JP2012533770A - ディスプレイモジュール - Google Patents
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Abstract
電子装置は、ディスプレイを有することができる。ディスプレイは、ディスプレイ基板層上に形成された表示ピクセルのような活性構成要素を有することができる。ディスプレイ基板層は、ガラス基板層から形成することができる。薄膜トランジスタ及び表示ピクセルのための他の構成要素は、ガラス基板上に形成することができる。封入ガラス層は、リング形状の結合構造体を使用してガラス基板に結合することができる。リング形状の結合構造体は、封入ガラス層及び基板ガラス層の周囲の周りに延びることができる。結合構造体は、ガラスフリット、中実ガラスリング、ガラス層の一体型隆起ガラス部分、溶融可能な金属合金、又は他の結合材料から形成することができる。化学的及び物理的処理作業を用いて、ガラス層を焼き戻し、焼きなまし作業を実行し、ガラス層を予熱し、かつ接着を促進することができる。
【選択図】図３
【選択図】図３
Description
本出願は、２００９年７月１５日出願の米国特許仮出願第６１／２２５，８７０号明細書及び２００９年１０月２９日出願の米国特許出願第１２／６０８，９２８号明細書に対する優先権を請求するものであり、これらの特許は、本明細書においてその全内容が引用により組み込まれている。
本発明は、電子装置に関し、より具体的には、電子装置のためのディスプレイに関する。
携帯電話、手持ち式コンピュータ、及び携帯型音楽プレーヤのような電子装置は、ディスプレイを含むことが多い。ディスプレイは、一般的に、個々に制御可能なピクセルのアレイを含む。薄膜トランジスタのようなトランジスタは、ピクセルを制御する際に使用することができる。例えば、発光ダイオードを含むピクセルにおいて、トランジスタは、発光ダイオードを制御する際に使用することができ、液晶ベースのピクセルにおいては、トランジスタは、液晶材料の状態を制御する際に使用することができる。これらのような構成を使用して、ピクセルは、ユーザのための視覚情報を呈示するのに使用することができる。
薄膜トランジスタ及び表示ピクセルを形成する他の材料は、一般的にガラス基板上に形成される。薄膜トランジスタのアレイが上に形成されたガラス基板は、時に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ガラス基板又はＴＦＴガラスと呼ばれる。
未密封ＴＦＴガラス基板は、湿度及び他の環境ファクタへの露出による損傷を受けやすい。その結果、封入ガラスの層を使用して、ＴＦＴガラス上の構成要素を封入する。
従来の構成では、ＴＦＴガラスと封入ガラスの間の周囲シールは、ガラスフリット（すなわち、ガラスを形成するために溶融することができる小さい粒子）を使用して形成される。ガラスフリットは、ＴＦＴガラス上の電気的構造を取り囲むようにＴＦＴガラスの周囲周りに置かれる。封入ガラスは、ガラスフリットの上に置かれる。ガラスフリットが、ＴＦＴガラス及び封入ガラス間に挟持された状態で、レーザを使用してガラスフリットを溶融する。得られる封入されたＴＦＴガラスは、ディスプレイモジュールを形成する。
溶融フリットは、ＴＦＴガラスと封入ガラスの間の密封シールを形成する。シールは、ディスプレイモジュールの密封内部部分への環境侵入を防止するのに適している。しかし、このタイプの密封ディスプレイモジュールを形成する従来材料及び工程は、想定外の衝撃を受けた時に満足に損傷に耐えることができない場合がある。従って、ディスプレイモジュールを形成する改良型方法を提供することができれば望ましいであろう。
ディスプレイモジュール及びディスプレイモジュールを形成する方法を提供する。ディスプレイモジュールは、薄膜トランジスタと他のディスプレイ構成要素とを含む薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ガラス基板層を含むことができる。これらの構成要素は、環境露出に敏感である場合がある。封入ガラスの層は、敏感な構成要素を封入するのに使用することができる。ＴＦＴガラス及び封入ガラスは、ディスプレイモジュールを収容する電子装置が不注意に落ちた時に損傷の可能性を最小にするのを助ける結合構造体及び結合技術を使用して結合することができる。
結合構造体は、ＴＦＴガラスと封入ガラスの間のシールを形成する際に使用することができる。結合構造体は、ガラス層の周囲を取り囲むリング形状の結合領域に形成することができる。結合構造体は、実質的に矩形のリング形状に形成することができる。
結合構造体を形成するためにフリットとして公知である小さいガラス片を使用することができる。フリットは、研磨又は濾過され、ある一定のサイズの滑らかな研磨フリットを結合構造体に使用することを保証することができる。エポキシ及び他の接着剤も、結合構造体に使用することができる。吸光材料も結合構造体に含めて結合形成中のレーザ溶融を容易にすることができる。
亀裂形成からの損傷のようなディスプレイモジュール損傷は、結合形成中に熱がガラス層の周囲に印加された時にガラス層内の過剰な応力から生じる場合がある。応力を低減するために、ガラス層が結合形成中に膨張した状態に置かれるように第２の熱源をガラス層に印加することができる。熱処理又は化学処理による焼戻しを用いることもできる。
リング形状のガスケットのような結合材料の中実ガスケットも、結合構造体を形成するのに使用することができる。ガスケットは、ばらのフリット材料を使用することに加えて又はその代わりに、中実ガラスのリングから形成することができる。ガスケットは、実質的に矩形のリング形状を有することができる。
隆起したリング形状面も、ソーダ石灰のような材料を使用してガラス層の周囲の周りに形成することができる。隆起リング形状面は、ばらのフリット材料を使用することに加えて又はその代わりに使用することができる。
金属合金も結合構造体を形成するのに使用することができる。金属合金の堆積の前に、接着促進層をガラス面上に形成することができる。
結合構造体のいずれかも、レーザ又は他の局所的熱源を使用して焼き鈍しすることができる。
本発明の更に別の特徴、その性質、及び様々な利点は、添付図面及び好ましい実施形態の以下の詳細説明からより明らかであろう。
コンピュータ、手持ち式装置、コンピュータモニタ、テレビ、携帯電話、メディアプレーヤ、及び他の機器のような電子装置は、ディスプレイを有することができる。例を図１に示している。図１の例において、装置１０は、携帯型メディアプレーヤ、タブレット型コンピュータ、手持ち式電子装置、又は携帯電話のような携帯式装置である。これは、単に例示的なものである。装置１０は、一般的に、あらゆる適切な電子装置とすることができる。図１の構成は、一例である。
図１に示すように、携帯型電子装置１０は、ハウジング１２を有することができる。時にはケースと呼ぶハウジング１２は、１つ又はそれよりも多くの個々の構造体から形成することができる。例えば、ハウジング１２は、機械加工されたアルミニウム又は他の適切な金属の中実ブロックから形成された主な構造支持部材を有することができる。１つ又はそれよりも多くの付加的な構造体は、ハウジング１２に接続することができる。これらの構造体は、例えば、内部フレーム部材、すなわち、金属シートなどのような外部覆いを含むことができる。ハウジング１２及びその関連の構成要素は、一般的に、プラスチック、セラミック、金属、ガラスなどのようなあらゆる適切な材料から形成することができる。オーディオジャック及びデータポートのような入出力ポート、ボタンのようなユーザ入力インタフェース構成要素、及び他の入出力装置をハウジング１２内に設けることができる。
ディスプレイ１４のようなディスプレイは、ハウジング１２内に取り付けることができる。ディスプレイ１４は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、又はプラズマディスプレイとすることができる（例として）。タッチセンサ電極は、ディスプレイ１４にタッチ感知機能を与えるためにディスプレイ１４内に含めることができる（例えば、タッチスクリーン）。ディスプレイ１４は、材料のいくつかの層を含むことができる。これらの層は、例えば、光透過ガラスの層を含むことができる。プラスチック及び光学接着剤の層をディスプレイ１４に組み込むことができる。液晶ディスプレイは、偏光子層、光拡散要素、背面光構造体のための導光体、及び液晶層を有することができる。有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイは、光を生成する際に使用される有機材料を有することができる。
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイのような回路構成要素のアレイは、ディスプレイ内の画像ピクセルを駆動するのに使用することができる。回路のこのアレイは、一般的にガラスのような基板材料上に形成される。ディスプレイのための薄膜トランジスタ及び／又は他の回路が形成される基板ガラス層は、従って、時にはＴＦＴガラス基板又はＴＦＴガラスと呼ばれる。
ＴＦＴガラス上の薄膜トランジスタ及び他の回路は、ガラス（時には封入ガラスと本明細書で呼ぶ）の層でディスプレイを密封することによって環境露出から保護することができる。インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）トレースのような導電トレースは、ディスプレイ１４のタッチセンサ部分のために容量性電極を形成するのに使用することができる。導電トレースは、ディスプレイのガラス層の１つ又はそれよりも多くの側面上に形成することができる。
封入ガラスの層が取り付けられたＴＦＴガラス層のようなディスプレイ構造体は、ディスプレイ１４の一部を形成し、従って、時にはディスプレイ構造体又はディスプレイモジュールと本明細書で呼ぶ。
図１に示すように、ディスプレイ１４は、ベゼル１６のような構造体を使用してケース１２内に取り付けることができる。ベゼル１６は、ケース１２又は個別の構造体の一部から形成することができる。可視のベゼルがないディスプレイ取り付け構成を使用することもできる。
ＴＦＴガラス層及び封入層は、それらの縁部で互いに結合することができる。一般的に、この結合領域に関連付けられた幅が存在する。装置１０の美観を改善するために、確実に結合領域幅があまり大きくないようにすることが望ましいであろう。これは、ディスプレイ１４が装置１０内に（例えば、ベゼル１６の背後に）取り付けられた時に、結合領域を見えないように隠すのを助けることができる。
ＴＦＴガラス層の表面上へ封入ガラスを結合する時には薄い結合領域が望ましいが、薄いすぎる結合領域は、ディスプレイを損傷を受けやすくする場合がある。従って、ディスプレイ１４に耐久性がありかつ耐衝撃性の結合部を設けることが望ましい。
例示的なディスプレイモジュールの分解斜視図を図２に示している。図２に示すように、ディスプレイモジュール１８は、層２２（すなわち、ＴＦＴガラス基板層）及び層２０（すなわち、封入ガラス層）を含むことができる。結合構造体２４は、封入ガラス２０とＴＦＴガラス２２の間にシールを形成する際に使用することができる。結合構造体２４は、層２２及び２０の周囲を取り囲み、それによって薄膜トランジスタ及び他の表示ピクセル回路２６のような電気構成要素２６を取り囲むリング形状の結合領域に形成することができる。ガスケット構造体２４は、実質的に矩形のリング形状を有することができる。ディスプレイモジュール１８は、図１のディスプレイ１４の全て又は一部を形成することができる。
ディスプレイモジュール１８の断面側面図を図３に示している。図３に示すように、結合構造体２４は、電気構成要素２６の周囲の周りに密封シールを形成するのに使用することができる。それによってディスプレイモジュール１８の内部への環境侵入が防止される。
結合構造体２４は、ガラス層２０と２２の間に１つ又は複数の個別材料を設けることによって形成することができる。例えば、結合構造体２４は、ガラスの小片を含むことができる。時にはガラスフリット又はフリットと呼ぶこれらのガラス片は、溶融してディスプレイモジュール１８のためのガラスシールを形成するように熱に露出させることができる。フリットを形成する一般的な材料には、酸化物がある。フリット内の成分酸化物のアイデンティティ及び各酸化物の相対量は、フリットが望ましい熱膨張率を有するように選ぶことができる。例えば、フリットの構成は、結合構造体２４の熱膨張率が層２０及び２２の熱膨張係数に適合するように選択することができる。
必要に応じて、結合構造体２４は、エポキシ接着剤及び他の接着剤、錫ベースの半田又は鉛ベースの半田のような溶融点が比較的低い金属合金、ろう接継手（時にはろう付又はろう付合金と呼ぶ）を形成する真鍮ベースの合金、バルクガラス、層２０及び２２の隆起部分、接着促進層、処理表面、及び他の処理構造体などを含むことができる。層２０及び２２は、硼珪酸ガラス、アルミノ珪酸ガラス、又は他の適切なガラスから形成することができる。
図２及び図３のディスプレイモジュール１８を形成する例示的な機器を図４に示している。図４に示すように、半導体及びガラス製造ツール２８は、ガラス層２０及び２２のようなガラス層を形成するのに使用することができる。ツール２８は、ＴＦＴ層２２上の薄膜トランジスタのような電気構成要素を形成するのに使用することができる。
ツール３０は、ＴＦＴガラス２２に封入ガラス２０を装着する際に使用することができる。ツール３０は、物理層堆積ツールのようなガラス層上に材料の層を堆積させるツールを含むことができる。ツール３０は、堆積材料をパターン化するフォトリソグラフィツール又は他のツールを含むことができる。
ツール３０内の物理層堆積ツールは、スパッタリングツール、堆積ツール、及び吹付け技術、スピンオン技術、及びスクリーン印刷により材料を堆積させるツールを含むことができる（例として）。これらのツールは、金属、金属合金、誘電体、ポリマー、ガラス、半導体（例えば、ＩＴＯのような導電半導体）、他の適切な材料、又はこれらの材料の組合せを付加するのに使用することができる。フリットのような材料は、ノズルから分注するか、又はスクリーン印刷を用いてガラス層に付加することができる。スクリーン印刷技術による付加を容易にするために、結合剤及び液体をフリットに組み込んでフリットがペーストの固さを有することを保証することができる。
ツール３０は、半田、ろう付け、及び他の溶融可能な金属合金のような他の結合構造体材料を付加するツール、ガラス層に接着剤を付加するツール、ガラス層のような表面特性を改質する（例えば、液体を使用する化学処理又は化学ペーストの付加により、摩砕、イオン衝撃などにより）ツールを含むことができる。
結合部は、室温で硬化するエポキシのような自己硬化性材料を使用して形成することができる。満足に環境侵入を防止する高品質の結合部を保証するために、エポキシ結合部は、ガラス及び／又は金属から形成された結合部で補足するか、又はそれで置換することができる。これらの結合部は、熱及び／又は圧力を印加することによって形成することができる。例えば、フリット又は他のガラスベースの結合材料は、高圧の印加により溶融させることができる。一般的に、熱、又は熱及び圧力の組合せが用いられる。結合部形成後に、追加処理を適用することができる。例えば、ガラスフリットが、ＴＦＴガラス２２に対して封入ガラス２０を密封するために溶融した後に、焼き鈍し作業を溶融フリット層に対して行うことができる。
圧力は、機械的に位置決めされた金属金型（例えば、ガラス層を特にそれらの縁部の周りで互いに押圧することができる型枠又は他のテンプレート）を使用することによって印加することができる。局所加熱は、ランプ（例えば、赤外線ランプ）、レーザ（例えば、赤外線レーザ）、炎源、誘導加熱、加熱金属チャック又は他の金属構造体（例えば、加熱プレス）、又は他の適切な熱源を使用して印加することができる。これらの局所熱源は、制御されるディスプレイモジュール１８の構造体に対する熱源の移動速度及び位置を可能にするためにｘ−ｙ移動ステージ上に取り付けることができる（又はディスプレイモジュール１８をステージ上に取り付けることができる）。レーザ又は他の局所熱源の移動の速度及び電力を制御することにより、加熱速度、全体的な加熱量、及び加熱の後の冷却速度を制御することができる。局所加熱構成に加えて又は局所加熱構成の代替として、熱をガラス層及び結合中の構造体に全体的に印加することができる。熱は、炉、ランプ、加熱チャックなどを使用して全体的に印加することができる。
結合構造体２４によって形成された結合部の品質を改善する際に使用することができ、従って、ディスプレイモジュール１８が不慮の機械的衝撃又は熱衝撃を受けた時に割れるか又はそうでなければ損傷する可能性を低減するのを補助することができる例示的な技術を図５〜図１３に関連して説明する。図４のツール３０のようなツールは、図５〜図１３に関連して説明するタイプの結合部を形成する際に使用することができる。
結合構造体２４が溶融されたフリットから形成された時の結合構造体２４の１つの潜在的な弱点の発生源は、フリット粒子の性質である。従来のフリットは、例えば、図５の左上コーナに示すように、多くの鋭い縁部及び広範囲にわたる粒子サイズを有する場合がある。結合構造体２４が形成された時に、従来のフリットの不規則な形状及びサイズにより潜在的な応力点が発生する場合がある。例えば、従来のフリットは、無視することができない数の大径粒子を含む場合がある。これらの大径粒子は、ガラス層の特定の部分に当接する場合があり、従って、局所的応力を生成する場合がある。ガラス内のこの局所的応力は、その後の亀裂形成に向けて開始点として機能する場合がある。
局所的応力形成の可能性を低減することができる１つの方法は、滑らかなフリット粒子の使用を伴うものである。図５に示すように、未処理フリット３２は、処理済みフリット３２及び４２に変換することができる。未処理フリット３２は、ギザギザの縁部及び広範囲にわたる粒度を有する場合がある。フリット３２は、粒子３２及び４２のようなより小さくかつより丸くなった粒子に研削することができる（例えば、研削機械又は他の適切な研磨ツールを使用して）。濾過ツールを使用してサイズ別に処理済みフリットを選別することができる。例えば、濾過ツールを使用して、フリットがフリット直径に基づいて異なる群（ビン）に分離される種分け作業を行うことができる。望ましいサイズのフリットは、次に、結合構造体２４を形成する際に使用するように選択することができる。このタイプの手法を使用して、濾過ツールを使用して比較的狭い範囲のフリット直径を有する処理済みフリットを生成するか、又は比較的広い範囲のフリット直径を有する処理済みフリットを生成することができる。
図５の右上部に示すように、処理済みフリット３２は、例えば、比較的狭い粒度分布（粒径分布グラフ３４において狭い粒径分布曲線３６により図示）を有する滑らかな（丸くなった）フリット粒子から形成することができる。図５の右下部の例に示すように、処理済みフリット４２は、大きい粒子４４のような大径粒子及び小さい粒子４６のような小径粒子などを含む様々な直径の丸くなった粒子を有することができる。処理済みフリット４２内の比較的広範囲のフリット粒径は、粒径分布グラフ３８の比較的広い粒度分布曲線４０により明らかである。
粒子３２及び４２のような処理済みフリット粒子が未処理フリット粒子３２よりも円形であり、従って、滑らかであるので、処理済みフリット３２及び４２は、未処理フリットよりもフリット結合部に局所的応力を生成する可能性が小さいと考えられる。フリット３２の均一なサイズは、ガラス層を押し付ける可能性があるより大きい粒子を除去することによって応力を低減するのを補助することができる。比較的広範囲の粒度を有する処理済みフリットは、粒子間の空隙から生じる可能性がある応力を低減する際に有利であると考えられる。これは、フリット４２内のより小さい粒子が、フリット４２内のより大きい粒子間の裂け目間隙を埋めることができるからである。必要に応じて、他の材料（例えば、溶融金属合金、非酸化物誘電体充填剤など）を使用して、空隙を埋める助けをして応力形成を低減することができる。
処理済みフリット３２及び４２のようなフリット及び結合構造体２４を形成するのに使用される他の材料は、吸光材料を含むことができる。これらの吸光材料は、結合部形成中にレーザ溶融を容易にすることができる。
亀裂形成による損傷のようなディスプレイモジュール損傷は、ガラス層２０及び２２内の及び結合構造体２４付近の過度の応力（すなわち、引張応力）から生じる場合がある。これは、結合部形成中にガラス層の１つ又はそれよりも多くを加熱することによって対処することができる。例えば、図６の加熱器３０Ａのような熱源を使用して、光４８がレーザ３０Ｂから結合構造体２４のフリットに印加される前に封入ガラス２０を加熱することができる。このタイプの構成を使用して、室温を大幅に超えるが（例えば、５０℃、１００℃、２００℃、４００℃よりも上又はそれよりも高く）、ＴＦＴガラス２２上の薄膜トランジスタ及び他の回路２６のようなディスプレイモジュール１８内の構成要素の損傷を回避するのに十分に低い温度に封入ガラス２０を加熱することができる。このように封入ガラス２０（及び／又はＴＦＴガラス２２）を予熱することにより、加熱されたガラスは、結合部形成中に膨張状態になる。結合部形成の後に、加熱されたガラス層（例えば、封入層２０）は冷却される。封入ガラスは冷却する時に収縮するので、封入ガラス及びフリットを溶融することによって形成されたガラスは、実質的に同時に収縮する。封入ガラス及びフリットは共に収縮するので、フリットが封入ガラスよりも収縮し、それによって封入ガラス内に不要な引張応力を生成する状況を回避することができる。
一部の場合には、表面全体を加熱する代わりに、ガラス層は、例えば、シールの領域内の周囲周りのような表面の一部で選択的に加熱することができる。追加的又は代替的に、ガラス層の側縁部を加熱することができる。
温度は、この工程を通じて制御することができることは認められるものとする。例えば、温度は、熱の問題を制御しやすいように工程中に異なる時点で調節することができる。
必要に応じて、ディスプレイモジュール１８内のガラス層の全て又は一部を焼き戻しすることができる。焼戻し中に、ガラス層の表面は、圧縮応力の下に置かれる。これは、その後の衝撃イベント中の亀裂形成を防止するのを補助することができる。
焼戻しは、局所加熱により（例えば、レーザを使用して）又は化学処理により行うことができる。一例示的化学処理構成に対して、ガラス層は、カリウムベースのペーストで被覆され、かつ高温を受ける。この化学的焼戻し工程中に、ガラス内の比較的小さいナトリウムイオンは、カリウム材料からの比較的大きいカリウムイオンで置換される。それによってカリウムを含むガラス面は、圧縮応力状態になり、従って、ガラスは、化学的に焼き戻しされる。
このタイプの手法を図７に示している。最初に、ガラス層５０は、図７の上側部分に示すように未処理である。図７内のガラス層５０は、ガラス封入ガラス２０及び／又はＴＦＴガラス２２を表している。図７の中心部分に示すように、未処理ガラス５０は、焼戻し材料５２（例えば、カリウムペースト）で被覆することができる。材料５２は、例えば、ガラス５０の周囲周りにリング形状に置くことができる。高温での熱処理の後に、カリウム又は他の化学的焼戻し材料は、焼き戻しされた領域５４を形成するためにガラス５０の表面に拡散することができる。焼戻しされた領域５４は、圧縮応力下にあるので、焼戻しされた領域５４は、ガラス５０が不意の衝撃を受けた時に損傷が発生する可能性が少なくなる。結合構造体２４の近くの局所的化学的焼戻しは、これらの他の結合部形成工程の前に及び／又はその最中に他の結合部形成工程（例えば、フリット処理、封入層予熱など）に関連して用いることができる。例えば、焼戻しがフリット溶融工程中に行われるように、カリウムベースの材料をフリットペーストに組み込むことができる。片側のみが示されているが、両方のガラス片は、組み付けの必要性に基づいて、選択的に又は全体的に焼き戻しすることができることを認めるべきである。
図８Ａ及び図８Ｂに示すように、リング形状のガスケット２４のような結合材料の中実ガスケットは、結合構造体２４を形成するのに使用することができる。ガスケット２４は、中実ガラスの輪（リング）から形成することができる（ばらのフリット材料を使用することに加えて又はその代わりに）。ガスケット２４は、実質的に矩形のリング形状を有することができる。リング構造体内のガラスは、例えば、ガラス２０及び／又はガラス２２と同じ種類の材料から形成することができる。図８Ａに示すように、ガラスリング２４は、ガラス層２０及び２２の周囲周りにシールを形成するように構成することができる。ツール３０を使用した圧力及び／又は熱の印加後に、リング２４のガラスは、層２０及び２２のガラスと融合して結合部（図８Ｂの断面図では結合部２４と図示）を形成する。ガラスリングは、化学剤及び／又は熱を使用して焼き戻しすることができる。
必要に応じて、層２０及び／又は２２のようなガラス層には、隆起リング形状面を設けることができる。隆起リング形状面は、結合構造体２４を形成するのを補助するように使用することができる。隆起したガラス面の構成を使用してガラス層２０及び２２を結合する例示的な手法を図９Ａ〜図９Ｇに示している。
未処理ガラス層５０（すなわち、ＴＦＴガラス２２及び／又は封入ガラス２０）を図９Ａに示している。図９Ｂに示すように、ガラス層５０は、ソーダ石灰のようなガラス形成材料５６の層で周囲周りを被覆することができる。熱処理後に、材料５６は、図９Ｃに示すように、層５０上に隆起したガラス部分５８を形成する。
図９Ｄは、層５０及びその隆起部分５８をどのようにして結合層５０’上に設けることができるかを示している。層５０がＴＦＴ層である場合、層５０’は封入層とすることができる。層５０が封入層である場合、層５０’はＴＦＴ層とすることができる。
熱及び／又は圧力の印加により、隆起部分５８は、層５０’を有する拡散結合を形成する（すなわち、層５０及び５０’は共に融合して図９Ｅの結合構造体２４を形成する）。
図９Ｆ及び図９Ｇに示す構成において、上層５０及び嵌合する下層５０’の両方は、ガラス形成材料から形成された隆起部分を有する。図９Ｆに示す結合部形成工程中に、領域５８及び５８’は、圧力及び／又は熱を受ける。それによって層５０及び５０’間に拡散結合部（図９Ｇでは結合構造体２４と図示）を形成する。
別の実施形態（図示せず）において、フリット材料及び／又は中実ガラスリングは、適切なシールの形成を容易にするように一方又は両方の隆起区域の間に配置することができる。
図１０Ａ〜図１０Ｅに示すように、ＴＦＴガラス２２及び封入ガラス２０は、金属合金６４のような溶融金属合金を使用して結合することができる。金属合金６４は、鉛ベースの半田、錫ベースの半田、又は他の非鉛ベースの半田（真鍮ベースの溶融金属合金又は他の適切な溶融可能な金属合金）とすることができる。
図１０Ａに示すように、層２０及び２２は、最初は結合されていない。金属合金６４と層２０及び２２のガラスとの間の満足な接着を保証するために、接着促進面を生成することができる。
図１０Ｂの例において、接着促進面は、結合領域の近くのガラス層２０及び２２の表面上に接着促進層６０を堆積させることによって生成されたものである。接着促進層６０は、ガラスと良好に結合し、かつ金属合金６４のその後の堆積に向けて高接着プラットフォームをもたらす材料から形成することができる。一例として、接着促進層６０は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）トレース又は接着促進金属トレースから形成することができる。金属合金６４は、次に、層６０間に配置して結合構造体２４（図１０Ｃ）を形成するために溶融させることができる。
図１０Ｄの例において、接着促進面６２は、化学剤及び／又はイオン衝撃のような物理的処理を用いてガラス層２０及び２２の表面の領域６２を処理することによって生成されたものである。それによって金属合金６４は、溶融後に層６０間に適切に接着して結合構造体２４を形成することができる（図１０Ｅ）。
形成される結合構造体のいずれも、レーザ又は他の局所加熱を使用するか又はより全体加熱源を使用して焼き鈍しすることができる。焼き鈍し作業中に、亀裂をもたらすことがある応力は、ガラス層及び結合構造体から緩和することができる。全体的焼き鈍し作業は、炉、誘導加熱器、加熱チャック又は他の付属品、ランプ又はレーザなどを使用して行うことができる。局所的な焼き鈍し作業は、レーザ、ランプ、誘導加熱機器、加熱付属品（例えば、それぞれの加熱された金属部分の間にディスプレイモジュールを固定することによってディスプレイモジュールの周囲に熱を印加する付属品）などを使用して行うことができる。
結合構造体２４形成中の圧力及び／又は熱の局所的印加は、薄膜トランジスタのような敏感な構成要素の損傷を防止するのを補助することができる。図１１に示すように、焼き鈍し及び／又は結合部形成のための熱は、レーザ３０Ｂを使用して局所的に印加することができる（すなわち、結合構造体２４付近で）。レーザ３０Ｂは、方向６６に移動することができる。光ビーム４８は、赤外線のレーザ光ビームとすることができ、図１１に示すように結合構造体２４上へ集束させることができる。ガラス層２０及び２２は、赤外線光を透過することができ、それによってレーザ３０Ｂからパワーの殆どは、結合構造体２４を形成する際に使用されるフリット又は他の材料（例えば、中実ガラスガスケット）で吸収することができる。結合構造体２４の材料は、赤外線レーザ光吸収を容易にするために吸光成分を含むことができる。
図１２は、結合構造体２４がどのように複数の隣接材料又は構造体から形成することができるかを示している。例えば、結合構造体２４は、フリット又は金属合金結合材料２４Ａによって形成することができる。隣接構造体２４Ｂは、異なる材料（例えば、異なる金属、異なる誘電体、接着剤、ポリマーなど）で構成することができる。
ディスプレイモジュール１８を形成することに関わる例示的な段階を図１３に示している。
段階６７で、ディスプレイモジュール１８のための構成要素を製造することができる。これらの構成要素は、ＴＦＴガラス２２及び封入ガラス２０を含むことができる。薄膜トランジスタ及び他の回路２６をＴＦＴガラス２２上に形成することができる。有機物層をＯＬＥＤディスプレイモジュール１８に使用される回路２６に形成することができる。フリットを結合構造体２４を形成する際に使用すべきである場合、図５に関連して説明する要領でフリットを処理することができる。
段階６８で、段階６７の作業中に形成された構成要素を前処理することができる。行うことができる前処理作業の例には、ＩＴＯトレース又は接着促進面を形成する作業、封入ガラス２０（及び／又はガラス２２）を予熱する作業、及び図９Ａ〜図９Ｇに関連して説明するように結合領域の近くで選択的にガラス層２０及び／又は２２の厚みを増大させる作業のような接着促進作業がある。
段階６８で望ましい前処理作業が行われた後に、封入ガラス２０をＴＦＴ基板ガラス２２に結合することができる。結合形成作業は、局所加熱を伴う場合がある（例えば、結合領域上へレーザ光又は他の光を誘導するか又はそれ以外に結合部を加熱するために局所加熱を使用することにより）。結合形成作業は、圧力の印加を伴う場合がある。例えば、ガラス層２０及び２２の周囲は、金属プレスを使用して互いに押圧することができる。熱及び圧力の組合せを用いることができる。
結合構造体２４を形成する際に使用される材料は、ガラスフリット、リング形状のガラスのガスケット、ガラス層２０及び２２の一体型部分を形成する隆起したガラスの領域、溶融可能な金属合金、他の適切な結合材料、又はこれらの結合構造体材料のあらゆる適切な組合せとすることができる。結合部の加熱速度及び冷却速度は、制御することができる。例えば、冷却速度は、同時の結合部形成及び焼き鈍しを可能にするように十分に遅くすることができる。
焼き鈍し及び他の後処理作業は、１つ又はそれよりも多くの別々の作業中に行うこともできる。これらの任意的な作業は、後処理作業７２として示されている。焼き鈍しは、緩和しなければモジュール１８を損傷を受けやすくする場合がある蓄積応力（例えば、ガラス層２０及び２２内の蓄積引張応力）を緩和するために使用することができる。
実施形態により、電気構成要素がその上に形成されたガラスの第１の層と、電気構成要素を覆うガラスの第２の層と、ガラスの第２の層にガラスの第１の層を結合するガラスの第１及び第２の層の間の中実ガスケットとを含み、中実ガスケットが、実質的に矩形のリング形状を有し、かつガラスの第１の層の周囲部分を取り囲む電子装置のためのディスプレイモジュールを提供する。
別の実施形形態により、電気構成要素は、薄膜トランジスタを含み、ガラスの第１の層は、薄膜トランジスタガラスを含み、ガラスの第２の層は、封入ガラスを含む。
別の実施形形態により、中実ガスケットは、ガラスから形成される。
実施形態により、周囲を有し、かつ周囲周りに一体型隆起部分を有するガラスの第１の層と、ガラスの第１の層の一体型隆起部分に結合されるガラスの第２の層と、ガラスの第１及び第２の層の間に封入される電気構成要素とを含む電子装置のためのディスプレイモジュールを提供する。
別の実施形形態により、ガラスの第２の層は、ガラスの第１の層の一体型隆起部分と結合する一体型隆起部分を含む。
別の実施形形態により、ガラスの第１の層は、薄膜トランジスタガラスを含み、電気構成要素は、薄膜トランジスタを含む。
別の実施形形態により、ガラスの第１の層の一体型隆起部分は、矩形リング形状を有する。
実施形態により、電気構成要素がその上に形成されたガラスの第１の層と、電気構成要素を覆うガラスの第２の層と、電気構成要素を封入するためにガラスの第１及び第２の層を互いに結合するガラスの第１及び第２の層の間の少なくとも１つの結合構造体とを含み、少なくとも１つの結合構造体が、金属合金から形成され、かつガラスの第１の層の周囲部分を取り囲む電子装置のためのディスプレイモジュールを提供する。
別の実施形形態により、少なくとも１つの結合構造体は、実質的に矩形のリング形状を有する。
別の実施形形態により、少なくとも１つの結合構造体は、第１及び第２の隣接結合構造体を含み、第１及び第２の隣接結合構造体の各々は、実質的に矩形のリング形状を有し、第１の結合構造体は、第２の結合構造体を取り囲む。
別の実施形形態により、ディスプレイモジュールはまた、ガラスの第１の層と少なくとも１つの結合構造体との間に接着促進層を含み、接着促進層は、インジウムスズ酸化物から形成される。
実施形態により、電気構成要素がその上に形成されたガラスの第１の層の周囲部分周りに一体型リング形状の隆起尾根部を形成する段階と、電気構成要素を封入するためにガラスの第１の層上の一体型隆起尾根部にガラスの第２の層を結合する段階とを含むディスプレイモジュールを形成する方法を提供する。
別の実施形形態により、ガラスの第２の層に直接にガラスの第１の層上の一体型隆起尾根部を結合する段階は、第１の熱源からの局所加熱をガラスの第１の層の一体型隆起尾根部に適用する段階と、ガラスの第１の層の全てに第２の熱源からの全体加熱を適用する段階を更に含む。
別の実施形形態により、一体型リング形状の隆起尾根部を形成する段階は、ソーダ石灰を使用して一体型リング形状の隆起尾根部を形成する段階を含む。
別の実施形形態により、本方法はまた、ガラスの第１の層上の一体型リング形状の隆起尾根部に嵌合する一体型リング形状の隆起尾根部をガラスの第２の層の周囲部分の周りに形成する段階を含む。
別の実施形形態により、本方法はまた、ガラスの第１の層を焼き戻しする段階を含む。
別の実施形形態により、本方法はまた、ガラスの第１及び第２の層を焼き鈍しする段階を含む。
実施形態により、縁部を有するフリット粒子で形成されたガラスフリットを縁部を平滑化するように処理する段階と、薄膜トランジスタガラス層の周囲周りにガラスフリットを堆積させる段階と、ガラスフリットを用いて薄膜トランジスタガラス層に封入ガラス層を結合する段階とを含む周囲を有する薄膜トランジスタガラス層をディスプレイの封入ガラス層に結合する方法を提供する。
別の実施形形態により、本方法はまた、薄膜トランジスタ層と封入ガラス層の間に中実リング形状のガスケットを結合する段階を含む。
別の実施形形態により、本方法はまた、ガラスフリットを堆積させる前にフリット直径によってガラスフリットを濾過する段階を含む。
別の実施形形態により、本方法はまた、薄膜トランジスタガラス層をカリウムベースのペーストで被覆し、薄膜トランジスタガラス層に熱を印加することによって薄膜トランジスタガラス層を焼き戻しする段階を含む。
以上は、本発明の原理を単に例示するものであり、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく当業者により様々な修正を行うことができる。以上の実施形態は、個々に又はあらゆる組合せで実施することができる。
１８ ディスプレイモジュール
２０、２２ ガラス層
２４ 結合構造体
２６ 電気構成要素
２０、２２ ガラス層
２４ 結合構造体
２６ 電気構成要素
Claims (23)
- 電子装置のためのディスプレイモジュールであって、
電気構成要素がその上に形成されたガラスの第１の層と、
前記電気構成要素を覆うガラスの第２の層と、
ガラスの前記第２の層にガラスの前記第１の層を結合するガラスの該第１及び第２の層の間の中実ガスケットであって、実質的に矩形のリング形状を有し、かつガラスの該第１の層の周囲部分を取り囲む前記中実ガスケットと、
を含むことを特徴とするディスプレイモジュール。 - 前記電気構成要素は、薄膜トランジスタを含み、
ガラスの前記第１の層は、薄膜トランジスタガラスを含み、
ガラスの前記第２の層は、封入ガラスを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイモジュール。 - 前記中実ガスケットは、ガラスから形成されることを特徴とする請求項２に記載のディスプレイモジュール。
- 前記中実ガスケットは、ガラスから形成されることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイモジュール。
- 電子装置のためのディスプレイモジュールであって、
周囲を有し、かつ該周囲の周りに一体的隆起部を有するガラスの第１の層と、
ガラスの前記第１の層の前記一体型隆起部分に結合されたガラスの第２の層と、
ガラスの前記第１及び第２の層の間に封入された電気構成要素と、
を含むことを特徴とするディスプレイモジュール。 - ガラスの前記第２の層は、ガラスの前記第１の層の前記一体型隆起部分に嵌合する一体型隆起部分を含むことを特徴とする請求項５に記載のディスプレイモジュール。
- ガラスの前記第１の層は、薄膜トランジスタガラスを含み、
前記電気構成要素は、薄膜トランジスタを含む、
ことを特徴とする請求項６に記載のディスプレイモジュール。 - ガラスの前記第１の層は、薄膜トランジスタガラスを含み、
前記電気構成要素は、薄膜トランジスタを含む、
ことを特徴とする請求項５に記載のディスプレイモジュール。 - ガラスの前記第１の層の前記一体型隆起部分は、矩形リング形状を有することを特徴とする請求項５に記載のディスプレイモジュール。
- 電子装置のためのディスプレイモジュールであって、
電気構成要素がその上に形成されたガラスの第１の層と、
前記電気構成要素を覆うガラスの第２の層と、
前記電気構成要素を封入するためにガラスの前記第１及び第２の層を互いに結合するガラスの該第１及び第２の層の間の少なくとも１つの結合構造体であって、金属合金から形成され、かつガラスの該第１の層の周囲部分を取り囲む前記少なくとも１つの結合構造体と、
を含むことを特徴とするディスプレイモジュール。 - 前記少なくとも１つの結合構造体は、実質的に矩形のリング形状を有することを特徴とする請求項１０に記載のディスプレイモジュール。
- 前記少なくとも１つの結合構造体は、第１及び第２の隣接結合構造体を含み、
前記第１及び第２の隣接結合構造体の各々が、実質的に矩形のリング形状を有し、
前記第１の結合構造体は、前記第２の結合構造体を取り囲む、
ことを特徴とする請求項１１に記載のディスプレイモジュール。 - ガラスの前記第１の層と前記少なくとも１つの結合構造体の間にインジウムスズ酸化物から形成された接着促進層、
を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載のディスプレイモジュール。 - ディスプレイモジュールを形成する方法であって、
電気構成要素がその上に形成されたガラスの第１の層の周囲部分の周りに一体型リング形状の隆起尾根部を形成する段階と、
前記電気構成要素を封入するためにガラスの前記第１の層上の前記一体型隆起尾根部にガラスの第２の層を結合する段階と、
を含むことを特徴とする方法。 - ガラスの前記第１の層上の前記一体型隆起尾根部をガラスの第２の層に直接に結合する段階は、
第１の熱源からの局所加熱をガラスの前記第１の層の前記一体型隆起尾根部に適用する段階と、
第２の熱源からの全体加熱をガラスの前記第１の層の全てに適用する段階と、
を更に含む、
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。 - 前記一体型リング形状の隆起尾根部を形成する段階は、ソーダ石灰を使用して該一体型リング形状の隆起尾根部を形成する段階を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
- ガラスの前記第１の層上の前記一体型リング形状の隆起尾根部に嵌合する一体型リング形状の隆起尾根部をガラスの前記第２の層の周囲部分の周りに形成する段階を更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
- ガラスの前記第１の層を焼き戻しする段階を更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
- ガラスの前記第１及び第２の層を焼き鈍しする段階を更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
- 周囲を有する薄膜トランジスタガラス層をディスプレイの封入ガラス層に結合する方法であって、
縁部を有するフリット粒子で形成されたガラスフリットを処理して該縁部を平滑化する段階と、
薄膜トランジスタガラス層の周囲周りに前記ガラスフリットを堆積させる段階と、
前記ガラスフリットを用いて前記薄膜トランジスタガラス層に封入ガラス層を結合する段階と、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記薄膜トランジスタ層と前記封入ガラス層の間に中実リング形状ガスケットを結合する段階を更に含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
- 前記ガラスフリットを堆積させる前にフリット直径によって該ガラスフリットを濾過する段階を更に含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
- 前記薄膜トランジスタガラス層をカリウムベースのペーストで被覆し、かつ該薄膜トランジスタガラス層に熱を印加することにより、該薄膜トランジスタガラス層を焼き戻しする段階を更に含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
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