において、フリットガラス３００の両側に一方の基板から他方の基板に向けて圧力を印加するように構成されており、ここに示した例では、第２マザー基板４００Ｂから第１マザー基板４００Ａに向けて圧力を印加する。

このような圧力印加部８１は、レーザ照射部８４と連動し、フリットガラス３００を挟んだ両側に圧力を印加しながらフリットガラス３００に沿って移動するように構成されている。圧力印加部８１は、フリットガラス３００から略一定の距離をおいた位置に圧力を印加しながら移動するように構成されている。圧力印加部８１は、フリットガラス３００の両側に圧力を印加しているため、フリットガラス３００を挟む一対の基板に均一の圧力を印加することが可能となる。

このような構成において、製造装置８０は、一方のマザー基板に形成されたフリットガラス３００を他方の基板に向けて均一の圧力を印加しつつ、フリットガラス３００にレーザを照射することが可能となる。このため、フリットガラス３００の接着力を均一化することが可能となり、剥れの発生を抑制することが可能となる。

ところで、圧力印加部８１は、回転軸８１Ａと、回転軸８１Ａに取り付けられたホイール８１Ｂとによって構成されている。この回転軸８１Ａは、レーザ照射部８４の両側に接続されている。圧力印加部８１は、回転軸８１Ａの回転に伴ってホイール８１Ｂが回転することによって、レーザ照射部８４と連動して移動する。このような圧力印加部８１は、レーザ照射部８４とともにフリットガラス３００に沿って平行に移動しつつ、均一の圧力を印加することが可能である。

圧力センサー部８２は、レーザ照射部８４の両側に配置されている。図４Ａ及び図４Ｂに示した例では、圧力センサー部８２は、レーザ照射部８４と圧力印加部８１との間に配置されている。圧力センサー部８２は、圧力印加部８１によって印加される圧力を検出するものである。圧力センサー部８２が検出した圧力は、例えば、圧力印加部８１にフィードバックされ、印加する圧力を一定に制御するのに利用される。

このような圧力センサー部８２を備えることによって、圧力印加部８１が移動しながらも、いずれの位置においても均一の圧力を印加することが可能となる。このため、フリットガラス３００の接着力のばらつきを低減することが可能となり、さらに、剥れの発生を抑制することが可能となる。

ヒーター部８３は、レーザ照射部８４の両側に配置されている。図４Ａ及び図４Ｂに示した例では、ヒーター部８３は、圧力印加部８１と接するように配置されている。ヒーター部８３を備えている場合において、圧力印加部８１は、熱伝導性材料によって形成される。

このヒーター部８３は、圧力印加部８１を加熱する。加熱された圧力印加部８１は、マザー基板対４００、特に、第２マザー基板４００Ｂを加熱する。つまり、ヒーター部８３の熱は、圧力印加部８１に伝わり、さらに、圧力印加部８１からマザー基対４００に伝わる。このような構成においては、レーザの照射後において、第１マザー基板４００Ａや第２マザー基板４００Ｂの急激な冷却を抑制することが可能となる。これにより、接着部に歪みが生じるのを抑制することが可能となり、剥れの発生を抑制することが可能となる。

次に、本実施の形態の変形例について説明する。変形例において、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、製造装置８０は、圧力印加部８１、圧力センサー部８２、ヒーター部８３、及びレーザ照射部８４を備えている。なお、図４Ａ及び図４Ｂに示した例と同一構成については、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。

変形例において、圧力印加部８１は、マザー基板対４００上において、フリットガラス３００の両側に配置される。圧力印加部８１は、複数の軸８１Ｃと、その周りに掛け渡された帯状のベルト８０Ｄによって構成されている。ここでは、特に、少なくとも２つの軸８１Ｃ間のベルト８０Ｄが第２マザー基板４００Ｂに接するように構成されている。このような構成の圧力印加部８１は、少なくともベルト８０Ｄが熱伝導性材料によって形成されている。

複数の軸８０Ｃは、レーザ照射部８４の両側に接続されている。圧力印加部８１は、複数の軸８０Ｃの回転に伴って、ベルト８０Ｄが回転することによって、レーザ照射部８４と連動して移動する。このような構成においても、圧力印加部８１は、レーザ照射部８４とともにフリットガラス３００に沿って平行に移動しつつ、均一の圧力を印加することが可能であり、上述した本実施の形態と同様の効果が得られる。

また、図５Ａ及び図５Ｂに示した変形例において、圧力印加部８１のマザー基板対４００との接触面積（すなわち第２マザー基板４００Ｂと接する面積）は、図４Ａ及び図４Ｂに示した本実施の形態の圧力印加部８１の接触面積より大きく形成されているため、広範囲にわたって圧力を印加することが可能となる。

また、図５Ａ及び図５Ｂに示した変形例において、ヒーター部８３を備えたことにより、広範囲にわたって第２マザー基板４００Ｂを加熱することが可能となる。さらに、圧力印加部８１の接触面積が大きいため、圧力印加部８１が移動する際、圧力印加部８１と第２マザー基板４００Ｂとの接触時間が長く、第２マザー基板４００Ｂを十分に加熱することが可能となる。このような構成においては、レーザの照射後において、第１マザー基板４００Ａや第２マザー基板４００Ｂの急激な冷却をさらに抑制することが可能となる。

次に、この実施の形態に係る製造装置について効果を検証した。

３つのサンプルＡ、Ｂ、及びＣを用意した。

サンプルＡは、図４Ａ及び図４Ｂに示した圧力印加部８１、圧力センサー部８２、及びレーザ照射部８４を備えた製造装置８０によって製造された表示パネルである。サンプルＢは、図５Ａ及び図４Ｂに示した圧力印加部８１、圧力センサー部８２、ヒーター部８３、及びレーザ照射部８４を備えた製造装置８０によって製造された表示パネルである。サンプルＢについては、ヒーター部により圧力印加部を介してマザー基板対を１００℃に加熱しながらフリットガラスの溶着を行った。サンプルＣは、レーザ照射部のみを備え、圧力印加部やヒーター部等を備えていない製造装置によって製造された表示パネルである。

各サンプルにおいて、３５個の表示パネルを形成し、振動試験を行い、剥れの有無を確認した。

図６に示した結果から、サンプルＣについて、１０枚の表示パネルにおいて、剥れの発生が確認された。サンプルＡ及びサンプルＢについては、全ての表示パネルにおいて、剥れは確認されなかった。

この結果から、サンプルＡ及びサンプルＢのように、圧力印加部８１、圧力センサー部８２、及びヒーター部８３を用いることで剥れの発生を抑制できることが確認された。

以上説明したように、本実施の形態によれば、表示装置の製造歩留まりの低下を防止することが可能であるとともに、信頼性の高い表示装置を製造することが可能となる。

なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

図１は、この発明の一実施の形態に係る製造装置によって製造される有機ＥＬ表示装置の構成を概略的に示す図である。 図２は、有機ＥＬ表示装置における表示エリアの構成を概略的に示す断面図である。 図３は、有機ＥＬ表示装置の製造工程を説明するための図であり、割断する工程を示す図である。 図４Ａは、この発明の一実施の形態に係る製造装置の構成を概略的に示す正面図である。 図４Ｂは、図４Ａに示した製造装置の構成を概略的に示す側面図である。 図５Ａは、変形例における製造装置の構造を概略的に示す正面図である。 図５Ｂは、図５Ａに示した製造装置の構成を概略的に示す側面図である。 図６は、圧力印加部、圧力センサー部、及びヒーター部を備えたことによる効果の検証結果を示す図である。

符号の説明

１…有機ＥＬ表示装置 ＰＸ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）…色画素
１０…画素回路
４０…有機ＥＬ素子
６０…第１電極 ６２…有機活性層 ６４…第２電極
７０…隔壁
１００…アレイ基板 ２００…封止基板
１０２…表示エリア １２０…配線基板
３００…フリットガラス（シール材）
８０…製造装置
８１…圧力印加部 ８２…圧力センサー部
８３…ヒーター部 ８４…レーザ照射部
４００…マザー基板対
４００Ａ…第１マザー基板 ４００Ｂ…第２マザー基板

Claims (8)

1. 自発光素子を備えた画素によって構成された表示エリアを有するアレイ基板と、
   前記アレイ基板に対向配置された封止基板と、
   前記表示エリアを囲むように枠状に配置され、前記アレイ基板と前記封止基板とを貼り合せるフリットガラスと、を備えた表示装置を製造するための製造装置であって、
   一対の基板が前記フリットガラスを介して対向して配置されている状態において、
   一方の基板側から前記フリットガラスを溶融するレーザを照射するレーザ照射部と、
   前記レーザ照射部と連動し、前記一方の基板の前記フリットガラスを挟んだ両側に圧力を印加しながら前記フリットガラスに沿って移動するように構成された圧力印加部と、
   を備えたことを特徴とする表示装置の製造装置。
2. 前記圧力印加部は、前記一方の基板の前記フリットガラスから略一定の距離をおいた位置に圧力を印加しながら移動するように構成されたことを特徴とする請求項１の表示装置の製造装置。
3. 前記圧力印加部は、前記レーザ照射部に接続された回転軸及びその回転軸に取り付けられたホイールによって構成されたことを特徴とする請求項１の表示装置の製造装置。
4. 前記圧力印加部は、前記レーザ照射部に接続された複数の軸及びその周りに掛け渡された帯状のベルトによって構成されたことを特徴とする請求項１の表示装置の製造装置。
5. さらに、前記圧力印加部によって印加された圧力を検出する圧力センサー部を備えたことを特徴とする請求項１の表示装置の製造装置。
6. 前記圧力印加部は、熱伝導性材料によって形成されていることを特徴とする請求項１の表示装置の製造装置。
7. さらに、前記圧力印加部を加熱するヒーター部を備えたことを特徴とする請求項６の表示装置の製造装置。
8. 前記自発光素子は、
   前記表示エリアの前記画素毎に配置された第１電極と、
   前記第１電極封止基板側に配置された第２電極と、
   前記第１電極と前記第２電極との間に保持された有機活性層と、によって構成された有機ＥＬ素子であることを特徴とする請求項１の表示装置の製造装置。

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