JP2011141979A - 電気光学装置の製造方法、および電気光学装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】銅やアルミニウム、炭素繊維樹脂、グラファイトシート等を用い、円形に加工された開口部31を設けるよう加工したものを放熱シート30として用いた。開口部31を形成することで、ラミネート工程で挟まれた気泡は開口部31を介して解消されるため、ラミネート工程での気泡残りや気泡に起因するうねりの発生を抑制することができるため、歩留まりを向上させることが可能となる。
【選択図】図4
Description
また、特許文献1に記載されている有機EL装置は、有機ELパネルを缶封止し、放熱シートが外気と触れている構成を備えている。そのため、可撓性の付与や、さらなる薄型化が困難となる課題がある。
また、ラミネート工程は、100℃程度(例えば80℃〜120℃くらい)の温度で、かつ減圧雰囲気で行われることとなる。この場合、減圧雰囲気で沸点が下がり、かつ熱がかかることで低分子量の脱ガスが第2の保護フィルムから発生する。この脱ガスは第2の保護フィルム内に発生し、気泡を形成する場合がある。この場合、高い真空度を備える減圧環境下を用いても気泡の除去は難しいが、放熱シートが穴を備えている場合、この穴を介して気泡内部のガスが放出されるため、気泡残りによる不良を抑えることが可能となる。
[適用例6]上記適用例にかかる電気光学装置であって、前記放熱シートの前記穴の平面形状は、六角形構造を備えていることを特徴とする。
「電気光学装置としての有機EL装置の概要」。
以下、電気光学装置としての有機EL装置について説明する。図1は、有機EL装置の構造を示す斜視図である。図2は、図1のf−f断面における有機EL装置の断面図である。まず、本発明の実施形態にかかる電気光学装置としての有機EL装置100の概要について説明する。
また、これらの機能を満たした上で、保護フィルム25a,25bに用いる樹脂には、透明性と耐水性が重視される。具体的にはポリエチレンテレフタレート(PET)や、ポリカーボネート、エポキシ、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロース、環状オレフィンポリマー等を含む樹脂が適用可能である。
図2に示すように、平面的な放熱シート30のサイズは、表示パネル18と略同じ大きさに形成されている。
張出し領域1eには、フレキシブル基板20が接続されている。なお、フレキシブル基板とは、例えば、ポリイミドフィルムの基材に鉄箔の配線等が形成された可撓性を有するフレキシブルプリント回路基板の略称である。また、フレキシブル基板20には、駆動用IC(Integrated Circuit)21が実装され、その端部には、専用のコントローラーや、外部機器(いずれも図示せず)と接続するための複数の端子が形成されている。
有機EL装置100は、フレキシブル基板20を介して、外部機器から電力や画像信号を含む制御信号の供給を受けることにより、表示領域Vに画像や文字等を表示する。
図3は、図2の表示パネル18におけるd部の拡大図である。
続いて、表示パネル18の詳細な構成について説明する。
表示パネル18は、一対のガラス基板(の一方)としての素子基板1、素子層2、平坦化層4、画素電極6、隔壁7、電気光学層としての有機EL層8、共通電極9、電極保護層10、緩衝層11、ガスバリア層12、充填剤13、CF層14、一対のガラス基板(の他方)としてのCF基板16等から構成されている。ここで、素子基板1とCF基板16とに挟持された、素子層2からCF層14までの積層構造を機能層17という。
素子基板1は、透明な無機ガラスから構成されている。本実施形態では、好適例として、無アルカリガラスを用いている。
素子層2には、各画素をアクティブ駆動するための画素回路が形成されている。画素回路には、TFT(Thin Film Transistor)を含む画素を選択するための選択トランジスターや、有機EL層8に電流を流すための駆動トランジスター3等が含まれており、画素ごとに対応して形成されている。なお、画素回路は、好適例として、活性層に低温ポリシリコンを用いているが、アモルファスシリコンを活性層として用いた構成であっても良い。
平坦化層4の上層には、画素ごとに区画されて、反射層5と、画素電極6とがこの順番で積層されている。反射層5は、例えば、アルミニウム等を含む反射層であり、有機EL層8から素子基板1側に向かう光を反射して、表示に寄与する光にする。
画素電極6は、ITO(Indium Tin Oxide)や、ZnO等の透明電極から構成されており、画素ごとに素子層2の駆動トランジスター3のドレイン端子と平坦化層4を貫通するコンタクトホールにより接続されている。
隔壁7は、光硬化性の黒色樹脂等から構成され、平面的に各画素を格子状に区画している。なお、素子層2における駆動トランジスター3を含む画素回路は、光による誤動作を防止するために、平面的に隔壁と重なるように配置されている。
共通電極9は、MgAg等の金属を、光を透過するようにごく薄く成膜した金属薄膜層である。さらに、抵抗を下げるため、ZnO等の金属酸化物やTiN等の金属窒化物層等透明導電膜を積層しても良い。
緩衝層11は、熱硬化性のエポキシ樹脂等の透明な有機緩衝層である。
ガスバリア層12は、SiO2や、Si3N4、SiOxNy等の透明で、かつ、水分のバリアを有する封止層であり、有機EL層8への水分の浸入を防止している。
充填剤13は、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂等含む透明な接着層であり、ガスバリア層12とCF層14との間の凹凸面に充填されるとともに、両者を接着する。また、外部からの有機EL層8への水分の浸入を防ぐ機能も果たす。
CF層14には、赤色カラーフィルター14r、緑色カラーフィルター14g、青色カラーフィルター14bが画素配置と同様に配置されている。詳しくは、各色のカラーフィルターは、それぞれが対応する画素電極6と重なるように配置されており、各カラーフィルター間には、ハッチングで示した遮光部が形成されている。遮光部は、平面的に隔壁7と重なるように格子状に形成されており、光学的には、ブラックマトリックスの機能を果たす。
そして、CF基板16と素子基板1とは、CF基板16の周縁部に形成されたシール剤15によって接着および封止されている。シール剤15としては、エポキシ系の接着剤や、紫外線硬化樹脂等を用いる。
これにより、表示領域Vでは、CF基板16から出射される複数のカラー画素からの表示光によりフルカラーの画像が表示されることになる。
ここで、異方性導電接着フィルムによる接続だけでは、機械的強度が不足しているため、従来は、フレキシブル基板20の接続部を覆ってシリコン樹脂(接着剤)等でモールドし、補強していたが、剥離し易いという問題があった。
本実施形態では、この補強構造の替わりに、保護フィルム25a,25bを接着剤(充填剤)として機能させることによって、十分な実用強度と可撓性とを確保している。なお、保護フィルム25a,25bの接着方法(ラミネート方法)については、後述する。
次に、放熱シートの平面構成について説明する。図4は、図1における領域gに位置する放熱シートの平面図である。放熱シート30は、平面的に、X軸方向およびY軸方向に周期的に並ぶ、円形の開口パターンを持つ穴としての開口部31を備えている。放熱シート30は、熱伝導率が高い銅やアルミニウム、炭素繊維樹脂、グラファイトシート等を用いることができる。本実施形態では、好適例としてグラファイトシートを用いた例について説明する。なお、炭素繊維樹脂の一例としては、ベスペル(デュポン社の登録商標)、グラファイトシートの一例としては、例えばPGSグラファイトシート(パナソニック株式会社の登録商標)等を挙げることができる。
また、詳しくは後述するが、この開口部31は、ラミネート処理する際に巻き込んだ気体を放出させる機能を果たしている。ここで、放熱シート30をより強固に固定するために、放熱シート30の片面、もしくは両面に接着層を備えていても良い。ここで、開口部31は、例えば直径1mm程度の円形で、中心間の距離が1.5mm程度に形成されている。
また、放熱シート30は複数本の放熱材を複数本束にした繊維状の構成を備えていても良い。具体的には銅、アルミニウム、ステンレス等の金属を20μm程度の太さに加工したものを編み込んでシート状としたものや、不織布状に一体にまとめたものを用いても良い。開口部31は、編み込む際に予め空けておいても良く、また、編み込んだものに穴あけ加工を施したものを用いても良い。
これらの構成によっても、編み込み構造により、微細な開口部31が密に形成されるため、図4に示す放熱シート30と同様の機能を果たすことができる。また、放熱シート30は炭素繊維系の樹脂を用いても良い。
続けて、有機EL装置の厚み方向における構成について、図2および図3を用いて説明する。ここでは、有機EL装置100がフレキシブル性を確保するために必要な各部の寸法について説明する。
まず、表示パネル18の厚さについて説明する。図3では、各構成部位の積層関係を明確にするために、特に、機能層17における縮尺を他の部位よりも拡大しているが、実際は、機能層17の部分が最も薄く構成されることになる。機能層17の厚さは、数μm〜20μm程度の厚さである。このうち、緩衝層11が半分以上の厚さを占めている。ちなみに、厚さがnmオーダーの複数の薄膜を備えた有機EL層8の厚さは1μmに満たない。
以下、電気光学装置としての有機EL装置の製造方法について説明する。
図5は、表示装置の製造方法の流れを示すフローチャートである。図6(a)、(b)は、各工程における製造態様を示す図である。なお、表示パネル18の製造方法としては、液滴吐出法や、スピンコート法等を用いた、一般的な製造方法を用いて形成されている。
ここでは、表示パネル18を用いてなる有機EL装置100の製造方法について、図5のフローチャートに沿って詳細に説明する。
なお、図6(a)では省略しているが、各部材の重ね合わせは専用の案内板を用いて行われ、平面的な位置合わせもなされている。ここで、放熱シート30に、予め接着剤を塗布しておいても良い。接着剤としては、例えば、エポキシ系、ウレタン系、ナイロン系などの熱硬化型接着剤や、SBR系、クロロプレン系、ニトリルゴム系などのゴム柔接着剤、またはアクリル系、合成ゴム系の感圧性接着剤などを用いることができる。
ここで、放熱シート30に開口部31を形成する加工法としては、プレス穴あけや、ウェットエッチング等の手段を用いることができる。
また、放熱シート30の片面、あるいは両面に一旦接着剤を全面に塗布し、その後プレス穴あけや、ウェットエッチング等の手段を用いることで、回り込みなく放熱シート30に接着剤を形成することができる。ここで、接着剤を塗布した後、接着剤を保護するシートを形成し、穴あけ工程後に当該シートを剥がす工程を用いても良い。このように、開口部31の内側への接着剤の回り込みを防ぐことで、開口部31の内側を空けてラミネートすることが可能となる。
また、複数本の放熱材が編み込まれた材料を含む部材を加工することで形成された放熱シート30を用いても良い。この場合、放熱材を介しても気泡を逃がすことが可能となる。
そして、準備体をラミネート装置にセットする。なお、図6(a)では、ラミネート装置の加圧ローラー81,82のみを図示している。
そして、図6(b)に示すように、ラミネートされた有機EL装置100が加圧ローラー81,82間から押し出されてラミネートが完了する。開口部31を設けることで、ラミネートしていく際に、気泡が各開口部31から逃げる(押し出される)ため、平滑面を保ってラミネートしていくことが可能となる。
有機EL装置100によれば、表示パネル18は、一対のガラス基板間に有機EL層を含む機能層を挟持した構成となっている。無機物であるガラスは、PETなどの樹脂よりも水分のバリア性が優れているため、表面の基板にPETシートを用いていた従来の有機ELパネルよりも、水分の浸入を抑制しうる性質を確保することができる。
まず、放熱シート30としては、放熱シート30に開口部31を設けることで、開口部31の分だけ放熱シート30の面積を削減しつつ、放熱性を確保することができる。放熱シート30の面積を削減することで、放熱シート30を軽量化することが可能となる。例えば携帯表示装置に当該有機EL装置100を適用することで、持ち運び易い携帯表示装置を提供することが可能となる。
また、表示パネル18の総厚を約90μmとすることで、フレキシブル性に耐えられるだけの衝撃強度と、十分な防湿性を確保することが可能となる。表示パネル18はガラスにより機能層17を挟む構成(図3参照)を備えているため、PET等の樹脂を用いた場合と比べ、水分のバリア性をより高く保つことが可能となる。
また、フレキシブル基板20(図2参照)の固定に、保護フィルム25a,25bを接着剤(充填剤)として用いることで、十分な実用強度と可撓性とを確保することが可能となる。
また、放熱シート30を構成する物質として、銅やアルミニウム、炭素繊維樹脂、グラファイトシート等を用いた場合、元々の熱伝導率は十分高いため、穴としての開口部31を備えている場合においても、効率的に放熱させることが可能である。
また、放熱シート30に複数本の放熱材を複数本束にした繊維状の構成を持たせることで、印加された応力に伴い変形することが容易となり、放熱シートの可撓性を高めることが可能となる。また、繊維状の構成を持たせることで、開口部31に加え繊維の隙間からも気泡を逃がすことが可能となる。
また、水分のバリア性が確保された保護フィルム25a,25b内に放熱シート30を収める構成としているため、放熱シート30を機械的、化学的損傷から保護することが可能となる。特に、放熱シート30にグラファイトシートを用いた場合、グラファイトシートは機械的強度が弱く、機械的損傷により急激に熱抵抗が上昇する性質があるため、保護フィルム25bで保護することが好適となる。また、銅等の金属を用いた場合には、金属の酸化による劣化を抑えることが可能となる。
また、炭素繊維や、グラファイトシート、金属は電気的に導体としての性質を有している。この場合、特に携帯機器等、部品の実装密度が高い場合、放熱シート30を樹脂(通常絶縁体)で形成される保護フィルム25bで覆うことで別の部品と放熱シート30との間での電気的な絶縁性を保つことが可能となる。
また、図6(a)、(b)に示すようにラミネートを行う際には、100℃程度の温度を掛けて加圧ローラー81,82で押し出すようにラミネートが進む。この際、放熱シート30に開口部31を設けることで、ラミネートしていく際に、気泡が各開口部31から逃げる(押し出される)ため、平滑性を保ってラミネートしていくことが可能となる。
さらに、100℃程度の温度を掛けて加圧ローラー81,82で押し出されるため、保護フィルム25bは序々に延びていく。そのため、保護フィルム25bに弛みが生じる場合がある。この弛みはラミネートを行っていくことで蓄積する。この状態でラミネートを続けていくと、しわ状に弛みが蓄積され、うねりが発生する場合があるが、この弛みは開口部31により緩和される。そのため、弛みの蓄積を抑えることができ、弛みの蓄積に起因するうねりの発生を抑制(防止)することができる。
また、表示パネル18は、一対のガラス基板間に有機EL層を含む機能層を挟持した構成となっている。無機物であるガラスは、PETなどの樹脂よりも水分のバリア性が優れているため、表面の基板にPETシートを用いていた従来の有機ELパネルよりも、水分のバリア性を確保することができる。
また、ステップS4におけるアニーリング処理を行うことで、保護フィルム25bの残留応力を取り除く際に生じる形状変化を、開口部31を覆う領域で緩和することが可能となる。そのため、アニーリング処理に伴う形状変化に起因するうねりの発生を抑制することが可能となる。
また、図6に示す、加圧ローラー81,82で端から抑えてラミネートする工程に代えて、保護フィルム25a,25bを平面的に覆う、加熱された一対の平板で押さえつけてシールすることもできる。このように押しつけてシールした場合でも、開口部31を形成しておくことで、開口部31から気泡が逃がせるため、気泡残りを抑えて封入することが可能となる。この場合、加圧ローラー81,82を用いてラミネートする場合と比べ、加圧ローラー81,82の対称性がずれた場合に生じる、有機EL装置100がカールしてしまう現象を防ぐことが可能となる。
以下、電気光学装置としての有機EL装置の製造方法の変形例について説明する。第1の製造方法との主な差異は、雰囲気として、不活性ガス雰囲気に代えて、減圧雰囲気にしている点である。ここで、有機EL装置の製造方法−1との共通部分については、図面を共用するものとし、重複を避ける。図7は、表示装置の製造方法の流れを示すフローチャートである。図5に示すフローチャートとの相違点は主にステップS2にある。そして、製造方法としての相違点は、減圧雰囲気下から大気圧雰囲気下に戻す工程を備えていることにある。以下、上記した相違点について説明する。ここでは、まず、ステップS2について説明する。
ステップS2では、ラミネート装置および準備体が設置された環境を減圧し、減圧雰囲気とする。並行して、加圧ローラー81,82の加熱を行う。具体的には、伝熱性のあるエラストマーから構成されたローラー面が80〜120℃の温度に加熱する。なお、加熱は減圧雰囲気にする工程と前後させても良い。
次に、ステップS3で生じる差異について説明する。この際に、保護フィルム25bは減圧雰囲気で加熱され、さらに圧迫されるため、保護フィルム25b中に含まれている大気や、低分子量成分(沸点が低い)が放出される。そのため、ラミネート条件によっては保護フィルム25b中に気泡が生じる。当該気泡は、ラミネート方向に沿って、開口部31を介して、開口部31外に押し出される。
ここで、例えば保護フィルム25bの厚みを増やし、ラミネート工程の温度を高めに設定し、保護フィルム25bを軟化させることで、開口部31を保護フィルム25bで樹脂封止しても良い。そして、上記したように、気泡を押し出しながら樹脂封止することで、より高い密着性を確保することが可能となる。また、専用の充填シートを予め保護フィルム25bと放熱シート30との間に挟んでおいても良い。また、保護フィルム25bと放熱シート30とが対向する面のいずれかまたは両面に充填剤を塗布しておいても良い。
この後、アニーリング処理と前後するステップで減圧雰囲気から大気圧に戻す。このステップでは、開口部31で保護フィルム25bの応力を緩和しながら大気圧に戻している。上記したステップを含む製造方法を用いることで、気泡やうねりの少ない(無い)有機EL装置100を提供することが可能となる。なお、この場合、開口部31は減圧雰囲気を持って封入されることとなる。また、上記したように、保護フィルム25a,25bの一端から加圧ローラー81,82によりラミネートする方法に代えて、保護フィルム25a,25bを平面的に覆う、加熱された一対の平板で押さえつけてシールする方法を用いても良い。
まず、減圧雰囲気中で加熱され、さらに圧迫されることで生じる保護フィルム25bからの脱ガス(沸点が低いガス)が生じ、保護フィルム25b中に気泡が生じた場合に、ラミネート方向に沿って、開口部31を介して気泡を押し出すことで保護フィルム25b中での気泡残りを抑制(防止)することが可能となる。
また、減圧雰囲気から大気圧に戻す際に、保護フィルム25bは放熱シート30に対して押し付けられ保護フィルム25bにうねりが発生する場合があるが、開口部31を備えているので、保護フィルム25bの変形は、開口部31で緩和される。そのため、保護フィルム25bのうねり発生を抑制することが可能となる。また、開口部31内は減圧雰囲気に保たれることとなるため、開口部31内の水分量は少なくなっている。そのため、開口部31からの水分の浸入は抑えられることとなり、水分による劣化が抑えられた有機EL装置100の製造方法を提供することが可能となる。また、開口部31内を樹脂で満たした場合、外気とは完全に遮断されるため、耐水性を向上させることが可能となる。
以下、上記した実施形態の開口部の形状にかかる変形例について説明する。
上記した実施形態では、開口部31の形状として円形を用いた例について説明したが、これは他の形状を用いても良い。図8は、開口部31の平面形状を示す平面図である。図8(a)に示すように、例えば開口部31の形状を六角形(ハニカム構造)にしても良い。ハニカム形状を用いることで、放熱シート30の強度を保った状態で開口部31を形成することが可能となる。
開口部31の形状として六角形(ハニカム)形状を用いることで、放熱シート30注にかかる応力を均一性高く分散させることが可能となり、放熱シート30の強度を保った状態で開口部31を形成することが可能となる。そのため、気泡残りを減らしつつ、強度的に優れた放熱シート30を提供することが可能となる。また、開口部31の形状として加圧ローラー81,82と交差する方向に開口したストライプ状の形状を用いれば、ラミネート工程中では常時開口部31が途切れることなく外部雰囲気に開口した状態が保たれる。そのため、ラミネート工程においてストライプ状の形状に沿って連続的に気泡を押し出すことが可能となり、気泡残りを抑制(防止)することが可能となる。また、開口部31の形状として加圧ローラー81,82と平行な方向に開口したストライプ状の形状を用いれば、ラミネート工程で保護フィルム25bが延び、弛みが生じた場合には、ストライプ状の開口部31を加圧ローラー81,82が通過する際に緩和される。そのため、弛みは均一に緩和されるため、弛みの蓄積に起因するうねりの発生を抑制することが可能となる。
また、開口部31間の間隔を広く取ることで熱伝導性と強度を保つことが可能となる。そして、開口部31間の間隔を狭く取ることで、有機EL装置100を軽量化することが可能となる。
Claims (6)
- 一対のガラス基板間に自発光型の電気光学層を挟持した表示パネルにおける表示領域側の第1の面と対向する第2の面側に、複数の穴が形成されている放熱シートを重ねる工程と、
前記第1の面を覆う第1の保護フィルムを重ねる工程と、
前記放熱シートを覆う第2の保護フィルムを重ねる工程と、
前記第1の保護フィルムから前記第2の保護フィルムまでの積層体をラミネートするラミネート工程と、を含むことを特徴とする電気光学装置の製造方法。 - 請求項1に記載の電気光学装置の製造方法であって、前記ラミネート工程は、不活性ガス環境下で行われることを特徴とする電気光学装置の製造方法。
- 請求項1または2に記載の電気光学装置の製造方法であって、前記ラミネート工程は、減圧環境下で行われることを特徴とする電気光学装置の製造方法。
- 一対のガラス基板間に電気光学層を挟持した表示パネルと、
前記表示パネルの表示領域側の第1の面と対向する第2の面側に重ねられ、平面視にて、複数の穴を備える放熱シートと、
前記表示パネル、および前記放熱シートによる積層体を表裏から覆い、ラミネートする2枚の保護フィルムと、を備えていることを特徴とする電気光学装置。 - 請求項4に記載の電気光学装置であって、前記放熱シートは、複数の放熱材が編み込まれた部分を含んでいることを特徴とする電気光学装置。
- 請求項4に記載の電気光学装置であって、前記放熱シートの前記穴の平面形状は、六角形構造を備えていることを特徴とする電気光学装置。
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