WO2018096995A1

WO2018096995A1 - フレキシブル表示装置及びフレキシブル表示装置の封止方法

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Publication number: WO2018096995A1
Application number: PCT/JP2017/041047
Authority: WO
Inventors: 梶山　康一; 水村　通伸; 吉司小川
Original assignee: V Technology Co Ltd
Current assignee: V Technology Co Ltd
Priority date: 2016-11-25
Filing date: 2017-11-15
Publication date: 2018-05-31
Anticipated expiration: 2019-05-25
Also published as: JP2018084764A; TW201834232A

Abstract

本発明は、フレキシブル基板（１）上に有機ＥＬ表示層（２）と封止膜層（５）とを積層した有機ＥＬ表示装置であって、フレキシブル基板（１）上にて有機ＥＬ表示層（２）の周辺領域に有機ＥＬ表示層（２）を駆動するために設けられた周辺回路部（３）と、周辺回路部（３）の周縁部に沿って設けられ、フレキシブル基板（１）と封止膜層（５）とを接合する低融点金属封止膜（４）と、低融点金属封止膜（４）に対応して封止膜層（５）上に設けられたフィルムヒータ（６）と、を備えたものである。

Description

フレキシブル表示装置及びフレキシブル表示装置の封止方法

　本発明は、可撓性の基板上に表示層と封止膜層とを積層したフレキシブル表示装置に関し、特に封止膜層の周縁領域におけるクラックやひび割れの発生を抑制すると共に、発生したクラックやひび割れの修復を可能にするフレキシブル表示装置及びフレキシブル表示装置の封止方法に係るものである。

　従来の、この種のフレキシブル表示装置は、可撓性の基板上に設けられた有機ＥＬ表示層を覆ってガスバリア性シート（封止膜層）を配置し、ガスバリア性シートの周縁領域と基板とを接着剤膜を介して接着するものとなっていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９－０３８００３号公報

　しかし、このような従来のフレキシブル表示装置においては、接着剤膜としてエポキシ樹脂やアクリル樹脂等の熱硬化性樹脂が使用されるが、これらの樹脂は、塑性変形性を有しないため、例えば折りたたみ式又はロール巻式のフレキシブル有機ＥＬ表示装置に適用された場合には、クラックやひび割れが発生するという問題がある。そして、一旦発生したクラックやひび割れは、修復することができず、有機ＥＬ表示装置の寿命を縮める等の信頼性の問題があった。

　そこで、本発明は、このような問題点に対処し、封止膜層の周縁領域におけるクラックやひび割れの発生を抑制すると共に、発生したクラックやひび割れの修復を可能にするフレキシブル表示装置及びフレキシブル表示装置の封止方法を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するために、本発明によるフレキシブル表示装置は、可撓性の基板上に表示層と封止膜層とを積層したフレキシブル表示装置であって、前記基板上にて前記表示層の周辺領域に前記表示層を駆動するために設けられた周辺回路部と、前記周辺回路部の周縁部に沿って設けられ、前記基板と前記封止膜層とを接合する低融点金属封止膜と、前記低融点金属封止膜に対応して設けられたフィルムヒータと、を備えたものである。

　また、本発明によるフレキシブル表示装置の封止方法は、可撓性の基板上に表示層と封止膜層とを積層したフレキシブル表示装置の封止方法であって、前記基板上にて前記表示層の周辺領域に、該表示層を駆動するために設けられた周辺回路部の周縁部に沿って低融点金属封止膜を形成する第１ステップと、前記表示層、前記周辺回路部及び前記低融点金属封止膜を覆って前記封止膜層を配置する第２ステップと、前記低融点金属封止膜を加熱溶融させて前記基板と前記封止膜層とを接合する第３ステップと、を実行するものである。

　本発明によれば、使用する低融点金属封止膜が塑性変形性を有するために、封止膜層の周縁領域におけるクラックの発生を抑制することができる。また、例えクラックやひび割れが発生しても、低融点金属封止膜に対応して設けられたフィルムヒータを加熱して低融点金属封止膜を溶融させ又はアニールすることにより、上記クラックやひび割れを修復することができる。したがって、フレキシブル表示装置の信頼性を向上することができる。

本発明によるフレキシブル表示装置の第１の実施形態を断面で示す要部拡大正面図である。上記第１の実施形態の変形例を示す要部拡大正面図である。本発明によるフレキシブル表示装置の封止方法を説明する工程図である。本発明によるフレキシブル表示装置の封止方法の変形例を説明する工程図である。折りたたみ式フレキシブルフレキシブル表示装置を示す平面図である。本発明によるフレキシブル表示装置の第２の実施形態を断面で示す要部拡大正面図である。本発明によるフレキシブル表示装置の第３の実施形態を断面で示す要部拡大正面図である。本発明によるフレキシブル表示装置の第４の実施形態を断面で示す要部拡大正面図である。

　以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明によるフレキシブル表示装置の第１の実施形態を断面で示す要部拡大正面図である。このフレキシブル表示装置は、可撓性の基板上に表示層と封止膜層とを積層したもので、フレキシブル基板１と、有機ＥＬ表示層２と、周辺回路部３と、低融点金属封止膜４と、封止膜層５と、フィルムヒータ６と、を備えて構成されている。ここでは、フレキシブル表示装置が有機ＥＬ表示装置である場合について説明する。

　上記フレキシブル基板１は、後述の有機ＥＬ表示層２を支持するものであり、水分や酸素に対して高いバリア性を有すると共に、屈曲性、耐熱性、エッチング耐性，発光デバイスに必要な光学特性を有するもので、例えばポリイミドとポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）との積層構造等であり、公知のバリアフィルムを使用することができる。

　上記フレキシブル基板１の上面には、有機ＥＬ表示層２が設けられている。この有機ＥＬ表示層２は、フレキシブル基板１側から陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、陰極を積層形成した複数の画素をマトリクス状に配置したもので、外部から後述の周辺回路部３を介して供給される映像信号に応じて発光する表示層となるものである。

　上記フレキシブル基板１上にて上記有機ＥＬ表示層２の周辺領域には、周辺回路部３が設けられている。この周辺回路部３は、外部に備えられた駆動回路部から供給される映像信号を上記有機ＥＬ表示層２の各画素に伝達するためのもので、ポリイミドフィルム等の樹脂層７の内部に銅やアルミニウム等の良導体の金属配線８を形成したものである。

　上記周辺回路部３の周縁部に沿って低融点金属封止膜４が設けられている。この低融点金属封止膜４は、フレキシブル基板１と後述の封止膜層５とを接合するためのものであり、塑性変形性を有する低融点金属又は低融点合金の膜である。そして、低融点金属封止膜４の融点は、有機ＥＬ表示層２の耐熱温度よりも低いことが望ましい。

　一般に、有機ＥＬ材料の耐熱温度は、百数十度と言われている。また、高分子有機ＥＬ材料は、２００℃を超える高い耐熱温度を有している。したがって、低融点金属封止膜４としては、融点が２００℃以下の低融点金属又は低融点合金が選択される。例えばＳｎ―Ｂｉ－Ｃｕ合金は、融点が１７０℃程度であり、Ｓｎ―Ｂｉ－Ａｇ合金は、融点が１３０℃程度である。特に、折りたたみ式のフレキシブル有機ＥＬ表示装置においては、低融点金属封止膜４として塑性変形性が特に大きいＳｎ―Ｂｉ－Ｃｕ系合金等を選択するのが望ましい。

　この場合、上記低融点金属封止膜４をフレキシブル基板１側及び封止膜層５側から挟んで、低融点金属封止膜４との親和性の高い金属膜９（例えば、ＮｉやＣｕ等）が配置されるのが望ましい。詳細には、上記金属膜９は、上記低融点金属封止膜４に対応して上記フレキシブル基板１及び封止膜層５に成膜又はめっきして設けるのがよい。これにより、低融点金属封止膜４とフレキシブル基板１及び封止膜層５との密着性を向上することができる。なお、低融点金属封止膜４をフレキシブル基板１及び封止膜層５に直接接合することができる場合には、上記金属膜９は無くてもよい。

　上記有機ＥＬ表示層２上には、封止膜層５が積層形成されている。この封止膜層５は、外部から水分及び酸素が侵入するのを防止して有機ＥＬ表示層２を保護するバリア層として機能するものであり、例えば可視光を透過する透明な樹脂フィルムとシリコン窒化膜等の無機膜とを積層して形成したもので、公知の封止膜層を使用することができる。詳細には、封止膜層５は、有機ＥＬ表示層２、周辺回路部３及び低融点金属封止膜４上を覆って設けられる。

　上記低融点金属封止膜４に対応して上記封止膜層５上には、フィルムヒータ６が設けられている。このフィルムヒータ６は、繰り返しの折り曲げによるストレスで低融点金属封止膜４にクラックやひび割れ等の欠陥が発生しても、低融点金属封止膜４を加熱して溶融させ又はアニールすることにより、上記欠陥を修復させようとするもので、ニッケル合金等の発熱抵抗体１０をポリイミドシート等の絶縁材１１で挟み込んだものである。上記フィルムヒータ６への通電は、使用開始から一定時間経過後又は所定の折り曲げ回数に達する毎に行うようにするとよい。

　なお、図１において符号１２は、封止膜層５を通して侵入した水分を吸着する水分吸着膜（例えば、塗布型乾燥剤や酸化カルシウム粉末を吸着させたシート型乾燥剤）であり、有機ＥＬ表示層２を覆って設けられている。

　図２は本発明によるフレキシブル表示装置の第１の実施形態の変形例を示す要部拡大正面図である。
　このフレキシブル表示装置としての有機ＥＬ表示装置は、基板が水分や酸素に対するバリア性を有しない（非バリア性）フレキシブル基板１である。この場合、フレキシブル基板１を通して水分や酸素が侵入するのを防止するために、フレキシブル基板１の有機ＥＬ表示層２の形成面に別の封止膜層５′が設けられる。なお、上記封止膜層５′は、上記封止膜層５と同じ積層構成を有するものであっても、全く異なるものであってもよい。

　次に、このように構成されたフレキシブル表示装置（有機ＥＬ表示装置）の封止方法について、図３を参照して説明する。
　なお、ここでは、本発明の特徴である有機ＥＬ表示層２の駆動用周辺回路部３の周縁部に沿って設けられた低融点金属封止膜４による封止方法について説明し、フレキシブル基板１上に有機ＥＬ表示層２及び周辺回路部３を形成する公知技術については、説明を省略する。

　先ず、第１ステップとして、図３（ａ）に示すように、水分及び酸素に対してバリア性を有するフレキシブル基板１上にて上記有機ＥＬ表示層２の周辺領域に、該有機ＥＬ表示層２を駆動するために設けられた周辺回路部３の周縁部に沿って低融点金属封止膜４を形成する。低融点金属封止膜４の形成は、ディスペンサーを使用して又はインクジェット法若しくはスクリーン印刷等により、例えばＳｎ―Ｂｉ－Ｃｕ系合金等の低融点合金のペーストをフレキシブル基板１の上記周辺回路部３の周縁部に塗布する。この場合、上記周辺回路部３の周縁部に対応させてフレキシブル基板１上に、低融点金属封止膜４との親和性の高いＮｉやＣｕ等の金属膜９を予め成膜形成しておくのがよい。

　次に、第２ステップとして、図３（ｂ）に示すように、有機ＥＬ表示層２、周辺回路部３及び低融点金属封止膜４を覆って、外部から水分及び酸素が侵入するのを防止して有機ＥＬ表示層２を保護するバリア層としての封止膜層５を配置する。この場合、低融点金属封止膜４に対応する封止膜層５の周縁領域に、低融点金属封止膜４との親和性の高いＮｉやＣｕ等の金属膜９を予め成膜形成しておくのがよい。

　続いて、第３ステップとして、図３（ｃ）に示すように、封止膜層５側から低融点金属封止膜４に対応した部分に、例えばレーザ光Ｌを照射して低融点金属封止膜４を加熱溶融させ、該低融点金属封止膜４によりフレキシブル基板１と封止膜層５とを接合する。

　その後、第４ステップとして、図３（ｄ）に示すように、封止膜層５の低融点金属封止膜４との接合面とは反対側の面に、低融点金属封止膜４に対応させてフィルムヒータ６が貼り付けられる。これにより、本発明による有機ＥＬ表示装置の封止工程が終了する。

　図４は本発明によるフレキシブル表示装置（有機ＥＬ表示装置）の封止方法の変形例である。この変形例においては、フィルムヒータ６が封止膜層５の低融点金属封止膜４との接合面とは反対側の面に、低融点金属封止膜４に対応させて予め設けられている。

　先ず、第１ステップにおいては、図４（ａ）に示すように、図３（ａ）と同様にしてバリア性を有するフレキシブル基板１上にて有機ＥＬ表示層２の周辺領域に、該有機ＥＬ表示層２を駆動するために設けられた周辺回路部３の周縁部に沿って低融点金属封止膜４を形成する。

　第２ステップにおいては、図４（ｂ）に示すように、低融点金属封止膜４に対応してその反対側の面にフィルムヒータ６を予め貼り付けた封止膜層５を、有機ＥＬ表示層２、周辺回路部３及び低融点金属封止膜４を覆って配置する。

　第３ステップにおいては、図４（ｃ）に示すように、フィルムヒータ６に通電して加熱し、低融点金属封止膜４を溶融させて該低融点金属封止膜４によりフレキシブル基板１と封止膜層５とを接合する。

　このように、本発明の有機ＥＬ表示装置の封止方法によれば、封止膜層５の周縁領域とフレキシブル基板１とを低融点金属封止膜４を介して接合するようにしているので、従来技術におけるような熱硬化性樹脂を使用して接着する場合に比べて、より高いバイア性を実現することができ、より高い信頼性を確保することができる。

　また、低融点金属封止膜４としての低融点金属又は低融点合金は、塑性変形性を有するものであるため、フレキシブル有機ＥＬ表示装置の封止膜層の周縁領域におけるクラックの発生を抑制することができる。

　この場合、低融点金属封止膜４として塑性変形性が特に大きいＳｎ―Ｂｉ－Ｃｕ系合金等を選択すれば、図５に示すような折りたたみ式のフレキシブル有機ＥＬ表示装置における繰り返し折り曲げに対しても、同図に破線で示す折り曲げ部における低融点金属封止膜４へのクラック又はひび割れの発生をより一層抑制することができる。なお、図５においては、封止膜層５及び水分吸収膜１２は、図示省略されている。また、有機ＥＬ表示層２が表示部に相当する。

　一方、折りたたみ式のフレキシブル有機ＥＬ表示装置における繰り返し折り曲げにより、例え低融点金属封止膜４にクラックやひび割れが発生したとしても、低融点金属封止膜４に対応させて封止膜層５に設けたフィルムヒータ６を加熱して低融点金属封止膜４を溶融又はアニールすることにより上記クラック又はひび割れを修復することができる。

　この場合、使用開始から一定時間経過後又は折り曲げ回数が所定回数に達する毎に上記修復の動作を自動で行うようにすれば、フレキシブル有機ＥＬ表示装置の信頼性をより一層向上することができる。

　図６は本発明によるフレキシブル表示装置（有機ＥＬ表示装置）の第２の実施形態を断面で示す要部拡大正面図である。
　この第２の実施形態と上記第１の実施形態との相違点は、フィルムヒータ６が低融点金属封止膜４に対応させてフレキシブル基板１上に設けられている点である。

　詳細には、例えばポリイミドとポリエチレンテレフタレートとの積層構造、又はポリエチレンテレフタレート等のフレキシブル基板１上にて、周辺回路部３及び低融点金属封止膜４に対応した領域に、ニッケル合金等の発熱抵抗体１０をポリイミドシート等の絶縁材１１で挟み込んだフィルムヒータ６が予め形成されている。

　この第２の実施形態の封止方法は、第１の実施形態と同様に、上記フレキシブル基板１上にて有機ＥＬ表示層２の周辺領域に、該有機ＥＬ表示層２を駆動するために設けられた周辺回路部３の周縁部に沿って低融点金属封止膜４を形成する第１ステップと、有機ＥＬ表示層２、周辺回路部３及び低融点金属封止膜４を覆って封止膜層５を配置する第２ステップと、低融点金属封止膜４を加熱溶融させてフレキシブル基板１側と封止膜層５とを接合する第３ステップと、を実施するものである。

　詳細には、低融点金属封止膜４をフレキシブル基板１側及び封止膜層５側から挟んで、低融点金属封止膜４との親和性の高い例えばＮｉやＣｕ等の金属膜９が配置されているのが望ましい。

　この場合、上記第３ステップは、封止膜層５側からレーザ光を照射し、又は上記フィルムヒータ６を加熱することにより低融点金属封止膜４を加熱溶融させて行われる。また、使用開始から一定時間経過後又は折り曲げ回数が所定回数に達する毎に上記フィルムヒータ６を加熱して低融点金属封止膜４を溶融又はアニールすることにより、例えば低融点金属封止膜４のクラック又はひび割れを修復する動作が自動実施される。

　図７は本発明によるフレキシブル表示装置（有機ＥＬ表示装置）の第３の実施形態を断面で示す要部拡大正面図である。
　この第３の実施形態と上記第１及び第２の実施形態との相違点は、低融点金属封止膜４を挟んで上下に設けられた金属膜９がフィルムヒータ６の機能を有している点である。

　この第３の実施形態の封止方法は、第１及び第２の実施形態と同様に、上記フレキシブル基板１上にて有機ＥＬ表示層２の周辺領域に、該有機ＥＬ表示層２を駆動するために設けられた周辺回路部３の周縁部に沿って低融点金属封止膜４を形成する第１ステップと、有機ＥＬ表示層２、周辺回路部３及び低融点金属封止膜４を覆って封止膜層５を配置する第２ステップと、低融点金属封止膜４を加熱溶融させてフレキシブル基板１側と封止膜層５とを接合する第３ステップと、を実施するものである。

　詳細には、例えばポリイミドとポリエチレンテレフタレートとの積層構造等のフレキシブル基板１の有機ＥＬ表示層２形成面側、及び封止膜層５の有機ＥＬ表示層２側の面にて、低融点金属封止膜４に対応した領域に成膜又はめっきにより低融点金属封止膜４との親和性の高い、例えばＮｉ等の発熱抵抗体の金属膜９（フィルムヒータ６）が予め形成されている。

　この場合、上記第３ステップは、封止膜層５側からレーザ光を照射し、又は上記金属膜９（フィルムヒータ６）を加熱することにより低融点金属封止膜４を加熱溶融させて行われる。また、使用開始から一定時間経過後又は折り曲げ回数が所定回数に達する毎に上記金属膜９（フィルムヒータ６）を加熱して低融点金属封止膜４を溶融又はアニールすることにより、例えば低融点金属封止膜４のクラック又はひび割れを修復する動作が自動実施される。

　図８は本発明によるフレキシブル表示装置の第４の実施形態を断面で示す要部拡大正面図である。
　この第４の実施形態は、フレキシブル基板１上に液晶表示層１３と封止膜層５とを積層したフレキシブル液晶表示装置であって、フレキシブル基板１上にて液晶表示層１３の周辺領域に液晶表示層１３を駆動するために設けられた周辺回路部３と、該周辺回路部３の周縁部に沿って設けられ、フレキシブル基板１と封止膜層５とを接合する低融点金属封止膜４と、低融点金属封止膜４に対応して設けられたフィルムヒータ６と、を備えたものである。

　この第４の実施形態と上記第１～第３の実施形態との相違点は、表示層が液晶表示層１３である点で、その他に関しては、上記第１～第３の実施形態と同様の技術的思想の適用が可能である。

　一般に、液晶表示装置の封止においては、機械強度を増すためにカーボンファイバー等の材料を含む封止剤が使用される。しかしながら、このような封止剤は、塑性変形性を有しないためフレキシブル表示装置に適用するのが困難であった。

　一方、本発明によるフレキシブル表示装置の封止方法は、封止剤として塑性変形性を有する低融点金属封止膜４を使用しているため、前述したようにフレキシブル表示装置に有効である。したがって、フレキシブル液晶表示装置の実現を可能にすることができる。

　なお、以上の説明においては、基板がフレキシブル基板１の場合について説明したが、本発明はこれに限られず、基板は、ガラス等の硬質材料であってもよい。

　１…フレキシブル基板（基板）
　２…有機ＥＬ表示層（表示層）
　３…周辺回路部
　４…低融点金属封止膜
　５…封止膜層
　５′…別の封止膜層
　６…フィルムヒータ
　９…金属膜
　１３…液晶表示層（表示層）

Claims

　可撓性の基板上に表示層と封止膜層とを積層したフレキシブル表示装置であって、
　前記基板上にて前記表示層の周辺領域に前記表示層を駆動するために設けられた周辺回路部と、
　前記周辺回路部の周縁部に沿って設けられ、前記基板と前記封止膜層とを接合する低融点金属封止膜と、
　前記低融点金属封止膜に対応して設けられたフィルムヒータと、
を備えたことを特徴とするフレキシブル表示装置。
　前記フィルムヒータは、前記低融点金属封止膜に対応させて前記封止膜層上に設けられることを特徴とする請求項１記載のフレキシブル表示装置。
　前記フィルムヒータは、前記低融点金属封止膜に対応させて前記基板上に設けられることを特徴とする請求項１記載のフレキシブル表示装置。
　前記フィルムヒータは、前記低融点金属封止膜との親和性の高い金属膜であり、前記低融点金属封止膜を前記基板側及び前記封止膜層側から挟んで設けられていることを特徴とする請求項１記載のフレキシブル表示装置。
　前記低融点金属封止膜を前記基板側及び前記封止膜層側から挟んで、前記低融点金属封止膜との親和性の高い金属膜が配置されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のフレキシブル表示装置。
　前記基板と前記表示層との間には、さらに別の封止膜層が設けられていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のフレキシブル表示装置。
　前記基板は、水分や酸素に対するバリア性を有するフレキシブル基板であることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のフレキシブル表示装置。
　前記基板は、水分や酸素に対して非バリア性のフレキシブル基板であることを特徴とする請求項６記載のフレキシブル表示装置。
　前記低融点金属封止膜の融点は、前記表示層の耐熱温度よりも低いことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のフレキシブル表示装置。
　前記表示層は、有機ＥＬ表示層であることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のフレキシブル表示装置。
　前記表示層は、液晶表示層であることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のフレキシブル表示装置。
　可撓性の基板上に表示層と封止膜層とを積層したフレキシブル表示装置の封止方法であって、
　前記基板上にて前記表示層の周辺領域に、該表示層を駆動するために設けられた周辺回路部の周縁部に沿って低融点金属封止膜を形成する第１ステップと、
　前記表示層、前記周辺回路部及び前記低融点金属封止膜を覆って前記封止膜層を配置する第２ステップと、
　前記低融点金属封止膜を加熱溶融させて前記基板と前記封止膜層とを接合する第３ステップと、
を実行することを特徴とするフレキシブル表示装置の封止方法。
　前記第３ステップを実行した後、前記封止膜層の前記低融点金属封止膜との接合面とは反対側の面に、前記低融点金属封止膜に対応させてフィルムヒータを設ける第４ステップが実行されることを特徴とする請求項１２記載のフレキシブル表示装置の封止方法。
　前記封止膜層の前記低融点金属封止膜との接合面とは反対側の面、又は前記基板の前記表示層の形成面には、前記低融点金属封止膜に対応させて、予めフィルムヒータが設けられていることを特徴とする請求項１２記載のフレキシブル表示装置の封止方法。
　前記低融点金属封止膜を前記基板側及び前記封止膜層側から挟んで、前記低融点金属封止膜との親和性の高い発熱抵抗体の金属膜が配置されていることを特徴とする請求項１２記載のフレキシブル表示装置の封止方法。
　前記第３ステップは、前記フィルムヒータを加熱させて実行されることを特徴とする請求項１４又は１５記載のフレキシブル表示装置の封止方法。
　前記低融点金属封止膜の融点は、前記表示層の耐熱温度よりも低いことを特徴とする請求項１２～１５のいずれか１項に記載のフレキシブル表示装置の封止方法。
　前記表示層は、有機ＥＬ表示層であることを特徴とする請求項１２～１５のいずれか１項に記載のフレキシブル表示装置の封止方法。
　前記表示層は、液晶表示層であることを特徴とする請求項１２～１５のいずれか１項に記載のフレキシブル表示装置の封止方法。