WO2011111636A1

WO2011111636A1 - 電気装置およびその製造方法

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Publication number: WO2011111636A1
Application number: PCT/JP2011/055138
Authority: WO
Inventors: 健司笠原; 清水　誠也; 倉田　知己
Original assignee: 住友化学株式会社
Priority date: 2010-03-08
Filing date: 2011-03-04
Publication date: 2011-09-15
Also published as: JP5853350B2; JP2011187273A; TW201138177A; CN102835187A; US20130049184A1; KR20130018734A

Abstract

　この電気装置は、支持基板１２と、支持基板１２上に設定される封止領域内に設けられる電気回路１４と、封止領域を取囲んで支持基板１２上に設けられる封止部材１６と、封止部材１６を介して、支持基板１２に貼り合わされる封止基板１７と、支持基板１２および封止基板１７間に配置されるスペーサ２３とを有する。電気回路１４は、有機層を有する電子素子２４を備え、封止部材１６とスペーサ２３とは、同じ材料を用いて形成されている。

Description

電気装置およびその製造方法

　本発明は電気装置およびその製造方法に関する。

　有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子、有機光電変換素子および有機トランジスタなどの電気素子は、構成要素のひとつとして有機層を有する。有機層は空気に触れることによって劣化しやすいため、有機層を有する電子素子を搭載した電気装置では、素子の劣化を抑制するために、封止が行われている。

　封止は、たとえば支持基板上に搭載された電子素子を取囲むように封止部材を配置し、この封止部材を介して支持基板に封止基板を貼り合せることによって行われる。

　封止部材には気体を通し難い部材が用いられる。このような封止部材としてガラスを使用したフリット封止が封止方法の１つとして検討されている。なおフリットは通常のガラスと比べると低温で溶融する薄片状または粉末状のガラス（以下、単に「フリットガラス粉末」ということがある。）のことであり、フリット封止には、フリットガラス粉末を溶剤に分散したペースト状のフリット剤が用いられる。フリット封止では、まず電子素子が搭載された支持基板にこの電子素子を取囲むようにしてフリット剤を供給し、フリット剤を介して支持基板に封止基板を貼り合せる。その後、レーザ光をフリット剤に照射することによってフリット剤を加熱溶融する。レーザ光の照射を止めると、フリット剤の温度が下がり、フリット剤が再び硬化する。このようにして封止部材が形成され、支持基板と封止基板と封止部材とによって囲まれる領域が気密に封止される。

　封止基板と支持基板とは封止部材を挟んで貼り合わされているため、両者の間には、封止部材の厚みだけ、間隙が形成されている。このように電気装置は中空構造となっていため、装置の堅牢性が問題になることがある。たとえば外部から加えられる応力や自重によって封止基板または支持基板が撓むことがあり、それによって封止基板または支持基板に亀裂が生じることがある。また封止基板に向けて光を出射する発光素子を備える電気装置では、封止基板が撓むことによってニュートンリングなどの光の干渉効果が顕在化することがある。そこで従来の技術では封止基板を支えるためのスペーサが封止基板と支持基板との間に設けられている（たとえば特許文献１参照）。

特開２００８－２１８００４号公報

　従来の技術では、封止部材に加えて、スペーサを別に設けているため、装置を形成するための工程数が増加するという問題がある。

　従って本発明の目的は、封止部材およびスペーサを備える電気装置において、封止部材およびスペーサを形成する際に必要となる工程数が増加することを抑制することのできる構成の電気装置を提供することである。

　本電気装置は、支持基板と、該支持基板上に設定される封止領域内に設けられる電気回路と、封止領域を取囲んで前記支持基板上に設けられる封止部材と、前記封止部材を介して、前記支持基板に貼り合わされる封止基板と、前記支持基板および前記封止基板間に配置されるスペーサとを有する電気装置であって、前記電気回路は、有機層を有する電子素子を備え、前記封止部材と前記スペーサとは、同じ材料を用いて形成されている。

　また、この電気装置では、前記封止部材と前記スペーサとは、離間して配置されていることが好ましい。

　また、この電気装置では、支持基板と、封止基板と、封止部材とによって囲まれる領域に充填されている充填部材をさらに含むことが好ましい。

　また、この電気装置では、前記電子素子が、有機ＥＬ素子、有機光電変換素子または有機トランジスタであることが好ましい。

　また、この電気装置では、前記電子素子が、有機ＥＬ素子であり、該有機ＥＬ素子は、封止基板に向けて光を放ち、前記スペーサは、支持基板の厚み方向の一方から見て、有機ＥＬ素子が設けられる領域を除く残余の領域に配置されていることが好ましい。

　また、この電気装置の製造方法は、前記電気装置の製造方法であって、前記電気回路が設けられた支持基板を用意する工程と、前記封止領域の外縁に沿って、前記封止部材となる封止材料を供給するとともに、前記封止材料によって囲まれる領域に、前記スペーサとなるスペーサ材料を供給する工程と、前記封止部材となる封止材料を介して前記封止基板を前記支持基板に貼り合せる工程と、前記封止材料に電磁ビームを照射し、前記封止材料を加熱溶融する工程と、前記封止材料を冷却し、硬化させて前記封止部材を構成する工程とを含み、前記封止材料と前記スペーサ材料とが同じ材料である。

　また、この電気装置の製造方法は、封止材料とスペーサ材料とを供給した後であって、前記封止基板を前記支持基板に貼り合せる工程の前に、供給された封止材料および供給されたスペーサ材料を、封止材料およびスペーサ材料が溶融する温度よりも低い温度で加熱する工程をさらに含むことが好ましい。

　また、この電気装置の製造方法は、封止材料とスペーサ材料とを印刷法によって供給することが好ましい。

　また、この電気装置の製造方法は、封止材料とスペーサ材料とを同時に印刷することが好ましい。

　本電気装置によれば、封止部材およびスペーサを備える電気装置において、封止部材およびスペーサを形成する際に必要となる工程数が増加することを抑制できる。

図１は、本実施形態の表示装置１１を模式的に示す平面図である。図２は、図１に示す切断面線ＩＩ－ＩＩから見た表示装置１１の断面図である。図３は、画像表示領域１８の一部を拡大して模式的に示す平面図である。図４は、画像表示領域１８の一部を拡大して模式的に示す平面図である。図５は、画像表示領域１８の一部を拡大して模式的に示す平面図である。図６は、画像表示領域１８の一部を拡大して模式的に示す平面図である。図７は、図１に示す表示装置の断面構造を示す図である。図８は、有機ＥＬ素子の断面構造を示す図である。図９は、製造途中の表示装置の平面図である。

　本発明の電気装置は、支持基板と、該支持基板上に設定される封止領域内に設けられる電気回路と、封止領域を取囲んで前記支持基板上に設けられる封止部材と、前記封止部材を介して、前記支持基板に貼り合わされる封止基板と、前記電気回路および前記封止基板間に配置されるスペーサとを有する電気装置であって、前記電気回路は、有機層を有する電子素子を備え、前記封止部材と前記スペーサとは、同じ材料を用いて形成されている。

　本発明の電気装置は、有機層を有する電子素子を備える電気回路が組み込まれた種々の電気装置に適用することができる。有機層を有する電子素子としては、有機ＥＬ素子、有機光電変換素子および有機トランジスタなどをあげることができる。たとえば本発明の電気装置は、画素の光源またはバックライトとして用いられる有機ＥＬ素子が電気回路に組み込まれた表示装置、太陽電池や光センサとして用いられる有機光電変換素子が電気回路に組み込まれた光電変換装置、並びに上記有機ＥＬ素子、有機光電変換素子、およびその他の電子素子を駆動または制御するために用いられる有機トランジスタが電気回路に組み込まれた電気装置に適用することができる。なお以下では、画素の光源として用いられる有機ＥＬ素子が電気回路に組み込まれた表示装置を例にして、本発明の電気装置について説明する。

　表示装置には主にアクティブマトリクス駆動型の装置と、パッシブマトリクス駆動型の装置とがある。本発明は両方の型の表示装置に適用可能であるが、本実施形態では一例としてアクティブマトリクス駆動型の表示装置について説明する。

　＜表示装置の構成＞
　まず、電気装置としての表示装置１１の構成について説明する。図１は本実施形態の表示装置１１を模式的に示す平面図である。図２は、図１に示す切断面線ＩＩ－ＩＩから見た表示装置１１の断面図である。図７は、図２と同様に、図１に示す表示装置において、電気回路１４を構成するＥＬ素子を通る断面構造を詳細に示す図である。表示装置１１は支持基板１２と、該支持基板１２上に設定される封止領域１３内に設けられる電気回路１４と、封止領域１３を取囲んで前記支持基板１２上に設けられる封止部材１６と、前記封止部材１６を介して、前記支持基板１２に貼り合わされる封止基板１７と、前記支持基板１２および前記封止基板間に配置されるスペーサ２３とを有する電気装置であって、前記電気回路１４は、有機層を有する電子素子を備え、前記封止部材１６と前記スペーサ２３とは、同じ材料を用いて形成されている。

　図１において、支持基板１２の表面に設けられ、矩形環状の形状を有している部分が封止部材１６に相当し、この封止部材１６に取囲まれた部分が封止領域１３に相当する。

　本実施形態において図１に示される電気回路１４は、図７に示すように、画素の光源として用いられる多数の有機ＥＬ素子（電子素子）２４と、この有機ＥＬ素子２４を個別に駆動する画素回路ＰＣとを含んで構成される。なお、有機ＥＬ素子２４は、隔壁ＩＳ間に位置し、これらの間の空間に充填されているが、説明の明瞭化のため、図７では、隔壁ＩＳと有機ＥＬ素子２４との間は若干離間して描いてある。画素回路ＰＣは、支持基板１２の厚み方向（Ｚ軸方向）の一方から見て（以下、「平面視で」ということがある。）、画像情報を表示する領域（以下、画像表示領域１８ということがある。）に形成される。画素回路ＰＣは有機トランジスタまたは無機トランジスタやキャパシタなどによって構成される。また、電子素子２４は、有機ＥＬ素子に代えて、有機光電変換素子または有機トランジスタであってもよい。

　画素回路ＰＣ上には、この画素回路ＰＣを覆う絶縁膜ＩＬ１が形成される。絶縁膜ＩＬ１は、たとえば樹脂からなる有機絶縁膜や無機絶縁膜によって構成される。なお絶縁膜ＩＬ１の一部は、フリット剤を加熱溶融する際に加熱されるため、絶縁膜ＩＬ１には、耐熱性を有する膜を用いることが好ましい。そのため絶縁膜のうちで、少なくともフリット剤を加熱溶融する際に加熱される部位に設けられる絶縁膜ＩＬ１（又はＩＬ２）は、耐熱性の観点から無機絶縁膜によって構成されることが好ましい。このような無機絶縁膜にはたとえばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、およびシリコン酸化窒化膜などの金属酸化膜を用いることができる。無機絶縁膜の厚みは通常５０ｎｍ～３０００ｎｍ程度である。この絶縁膜ＩＬ１（又はＩＬ２）は電気回路を形成する工程中においてプラズマＣＶＤ法やスパッタ法などの既知の成膜方法で形成することができる。

　多数の有機ＥＬ素子２４は画素回路ＰＣ上に設けられる。すなわち有機ＥＬ素子は画像表示領域１８において上述の絶縁膜ＩＬ１上に設けられる。有機ＥＬ素子２４は、たとえばマトリクス状に配置され、画像表示領域１８において行方向Ｘおよび列方向Ｙにそれぞれ所定の間隔をあけて配置される。行方向をＸ軸、列方向をＹ軸とした場合、基板の厚み方向はＺ軸であり、これらの３軸は、三次元直交座標系を構成している。各有機ＥＬ素子２４と画素回路ＰＣとは、絶縁膜ＩＬ１を厚み方向に貫通する導電体Ｗ１，Ｗ２によって電気的に接続されている。すなわち、導電体Ｗ１は有機ＥＬ素子２４の上部電極Ｅ１(図８参照)に接続されており、導電体Ｗ２は有機ＥＬ素子２４の下部電極Ｅ２(図８参照)に接続されており、それぞれの導電体Ｗ１，Ｗ２は、画素回路ＰＣに接続されている。

　簡単な画素回路ＰＣは、単一のトランジスタからなり、外部からの電気配線１５が、このトランジスタのゲートに入力され、トランジスタの一方の端子を電源電位に、他方の端子をＥＬ素子の上部電極Ｅ１(図８参照)に接続し、ＥＬ素子の他方の下部電極Ｅ２(図８参照)を接地電位に接続する。ゲートに電気配線１５からの入力があると、トランジスタがＯＮするので、有機ＥＬ素子２４の電極Ｅ１，Ｅ２間に電圧が印加され、これらの間の発光層ＥＬ(図８参照)が発光する。

　支持基板１２は、たとえばガラス板、金属板、樹脂フィルム、およびこれらの積層体によって構成される。支持基板１２上に設けられる有機ＥＬ素子２４には、支持基板１２に向けて光を出射する、いわゆるボトムエミッション型の有機ＥＬ素子と、封止基板１７に向けて光を出射する、いわゆるトップエミッション型の有機ＥＬ素子とがある。ボトムエミッション型の有機ＥＬ素子２４が支持基板１２に搭載される場合、支持基板１２には光透過性を示す基板が用いられる。なおトップエミッション型の有機ＥＬ素子２４が支持基板１２に搭載される場合、支持基板１２には、不透光性を示す基板を用いてもよい。

　表示装置１１には、所定の電気信号を電気回路１４に入力するための多数の電気配線１５が設けられる。所定の電気信号とは、多数の有機ＥＬ素子２４をそれぞれ所定の光強度で個別に発光させるための電気信号であり、たとえばマトリクス状に配置される有機ＥＬ素子２４のうちで発光すべき素子を個別に選択するための電気信号や、各素子の発光強度を指定するための電気信号を意味する。表示装置１１には多数の有機ＥＬ素子２４が設けられるため、電気信号を伝送するための多数の電気配線が必要となる。上記電気信号は外部の電気信号入出力源１９から入力される。表示装置１１では、電気信号入出力源１９はいわゆるドライバによって実現される。多数の電気配線１５は、電気信号入出力源１９と、電気回路１４とを接続するために設けられるため、支持基板１２上において、前記封止領域１３内から封止領域１３外に延在して設けられる。この多数の電気配線１５上にも、通常は絶縁膜ＩＬ２が設けられる。すなわち電気配線１５は通常、絶縁膜ＩＬ２によって覆われている。なお、図７においては、絶縁膜ＩＬ１、ＩＬ２は共通絶縁膜からなる場合を示してあるが、これらは別材料からなることとしてもよい。多数の電気配線１５は、電気回路１４を中心にして、封止領域１３内から封止領域１３外に放射状に延在していてもよいが、本実施形態では図１に示すように、電気信号入出力源１９に収束するように、封止領域１３の外縁の一辺を通って、封止領域１３内から封止領域１３外に延在している。なお外部の電気信号入出力源１９とは、封止領域１３よりも外に設けられるものであり、本実施形態のように電気装置にドライバとして備えられたものであってもよく、また電気装置に備えられていなくてもよい。

　電気配線１５は、導電性の高い金属薄膜や、透明導電性酸化物によって構成される。具体的には、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの薄膜またはこれらの積層膜によって構成される。電気配線１５の厚みは通常１００ｎｍ～２０００ｎｍ程度であり、その幅は通常１０μｍ～２００μｍ程度である。

　封止部材１６は、支持基板１２上において、封止領域１３の外縁に沿って封止領域１３を取囲むように設けられる。換言すると封止領域１３は、封止部材１６に取囲まれた領域であり、その外縁は封止部材１６によって規定される。上述したように多数の電気配線１５は封止領域１３内から封止領域１３外に延在して設けられるため、封止領域の外縁に沿って延在する封止部材１６は、平面視で多数の電気配線１５に交差するように配置される。なお本実施形態では前述したように多数の電気配線１５は絶縁膜ＩＬ２によって覆われているため、封止部材１６は、絶縁膜ＩＬ２を介在させて電気配線１５上に設けられている。

　支持基板１２上にはさらにスペーサ２３が設けられる。スペーサ２３は封止部材１６によって囲まれる領域に設けられる。すなわちスペーサ２３は封止領域１３に設けられる。なお後述するように本実施形態におけるスペーサ２３は支持基板１２上に固着して設けられているわけではなく、支持基板１２に当接するように設けられている。

　スペーサ２３は封止基板１２に撓みが生じることを防ぐために設けられる。スペーサ２３は、封止基板１７に加わる応力が特定の部位に集中することを避けることができるように、封止基板１７に加わる応力が分散されるような配置で設けられる。たとえばスペーサ２３は、平面視で、連続して形成され、格子状やストライプ状に設けられる。なおスペーサ２３は離散的に設けられていてもよい。たとえば複数本の柱状のスペーサ２３が支持基板１２上に離散的に設けられていてもよく、行方向Ｘおよび列方向Ｙに所定の間隔をあけて複数本の柱状のスペーサ２３がマトリクス状に離散的に配置されていてもよい。

　封止部材１６とスペーサ２３とは、物理的に接続されていてもよいが、物理的に離間して配置されていることが好ましい。後述するように封止部材１６とスペーサ２３とが物理的に接続されている場合、封止部材となる封止材料を加熱溶融する際に、スペーサ２３となるスペーサ材料を介して電気回路も加熱され、結果として電気回路の特性が低下するおそれもあるが、封止部材１６とスペーサ２３とを離間して配置することによって、封止材料を加熱溶融する際に、スペーサ材料および電気回路１４が加熱されることを防ぐことができ、結果として電気回路１４の特性が低下することを防ぐことができるからである。

　スペーサ２３は、封止基板１７に加わる応力が分散されるような配置で設けられていればよく、応力の観点からはその配置に制限はない。しかしながら封止基板１７に向けて光を出射するトップエミッション型の有機ＥＬ素子が支持基板に設けられる場合、光がスペーサ２３によって遮られることがあるため、スペーサ２３は、支持基板の厚み方向の一方から見て、有機ＥＬ素子が設けられる領域を除く残余の領域に配置されることが好ましい。なお支持基板に向けて光を出射するボトムエミッション型の有機ＥＬ素子が設けられる場合には、有機ＥＬ素子の配置とは無関係にスペーサ２３を配置してもよい。

　以下、図３～図６を参照して、トップエミッション型の有機ＥＬ素子が設けられる場合のスペーサ２３の配置について説明する。

　図３～図６は画像表示領域１８の一部を拡大して模式的に示す平面図である。図３～図６では、各有機ＥＬ素子２４をそれぞれ略矩形形状の破線で示し、スペーサ２３をそれぞれ実線で示し、さらにスペーサ２３を表す部分にはハッチングを施している。

　前述したように有機ＥＬ素子２４は、行方向Ｘおよび列方向Ｙにそれぞれ所定の間隔をあけてマトリクス状に配置されている。通常、支持基板１２上には各有機ＥＬ素子２４を区分けするための隔壁ＩＳ（図７参照）が設けられている。隔壁ＩＳは、平面視で、たとえば格子状に設けられ、この格子状の隔壁によって囲まれる領域に有機ＥＬ素子がそれぞれ設けられる。換言すると、図３～図６において、有機ＥＬ素子２４が設けられる領域を除く残余の領域に隔壁ＩＳが設けられる。なお隔壁の形状は格子状には限られない。たとえばストライプ状の隔壁が設けられることもある。この場合、たとえば行方向Ｘに延在する複数本の隔壁がそれぞれ列方向Ｙに所定の間隔をあけて設けられる。各有機ＥＬ素子は各隔壁間に設けられ、それぞれ各隔壁間において、行方向Ｘに所定の間隔をあけて配置される。

　上述のようにスペーサ２３は平面視で有機ＥＬ素子２４が設けられる領域を除く残余の領域に設けられる。そのためたとえば隔壁が設けられている場合、スペーサ２３は、平面視で隔壁ＩＳ上に設けられる。なおスペーサ２３は隔壁ＩＳに接して設けられていてもよいが、通常は、導電性薄膜や絶縁膜を介して隔壁上に配置されている。

　図３～図６に示すように本実施形態では有機ＥＬ素子２４が設けられる領域を除く残余の領域は、格子状に設定される。たとえばスペーサ２３は、図３に示すように格子の全ての交点にそれぞれ設けられる。

　なおスペーサ２３は格子の全ての交点に設けられる必要はない。たとえばカラー表示装置の場合、赤色、緑色、青色の光をそれぞれ出射する３種類の有機ＥＬ素子２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂが設けられることが多いが、スペーサ２３は、設けられる素子の種類の数（図４では「３種類」）に応じて、行方向Ｘに所定の交点（図４では「２交点」）をあけて設けてもよい。

　また前述したようにスペーサ２３は、連続して形成されていてもよく、格子状（図５参照）やストライプ状（図６参照）に設けられていてもよい。図５では、行方向Ｘに延在する複数本のスペーサ２３、および列方向Ｙに延在する複数本のスペーサ２３がそれぞれ全ての有機ＥＬ素子間に設けられている例を示しているが、上述の離散的に配置されるスペーサ２３と同様に、必ずしも全ての有機ＥＬ素子間に設けられている必要はない。また図６では、行方向Ｘに延在する複数本のスペーサ２３がそれぞれ全ての有機ＥＬ素子間に設けられている例を示しているが、上述の離散的に配置されるスペーサ２３と同様に、必ずしも全ての有機ＥＬ素子間に設けられている必要はない。

　封止部材１６の幅および厚みは、必要とされる気密度や封止材料の特性などを考慮して設定されるが、その幅は通常５００μｍ～２０００μｍ程度であり、その厚みは通常５μｍ～５０μｍ程度である。また柱状のスペーサを設ける場合、その幅は通常１０μｍ～８０μｍ程度であり、平面視で所定の方向に連続して延在するスペーサ２３を設ける場合、その幅は、通常１０μｍ～８０μｍ程度である。なお後述する方法でスペーサ２３を形成する場合、封止部材１６とほぼ同じ厚さのスペーサが形成される。

　封止基板１７は、封止部材１６を介して、支持基板に貼り合わされる。封止基板１７は、ガラス板、金属板、樹脂フィルム、およびこれらの積層体によって構成される。封止基板１７に向けて光を出射する、いわゆるトップエミッション型の有機ＥＬ素子が支持基板１２に搭載される場合、封止基板１７は光透過性を示す部材によって構成される。

　＜表示装置の製造方法＞
　次に表示装置の製造方法について説明する。

　本発明の電気装置の製造方法は、前記電気回路が設けられた支持基板を用意する工程と、前記封止領域の外縁に沿って、前記封止部材となる封止材料を供給するとともに、前記封止材料によって囲まれる領域に、前記スペーサとなるスペーサ材料を供給する工程と、前記封止部材となる封止材料を介して前記封止基板を前記支持基板に貼り合せる工程と、前記封止材料に電磁ビームを照射し、前記封止材料を加熱溶融する工程と、前記封止材料を冷却し、硬化させて前記封止部材を構成する工程とを含み、前記封止材料と前記スペーサ材料とが同じ材料である。

　（電気回路が設けられた支持基板を用意する工程）
　まず図１に示した電気回路１４が設けられた支持基板１２を用意する。なお本実施形態では支持基板１２上に電気配線１５も設けられるため、電気回路１４および電気配線１５が設けられた支持基板を用意する。すなわち有機ＥＬ素子を駆動する回路および複数の有機ＥＬ素子２４からなる電気回路１４、および電気配線１５がその上に形成された支持基板１２を用意する。なお、支持基板１２に、有機ＥＬ素子２４を駆動する回路ＰＣおよび電気配線１５を形成し、さらにこの上に複数の有機ＥＬ素子２４を形成することによって、電気回路１４および電気配線１５が設けられた支持基板１２を用意してもよい。

　画素回路ＰＣおよび電気配線１５は周知の半導体技術を用いて形成することができる。

　有機ＥＬ素子２４は、複数の層が積層されて構成される。具体的には、図８に示すように、一対の電極Ｅ１，Ｅ２と、該電極Ｅ１，Ｅ２間に設けられる発光層ＥＬとを含んで構成される。例えば、上部電極Ｅ１を陰極とし、下部電極Ｅ２を陽極とすることができるが、この逆でもよい。なお有機ＥＬ素子２４は、発光層ＥＬの他に、必要に応じて、正孔注入層、正孔輸送層および電子ブロック層などからなる陽極側有機層Ｌ２、電子注入層、電子輸送層および正孔ブロック層などからなる陰極側有機層Ｌ１を備えうる。電極Ｅ１又はＥ２と、発光層ＥＬとが直接接触していてもよい。有機ＥＬ素子２４は、これら有機ＥＬ素子２４を構成する複数の層を順次積層することによって、画素回路ＰＣ（図７参照）上に形成することができる。各層は、蒸着法やスパッタリング法などの乾式法、又はインクジェット法やノズルプリンティング法、スピンコート法などの湿式法を用いて順次積層することができる。

　（封止部材およびスペーサとなる材料を供給する工程）
　本工程では、封止領域１３の外縁に沿って、前記封止部材１６となる封止材料を供給するとともに、前記封止材料によって囲まれる領域に、前記スペーサ２３となるスペーサ材料を供給する。封止材料およびスペーサ材料は、支持基板１２および封止基板１７のうちの少なくともいずれか一方に供給すればよい。本実施形態では封止基板１７上に封止材料およびスペーサ材料を供給する。

　封止材料およびスペーサ材料には同じ材料を用いる。このような封止材料およびスペーサ材料として本実施形態ではペースト状のフリット剤を使用する。ペースト状のフリット剤は、フリットガラス粉末とビヒクルとを含んで構成される。ビヒクルは、バインダーと、このバインダーおよびフリットガラス粉末を分散する溶剤とからなる。なおフリットガラス粉末には、Ｖ_２Ｏ_５、ＶＯ、ＳｎＯ、ＳｎＯ_２、Ｐ_２Ｏ_５、Ｂｉ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、およびＳｉＯ_２などを含有成分とする低融点ガラス粉末を用いことができ、たとえば旭硝子株式会社社製のBAS115，BＮＬ115BB-N，FP-74などを用いることができる。バインダーには、ニトロセルロース(nitro cellulose)、アクリル酸メチル(methyl acrylate)、アクリル酸エチル(ethyl acrylate)、アクリル酸ブチル(butyl acrylate)、エチルセルロース(ethyl cellulose)、ヒドロキシプロピルセルロース(hydroxypropyl cellulose)、ブチルセルロース(butyl cellulose)などを用いることができる。溶剤には、ブチルカルビトールアセテート(butyl carbitol acetate)、プロピレングリコールジアセテート(propylene glycol diacetate)、メチルエチルケトン(methyl ethyl ketone)、エチルカルビトールアセテート(ethl carbitol acetate)、酢酸アミル(Amyl acetate)などを用いることができる。

　封止材料およびスペーサ材料は公知の塗布方法によって供給することができる。たとえばスクリーン印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法およびノズルプレィンティング法などの印刷法、並びにディスペンサを用いた塗布法などによって供給することができる。これらの中でも、被塗布面上における封止材料の膜厚の均一性、および塗布状態の再現性などの膜厚制御性が良好で、かつ塗布に要する時間が短いために、印刷法が好ましく、スクリーン印刷法がさらに好ましい。

　封止材料およびスペーサ材料の供給は、封止材料とスペーサ材料とをそれぞれ別の工程で供給してもよいが、工程数を削減するために、封止材料とスペーサ材料とは同じ工程で同時に供給することが好ましい。封止材料とスペーサ材料とを同時に供給する方法としては、上述の印刷法があげられる。

　なお前述したように封止部材とスペーサとは離間して配置されていることが好ましいため、封止材料とスペーサ材料とは、連ならないように互いに離間させて供給することが好ましい。

　次に本実施形態では仮焼成を行う。すなわち、封止材料とスペーサ材料とを供給した後であって、封止基板１７を支持基板１２に貼り合せる工程の前に、供給された封止材料および供給されたスペーサ材料を、封止材料およびスペーサ材料が溶融する温度よりも低い温度で加熱する。仮焼成を行うことにより、封止材料およびスペーサ材料のうちの不要な成分が除去される。すなわち仮焼成を行うことにより溶剤が気化するとともにバインダーが燃焼し、フリット剤からビヒクルが除去される。その結果として封止基板１７上にはフリットガラス粉末が残留する。また仮焼成を行うことによって封止材料およびスペーサ材料を封止基板に固着させることができる。さらに、仮焼成によって予め不要な成分が除去されるので、封止材料を加熱溶融する工程中および封止後に、封止材料およびスペーサ材料から不要なガスが気化することを防ぐことができ、電子素子の劣化の原因となるガスが、封止材料およびスペーサ材料から封止領域に放出されることを防ぐことができる。仮焼成は、封止材料およびスペーサ材料が溶融する温度よりも低い温度であって、かつビヒクルを除去することのできる温度で行われ、たとえば３００℃～５００℃で行われる。なお封止材料およびスペーサ材料の他に、加熱することによって化学変化するような部材が封止基板１７に設けられている場合には、他の部材が化学変化しないような温度で仮焼成を行うことが好ましい。

　（封止基板を支持基板に貼り合せる工程）
　次に封止基板を支持基板に貼り合せる。本実施形態では仮封止を行う。仮封止は、たとえばまず封止材料に沿ってその外側に、仮封止部材となる仮封止材料を供給し、次に、真空中または不活性ガス雰囲気中において、封止基板１７を支持基板１２に貼り合せる。図９は、基板貼り合わせ後における表示装置の平面図であり、封止基板１７の記載は省略してある。封止部材１６の外側を取り囲むように仮封止部材１６Ａが位置している。なお、同図では、封止された空間内に充填材料Ｎを充填する場合に用いるダム部材１６Ｂも示されている。ダム部材１６Ｂについては後述する。

　仮封止材料にはたとえば光硬化性樹脂が用いられる。その後、仮封止材料に光を照射することによって仮封止材料を硬化し、仮封止を行う。仮封止材料にはたとえば紫外線硬化型エポキシ樹脂、紫外線硬化型アクリル樹脂などを用いることができる。なお図１には仮封止部材が示されていないが、仮封止を行う場合、光硬化性樹脂が封止部材１６に沿って延在するため、実際には、たとえば図１では封止部材および光硬化性樹脂を表す二本の線が、図９に示すように、封止領域の外縁に沿って延在している。なお光硬化性樹脂と封止部材１６とが近接して配置されている場合、封止材料をレーザで加熱溶融する際に光硬化性樹脂が燃焼するおそれがあるため、光硬化性樹脂と封止部材１６とは０．５ｍｍ以上離間して配置することが好ましい。

　また他の実施形態として、フリット封止後に、仮封止に必要な部位ではあるが電気装置の構成には不要な部位を電気装置から切り離してもよく、たとえば仮封止に使用された光硬化性樹脂と、封止部材との間で基板を分断し、光硬化性樹脂が配置された部分を不要部分として電気装置から切り離してもよい。この場合、仮封止の際には、光硬化性樹脂は、封止部材１６から所定の距離だけ離間させて、封止部材１６を取囲むように配置すればよい。

　真空中で仮封止を行う場合、その真空度としては１Ｐａ～９０ｋＰａが好ましい。また不活性ガス雰囲気中で仮封止を行う場合、露点が－７０℃以下の不活性ガス雰囲気中で仮封止を行うことが好ましい。なお不活性ガスとしてはアルゴンや窒素を用いることができる。また仮封止材料に照射する光には紫外線を用いることができる。このように真空中または不活性ガス雰囲気中において仮封止を行うことによって、封止領域中の水分濃度および酸素濃度を大気よりも低減することができる。なお仮封止では気密度が低いが、仮封止された状態において後述のフリット封止を行い、封止領域の気密度を高めることによって、封止領域中の水分濃度および酸素濃度が大気よりも低減された状態を保つことができる。

　封止基板１７と支持基板１２との貼り合わせはアライメントマークを基準にして行えばよい。たとえば封止基板および支持基板にそれぞれアライメントマークを予め施しておき、このアライメントマークの位置を光学センサで認識し、さらに、認識した位置情報に基づいて、封止基板および支持基板の位置合わせを行い、その後、封止基板と支持基板とを貼り合せればよい。

　（封止材料を加熱溶融する工程）
　本実施形態では仮封止後、大気中において封止材料を加熱溶融する。なお本工程ではスペーサ材料は加熱しない。封止材料の加熱溶融は、封止部材１６となる封止材料に電磁ビームを照射することによって行う。

　本実施形態では電磁ビームの照射は、支持基板１２および封止基板１７のうちの封止基板１７側から行う。すなわち電磁ビームを出射するヘッド（以下、電磁ビーム照射ヘッドということがある。）を封止基板１７上に配置し、封止基板１７に向けて電磁ビームを照射する。電磁ビーム照射ヘッドから出射された電磁ビームは、封止基板１７を透過し、封止部材１６となる封止材料に照射される。電磁ビームには、エネルギー密度の高い光が好適に用いられ、レーザ光が好適に用いられる。

　また電磁ビームには、封止材料が効率的に光エネルギーを吸収する波長の光であって、かつ封止基板１７を高い透過率で透過する波長の光を用いることが好ましい。換言すると、封止基板１７には電磁ビームが透過する部材が好適に用いられ、封止材料には電磁ビームを吸収する材料が好適に用いられる。電磁ビームに使用される光のピーク波長は、通常１９０ｎｍ～１２００ｎｍであり、３００ｎｍ～１１００ｎｍであることが好ましい。電磁ビームを放射するレーザ装置には、たとえばＹＡＧレーザ、半導体レーザ（ダイオードレーザ）、アルゴンイオンレーザ、エキシマレーザなどを用いることができる。

　電磁ビームの照射は、たとえば電磁ビーム照射ヘッドを３次元的に移動可能な制御装置を用いて行うことができる。たとえば封止材料との間に所定の間隔をあけて電磁ビーム照射ヘッドを配置し、封止材料に電磁ビームを照射しつつ、封止材料に沿って電磁ビーム照射ヘッドを走査すればよい。なお電磁ビームの照射は、電磁ビームの光強度を変動させて行ってもよいが、封止材料が配置された全領域に亘って、同じ光強度で前記電磁ビームを照射することが好ましい。装置の設定が簡便になるからである。また光強度を変える場合にはその際に電磁ビーム照射ヘッドの走査スピードを下げることもありうるが、光強度を一定に保ちつつ、電磁ビーム照射ヘッドを走査する場合、電磁ビーム照射ヘッドを封止材料に沿って１周させる際に要する時間を短縮することができる。なお電磁ビームの照射は、貼り合わされた封止基板および支持基板に対して、電磁ビーム照射ヘッドを相対的に走査すればよく、電磁ビーム照射ヘッドに限らず、たとえば貼り合わされた封止基板１７および支持基板１２を移動させることによって行ってもよく、また貼り合わされた封止基板１７および支持基板１２と、電磁ビーム照射ヘッドとの両方を移動させることによって行ってもよい。貼り合わされた封止基板１７および支持基板１２の移動は、移動機構が設けられたステージ上に、貼り合わされた封止基板１７および支持基板１２を載置し、このステージを移動させることによって行うことができる。

　電磁ビームはそのスポット径を調整することが好ましい。スポット径の大きさは、集光レンズなどの光学要素を用いることによって調整することができる。封止材料におけるスポット径の大きさは、通常、封止材料の幅程度に調整することが好ましい。スポット径が小さすぎると封止材料が局所的に加熱されることになり、また大きすぎると封止材料以外の部材も加熱されてしまうからである。本明細書においてスポット径は、光軸に垂直な平面で電磁ビームを切断したときに、光軸上の光強度に対して、光強度が「１／ｅ＾２」となる位置を結んでできる曲線の直径を意味し、記号「ｅ」はネイピア数を意味する。なお前記曲線は、必ずしも真円とはならないが、曲線の直径を求める場合には曲線を円に近似させてその直径を算出すればよい。

　このように電磁ビームのスポット径を調整することによって封止材料のみを加熱・溶融することができる。仮にスペーサ材料も加熱溶融する場合、スペーサ材料が加熱されることによって電気回路も加熱され、電気回路が熱によって劣化するおそれがあるが、本実施形態ではスペーサ材料を加熱溶融しないため、本工程において電気回路が劣化することを防ぐことができる。また封止材料とスペーサ材料とを離間させて配置した場合、封止材料を加熱したとしても、その熱がスペーサ材料に伝わらないため、電気回路が加熱されることを防ぐことができ、本工程において電気回路が劣化することを防ぐことができる。

　（封止部材を構成する工程）
　次に、溶融した封止材料を冷却し、硬化させて封止部材１６を構成する。なお溶融した封止材料は、表示装置の周囲の温度を下げることによって冷却してもよいが、自然冷却によってその温度を下げてもよい。たとえば電磁ビームの照射を止めることにより封止材料の温度は自然に低下するため、溶融した封止材料は自然に硬化する。なお本実施形態におけるスペーサ材料は、溶融させないが、仮焼成によって固化するため、スペーサ２３として好適に機能する。またスペーサ２３は、仮焼成によって封止基板１７に固着されるが、支持基板側に固着するための処理を施していないため、支持基板側には当接しているだけである。

　このように封止部材１６およびスペーサ２３を形成することによって、ほぼ同じ厚さの封止部材１６とスペーサ２３とが形成される。なお支持基板１２と封止基板１７との間隔は、封止部材１６が設けられる部位と、スペーサ２３が設けられる部位とで異なることがある。スペーサ２３の設けられる部位には、電気回路（本実施形態では有機ＥＬ素子）が設けられることがあるため、その分だけ厚みが増すことがあるからである。しかしながら有機ＥＬ素子２４は、封止部材１６およびスペーサ２３の厚さと比べると、その厚さを無視することができる程に薄いため、封止部材の設けられる部位と、スペーサの設けられる部位とで、支持基板と封止基板との間隔が異なっていたとしても、この違いに起因して生じる応力は小さく、封止基板に与える影響も少ない。なお電気回路１４の厚みが厚く、それによって生じる上述の応力が大きくなる場合には、発生する応力が小さくなるように、支持基板１２または封止基板１７の厚みを調整すればよい。たとえば封止部材１６の設けられる部位に沿って、支持基板１２または封止基板１７に凸条を形成してもよい。また逆に、電気回路が設けられる部位に、支持基板１２または封止基板１７に凹みを形成していてもよい。

　以上説明したように、同じ材料を使用して封止部材１６およびスペーサ２３を形成することによって、封止部材１６を形成する過程において、同時にスペーサ２３も形成することができる。そのため、封止部材に加えてスペーサ２３を備える装置であっても、スペーサ２３を形成するための工程を別に設ける必要がなく、装置の製造に要する工程数の増加を抑制することができる。

　また本実施形態の他の実施形態では、発光装置は、支持基板１２と、封止基板１７と、封止部材１６とによって囲まれる領域に充填される充填部材Ｎ（図９参照）をさらに有していてもよい。

　上述したようにたとえばトップエミッション型の有機ＥＬ素子を設ける場合、有機ＥＬ素子２４から放射される光は、有機ＥＬ素子２４と封止基板１７との間の空間を通り、さらに封止基板１７を通って外界に出射する。有機ＥＬ素子２４と封止基板１７との間の空間が、充填部材Ｎ（図９参照）によって充填されていない場合、その屈折率は「１」程度である。これに対して封止基板１７にガラス板を用いた場合、その屈折率は１．４５～１．５５程度であり、上述の空間と封止基板１７との間には屈折率差が生じる。この屈折率差に起因して反射が生じる。本実施形態では上述の空間に充填部材Ｎを充填することにより、上述の空間と封止基板１７との屈折率差を小さくし、上述の空間と封止基板１７との間の屈折率差に起因する反射を抑制することができる。

　封止基板１７の屈折率をｎ１とし、充填部材Ｎの屈折率をｎ２とすると、ｎ１，ｎ２は、以下の関係を満たすことが好ましい。

　｜ｎ１－ｎ２｜＜ｎ１－１
　上記式は、左辺が支持基板１７と充填部材Ｎとの屈折率差の絶対値を表し、右辺が支持基板１７と空気との屈折率差を表す。このような充填部材Ｎを設けることによって、有機ＥＬ素子から放射される光が装置内部で反射することを抑制し、光が装置内部に閉じ込められることを抑制することができる。

　充填部材Ｎにはたとえば光硬化性樹脂が用いられる。硬化する前の光硬化性樹脂として流動性の高い材料を使用する場合、この材料を所定の位置に保持するために、いわゆるダム部材１６Ｂ（図９参照）が用いられることがある。ダム部材１６Ｂは、たとえば封止部材１６の内側であって、この封止部材１６に沿って、画像表示領域１８を取囲むように形成される。充填部材Ｎは、ダム部材１６Ｂに囲まれる領域内に充填される。ダム部材１６Ｂとなる材料には、充填部材Ｎとなる材料よりも形体保持性の高い材料が用いられる。なおスペーサ２３も、このダム部材１６Ｂに囲まれる領域に設けられる。

　ダム部材１６Ｂおよび充填部材Ｎは、たとえば封止材料およびスペーサ材料が仮焼成された後であって、支持基板１２と封止基板１７とが貼り合わされる前に、封止基板１７上に設けられる。

　ダム部材１６Ｂは、封止性能の観点からは紫外線硬化型または熱硬化型の材料を用いて形成されることが好ましく、たとえばエポキシ樹脂やアクリル樹脂によって構成される。また充填部材Ｎは、有機ＥＬ素子２４の発光波長の光に対して透光性を示す材料によって構成されることが好ましく、たとえばエポキシ樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、フルオレン系樹脂、シクロオレフィンポリマーなどによって構成される。

　充填部材Ｎに加えてダム部材１６Ｂを形成する場合、ダム部材１６Ｂとなる材料を先に配置する。まず封止基板１７上において、封止材料の配置に沿って、その内側にダム部材１６Ｂとなる材料を供給する。さらに充填部材Ｎとなる材料を、ダム部材１６Ｂとなる材料に囲まれた領域に供給する。その後、上述したように封止基板１７を支持基板１２に貼り合わせる。なおダム部材１６Ｂには、上述した仮封止において封止部材１６に沿ってその外側に配置される仮封止材料１６Ａと同じ材料を用いることが好ましい。さらに、ダム部材１６Ｂとなる材料と仮封止材料とは、同じ工程で、同時に供給することが好ましい。このように仮封止材料と、ダム部材１６Ｂとを同じ工程で形成することによって、工程数を削減することができる。ダム部材１６Ｂおよび充填部材Ｎとなる材料は、封止材料およびスペーサ材料を供給する方法として上述した方法と同様の方法によって供給することができる。

　封止基板１７を支持基板１２に貼り合わせた後には、たとえば光を照射することによってダム部材１６Ｂおよび充填部材Ｎを硬化する。

　以上では、電気回路１４が支持基板に設けられた形態の表示装置について説明したが、封止基板１７にも電気回路が設けられていてもよい。たとえば電気回路１４の一部を駆動する画素回路ＰＣを支持基板に設け、有機ＥＬ素子２４を封止基板１７に設けてもよい。なお支持基板１２に設けられた画素回路ＰＣ（図７参照）と、封止基板１７に設けられた有機ＥＬ素子２４とは、所定の導電性部材によって電気的に接続される。

　また上述の表示装置では、有機層を有する電子素子として有機ＥＬ素子２４が設けられた表示装置について説明したが、画素回路ＰＣの一部を構成するトランジスタに、有機層を有する電子素子として有機トランジスタを用いてもよい。

　１１　　表示装置
　１２　　支持基板
　１３　　封止領域
　１４　　電気回路
　１５　　電気配線
　１６　　封止部材
　１７　　封止基板
　１８　　画像表示領域
　１９　　電気信号入出力源
　２３　　スペーサ
　２４　　有機ＥＬ素子

Claims

　支持基板と、
　該支持基板上に設定される封止領域内に設けられる電気回路と、
　前記封止領域を取囲んで前記支持基板上に設けられる封止部材と、
　前記封止部材を介して、前記支持基板に貼り合わされる封止基板と、
　前記支持基板および前記封止基板間に配置されるスペーサとを有する電気装置であって、
　前記電気回路は、有機層を有する電子素子を備え、
　前記封止部材と前記スペーサとは、同じ材料を用いて形成されている、電気装置。
　前記封止部材と前記スペーサとは、離間して配置されている、請求項１記載の電気装置。
　前記支持基板と、前記封止基板と、前記封止部材とによって囲まれる領域に充填されている充填部材をさらに含む、請求項１に記載の電気装置。
　前記電子素子が、有機ＥＬ素子、有機光電変換素子または有機トランジスタである請求項１に記載の電気装置。
　前記電子素子が、有機ＥＬ素子であり、
　該有機ＥＬ素子は、前記封止基板に向けて光を放ち、
　前記スペーサは、前記支持基板の厚み方向の一方から見て、前記有機ＥＬ素子が設けられる領域を除く残余の領域に配置されている、請求項１に記載の電気装置。
　請求項１に記載の電気装置の製造方法であって、
　前記電気回路が設けられた前記支持基板を用意する工程と、
　前記封止領域の外縁に沿って、前記封止部材となる封止材料を供給するとともに、前記封止材料によって囲まれる領域に、前記スペーサとなるスペーサ材料を供給する工程と、
　前記封止部材となる封止材料を介して前記封止基板を前記支持基板に貼り合せる工程と、
　前記封止材料に電磁ビームを照射し、前記封止材料を加熱溶融する工程と、
　前記封止材料を冷却し、硬化させて前記封止部材を構成する工程とを含み、
　前記封止材料と前記スペーサ材料とが同じ材料である、電気装置の製造方法。
　前記封止材料と前記スペーサ材料とを供給した後であって、前記封止基板を前記支持基板に貼り合せる工程の前に、供給された前記封止材料および供給された前記スペーサ材料を、前記封止材料および前記スペーサ材料が溶融する温度よりも低い温度で加熱する工程をさらに含む、請求項６記載の電気装置の製造方法。
　前記封止材料と前記スペーサ材料とを印刷法によって供給する、請求項６記載の電気装置の製造方法。
　前記封止材料と前記スペーサ材料とを同時に印刷する、請求項８記載の電気装置の製造方法。