JP2010170765A - 有機el表示装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板と封止基板とをガラスフリットで封止する際に、ガラスフリット又は基板へのクラック発生を抑制することができる有機EL表示装置の製造方法を提供する。
【解決手段】第一基板1と第二基板2と、第二基板2に対向する第一基板1の面上に設けられ、有機EL素子を含む発光部3と、第一基板1と第二基板2とを接合すると共に、発光部3を封止する接合部材4と、から構成される有機EL表示装置10の製造方法において、以下に示す工程(i)〜(iv)を含むことを特徴とする、有機EL表示装置の製造方法。
(i)第一基板上に発光部を形成する工程
(ii)第二基板上にガラスフリットからなる薄膜を形成する工程
(iii)第一基板と第二基板とを対向設置する工程
(iv)対向設置した第一基板及び第二基板を加熱環境下に置き、ガラスフリットからなる薄膜にレーザー光を照射し接合部材を形成する工程
【選択図】図1

Description

本発明は、有機EL表示装置の製造方法に関する。
有機EL表示装置は、陰極と陽極との間に電流を印加することによって、両電極間にある有機化合物層が発光する。ここで有機EL表示装置は、自発光性であるために視認性が高く、また液晶表示装置に比べて薄型軽量化が可能である。このため、特にモバイル用途での応用展開が進められている。一方で、有機EL表示装置は、ごく微量の水分や酸素等により有機発光材料が変質したり、発光層と電極との間で剥離等が生じたりすることで、発光効率の低下、非発光領域(ダークスポット)の増大等の表示性能劣化を招くという問題がある。
このような問題に対する具体的な対策の一つとして、特許文献1に開示されるガラスフリットを利用する封止方法がある。この方法によれば、外部からの水分の浸入を極力抑制し、より防湿性を高めることが可能である。
特開2008−170926号公報
またガラスフリットを利用した封止方法は、有機EL素子に及ぼす熱的影響を抑制させつつガラスフリットを溶融する方法であり、具体的な封止方法としてレーザーを使用する方法が挙げられる。
しかし、レーザーを照射する際に、ガラスフリットが急加熱されたり急冷却されたりすることによって熱応力が発生する。この熱応力が発生することにより、ガラスフリット又は基板にクラックが発生するという問題が生じていた。
この問題に対して、特許文献1では、ガラスフリットに第1段階の強度のレーザーを照射して基板と封止基板とを溶着した後に、ガラスフリットに第1段階の強度よりも強度の弱い第2段階の強度のレーザーを照射してアニーリングすることが示されている。しかし、ガラスフリットに対してレーザー照射を2回行うと、熱伝導により実質的に有機EL素子に損傷を及ぼしたり、ガラスフリット又は基板にクラックが発生したりする問題が生じていた。また、製造工程が増えて生産効率が低下するという問題も生じていた。
本発明の目的は、基板と封止基板とをガラスフリットで封止する際に、ガラスフリット又は基板へのクラック発生を抑制することができる有機EL表示装置の製造方法を提供することである。
本発明の有機EL表示装置の製造方法は、第一基板と第二基板と、
該第二基板に対向する該第一基板の面上に設けられ、有機EL素子を含む発光部と、
該第一基板と該第二基板とを接合すると共に、該発光部を封止する接合部材と、から構成される有機EL表示装置の製造方法において、
以下に示す工程(i)〜(iv)を含むことを特徴とする。
(i)第一基板上に発光部を形成する工程
(ii)第二基板上にガラスフリットからなる薄膜を形成する工程
(iii)第一基板と第二基板とを対向設置する工程
(iv)対向設置した第一基板及び第二基板を加熱環境下に置き、ガラスフリットからなる薄膜にレーザー光を照射し接合部材を形成する工程
本発明によれば、基板と封止基板とをガラスフリットで封止する際に、ガラスフリット又は基板へのクラック発生を抑制することができる有機EL表示装置の製造方法を提供することができる。
即ち、本発明では、加熱環境下において、レーザーを照射してガラスフリットを加熱溶着するので、レーザー照射後においてガラスフリットが急冷却されることがない。このため、ガラス基板への熱的ストレスを緩和させることができ、ガラスフリット又は基板へのクラックの発生を抑制することができる。
本発明の有機EL表示装置の製造方法は、具体的には、第一基板と第二基板と、該第二基板に対向する該第一基板の面上に設けられる発光部と、該発光部を封止する接合部材と、から構成される有機EL表示装置を製造する方法である。尚、この有機EL表示装置において、発光部は有機EL素子を含む部材である。また、発光部を封止する接合部材は、第一基板と第二基板とを接合する部材でもある。
以下、図面を参照しながら本発明について説明する。尚、以下の説明において、特に図示又は記載されていない部分に関しては、当該技術分野における周知技術又は公知技術を適用することができる。また以下に説明する事項は、あくまでも本発明の実施形態の一例であり、本発明はこれらに限定されるものではない。
図1は、本発明の製造方法によって製造される有機EL表示装置を示す模式図であり、(a)は平面模式図、(b)は断面模式図である。
図1の有機EL表示装置10は、図1(b)に示すように、第一基板1と、第二基板2との間に発光部3及び接合部材4が設けられている。ここで発光部3は、図1(a)及び(b)に示すように、第一基板1上に複数設けられている。一方、接合部材4は、図1(a)に示すように、発光部3を囲むように設けられ、発光部3を封止すると共に、図1(b)に示すように、第一基板1と、第二基板2とを接合する部材である。
次に、発光部3について説明する。図2は、図1(b)の点線囲み部分の部分拡大図である。図2において、発光部3は、第一基板1上に設けられる部材である。また発光部3は、下部電極31、有機EL層32及び上部電極33がこの順に積層されてなる有機EL素子34と、有機EL素子34の上面及び側面を被覆する保護層35と、を含む部材である。発光部3に電流を通電することで、陽極から注入された正孔と陰極から注入された電子とが、発光層において再結合し、発光層に含まれる発光材料の発光色に応じて赤色、緑色、青色のそれぞれの光を放出することになる。そして発光層から発せられた光は、保護層35側から取り出すことができる。
ところで発光部3をアクティブマトリックス形式で駆動させる場合、第一基板1は、基材11と、基材11上に設けられるTFT回路12と、TFT回路12上に設けられる平坦化膜13とから構成される。尚、TFT回路12は、コンタクトホール14を介して、下部電極31と電気接続されている。
次に、図1の有機EL表示装置10を構成する構成部材について説明する。
第一基板1及び第二基板2として、例えば、透明なガラス材を使用することができるが、必ずしもこれに限定されない。尚、発光部3をアクティブマトリックス形式で駆動させる場合、基材として透明なガラス材等を使用する。
発光部3を構成する下部電極31は、発光層から発せられた光を反射する反射電極である。下部電極31の構成材料としては、少なくとも反射率が50%以上の金属材料である。好ましくは、反射率が80%以上の金属材料である。反射率が高い部材であるほど光取り出し効率を向上できるので好ましい。上記の反射率を有する金属材料として、特に限定されるものではないが、例えば、銀、アルミニウム、クロム、金、白金等の金属材料が挙げられる。尚、下部電極31は、上記の金属材料からなる金属薄膜のみで構成されていてもよいが、当該金属薄膜のみでは有機EL層32への電荷注入がしにくい場合は、当該金属薄膜上に透明電極層をさらに設けてもよい。透明電極層として、金属酸化物からなる導電膜が挙げられる。この導電膜として、具体的には、酸化インジウムと酸化錫とからなる化合物膜(ITO)や酸化インジウムと酸化亜鉛とからなる化合物膜(IZO)等が挙げられる。
発光部3を構成する有機EL層32は、その層構成は特に限定されるものではない。例えば、陽極側から正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層の順で積層される構成が挙げられる。
正孔注入層を構成する正孔注入材料及び正孔輸送層を構成する正孔輸送材料は、陽極からの正孔の注入を容易にし、かつ注入された正孔を発光層に輸送するに優れた正孔移動度を有する材料が好ましい。正孔注入材料や正孔輸送材料として、トリアリールアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、オキサゾール誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体等の低分子系材料、及びポリビニルカルバゾール、ポリシリレン、ポリチオフェン、その他導電性高分子等の高分子系材料が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
発光層を構成する発光材料として、発光効率の高い蛍光材料や燐光材料が使用される。
電子輸送層を構成する電子輸送材料として、陰極から注入された電子を発光層に輸送する機能を有するものから任意に選ぶことができ、正孔輸送材料の正孔移動度とのバランス等を考慮して選択される。電子輸送材料として、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、ピラジン誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、ペリレン誘導体、キノリン誘導体等が挙げられる。さらに、キノキサリン誘導体、フルオレノン誘導体、アントロン誘導体、フェナントロリン誘導体、有機金属錯体等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
電子注入層を構成する電子注入材料として、上述した電子輸送材料に、アルカリ金属あるいはアルカリ土類金属、又はこれらの化合物を0.1%〜数十%含有させた材料が挙げられる。電子輸送材料にアルカリ金属等を含ませることにより、電子注入性を付与することができる。
発光部3を構成する上部電極33は、発光層から発せられた光が十分取り出されるように80%〜100%の透過率を有する材料であることが好ましい。上部電極33の構成材料は、特に限定されるものではない。例えば、銀、アルミニウム、クロム、金、白金等の金属材料を光が透過する程度の膜厚で形成した金属薄膜、ITOやIZO等の酸化物導電膜、あるいは当該金属材料で形成された薄膜と当該酸化物導電膜とを積層した積層体が挙げられる。
発光部3を構成する保護層35は、有機EL素子34が大気中の酸素や水分等と接触するのを防止する目的で設けられる。
保護層35の構成材料は、有機EL素子34との接着性を示す有機化合物であれば特に限定されない。好ましくは、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂又は2液混合型硬化樹脂であり、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂等が挙げられる。ここで保護層35は、第二基板2に密着させてもよい。一方、防湿性をより高めるために、上部電極33と保護層35との間に、窒化シリコン、窒化酸化シリコン等の金属窒化物膜や、酸化タンタル等の金属酸化物膜、ダイヤモンド薄膜をさらに設けてもよい。他方、保護層35内に吸湿材を含有させてもよい。
また、有機EL表示装置10が、有機EL素子34から放出される光を第二基板2側から外部に放出するトップエミッション型である場合、保護層35は透明な材料で構成する必要がある。
第一基板1と第二基板2とを接合する接合部材4は、当業者がガラスフリットとして一般に使用する材料であれば特に限定されない。
次に、本発明の有機EL表示装置の製造方法について説明する。
本発明の有機EL表示装置の製造方法は、以下に示す工程(i)〜(iv)を含むことを特徴とする。
(i)第一基板上に発光部を形成する工程
(ii)第二基板上にガラスフリットからなる薄膜を形成する工程
(iii)第一基板と第二基板とを対向設置する工程
(iv)対向設置した第一基板及び第二基板を加熱環境下に置き、ガラスフリットからなる薄膜にレーザー光を照射し接合部材を形成する工程
以下、適宜図面を参照しながら本発明の有機EL表示装置の製造方法について説明する。
図3は、本発明の製造方法の具体的な工程を示すプロセスフローチャートである。以下、図3のプロセスチャートに従い、本発明の製造方法を具体的に説明する。
[第一基板の準備工程]
本発明の製造方法は、始めに第一基板1を準備する工程を行う。具体的には、後述する発光部3を設けるのに必要な基材を準備する。尚、製造する有機EL表示装置10がアクティブマトリックス型の表示装置である場合は、この工程で、図2に示されるTFT回路12、平坦化膜13及びコンタクトホール14を順次設けておく。
[発光部の形成工程]
次に、発光部3を形成する工程を行う。ここで発光部3を構成する下部電極31、有機EL層32、上部電極33及び保護層35の形成方法として、公知の方法を用いることができる。
[第二基板の準備工程]
次に、第二基板2を準備する工程を行う。具体的には、後述するガラスフリットからなる薄膜を設けるのに必要な基材を準備する。
[ガラスフリットからなる薄膜の形成工程]
次に、ガラスフリットからなる薄膜を第二基板2上に形成する工程を行う。具体的には、まずガラスフリットに適当な液体物質を混合してフリットペーストを調製する。次に、調製したフリットペーストを、発光部3を取り囲むように第二基板2上に塗布して薄膜を形成する。フリットペーストの塗布方法として、ディスペンス法、スクリーン印刷法等が挙げられる。次に、フリットペーストからなる薄膜を前焼成する。ここでガラスフリットからなる薄膜の高さは、好ましくは、前焼成の段階で10μm〜300μmとなるようにする。
[第一基板と第二基板とを対向設置する工程]
次に、第一基板1と第二基板2とを対向設置する工程を行う。具体的には、第一基板1に設けられている複数の発光部3が、第二基板2と第二基板2上に設けられるガラスフリットからなる薄膜とで取り囲まれるように、第一基板1と第二基板2との位置合わせを行い、第一基板1とガラスフリットからなる薄膜とを接触させる。これにより、第一基板1と第二基板2との間にガラスフリットが介在するようになる。
[対向設置した第一基板及び第二基板を加熱環境下に置く工程]
次に、対向設置した第一基板1及び第二基板2を加熱環境下に置く工程を行う。この工程でいう加熱環境下とは、好ましくは、50℃〜120℃の温度環境である。ここで120℃を超えた温度環境にすると有機EL素子34を損傷する恐れがある。この温度環境を実現するための手段として、具体的には、図4に示されるホットプレート5、図5に示されるランプヒーター6又は図6に示されるオーブン7が挙げられる。
[接合部材の形成工程]
次に、接合部材4を形成する工程を行う。具体的には、上述した加熱環境下において、ガラスフリットからなる薄膜にレーザー光9を局部的に照射し、ガラスフリットからなる薄膜を溶かすことにより、第一基板1と第二基板2とを接合する接合部材4が形成される。
レーザー光9を照射する際は、図4〜図6に示されるように、レーザー照射装置8を第二基板2上に設置し、第二基板2の上方からレーザー光9を照射する。ただし、レーザー光9の照射方法は必ずしもこれに限定されるものではない。特に、ランプヒーターで加熱する方法(図5)やオーブンで加熱する方法(図6)においては、レーザー照射装置8を第一基板1の下方に設置し、第一基板1側からレーザー光9を照射してもよい。また、第二基板2の上方からの照射及び第一基板1の下方からの照射を同時に行ってもよい。尚、レーザー光9によって発光部3が損傷されないようにするために、発光部3を設けた領域を遮蔽するマスクを設置した上でレーザー光9を照射した方が好ましい。
図1(a)において、m=4、n=4である大判有機EL表示装置を製造した。尚、本実施例では、主要な工程について、以下に示す条件で行った。
(1)ガラスフリットからなる薄膜の形成工程
ライン幅を1mm、一周のライン長を250mm、膜厚を100μmとするガラスフリットからなる薄膜を形成した。
(2)対向設置した第一基板及び第二基板を加熱環境下に置く工程
ホットプレートを使用し、ホットプレート上で第一基板及び第二基板を50℃に加熱した。
(3)接合部材の形成工程
レーザー光を照射する際、レーザー光のピーク波長λを940nmとし、レーザー光のスポット径を1.6mmとし、レーザー照射装置の移動速度を10mm/sとした。
図7は、本実施例の条件における、レーザー光の照射強度と剥離率及びクラック数との関係を示すグラフである。図7のグラフにおいて、剥離率とは、ガラスフリットと基板との接触面積に対するガラスフリットと基板とが剥離している領域の割合を示す。また図7のグラフにおいて、クラック数とはガラスフリットのクラックの数を示している。
図7のグラフで示されるように、レーザー光の照射強度が35W〜40Wの場合においてガラスフリットの剥離及びクラックが見られないことが示されている。一方、レーザー光の照射強度が30Wのときには、ガラスフリットが完全にとける温度まで達していないためか剥離率が20%を超えている。他方、レーザー光の照射強度を45W〜50Wとすると、レーザー光照射時において、ガラスフリットの温度が高くなりすぎてしまうために、レーザー光照射後、ガラスフリットは急冷却されてしまいクラックが発生した。
従って、本実施例において、ガラスフリットの剥離及びクラックが発生しないレーザー照射強度の範囲が35W〜40Wであることが示された。
実施例1において、ホットプレート上で第一基板及び第二基板を110℃に加熱したことを除いては、実施例1と同様の方法で有機EL表示装置を作製した。
図8は、本実施例の条件における、レーザー光の照射強度と剥離率及びクラック数との関係を示すグラフである。
図8のグラフで示されるように、レーザー光の照射強度が35W〜45Wの場合においてガラスフリットの剥離及びクラックが見られないことが示されている。このように、本実施例では、第一基板及び第二基板を実施例1よりも高温の環境下に置くことで、レーザー光照射後において急激なガラスフリットの冷却が抑制される。このためガラスフリットの熱応力が緩和され、レーザー照射強度のプロセスマージンが実施例1よりも広く取ることができる。
[比較例1]
実施例1において、ホットプレート上で第一基板及び第二基板を25℃の温度条件下に置いたことを除いては、実施例1と同様の方法で有機EL表示装置を作製した。
図9は、本比較例の条件における、レーザー光の照射強度と剥離率及びクラック数との関係を示すグラフである。
図9のグラフで示されるように、レーザー光の照射強度が40Wの場合にのみガラスフリットの剥離及びクラックが見られないことが示されている。従って、本比較例においては、ガラスフリットは、レーザー照射における熱応力を大きく受けていることが分かる。
本発明の製造方法によって製造される有機EL表示装置を示す模式図であり、(a)は平面模式図、(b)は断面模式図である。 図1(b)の点線囲み部分の部分拡大図である。 本発明の製造方法の具体的な工程を示すプロセスフローチャートである。 対向設置した第一基板及び第二基板をホットプレート上に置き、レーザー照射する様子を示す断面模式図である。 対向設置した第一基板及び第二基板をランプヒーターを備えた装置内に置き、レーザー照射する様子を示す断面模式図である。 対向設置した第一基板及び第二基板をオーブン内に置き、レーザー照射する様子を示す断面模式図である。 実施例1の条件における、レーザー光の照射強度と剥離率及びクラック数との関係を示すグラフである。 実施例2の条件における、レーザー光の照射強度と剥離率及びクラック数との関係を示すグラフである。 比較例1の条件における、レーザー光の照射強度と剥離率及びクラック数との関係を示すグラフである。
1 第一基板
10 有機EL表示装置
11 基材
12 TFT駆動回路
13 平坦化膜
14 コンタクトホール
2 第二基板
3 発光部
31 下部電極
32 有機EL層
33 上部電極
34 有機EL素子
35 保護層
4 ガラスフリット
5 ホットプレート
6 ランプヒーター
7 オーブン
8 レーザー照射装置
9 レーザー光

Claims (5)

  1. 第一基板と第二基板と、
    該第二基板に対向する該第一基板の面上に設けられ、有機EL素子を含む発光部と、
    該第一基板と該第二基板とを接合すると共に、該発光部を封止する接合部材と、から構成される有機EL表示装置の製造方法において、
    以下に示す工程(i)〜(iv)を含むことを特徴とする、有機EL表示装置の製造方法。
    (i)第一基板上に発光部を形成する工程
    (ii)第二基板上にガラスフリットからなる薄膜を形成する工程
    (iii)第一基板と第二基板とを対向設置する工程
    (iv)対向設置した第一基板及び第二基板を加熱環境下に置き、ガラスフリットからなる薄膜にレーザー光を照射し接合部材を形成する工程
  2. 前記加熱環境が50℃〜120℃の温度環境であることを特徴とする、請求項1に記載の有機EL表示装置の製造方法。
  3. 前記加熱環境を実現するための手段がホットプレート、ランプヒーター又はオーブンであることを特徴とする請求項1又は2に記載の有機EL表示装置の製造方法。
  4. 前記発光部が保護層を含み、該保護層が前記有機EL素子を被覆することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の有機EL表示装置の製造方法。
  5. 前記保護層が熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂又は2液混合型硬化樹脂からなる層であることを特徴とする請求項4に記載の有機EL表示装置の製造方法。
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