JP2012104397A - 電気光学装置の製造方法及び電気光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気光学装置において、基板貼り合わせにおけるコスト低減や製造工程の簡素化を図る。また、電気光学装置の２枚の基板の貼り合わせにおいて、内部に設けられた発光素子が熱により損傷を受けるのを抑制する。
【解決手段】電気光学装置の製造方法は、２枚の基板１１０，１２０を貼り合わせる工程において、２枚の基板１１０，１２０をそれぞれのシール領域が重なるように対向配置させて重ね合わせ基板とし、重ね合わせ基板のシール領域に超短パルスレーザーを照射することにより、ガラス基板の表面を溶融させて両基板を接着する。
【選択図】図３

Description

本発明は、２枚の基板の貼り合わせ方法に特徴を有する電気光学装置の製造方法、及びその製造方法により製造された電気光学装置に関する。

平面型の光源装置として利用可能な電気光学装置として、例えば、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ：Electroluminescence）照明装置、無機ＥＬ照明装置、プラズマ照明、電界放出型ランプ（ＦＥＬ：Field Emission Lamp）等の照明装置や、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置、無機ＥＬ表示装置、プラズマ表示装置、電気泳動表示装置（ＥＰＤ：Electrophoretic Display）、電界放出表示装置（ＦＥＤ：Field Emission Display）等の表示装置が挙げられる。中でも、有機ＥＬ照明装置や有機ＥＬ表示装置は、低電圧駆動、全固体型、高速応答性、自発光性等の点で優れた光源装置として、近年、精力的に研究開発が行われている。

有機ＥＬ照明装置や有機ＥＬ表示装置に代表される有機ＥＬ装置は、一般に、基板上に第１電極、有機層、第２電極が順に積層された有機ＥＬ基板を有する。そして、有機ＥＬ基板の有機層が設けられた側の表面を保護するように、封止基板が有機ＥＬ基板に対向配置された構成となっている。

有機ＥＬ基板上に設けられた有機層は、大気中の酸素や水分等により劣化しやすいため、有機ＥＬ基板と封止基板とは、両基板間に構成される空間が不活性雰囲気の封止空間となるように、基板の周囲において接着されている。有機ＥＬ基板と封止基板とを封止接着する方法としては、例えば、エポキシ樹脂等の接着樹脂を用いる方法（例えば、特許文献１）や、シール領域に低融点のフリットガラスを塗布し連続発振レーザー照射によりフリットガラスを溶融させて両基板を接着する方法（例えば、特許文献２）等が知られている。

特開２０１０−２０４４１７号公報 特開２００８−１０７５０８号公報

表示装置の２枚の基板の貼り合わせでは、上記のように、エポキシ樹脂やフリットガラス等の副資材が必要となる。このため、貼り合わせ工程において、副資材をシール領域に配置したり塗布したりする工程が必要となる。

また、表示装置の２枚の基板をエポキシ樹脂等の接着樹脂を用いて接着する場合には、接着樹脂を溶融するために、基板のシール領域において加熱を行う。２枚の基板をフリットガラスにより接着する場合にも、フリットガラスを溶融するために、基板のシール領域において５００℃程度に加熱を行う。このとき、接着樹脂やフリットガラスの溶融のために加えた熱が、基板の表示領域に到達し、表示領域に設けられた内部の発光素子が損傷を受ける虞がある。特に、有機ＥＬ表示装置では、内部の発光素子が有機層で構成されているため、加熱により大きな損傷を受ける虞がある。

本発明の第１の目的は、電気光学装置において、副資材を用いることなく２枚の基板の貼り合わせを行って、コスト低減や製造工程の簡素化を図ることである。また、本発明の第２の目的は、電気光学装置の２枚の基板の貼り合わせにおいて、内部の発光素子が熱により損傷を受けるのを抑制することである。

本発明の電気光学装置の製造方法は、少なくとも一方がガラス基板である２枚の基板が対向配置されて基板中央に設けられた発光領域を囲む枠状のシール領域において貼り合わされ、両基板間に発光素子が設けられた電気光学装置の製造方法であって、
２枚の基板を貼り合わせる工程において、
２枚の基板をそれぞれのシール領域が重なるように対向配置させて重ね合わせ基板とし、
重ね合わせ基板のシール領域に超短パルスレーザーを照射することにより、ガラス基板の表面を溶融させて両基板を接着することを特徴とする。

上記の製造方法によれば、超短パルスレーザーを照射することによりガラス基板の表面の一部を溶融させ、溶融ガラスが再凝固するのを利用して両基板を接着することができるので、基板の貼り合わせに、接着樹脂や低融点ガラス等のシール材を用いる必要がない。従って、シール材を基板のシール領域に配置したり塗布したりする工程を省略でき、製造工程を簡素化することができる。また、シール材が不要となるので、その分の製造コストを低減することができる。

また、上記の製造方法によれば、超短パルスレーザーを用いてガラス基板の溶融を行うので、超短パルスレーザーのエネルギーが伝搬しにくい。従って、両基板間に設けられた発光素子に両基板の接着の際に加えられる熱が伝搬することによって発光素子が損傷を受けるのを抑制することができる。

本発明の電気光学装置の製造方法は、電気光学装置を構成する２枚の基板が有機ＥＬ基板及び封止基板であって、
発光素子は、有機ＥＬ基板上に形成され、第１電極、有機ＥＬ層、及び第２電極が順に積層された構成の有機ＥＬ素子である場合に好適に用いられる。

有機ＥＬ層は有機物で構成されるため、外部より熱が加えられると有機ＥＬ層が損傷を受けて、有機ＥＬ素子全体として劣化する虞があるが、本発明の電気光学装置の製造方法では、超短パルスレーザーを照射することにより両基板の接着を行うので、発光素子である有機ＥＬ素子に熱が伝搬しにくく、かかる問題が抑制される。

電気光学装置が有機ＥＬ装置である場合、封止基板は、有機ＥＬ基板側表面に、有機ＥＬ素子が設けられた領域に対応する凹部が形成されていてもよい。

上記の構成によれば、封止基板には、有機ＥＬ基板側表面に凹部が設けられ、凹部が有機ＥＬ素子が設けられた領域に対応しているので、有機ＥＬ基板と封止基板とを貼り合わせる際に、有機ＥＬ基板に設けられた有機ＥＬ素子が封止基板の凹部に嵌るように両基板を貼り合わせることができる。従って、有機ＥＬ基板のシール領域と封止基板のシール領域を重ね合わせるために基板を撓ませる必要がないので、基板を撓ませて両基板を重ね合わせる場合よりも優れた強度を得ることができる。

本発明の電気光学装置の製造方法は、２枚の基板の一方がガラス基板で、他方が金属板である場合に好適に用いられる。

電気光学装置が、ガラス基板と金属板とが対向配置されて構成されている場合、従来のようにシール材を用いて両基板を接着しても、接着強度が十分に得られない虞がある。しかしながら、本発明の電気光学装置の製造方法によれば、超短パルスレーザーを照射することによりガラス基板と金属板とを接着するので、両基板を十分な強度で貼り合わせることができる。本発明によれば、電気光学装置をガラス基板と金属板とを対向配置させて構成できるので、例えば、製造コストが低いソーダガラス基板とステンレス板とを組み合わせて電気光学装置を構成することも可能となり、製造コストの観点からも好ましいといえる。

本発明の電気光学装置の製造方法で使用する超短パルスレーザーは、レーザー照射強度が５ｍＷ未満であることが好ましく、１〜２ｍＷであることがより好ましい。

上記の製造方法によれば、超短パルスレーザーのレーザー照射強度を５ｍＷ未満、より好ましくは１〜２ｍＷとすることにより、レーザーが照射される領域に設けられた金属部材が断線するのを抑制することができる。

本発明の電気光学装置の製造方法で使用する超短パルスレーザーは、パルス幅が１０^−９秒未満であることが好ましく、パルス幅が１．０×１０^−１４〜１．０×１０^−１１秒のフェムト秒レーザーやピコ秒レーザーであることがより好ましい。

本発明の電気光学装置は、少なくとも一方がガラス基板である２枚の基板が対向配置されて基板中央に設けられた発光領域を囲む枠状のシール領域において貼り合わされ、両基板間に発光素子が設けられたものであって、
２枚の基板は、シール領域において、ガラス基板の表面が超短パルスレーザーにが照射されることにより溶融されて接着されたことを特徴とする。

上記の構成の電気光学装置によれば、２枚の基板が、シール領域において、超短パルスレーザーを照射することによりガラス基板の表面の一部が溶融され、溶融されたガラスが再凝固するのを利用して接着されているので、基板の貼り合わせに、接着樹脂や低融点ガラス等のシール材を用いる必要がない。従って、シール材を基板のシール領域に配置したり塗布したりする工程を省略でき、製造工程を簡素化することができる。また、シール材が不要となるので、その分の製造コストを低減することができる。

また、上記の構成の電気光学装置は、超短パルスレーザーを用いてガラス基板の溶融を行って２枚の基板が貼り合わされているので、２枚の基板の貼り合わせの工程において、超短パルスレーザーのエネルギーが伝搬しにくい。従って、両基板間に設けられた発光素子に両基板の接着の際に加えられる熱が伝搬することによって発光素子が損傷を受けるのを抑制することができる。

本発明の電気光学装置は、２枚の基板が有機ＥＬ基板及び封止基板であって、
発光素子は、有機ＥＬ基板上に形成され、第１電極、有機ＥＬ層、及び第２電極が順に積層された構成の有機ＥＬ素子である場合に好適に用いられる。

有機ＥＬ層は有機物で構成されるため、外部より熱が加えられると有機ＥＬ層が損傷を受けて、有機ＥＬ素子全体として劣化する虞があるが、本発明の電気光学装置では、超短パルスレーザーを照射することにより両基板の接着を行うので、発光素子である有機ＥＬ素子に熱が伝搬しにくいので、かかる問題が抑制される。

本発明の電気光学装置において、電気光学装置が有機ＥＬ装置である場合、封止基板は、有機ＥＬ基板側表面に、有機ＥＬ素子が設けられた領域に対応する凹部が形成されていてもよい。

上記の構成によれば、封止基板には、有機ＥＬ基板側表面に凹部が設けられ、凹部が有機ＥＬ素子が設けられた領域に対応しているので、有機ＥＬ基板と封止基板とを貼り合わせる際に、有機ＥＬ基板に設けられた有機ＥＬ素子が封止基板の凹部に嵌るように両基板を貼り合わせることができる。従って、基板を撓ませることなく有機ＥＬ基板のシール領域と封止基板のシール領域とが重ね合わせられており、基板が撓んでいる場合よりも優れた強度が得られる。

本発明の電気光学装置が有機ＥＬ装置である場合、有機ＥＬ装置は、有機ＥＬ照明装置であってもよく、また、有機ＥＬ表示装置であってもよい。

本発明の電気光学装置は、２枚の基板の一方がガラス基板で、他方が金属板である場合に好適に用いられる。

電気光学装置が、ガラス基板と金属板とが対向配置されて構成されている場合、従来のようにシール材を用いて両基板を接着しても、接着強度が十分に得られない虞がある。しかしながら、本発明の電気光学装置によれば、ガラス基板と金属板が、超短パルスレーザーを照射することにより接着されているので、両基板を十分な強度で貼り合わせることができる。本発明によれば、電気光学装置をガラス基板と金属板とを対向配置させて構成できるので、例えば、製造コストが低いソーダガラス基板とステンレス板とを組み合わせて電気光学装置を構成することも可能となり、製造コストの観点からも好ましいといえる。

本発明の製造方法によれば、超短パルスレーザーを照射することによりガラス基板の表面の一部を溶融させ、溶融ガラスが再凝固するのを利用して２枚の基板を接着して電気光学装置を作製することができるので、基板の貼り合わせに、接着樹脂や低融点ガラス等のシール材を用いる必要がない。従って、シール材を基板のシール領域に配置したり塗布したりする工程を省略でき、製造工程を簡素化することができる。また、シール材が不要となるので、その分の製造コストを低減することができる。

また、本発明によれば、超短パルスレーザーを用いてガラス基板の溶融を行うので、超短パルスレーザーのエネルギーが伝搬しにくい。従って、２枚の基板間に設けられた発光素子に両基板の接着の際に加えられる熱が伝搬して発光素子が損傷を受けるのを抑制することができる。

実施形態１の有機ＥＬ照明装置の概略断面図である。 実施形態１の有機ＥＬ基板の（ａ）平面図、及び、（ｂ）その平面図のＩＩｂ−ＩＩｂ線における断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施形態１の有機ＥＬ照明装置の基板の貼り合わせ方法の説明図である。 実施形態２の有機ＥＬ照明装置の概略断面図である。 実施形態２の有機ＥＬ基板の断面図である。 実施形態３の有機ＥＬ照明装置の概略断面図である。 実施形態２の封止基板の（ａ）平面図、及び、（ｂ）その平面図のＶＩＩｂ−ＶＩＩｂ線における断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施形態３の有機ＥＬ照明装置の基板の貼り合わせ方法の説明図である。 実施形態４の有機ＥＬ照明装置の概略断面図である。 実施形態４の有機ＥＬ基板における発光領域の要部を拡大して示す平面図である。 図１０のＸＩ−ＸＩ線における断面図である。 実施例１の有機ＥＬ装置の（ａ）平面図、及び（ｂ）その平面図のＸＩＩｂ−ＸＩＩｂ線における断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、実施例１の有機ＥＬ装置の作製方法の説明図である。 各実施例の有機ＥＬ装置の作製に用いたレーザー照射装置の構成の概略図である。 試験評価１について、それぞれ（ａ）２００時間経過前、（ｂ）実施例１の２００時間経過後、及び（ｃ）比較例の２００時間経過後における有機ＥＬ装置のサンプルを示す写真である。 試験評価３について、サンプル基板の超短パルスレーザーの照射軌跡を示す写真である。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

《実施形態１》
＜有機ＥＬ照明装置＞
図１及び２は、実施形態１にかかる有機ＥＬ照明装置１００を示す。この有機ＥＬ照明装置１００は、例えば、室内照明、屋外照明、ディスプレイ照明、機器・什器組込照明等の照明や、液晶用バックライト、電飾等に用いられる。

有機ＥＬ照明装置１００は、有機ＥＬ基板１１０及び封止基板１２０が互いに対向配置された有機ＥＬパネルを有し、両基板１１０，１２０間に有機ＥＬ素子１３０が設けられている。有機ＥＬパネルは、基板中央に発光領域Ｐが設けられ、発光領域Ｐを囲む枠状の領域が非発光領域となっている。そして、非発光領域の一部は、発光領域Ｐを囲むように枠状にシール領域ＳＬとなっている。

なお、有機ＥＬ照明装置１００は、一対の有機ＥＬ基板１１０及び封止基板１２０からなる有機ＥＬパネルで構成されていても、複数の有機ＥＬパネルで構成されていてもよいが、実施形態１では、有機ＥＬ照明装置１００が一対の有機ＥＬパネルで構成されているとして説明する。

（有機ＥＬ基板１１０）
有機ＥＬ基板１１０は、例えば、ホウケイ酸ガラス（無アルカリガラス）板、ソーダガラス板、石英ガラス板等のガラス基板で形成されている。ホウケイ酸ガラスとしては、例えば、コーニング社製の商品名「＃１７３７」や商品名「Ｅａｇｌｅ」、旭ガラス社製の商品名「ＡＮ」、ショット社製の商品名「テンパックス」、日本電気硝子社製の商品名「ＯＡ−１０」等の市販品を用いることができる。有機ＥＬ基板１１０は、例えば、厚さが０．５〜１．１ｍｍである。有機ＥＬ基板１１０は、基板表面に、例えば絶縁性樹脂からなる平坦化膜の形成等の処理が行われたものであってもよい。

（封止基板１２０）
封止基板１２０は、有機ＥＬ基板１１０と同様、例えば、ホウケイ酸ガラス板、ソーダガラス板、石英ガラス板等のガラス基板で形成されている。封止基板１２０は、例えば、厚さが０．５〜１．１ｍｍである。封止基板１２０は、基板表面に、例えば、乾燥剤の貼り付け等の処理が行われたものであってもよい。

なお、封止基板１２０は、有機ＥＬ基板１１０と同じ種類の材料で構成されていても、異なる種類の材料で構成されていてもよい。

（有機ＥＬ素子１３０）
有機ＥＬ素子１３０は、有機ＥＬ基板１１０の封止基板１２０側表面に設けられている。有機ＥＬ素子１３０は、有機ＥＬ基板１１０上に、第１電極１３１、有機ＥＬ層１３２、及び第２電極１３３が順に積層された構造を有する。有機ＥＬ素子１３０は、例えば厚さが０．１〜１μｍである。

第１電極１３１は、有機ＥＬ層１３２に正孔を注入する陽極としての機能を有する。第１電極１３１は、例えば、ＩＴＯ等の透明電極で構成される。第１電極１３１は、例えば厚さが１００〜２００ｎｍである。

有機ＥＬ層１３２は、例えば、第１電極側から、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、及び電子注入層が順に積層されて構成される。これらのうち、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、及び電子注入層は必須の構成ではない。

第２電極１３３は、有機ＥＬ層１３２に電子を注入する陰極としての機能を有する。第２電極１３３は、例えば、Ａｌ膜等の金属膜で構成される。

有機ＥＬ素子１３０上には、絶縁保護膜（不図示）が設けられている。絶縁保護膜は、例えば抵抗率が１０^８Ωｃｍ以上で、厚さが１０〜１０００ｎｍである。

有機ＥＬ基板１１０の非発光領域には、第１電極１３１と一体に、または、第１電極１３１と同一層に、ＩＴＯ膜等の透明電極材料からなる配線が設けられている。非表示領域に設けられた配線は、シール領域ＳＬを跨ぐように設けられることとなる。シール領域ＳＬは、基板貼り合わせ時に超短パルスレーザーが照射されるので、シール領域ＳＬにＩＴＯ膜が露出していると、ＩＴＯ膜が断線する虞がある。そのため、非表示領域においては、ＩＴＯ膜が金属保護膜（不図示）で覆われるように金属保護膜を設け、ＩＴＯ膜の断線を防止する必要がある。このような金属保護膜を形成する材料としては、耐熱性及び反射性の金属材料であるＴｉ等が挙げられる。Ｔｉ膜の厚さは、例えば、１００〜６００ｎｍである。

有機ＥＬ基板１１０と封止基板１２０とは、それぞれのシール領域ＳＬが重なり合うようにしてシール領域ＳＬにおいて両基板が接着されて貼り合わされている。有機ＥＬ基板１１０と封止基板１２０は、シール領域ＳＬに超短パルスレーザーが照射されて、それぞれのガラス基板の表面のガラスが溶融することにより互いに接着されている。つまり、接着のために接着樹脂やフリットガラス等の副資材をシール材として用いることなく、２枚の基板が貼り合わされている。

なお、シール領域ＳＬを跨ぐように配線が設けられた領域においては、有機ＥＬ基板１１０と封止基板１２０とは、それぞれのガラス基板同士は直接接触しないが、配線のない領域において有機ＥＬ基板１１０と封止基板１２０のガラス基板同士がガラス基板の溶融により接着されているので、有機ＥＬ基板１１０と封止基板１２０とは、確実に貼り合わされることとなる。

有機ＥＬ基板１１０及び封止基板１２０は、共に、平板形状を有するので、有機ＥＬ素子１３０が両基板間に介在するようにしてシール領域ＳＬを貼り合わせるために、図１に示すように、封止基板１２０を僅かに撓ませて、両基板間に有機ＥＬ素子１３０を設けるための空間が形成されている。なお、両基板間に形成される空間は、有機ＥＬ素子１３０に影響を与えないように、例えば、酸素濃度が１ｐｐｍ以下、及び水分濃度が１ｐｐｍ以下の窒素雰囲気やアルゴン雰囲気、真空雰囲気等に調整されている。両基板間に形成される空間は、例えば、厚さが０．１〜０．５ｍｍである。

以上の構成の有機ＥＬ照明装置１００においては、有機ＥＬ素子１３０の第１電極１３１、第２電極１３２間に電圧が印加されると、第１電極１３１及び第２電極１３２のうち陽極側から正孔が、陰極側から電子がそれぞれ有機ＥＬ層１３２の発光層に注入される。そして両者が発光層で再結合し、それによって放出されたエネルギーが発光層の発光材料を励起させ、励起された発光材料が励起状態から基底状態に戻るときに蛍光や燐光を放出し、その蛍光や燐光が発光として外部に出射される。

なお、この有機ＥＬ照明装置１００では、有機ＥＬ素子１３０において、第１電極１３１が陽極及び第２電極１３３が陰極であるとして説明したが、逆に、第１電極１３１が陰極及び第２電極１３３が陽極であってもよい。この場合、有機ＥＬ層１３２は、第２電極１３３側から、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、及び電子注入層が順に積層されて構成されることとなる。また、第２電極１３３が透明電極で構成されることとなるので、有機ＥＬ照明装置１００全体としては、有機ＥＬ基板１１０とは反対の封止基板１２０側から有機ＥＬ発光を取り出すトップエミッション型となる。

＜有機ＥＬ照明装置の製造方法＞
次に、実施形態１の有機ＥＬ照明装置１００の製造方法について説明する。

（有機ＥＬ基板１１０，封止基板１２０の準備）
はじめに、有機ＥＬ基板１１０と封止基板１２０をそれぞれ準備する。有機ＥＬ基板１１０については、必要に応じて、有機ＥＬ素子１３０を形成する側の表面に平坦化膜を形成する等の処理を行う。封止基板１２０については、必要に応じて、表面に乾燥剤を貼り付ける等の処理を行う。

（有機ＥＬ素子作製）
次に、有機ＥＬ基板１１０上に、従来公知の方法を用いて有機ＥＬ素子１３０を形成する。具体的には、例えば、スパッタ法を用いて第１電極１３１を形成し、このうち非発光領域を金属保護膜で被覆する。そして、インクジェット法を用いて有機ＥＬ層１３２の各有機膜を順次成膜した後、スパッタ法を用いて第２電極１３３を形成する。

有機ＥＬ素子１３０形成後は、有機ＥＬ素子１３０を覆うようにして絶縁保護膜を形成する。

（基板貼り合わせ）
次に、有機ＥＬ素子１３０が形成された有機ＥＬ基板１１０と封止基板１２０との貼り合わせを行う。

まず、図３（ａ）に示すように、有機ＥＬ基板１１０の有機ＥＬ素子１３０が設けられた側に封止基板１２０を対向配置し、各基板１１０，１２０のシール領域ＳＬが一致するように位置合わせを行い、重ね合わせ基板とする。

次いで、図３（ｂ）に示すように、封止基板１２０側から（図３（ｂ）の矢印の側から）シール領域ＳＬに超短パルスレーザーの照射を行う。

超短パルスレーザーの照射は、重ね合わせ基板のシール領域ＳＬに沿うように行う。なお、超短パルスレーザーは、シール領域ＳＬに沿って１周だけ設けられていてもよく、複数周重ねて設けられていてもよい。

使用する超短パルスレーザーは、例えば、パルス幅が１０^−９秒（１ナノ秒）未満のレーザー光源を用いることができる。超短パルスレーザーのレーザー光源のパルス幅は、１０^−１５秒（１フェムト秒）以上１０^−１１秒（１０ピコ秒）以下のオーダーのレーザー光源であることが好ましく、１０^−１４〜１０^−１１秒であることがより好ましい。かかるレーザー光源としては、例えば、チタン・サファイアレーザー、クロム・フォルステライトレーザー、エキシマレ−ザー等が挙げられる。なお、超短パルスレーザーのパルス幅は、アト秒（１０^−１８秒）オーダーであってもよく、ゼプト秒（１０^−２１秒）オーダーであってもよく、ヨクト秒（１０^−２４秒）オーダーであってもよい。また、このとき使用する超短パルスレーザーの励起レーザーとしては、任意のレーザー光源を使用することができる。

超短パルスレーザーのレーザー照射強度は、５ｍＷ未満であることが好ましく、１〜２ｍＷであることがより好ましい。超短パルスレーザーのレーザー照射強度が５ｍＷ未満が好ましいとするのは、レーザー照射強度が５ｍＷ以上の場合にはレーザー照射時に、金属保護膜であるＴｉ膜が断線してしまう虞があるからである。

超短パルスレーザーの照射は、有機ＥＬ素子１３０が損傷を受けるのを抑制するために、酸素濃度が１ｐｐｍ以下、及び水分濃度が１ｐｐｍ以下に調整された窒素雰囲気やアルゴン雰囲気、真空雰囲気等の不活性な雰囲気で行う。

なお、上記の貼り合わせ方法では、封止基板側からレーザーの照射を行うとして説明したが、その反対側の基板側からレーザーの照射を行うことも可能である。

＜実施形態１の効果＞
連続発振レーザーや、低パルス発振のＹＡＧレーザーは、ガラスのようなワイドバンドギャップの絶縁性材料に照射されても、光子の遷移確率が低いので、エネルギーが吸収されずに絶縁性材料を透過してしまう。そのため、ガラス基板の表面を溶融することにより２枚のガラス基板を接着することはできない。

しかしながら、パルス幅が１ｎｓ未満の超短パルスレーザーは、光子の数が多いので、２回あるいはそれ以上励起される多光子吸収により、ワイドバンドギャップ絶縁物でも光子の遷移がゼロでなくなる。そのため、超短パルスレーザーを絶縁性材料へ照射すると、絶縁性材料へのエネルギーの吸収が起こる。

本実施形態では、有機ＥＬ基板１１０と封止基板１２０とを重ね合わせた重ね合わせ基板のシール領域ＳＬに超短パルスレーザーを照射するので、有機ＥＬ基板１１０のガラス基板や封止基板１２０のガラス基板が超短パルスレーザーのエネルギーを吸収して、ガラス表面が１０００〜２０００℃程度のにまで加熱されて溶融する。そして、溶融したガラスが再凝固することにより両基板の接着を行うことができる。

これにより、接着樹脂やフリットガラス等の副資材をシール材として用いることなく、ガラス基板そのものの表面を溶融させて２枚の基板を接着することが可能となる。そのため、シール材を基板のシール領域ＳＬに配置したり塗布したりする工程を省略でき、製造工程を簡素化することができる。また、シール材が不要となるので、その分の製造コストを低減することができる。

また、有機ＥＬ基板と封止基板の貼り合わせは、連続発振レーザーや低パルス発振のＹＡＧレーザー等を用いてシール材を溶融することにより行われているが、このとき、幅１ｍｍ程度のシール材が５００℃程度にまで加熱されることとなる。そして、このときの熱が有機ＥＬ素子にまで伝搬して、有機ＥＬ素子が損傷を受ける虞がある。

しかしながら、本実施形態で用いる超短パルスレーザーによれば、熱の拡散よりも速くアブレーションが起こるので、周囲への熱の伝搬をほぼ０にすることができる。具体的には、超短パルスレーザーを照射することにより、対象物に、極めて狭い幅（数μｍ程度の幅）で１０００〜２０００℃に達するエネルギーを付与することができる（C.B. Schaffer et al., Appl. Phys. A 76 (2003), p. 351）。従って、本実施形態では、超短パルスレーザーをシール領域ＳＬに照射し、レーザーエネルギーによりガラス基板表面を溶融して有機ＥＬ基板１１０と封止基板１２０を接着しても、シール領域ＳＬの周囲への熱の伝搬を無視することができ、発光領域Ｐ内に設けられた有機ＥＬ素子１３０が基板貼り合わせ時に熱により損傷を受けるのが抑制される。そして、結果として、信頼性の高い有機ＥＬ表示装置１００を得ることができる。

《実施形態２》
図４は、実施形態２にかかる有機ＥＬ照明装置２００を示す。この有機ＥＬ照明装置２００は、実施形態１の有機ＥＬ照明装置１００と同様、例えば、室内照明、屋外照明、ディスプレイ照明、機器・什器組込照明等の照明や、液晶用バックライト、電飾等に用いられる。

有機ＥＬ照明装置２００は、有機ＥＬ基板２１０及び封止基板２２０が互いに対向配置された有機ＥＬパネルを有し、両基板２１０，２２０間に有機ＥＬ素子２３０が設けられている。有機ＥＬパネルは、基板中央に発光領域Ｐが設けられ、発光領域Ｐを囲む枠状の領域が非発光領域となっている。そして、非発光領域の一部は、発光領域Ｐを囲むように枠状にシール領域ＳＬとなっている。

有機ＥＬ基板２１０は、例えば、ホウケイ酸ガラス（無アルカリガラス）板、ソーダガラス板、石英ガラス板等のガラス基板で形成されている。一方、封止基板２２０は、金属板で形成されている。金属板としては、例えば、ステンレス板、アルミニウム板、銅板等が挙げられる。封止基板２２０は、例えば、厚さが０．１〜１．１ｍｍである。

有機ＥＬ素子２３０は、図５に示すように、有機ＥＬ基板２１０の封止基板２２０側表面に設けられ、第１電極２３１、有機ＥＬ層２３２、及び第２電極２３３が順に積層された構造を有する。

上記の構成の有機ＥＬ照明装置２００は、実施形態１の有機ＥＬ照明装置１００と同様の方法により作製することができる。

本実施形態では、有機ＥＬ基板２１０がガラス基板、及び封止基板２２０が金属板であるとして説明したが、有機ＥＬ基板２１０が金属板、及び封止基板２２０がガラス基板であってもよい。この場合には、有機ＥＬ基板２１０側が光を透過しないので、有機ＥＬ照明装置２００は、封止基板２２０側から発光を取り出すトップエミッション型の構造のものとなる。

＜実施形態２の効果＞
本実施形態の有機ＥＬ照明装置２００は、超短パルスレーザーを照射することにより有機ＥＬ基板２１０と封止基板２２０とが接着されているので、実施形態１と同様に、シール材を基板のシール領域ＳＬに配置したり塗布したりする工程を省略できて製造工程を簡素化することができると共に、シール材が不要であることからその分の製造コストを低減することができる。さらに、超短パルスレーザー照射によって多光子吸収の原理を用いて有機ＥＬ基板２１０と封止基板２２０との貼り合わせを行うので、シール領域ＳＬの周囲への熱の伝搬が起こらず、発光領域Ｐ内に設けられた有機ＥＬ素子２３０が基板貼り合わせ時に熱により損傷を受けるのが抑制される。

また、本実施形態の有機ＥＬ照明装置２００は、封止基板２２０が金属板で形成されているが、有機ＥＬ基板２１０がガラス基板であって、超短パルスレーザーにより有機ＥＬ基板２１０自身の表面が溶融されて基板の貼り合わせを行うので、封止基板２２０が金属板であっても両者を良好に接着することができる。有機ＥＬ基板と封止基板を接着樹脂やフリットガラス等のシール材を介して接着する場合には、接着強度が十分に得られない虞があるが、本実施形態によれば接着強度不足の問題が生じないので、ガラス基板の代わりに封止基板２２０を金属板で形成することにより、製造コストをお猿ことができる。特に、製造コストが低いソーダガラス基板とステンレス板とを組み合わせて有機ＥＬ照明装置２００を構成する場合には、有機ＥＬ基板と封止基板の両方をガラス基板で形成する場合よりも、製造コストを大きく抑えることができる。

《実施形態３》
図６は、実施形態３にかかる有機ＥＬ照明装置３００を示す。この有機ＥＬ照明装置３００は、実施形態１の有機ＥＬ照明装置１００と同様、例えば、室内照明、屋外照明、ディスプレイ照明、機器・什器組込照明等の照明や、液晶用バックライト、電飾等に用いられる。

有機ＥＬ照明装置３００は、有機ＥＬ基板３１０及び封止基板３２０が互いに対向配置された有機ＥＬパネルを有し、両基板３１０，３２０間に有機ＥＬ素子３３０が設けられている。有機ＥＬパネルは、基板中央に発光領域Ｐが設けられ、発光領域Ｐを囲む枠状の領域が非発光領域となっている。そして、非発光領域の一部は、発光領域Ｐを囲むように枠状にシール領域ＳＬとなっている。

有機ＥＬ基板３１０は、実施形態１と同様、ホウケイ酸ガラス板等のガラス基板で形成され、平板形状を有する。有機ＥＬ基板３１０は、例えば厚さが０．５〜１．１ｍｍである。

封止基板３２０は、有機ＥＬ基板３１０と同様、例えば、ホウケイ酸ガラス板等のガラス基板で形成されている。封止基板１２０は、例えば、厚さが０．５〜１．１ｍｍである。封止基板３２０は、図７に示すように、概平板形状を有する。封止基板は、有機ＥＬ基板３１０に接着される側の表面に、有機ＥＬ素子３３０に対応する凹部３２１が形成されている。凹部３２１は、平板直方体形状に彫り込まれて形成され、例えば、彫り込み深さが０．２〜０．５ｍｍである。

有機ＥＬ素子３３０は、有機ＥＬ基板３１０の封止基板３２０側表面に設けられ、第１電極３３１、有機ＥＬ層３３２、及び第２電極３３３が順に積層された構造を有する。

上記の構成の有機ＥＬ照明装置３００は、図８に示すように、実施形態１の有機ＥＬ照明装置１００と同様の方法により作製することができる。

＜実施形態３の効果＞
本実施形態の有機ＥＬ照明装置３００は、超短パルスレーザーを照射することにより有機ＥＬ基板３１０と封止基板３２０とが接着されているので、実施形態１と同様に、シール材を基板のシール領域ＳＬに配置したり塗布したりする工程を省略できて製造工程を簡素化することができると共に、シール材が不要であることからその分の製造コストを低減することができる。さらに、超短パルスレーザー照射によって多光子吸収の原理を用いて有機ＥＬ基板３１０と封止基板３２０との貼り合わせを行うので、シール領域ＳＬの周囲への熱の伝搬が起こらず、発光領域Ｐ内に設けられた有機ＥＬ素子３３０が基板貼り合わせ時に熱により損傷を受けるのが抑制される。

また、本実施形態の有機ＥＬ照明装置３００は、封止基板３２０に凹部３２１が設けられているので、有機ＥＬ基板３１０が平板形状であっても、封止基板３２０を実施形態１のように撓ませることなく両基板３１０，３２０を重ね合わせることができる。従って、封止基板３２０が撓んでいない状態で有機ＥＬ照明装置３００が構成されることにより、優れた強度を得ることができる。

《実施形態４》
図９は、実施形態４にかかる有機ＥＬ表示装置４００を示す。この有機ＥＬ表示装置４００は、例えば、携帯電話やＰＤＡ等のモバイル端末のディスプレイや、テレビのディスプレイ等に用いられる。

有機ＥＬ表示装置４００は、有機ＥＬ基板４１０及び封止基板４２０が互いに対向配置された有機ＥＬパネルを有し、両基板４１０，４２０間に有機ＥＬ素子４３０が設けられている。有機ＥＬパネルは、マトリクス状に複数の発光領域Ｐが設けられ、これらを囲む枠状の領域が非発光領域となっている。そして、非発光領域の一部が枠状のシール領域ＳＬとなっている。

有機ＥＬ基板４１０は、実施形態１と同様、ホウケイ酸ガラス板等のガラス基板で形成されている。有機ＥＬ基板４１０は、図１０及び１１に示すように、基板本体４１１上に、各発光領域Ｐに対応する複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）４１２，配線４１３，平坦化膜４１４，及び隔壁部４１５が積層されている。これらの各構成は従来公知の構成と同一である。

封止基板４２０は、有機ＥＬ基板４１０と同様、例えば、ホウケイ酸ガラス板等のガラス基板で形成されている。

有機ＥＬ素子４３０は、有機ＥＬ基板４１０の封止基板４２０側表面に設けられ、図１０及び１１に示すように、第１電極４３１、有機ＥＬ層４３２、及び第２電極４３３が順に積層された構造を有する。第１電極４３１は、各発光領域Ｐに対応するように設けられ、平坦化膜４１４に設けられたコンタクトホール４１４ｃを介してＴＦＴ４１２のドレイン電極に電気的に接続されている。

次に、有機ＥＬ表示装置４００の製造方法について説明する。

まず、有機ＥＬ基板４１０及び有機ＥＬ素子４３０，並びに封止基板４２０を、従来公知の方法を用いて作製する。

続いて、有機ＥＬ基板４１０と，封止基板４２０の基板貼り合わせを行う。基板貼り合わせは、実施形態１と同一の方法により行うことができるので説明を省略する。これにより、有機ＥＬ表示装置４００を得る。

＜実施形態４の効果＞
本実施形態の有機ＥＬ表示装置４００は、超短パルスレーザーを照射することにより有機ＥＬ基板４１０と封止基板４２０とが接着されているので、実施形態１と同様に、シール材を基板のシール領域ＳＬに配置したり塗布したりする工程を省略できて製造工程を簡素化することができると共に、シール材が不要であることからその分の製造コストを低減することができる。さらに、超短パルスレーザー照射によって多光子吸収の原理を用いて有機ＥＬ基板４１０と封止基板４２０との貼り合わせを行うので、シール領域ＳＬの周囲への熱の伝搬が起こらず、発光領域Ｐ内に設けられた有機ＥＬ素子４３０が基板貼り合わせ時に熱により損傷を受けるのが抑制される。

実施形態１〜４では、本発明の電気光学装置が有機ＥＬ装置の場合について説明したが、２枚の基板が対向配置されてその間に発光素子が設けられた電気光学装置であれば、特にこれに限られない。例えば、液晶表示装置や無機ＥＬ装置に本発明の構成を適用することも可能である。

以下、本発明の実施例及び本発明の実施例の評価試験について説明する。

（試験評価１）
−サンプル−
本発明の実施例１としての有機ＥＬ装置５００と、比較例としての有機ＥＬ装置をそれぞれ作製した。

図１２は、本発明の実施例１の有機ＥＬ装置５００を示す。有機ＥＬ装置５００は、有機ＥＬ基板５１０と封止基板５２０とが対向配置された構成を有する。有機ＥＬ基板５１０には、封止基板側表面に、第１電極５３１、有機ＥＬ層（不図示）、第２電極５３３が順に積層されて有機ＥＬ素子が形成されている。有機ＥＬ基板５１０上の有機ＥＬ素子５３０を含む発光領域Ｐには、エポキシ樹脂からなる樹脂封止剤５３４、及びその上層のガラス板５３５が設けられている。なお、樹脂封止剤５３４、及びガラス板５３５は、超短パルスレーザー照射時に有機ＥＬ素子５３０が大気にさらされて劣化するのを防止するために実験の都合上設けたものであり、本発明の構成としては必須の構成ではない。製品の生産応用上は、超短パルスレーザーの照射を真空、湿度フリーの環境下で行うので、樹脂封止剤等を設ける必要はない。

この有機ＥＬ装置５００の作製方法について、図１３を用いて説明する。

まず、図１３（ａ）に示すように、スパッタ法を用いて、ＩＺＯ膜からなる第１電極５３１を形成した。ＩＺＯ膜のうち、発光領域Ｐ以外の領域には、ＩＺＯ膜の上層に、ＩＺＯ膜の金属保護膜としてＴｉ膜５３１ａを成膜した。そして、第１電極５３１の形成後、図示しないが、有機ＥＬ層の各有機膜の成膜を行った。

次いで、有機ＥＬ層の上層に、図１３（ｂ）に示すように、Ａｌ膜からなる第２電極５３３をスパッタ法により形成した。そして、図１３（ｃ）に示すように、第１電極５３１，有機ＥＬ層、及び第２電極５３３上にエポキシ樹脂からなる樹脂封止剤５３４及びガラス板５３５を設けた。

次に、図１３（ｄ）に示すように、有機ＥＬ基板５１０の有機ＥＬ素子５３０を形成した側に封止基板５２０を重ね、図１３（ｄ）中の矢印のように、シール領域ＳＬに超短パルスレーザーの照射を行った。このとき、超短パルスレーザーの照射には、図１４に示すレーザー照射装置を用いた。このときの照射条件は、チタン・サファイアレーザー再生増幅器のレーザーの波長が８００ｎｍ及び繰り返し周波数が１ｋＨｚ、対物レンズ開口率が０．３、接合速度が１ｍｍ／ｓ、接合幅が２００μｍ（３μｍステップ）、並びに、レーザーパワーが４ｍＷであった。これにより、図１３（ｅ）に示すように、有機ＥＬ基板５１０と封止基板５２０とが発光領域Ｐを囲むシール領域ＳＬにおいて貼り合わされた有機ＥＬ装置を得た。

一方、比較例としては、エポキシ樹脂をシール材として有機ＥＬ基板と封止基板とを貼り合わせた、従来公知の構成の有機ＥＬ装置を作製した。

−試験方法−
上記作製した実施例１及び比較例の有機ＥＬ装置のそれぞれを、温度が６０℃及び相対湿度が９０％ＲＨの雰囲気下におき、２００時間経過後の実施例１及び比較例のサンプルを観察した。

−試験結果−
図１５（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、試験評価１の加湿試験の、２００時間経過前及び経過後における実施例１の有機ＥＬ装置５００、並びに、加湿試験２００時間経過後における比較例の有機ＥＬ装置を示す写真である。

図１５（ｂ）では、発光領域Ｐにおいて、黒点（ダークスポット）の発生が見られないのに対し、図１５（ｃ）の比較例の有機ＥＬ装置では、発光領域Ｐ内に多くの黒点が発生しているのか観察される。この結果より、シール材を介して有機ＥＬ基板及び封止基板の貼り合わせを行った比較例では、基板貼り合わせ工程において、有機ＥＬ層が何らかのダメージを受けていると考えられる。

有機ＥＬ層は、酸素や水分等の物質や熱により損傷を受けやすいことが知られている。この比較試験では、実施例１、比較例とも、有機ＥＬ層のおかれた雰囲気の酸素濃度・水分濃度はほぼ同一であるので、比較例の有機ＥＬ層が実施例１よりも大きなダメージを受けた原因としては、基板貼り合わせ工程において加えられた熱が大きな要因であると考えられる。

（試験評価２）
−サンプル−
本発明の実施例として、試験評価１における実施例１と同一構成の実施例２，及び実施例３を作製した。実施例３は、エポキシ樹脂を設けないで超短パルスレーザーの照射を大気雰囲気下で行ったことを除いて、実施例１の有機ＥＬ装置５００と同一の構成とした。

−試験方法−
上記作製した実施例２及び３の有機ＥＬ装置のそれぞれを、温度が６０℃及び相対湿度が９０％ＲＨの雰囲気下におき、１２０時間経過後の実施例２及び３のサンプルを比較した。

−試験結果−
上記加湿試験を開始して１２０時間経過後、実施例２及び３のサンプルの発光領域をそれぞれ観察した。実施例３のサンプルは、上記試験評価１の比較例と比べると少ないものの、実施例２よりも多くの黒点が発生しているのが見られた。このことから、超短パルスレーザーの照射は、有機ＥＬ層が損傷を受けるのを抑制する観点から、真空、湿度フリーの環境下で行うことが好ましいと考えられる。

（試験評価３）
−試験方法−
ガラス基板上にＩＺＯ膜（厚さ０．１μｍ）及びＴｉ膜（厚さ０．５μｍ）を積層形成し、サンプル基板とした。そして、Ｔｉ膜上から、図１４のレーザー装置を用いて、接合幅が２μｍ幅及び１ｍｍ／ｓの接合速度で、超短パルスレーザーの照射を行った。このとき、超短パルスレーザーのレーザー照射強度が１ｍＷの場合と５ｍＷの場合のそれぞれについて照射を行った。

超短パルスレーザー照射後、サンプル基板のガラス基板側からＴｉ膜形成側に光を透過させ、レーザー照射強度１ｍＷ、５ｍＷのそれぞれの照射軌跡を観察した。

−試験結果−
図１６は、上記試験評価３のサンプル基板のうち、超短パルスレーザーの照射軌跡の部分を拡大して示す写真である。図１６中、下側の「Ａ」で示す点線領域が照射強度が１ｍＷの照射軌跡、上側の「Ａ」で示す点線領域が照射強度が５ｍＷの照射軌跡である。５ｍＷのレーザー照射強度による照射軌跡では、レーザー照射軌跡にそって光が漏れているのが見られた（図１６の白線囲み部分）。一方、１ｍＷのレーザー照射強度による照射軌跡では、そのような光漏れは見られなかった。

この結果から、超短パルスレーザーのレーザー照射強度が５ｍＷの場合にはＴｉ膜が溶断されてしまうと考えられる。従って、超短パルスレーザーを照射する際のレーザー照射強度は、５ｍＷ未満であることが好ましく、１ｍＷ程度に低いことがより好ましいといえる。

本発明は、２枚の基板の貼り合わせ方法に特徴を有する電気光学装置の製造方法、及びその製造方法により製造された電気光学装置について有用である。

Ｐ 発光領域
ＳＬ シール領域
１００，２００，３００ 有機ＥＬ照明装置（電気光学装置）
１１０，２１０，３１０，４１０ 有機ＥＬ基板
１２０，２２０，３２０，４２０ 封止基板
１３０，２３０，３３０，４３０ 有機ＥＬ素子（発光素子）
４００ 有機ＥＬ表示装置（電気光学装置）

Claims (13)

1. 少なくとも一方がガラス基板である２枚の基板が対向配置されて基板中央に設けられた発光領域を囲む枠状のシール領域において貼り合わされ、両基板間に発光素子が設けられた電気光学装置の製造方法であって、
   上記２枚の基板を貼り合わせる工程において、
   上記２枚の基板をそれぞれのシール領域が重なるように対向配置させて重ね合わせ基板とし、
   上記重ね合わせ基板のシール領域に超短パルスレーザーを照射することにより、ガラス基板の表面を溶融させて両基板を接着することを特徴とする電気光学装置の製造方法。
2. 請求項１に記載された電気光学装置の製造方法において、
   上記２枚の基板は、有機ＥＬ基板及び封止基板であって、
   上記発光素子は、上記有機ＥＬ基板上に形成され、第１電極、有機ＥＬ層、及び第２電極が順に積層された構成の有機ＥＬ素子であることを特徴とする電気光学装置の製造方法。
3. 請求項２に記載された電気光学装置の製造方法において、
   上記封止基板は、有機ＥＬ基板側表面に、上記有機ＥＬ素子が設けられた領域に対応する凹部が形成されていることを特徴とする電気光学装置の製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載された電気光学装置の製造方法において、
   上記２枚の基板の一方がガラス基板で、他方が金属板であることを特徴とする電気光学装置の製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載された電気光学装置の製造方法において、
   上記超短パルスレーザーのレーザー照射強度が５ｍＷ未満であることを特徴とする電気光学装置の製造方法。
6. 請求項５に記載された電気光学装置の製造方法において、
   上記超短パルスレーザーのレーザー照射強度が１〜２ｍＷであることを特徴とする電気光学装置の製造方法。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載された電気光学装置の製造方法において、
   上記超短パルスレーザーは、パルス幅が１．０×１０^−１４〜１．０×１０^−１１秒であることを特徴とする電気光学装置の製造方法。
8. 少なくとも一方がガラス基板である２枚の基板が対向配置されて基板中央に設けられた発光領域を囲む枠状のシール領域において貼り合わされ、両基板間に発光素子が設けられた電気光学装置であって、
   上記２枚の基板は、シール領域において、上記ガラス基板の表面が超短パルスレーザーにが照射されることにより溶融されて接着されたことを特徴とする電気光学装置。
9. 請求項８に記載された電気光学装置において、
   上記２枚の基板は、有機ＥＬ基板及び封止基板であって、
   上記発光素子は、上記有機ＥＬ基板上に形成され、第１電極、有機ＥＬ層、及び第２電極が順に積層された構成の有機ＥＬ素子であることを特徴とする電気光学装置。
10. 請求項９に記載された電気光学装置において、
    上記封止基板は、有機ＥＬ基板側表面に、上記有機ＥＬ素子が設けられた領域に対応する凹部が形成されていることを特徴とする電気光学装置。
11. 請求項９または１０に記載された電気光学装置において、
    上記電気光学装置は、有機ＥＬ照明装置であることを特徴とする電気光学装置。
12. 請求項９または１０に記載された電気光学装置において、
    上記電気光学装置は、有機ＥＬ表示装置であることを特徴とする電気光学装置。
13. 請求項８〜１２のいずれかに記載された電気光学装置において、
    上記２枚の基板の一方がガラス基板で、他方が金属板であることを特徴とする電気光学装置。