JP4885171B2

JP4885171B2 - ファイバ基板接合素子の製造方法

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Publication number: JP4885171B2
Application number: JP2008173631A
Authority: JP
Inventors: 偉銘周; 毅平山; 章文中嶋; 久小相澤
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2008-07-02
Filing date: 2008-07-02
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2028-07-02
Also published as: JP2010015776A

Description

この発明は、略矩形のファイバを基板として該ファイバの表面上に素子および／または配線が形成されたファイバ基板素子を接合し、封止処理が施されたたファイバ基板接合素子の製造方法およびファイバ基板接合素子に関するものである。

通常、ディスプレイに用いられる基板は、ガラス基板などの２次元の平板基板である。２次元基板は、製造コストを下げるために、基板の大型化が進められていた。液晶ディスプレイなどに用いられる基板は、フロート法などで作られた板ガラスを研削、研磨し、所定のサイズに切断して使用されている。

２次元基板を用いた場合、ディスプレイを大型化すると、画素数は画面の大きさの２乗に比例して多くなる。この結果、画素の不良発生率が同じ場合、画面を大型化することによって歩留まりが著しく低下してしまう。また、１枚当たりの製造コストも高くなるので、歩留まりに反比例して製造コストが高くなってしまう。これは、画面上の一箇所でも素子に不良があると、その部分あるいはその周辺だけを交換して修理することができないからである。

一方、ディスプレイに関して、断面形状が矩形や円形等のファイバを基板とし、この基板上に発光素子を集積化したファイバ型発光素子を用いて、このファイバ型発光素子を平行に多数並べてアレイ化した平面状のディスプレイを作成するものがある（特許文献１参照）。

特表２００２−５３８５０２号公報

ところで、ファイバ型発光素子とＴＦＴ回路などがファイバの表面に形成されたファイバ基板駆動素子とを接合したファイバ基板接合素子、あるいはファイバ基板駆動素子と他の長尺物とを接合したファイバ基板接合素子を封止処理する場合、従来は、接合された状態のファイバ基板接合素子の全周に、溶融した樹脂を塗布していた。

このような樹脂を全周に塗布する封止処理では、熱に弱い有機素子などの発光素子に対するダメージが大きく、この封止処理によって熱に弱い素子が損傷するという問題点があった。さらに、このような封止処理を行うと、ファイバ基板接合素子同士などの接合部分の隙間に樹脂が入り込み、この樹脂の存在によってファイバ基板に応力を発生し、ファイバ基板が変形してしまうことがあるという問題点があった。

そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ファイバ基板素子同士あるいはファイバ基板素子と他の長尺物とを接合したファイバ基板接合素子を形成する場合に熱に弱い素子の損傷を抑え、かつファイバ基板の変形を抑えて封止処理を行うことができるファイバ基板接合素子の製造方法およびファイバ基板接合素子を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかるファイバ基板接合素子の製造方法は、断面が略矩形状のファイバを基板として該ファイバの表面上に素子および／または配線が形成されたファイバ基板素子同士あるいは該ファイバ基板素子と他の長尺物とを接合し、さらに封止処理が施された所望のファイバ基板接合素子を製造するファイバ基板接合素子の製造方法であって、両側辺部の接合領域、および接合した前記ファイバ基板素子の半面を覆う基板カバー領域を有し、各接合領域および前記基板カバー領域の一方の面に前記ファイバ基板素子の長手方向に沿った導電部材を付着させた２つの帯状フィルムの他の面を向かい合わせ、該２つの帯状フィルム間に前記接合した前記ファイバ基板素子を配置する配置工程と、少なくとも前記帯状フィルムを含む平面近傍に、前記ファイバ基板素子と略直交する磁界を発生させるとともに、一方の帯状フィルムの導電部材と、該導電部材に対向する他方の帯状フィルムの導電部材とに対してそれぞれ異なる向きの電流を流し、各導電部材に発生したローレンツ力によって、前記接合した前記ファイバ基板素子を囲むように覆う囲繞工程と、前記導電部材が発生する熱によって前記２つの帯状フィルムの前記接合領域を融着接続して封止する封止工程と、を含むことを特徴とする。

また、この発明にかかるファイバ基板接合素子の製造方法は、上記の発明において前記封止工程後に、前記導部材を剥離する剥離工程を更に含むことを特徴とする。

また、この発明にかかるファイバ基板接合素子の製造方法は、上記の発明において、前記ファイバ基板素子は、ファイバ基板の表面に発光素子が形成されたファイバ基板発光素子と、ファイバ基板の表面に前記発光素子を駆動する駆動回路が形成されたファイバ基板駆動素子とを含み、前記剥離工程は、少なくとも前記発光素子が光を出射する領域の導電部材を剥離することを特徴とする。

また、この発明にかかるファイバ基板接合素子の製造方法は、上記の発明において、前記封止工程は、前記帯状フィルムの側辺部の導電部材に流す電流量を他の導電部材に比して大きくして融着接続することを特徴とする。

また、この発明にかかるファイバ基板接合素子の製造方法は、上記の発明において、少なくとも前記基板カバー領域の前記導電部材と、前記帯状フィルムとの間に剥離フィルム層を有し、前記剥離工程は、前記剥離フィルム層を前記帯状フィルムから剥離することを特徴とする。

また、この発明にかかるファイバ基板接合素子の製造方法は、上記の発明において、前記帯状フィルムは、熱融着性フィルムであることを特徴とする。

また、この発明にかかるファイバ基板接合素子の製造方法は、上記の発明において、前記帯状フィルムは、透明部材であることを特徴とする。

また、この発明にかかるファイバ基板接合素子の製造方法は、上記の発明において、前記他の長尺物は、短手方向に前記ファイバ以下の幅を有する帯状の導電板であることを特徴とする。

また、この発明にかかるファイバ基板接合素子の製造方法は、上記の発明において、前記他の長尺物は、板状ファイバであることを特徴とする。

また、この発明にかかるファイバ基板接合素子は、断面が略矩形状のファイバを基板として該ファイバの表面上に素子および／または配線が形成されたファイバ基板素子同士あるいは該ファイバ基板素子と他の長尺物とを接合し、さらに封止処理が施されたファイバ基板接合素子であって、両側辺部の接合領域、および接合した前記ファイバ基板素子の半面を覆う基板カバー領域を有する２つの帯状フィルムの前記基板カバー領域によって前記接合した前記ファイバ基板素子を囲むように覆い、前記接合領域で熱融着接続して封止することを特徴とする。

また、この発明にかかるファイバ基板接合素子は、上記の発明において、前記ファイバ基板素子は、ファイバ基板の表面に発光素子が形成されたファイバ基板発光素子と、ファイバ基板の表面に前記発光素子を駆動する駆動回路が形成されたファイバ基板駆動素子とであることを特徴とする。

また、この発明にかかるファイバ基板接合素子は、上記の発明において、前記帯状フィルムは、熱融着性フィルムであることを特徴とする。

また、この発明にかかるファイバ基板接合素子は、上記の発明において、前記帯状フィルムは、透明部材であることを特徴とする。

また、この発明にかかるファイバ基板接合素子は、上記の発明において、前記他の長尺物は、短手方向に前記ファイバ以下の幅を有する帯状の導電板であることを特徴とする。

また、この発明にかかるファイバ基板接合素子は、上記の発明において、前記他の長尺物は、板状ファイバであることを特徴とする。

この発明によれば、ファイバ基板上に形成された熱に弱い素子の損傷を抑え、かつファイバ基板の変形を抑えた封止処理を行うことができる。

以下、図面を参照して、この発明にかかるファイバ基板接合素子の製造方法およびファイバ基板接合素子の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態）
図１は、この発明の実施の形態にかかるファイバ基板接合素子の構成を示す一部断面を含む斜視図である。図１において、このファイバ基板接合素子３は、略矩形の線状部材であるファイバ基板１０の表面上に有機ＥＬ発光部であるＯＬＥＤ部１が形成されたファイバ基板発光素子４と、ファイバ基板２０の表面上にＴＦＴ駆動回路であるＴＦＴ部２が形成されたファイバ基板駆動素子５とが、接着部３０によって長手方向に沿って接続される。さらに、この接続された状態のファイバ基板発光素子４とファイバ基板駆動素子５との周囲を、２つの帯状のフィルム３１ａ，３１ｂによって囲むように覆い、融着領域Ｅ１によって熱融着接続されることによって、接続されたファイバ基板発光素子４とファイバ基板駆動素子５とが封止され、ファイバ基板接合素子３が形成される。

ファイバ基板１０は、まず、図示しないリールに巻かれて断面が略矩形の石英等からなる光透過性のファイバ基板を用意し、発光素子である有機ＥＬ素子を形成するための基板として用いる。このファイバ基板１０の断面サイズは、たとえば２５０μｍ×１５０μｍである。また、略矩形のファイバ基板１０を製造する場合、母材の断面を略矩形にすればよい。ここで、略矩形形状とは、略四角形状に限らず、略矩形の一辺がレンズ状に凸に成形された形状、または略矩形の一辺がレンズ状に凸に成形され、その反対辺に凹みが成形された形状等を示す。また、ファイバ基板２０も、同様にして形成される。

光透過性のファイバ基板１０としては、石英の他に、ホウケイ酸塩若しくはソーダ石灰ガラス、サファイヤ、その他の適切なガラス材料等のガラスファイバ、またはメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、アクリル、マイラ、ポリエステル、ポリイミド、その他の適切なプラスチック材料等からなるプラスチックファイバを用いても良い。

つぎに、ファイバ基板１０をリールから引き出して図示しない成膜装置内に導き、その外周のうち一の面１ａおよびその面に隣り合う表面１ｂ，１ｃの上にスパッタ法によって透明電極としてのＩＴＯ膜１１を形成する。ＩＴＯ膜１１としては、酸化インジウム錫などを用いることができる。

その後、光透過性の保護絶縁膜としてのＳｉＯ_２膜１２をＩＴＯ膜１１上に形成する。図示しないレジストを表面１ａ上に塗布し、有機層１３を形成すべき領域を露光、現像してパターニングし、有機層１３が堆積される開口部を形成する。この開口部は、ファイバ基板１０の長手方向に沿って間隔をおいて複数形成され、それらの平面の大きさは、たとえば５０μｍ×５０μｍ以下である。その後、ドライエッチングによってこの開口部下のＳｉＯ_２膜を除去し、さらに有機層１３を堆積し、レジスト膜を除去することによって有機層１３が形成される。その後、この有機層１３をＩＴＯ膜１１と挟む電極としてのＡｕ膜１４を蒸着する。この際、Ａｕ膜１４は、表面１ａの有機層１３の上部を覆うように形成される。

一方、ファイバ基板駆動素子５は、全表面を用いてＴＦＴや配線を含む回路部２１が形成され、特に表面２ａには、信号線の電気的接続部であるＡｕ膜２２が形成される。このＡｕ膜２２は、表面２ａを覆うように形成される。

その後、表面１ａ，２ａのＡｕ膜１４，２２間に導電性接着剤を塗布してファイバ基板発光素子４とファイバ基板駆動素子５とを接着する接着部３０を形成する。その後、上述したようにファイバ基板発光素子４とファイバ基板駆動素子５とを、フィルム３１ａ，３１ｂによって覆い、接着領域Ｅ１で熱融着によって接合して封止する。

この封止処理について、図２〜図４を参照して説明する。図２において、Ｚ方向に接続されたファイバ基板発光素子４とファイバ基板駆動素子５とは、フィルム３１ａ，３２ａによってＺ方向で挟まれて配置される。フィルム３１ａ，３１ｂの各側辺部は、融着領域Ｅ１を形成し、各融着領域Ｅ１の外側表面に長手方向に延びる導電線４１，４３，４４，４６が設けられ、中央領域の外側表面に長手方向に延びる導電線４２，４５が設けられる。この導電線４２，４５は、板状であり、幅は、ファイバ基板発光素子４およびファイバ基板駆動素子５の幅とほぼ同じである。したがって、導電線４２，４５は、導電線４１，４３，４４，４６に比して断面積が大きく抵抗値も低いため、電流を流しても熱の発生が少ない。なお、フィルム３１ａ，３１ｂは、透明の熱融着性フィルムであり、防水性および絶縁性を備えている。

一方、ファイバ基板発光素子４およびファイバ基板駆動素子５のＹ方向の両端には、Ｎ極の磁石４８とＳ極の磁石４９とが配置され、フィルム３１ａ，３１ｂを含む領域で＋Ｙ方向に均一な磁界Ｂが発生している。この磁界Ｂが発生している状態で、電流源４７から、フィルム３１ａの導電線４１〜４３にそれぞれ−Ｘ方向の電流Ｉ１〜Ｉ３を流し、フィルム３１ｂの導電線４４〜４６にそれぞれ＋Ｘ方向の電流Ｉ４〜Ｉ６を流すと、各導電線４１〜４６にローレンツ力が発生し、フィルム３１ａを−Ｚ方向に導く力Ｆ１〜Ｆ３と、フィルム３１ｂを＋Ｚ方向に導く力Ｆ４〜Ｆ６とが発生する。

この力Ｆ１〜Ｆ６によってフィルム３１ａ，３１ｂは、ファイバ基板発光素子４およびファイバ基板駆動素子５に近接していき、やがて図３に示すように、フィルム３１ａ，３１ｂがファイバ基板発光素子４およびファイバ基板駆動素子５を囲むように覆うとともに、融着領域Ｅ１においてフィルム３１ａ，３１ｂが導電線４１，４３，４４，４６の発生する熱によって熱融着し、これによって、ファイバ基板発光素子４およびファイバ基板駆動素子５が封止されることになる。

その後、図４に示すように、ファイバ基板発光素子４を有する場合、少なくとも発光方向Ａ１に設けられた導電線４５を剥離する。なお、全ての導電線４１〜４６を剥離することが好ましい。なお、導電線４１，４３，４４，４６の剥離は、熱融着による熱が冷めない状態ならば、容易に剥離することが可能である。

なお、融着領域Ｅ１で熱融着を行う際、ローレンツ力の発生に必要な電流値以上の電流を、導電線４１，４３，４４，４６に流し、熱を発生させるようにすることが好ましい。さらに、ＣＷ電流でなく、パルス電流にすると大きな電流値を一度に流すことができ、その大きな電流値が流れる時に、瞬時に熱融着接続するようにしてもよい。

この実施の形態では、大きな熱を発生せず、しかもファイバ基板１０，２０に大きな応力を与えることがないので、有機素子などの破壊を防止し、かつファイバ基板１０，２０の変形を防止することができる。さらに、ファイバ基板発光素子４を用いる場合、フィルム３１ａ，３１ｂは、透明であり、しかも樹脂などのように凹凸の縞が発生しないので、光の干渉がなく均一な光を出射することができ、質の高い発光デバイスとしてのファイバ基板接合素子を実現することができる。

なお、上述した実施の形態では、導電線４１〜４６をフィルム３１ａ，３１ｂから直接、剥離するようにしていたが、これに限らず、たとえば図５に示すように、導電線４２の周囲にフィルム５１ａで覆われた導電線をフィルム３１ａに設けるようにしてもよい。この場合、幅広の導電線４２をフィルム３１ａから容易に剥離することができる。

また、上述した実施の形態では、ファイバ基板発光素子４とファイバ基板駆動素子５とを接続したファイバ基板接合素子を一例として示したが、これに限らず、図６に示すように、ファイバ基板６０の一面に形成された素子や配線を有する回路部６１と、長手方向に延びる帯状の導電板６２とを接続したファイバ基板接合素子を、フィルム３１ａ，３１ｂによって封止するようにしてもよい。この導電板６２によって、回路部６１までの配線抵抗を小さくすることができる。

さらに、図７に示すように、ファイバ基板６０の一面に形成された回路部６１と、ファイバ基板７０の周囲全面に形成された導電膜７１とを接続したファイバ基板接合素子を、フィルム３１ａ，３１ｂによって封止するようにしてもよい。この場合も、導電膜７１の断面積が大きいため、回路部６１までの配線抵抗を小さくすることができる。

また、図８に示すように、ファイバ基板６０の一面に形成された回路部６１の上面に、板状ファイバ８０を接続したファイバ基板接合素子を、フィルム３１ａ，３１ｂによって封止するようにしてもよい。この板状ファイバ８０は、ガラスファイバで形成され、回路部６１に有機層を有する場合、酸素や水に対して弱い有機層の腐食を防止することができる。

さらに、図９に示すように、ファイバ基板９０〜９２の各周囲に形成された回路部９３〜９５を、長手方向に沿ってタンデム配置して接続したものを、フィルム３１ａ，３１ｂによって封止するようにしてもよい。すなわち、３つ以上のファイバ基板素子を含めて封止するようにしてもよい。

また、上述した実施の形態では、接着部３０によってファイバ基板素子同士あるいは他の長尺物との間を接着するようにしていたが、特に接着剤を用いなくてもよい。あるいは、長手方向に離散的な接着部３０を設けるのみであってもよい。

さらに、上述した封止処理は、可能であれば真空状態で封止することが好ましい。

この発明の実施の形態にかかるファイバ基板接合素子の構成を示す斜視図である。ファイバ基板接合素子の封止処理を行う装置全体構成を示す模式図である。ファイバ基板接合素子が封止された状態を示す断面図である。ファイバ基板接合素子が封止後に導電線が剥離された状態を示す断面図である。導電線の変形例を示す断面図である。この発明の実施の形態にかかるファイバ基板接合素子の第１変形例を示す断面図である。この発明の実施の形態にかかるファイバ基板接合素子の第２変形例を示す断面図である。この発明の実施の形態にかかるファイバ基板接合素子の第３変形例を示す断面図である。この発明の実施の形態にかかるファイバ基板接合素子の第４変形例を示す断面図である。

符号の説明

１ＯＬＥＤ部
１ａ〜１ｄ，２ａ〜２ｄ表面
２ＴＦＴ部
３ファイバ基板接合素子
４ファイバ基板発光素子
５ファイバ基板駆動素子
１０，２０，６０，７０，９０〜９２ファイバ基板
１１ＩＴＯ膜
１２ＳｉＯ_２膜
１３有機層
１４，２２Ａｕ膜
２１，６１，９３〜９５回路部
３０接着部
３１ａ，３１ｂ，５１ａフィルム
４１〜４６導電線
４７電流源
４８，４９磁石
６２導電板
Ｉ１〜Ｉ６電流
Ｂ磁界
Ｆ１〜Ｆ６力

Claims

断面が略矩形状のファイバを基板として該ファイバの表面上に素子および／または配線が形成されたファイバ基板素子同士あるいは該ファイバ基板素子と他の長尺物とを接合し、さらに封止処理が施された所望のファイバ基板接合素子を製造するファイバ基板接合素子の製造方法であって、
両側辺部の接合領域、および接合した前記ファイバ基板素子の半面を覆う基板カバー領域を有し、各接合領域および前記基板カバー領域の一方の面に前記ファイバ基板素子の長手方向に沿った導電部材を付着させた２つの帯状フィルムの他の面を向かい合わせ、該２つの帯状フィルム間に前記接合した前記ファイバ基板素子を配置する配置工程と、
少なくとも前記帯状フィルムを含む平面近傍に、前記ファイバ基板素子と略直交する磁界を発生させるとともに、一方の帯状フィルムの導電部材と、該導電部材に対向する他方の帯状フィルムの導電部材とに対してそれぞれ異なる向きの電流を流し、各導電部材に発生したローレンツ力によって、前記接合した前記ファイバ基板素子を囲むように覆う囲繞工程と、
前記導電部材が発生する熱によって前記２つの帯状フィルムの前記接合領域を融着接続して封止する封止工程と、
を含むことを特徴とするファイバ基板接合素子の製造方法。
前記封止工程後に、前記導電部材を剥離する剥離工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のファイバ基板接合素子の製造方法。
前記ファイバ基板素子は、ファイバ基板の表面に発光素子が形成されたファイバ基板発光素子と、ファイバ基板の表面に前記発光素子を駆動する駆動回路が形成されたファイバ基板駆動素子とを含み、
前記剥離工程は、少なくとも前記発光素子が光を出射する領域の導電部材を剥離することを特徴とする請求項２に記載のファイバ基板接合素子の製造方法。
前記封止工程は、前記帯状フィルムの側辺部の導電部材に流す電流量を他の導電部材に比して大きくして融着接続することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のファイバ基板接合素子の製造方法。
少なくとも前記基板カバー領域の前記導電部材と、前記帯状フィルムとの間に剥離フィルム層を有し、
前記剥離工程は、前記剥離フィルム層を前記帯状フィルムから剥離することを特徴とする請求項２、３、および請求項２または３を引用する請求項４のいずれか一つに記載のファイバ基板接合素子の製造方法。
前記帯状フィルムは、熱融着性フィルムであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のファイバ基板接合素子の製造方法。
前記帯状フィルムは、透明部材であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のファイバ基板接合素子の製造方法。
前記他の長尺物は、短手方向に前記ファイバ以下の幅を有する帯状の導電板であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のファイバ基板接合素子の製造方法。
前記他の長尺物は、板状ファイバであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のファイバ基板接合素子の製造方法。