JP2013020963A - 封止体の作製方法および発光装置の作製方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】フリットガラス層で封止した封止体および発光装置を作製する方法に関して、レーザ光の照射により生じる基板とフリットガラス層のひびを防止するため緩衝層を形成する第1の工程と、緩衝層の設けられた基板の面に、緩衝層と重なるようにフリットガラス層を形成する第2の工程と、フリットガラス層または緩衝層にレーザ光を照射して基板を溶着させる第3の工程を、順次行えば、気密性の高い封止体および当該封止体で封止した信頼性のある発光装置を作製することが出来る。当該発光装置の作製方法を、特に有機EL素子に適用した場合、信頼性の高い発光装置が得られる。
【選択図】図3
Description
本実施の形態では、本発明の一態様の作製方法を用いて図1に示す封止体161を作製する方法を図2、図3を用いて説明する。
まず、第2の基板300上に緩衝層140を形成する。第2の基板300はガラスを用いる。後述するレーザ光の照射を第2の基板300を介して行うため、第2の基板300はレーザ光を透過する基板であればよい。
つぎに、フリットガラスペースト500を緩衝層140と重なるように、第2の基板300上に塗布する(図2(B))。フリットガラスペースト500とは、粉末ガラスとバインダを含むものである。粉末ガラスは、例えば、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化ホウ素、酸化バナジウム、酸化亜鉛、酸化テルル、酸化アルミニウム、二酸化シリコン、酸化鉛、酸化スズ、酸化リン、酸化ルテニウム、酸化ロジウム、酸化鉄、酸化銅、酸化チタン、酸化タングステン、酸化ビスマス、酸化アンチモン、ホウ酸鉛ガラス、リン酸スズガラス、バナジン酸塩ガラスおよびホウケイ酸ガラスよりなる群から選択された1以上の化合物を含むことが望ましい。これに、例えば、有機溶媒で希釈した樹脂バインダを混ぜ、フリットガラスペーストとする。後述するレーザ光の照射でフリットガラス層510を加熱するため、レーザ光吸収材を添加したフリットガラスペーストを用いる。吸収材は使用するレーザ光の波長に合わせて最適なレーザ光吸収材を選択すればよい。
フリットガラスペースト中のバインダを揮発させるため加熱を行う。具体的には温度は300〜450℃で加熱を行えばよい。当該加熱処理は、ランプやヒーターなどを利用して行なえばよい。当該加熱処理で、粉末ガラスを溶融し固化させることにより当該粉末ガラスを融合させ、フリットガラス層510とすることができる。この焼成の段階でフリットガラス層510は、第2の基板300上に切れ目のない閉曲線になるように形成する(図2(C))。気密性の優れた封止体を形成するためである。
次に、第2の基板300上のフリットガラス層510と第1の基板130を密着させ、フリットガラス層510にレーザ光800を照射する(図3)。その結果、溶融したフリットガラス層510を介して、第2の基板300と第1の基板130が溶着する。レーザ光800の照射は第2の基板300を介してフリットガラス層510に行う。フリットガラス層510の表面でレーザ光は散乱しないので、フリットガラス層510が充分に溶融する。そのため、フリットガラス層510と第1の基板130が溶着して気密性の高い封止体を得ることが出来る。レーザ光の照射に用いるレーザの波長は750〜1200nmを用いることが出来る。800nmの半導体レーザが望ましい。
本実施の形態では、本発明の一態様の作製方法を用いて図4に示す封止体162を作製する方法を図5、図6を用いて説明する。
まず、第2の基板300上に緩衝層150を成膜する。第2の基板300はガラスを用いる。後述するレーザ光の照射を第2の基板300を介して行うため、第2の基板300はレーザ光を透過する基板であればよい。
つぎに、第2の基板300上で緩衝層150と重なるように、フリットガラスペースト500を塗布する(図5)。本実施の形態ではレーザ吸収材を含まないフリットガラスペーストを用いる。その他のフリットガラスペーストの材料構成、塗布方法は、実施の形態1を参酌することが出来る。
フリットガラスペースト500を焼成してフリットガラス層510を形成する工程は、実施の形態1を参酌することが出来る。この焼成の段階でフリットガラス層510は、第2の基板300上に切れ目のない閉曲線になるように形成する(図5)。気密性の優れた封止体を形成するためである。
次に、第2の基板300上のフリットガラス層510と第1の基板130を密着させ、レーザ光の照射する(図6)。レーザ光800の照射は第2の基板300を介して緩衝層150に行う。緩衝層150がレーザ光800を吸収し、緩衝層150から熱伝導した熱がフリットガラス層510を溶融させ、フリットガラス層510と第1の基板を溶着させ、フリットガラス層510と第1の基板130と第2の基板300とで閉空間を形成する。緩衝層がなくフリットガラス層にレーザ光を吸収させる場合、フリットガラス層は膜厚が一定ではなく表面形状も凹凸を有するので、レーザ光が散乱する場合がある。一方、レーザ光を吸収する緩衝層150は、第2の基板300に膜厚が一定の薄膜として形成され、表面形状も凹凸がないため、レーザ光が散乱されにくくフリットガラス層510より効率よくレーザ光を吸収する。そのため、フリットガラス層に直接レーザ光を照射する場合より、低いエネルギーのレーザ光で溶着することが出来る。特に緩衝層150にタングステン、タンタル、鉄の金属を用いた場合、レーザ光を吸収しやすいため、フリットガラス層510に直接レーザ光を照射する場合より、低いレーザ光の照射エネルギーで溶着することが出来る。レーザ光の照射に用いるレーザ光の波長は750〜1200nmを用いることが出来る。具体的には800nmの半導体レーザが望ましい。
本実施の形態では、図7に示す発光装置163の作製方法の一形態を、図8、図9を用いて説明する。本実施の形態では、発光素子の一態様として有機EL素子を用いた場合について説明する。
まず、第2の基板300上に緩衝層140を成膜する。第2の基板300はガラスを用いる。後述するレーザ光の照射を第2の基板300を介して行うため、第2の基板300はレーザ光を透過する基板であればよい。緩衝層140は、フリットガラス層510を形成する領域に形成する。第2の基板300と第1の基板130を貼り合わせた状態で、緩衝層140は、有機EL素子125を囲むように、形成すればよい。緩衝層140のパターン形成は公知の技術を用いればよく、エッチングによって形成することができる。
つぎに、第2の基板300上で緩衝層140と重なるように、フリットガラスペースト500を塗布する。本実施の形態では、実施の形態1を参酌することが出来る。
フリットガラスペースト500を焼成してフリットガラス層510を形成する工程は、実施の形態1を参酌することが出来る。この焼成の段階でフリットガラス層510は、第2の基板300上に閉曲線になるように形成する。気密性の高い封止体で有機EL素子125を封止するためである。
まず、図8(A)に示すように、第1の基板130上に有機EL素子125を設ける。有機EL素子125は、例えば、第1の基板130に近いほうから陽極、発光層、陰極の順に積まれた積層構造を有する。陽極と陰極を入れ替えてもよい。これらの他に別の層を追加で設けても構わない。陽極からは端子126aが、陰極からは端子126bがそれぞれ出ており、これらを外部電源に接続することで、有機EL素子125に電力を供給できる。
次に、図8(B)に示すように、有機EL素子125を囲むように、かつフリットガラス層510と貼り合わせる領域と重ならないように、シール材110を形成する。シール材110で、第1の基板130と第2の基板300を貼り合わせる理由は、フリットガラス層510に粘着性がなく、第1の基板130と第2の基板の位置合わせが困難であるためである。シール材110は、紫外線硬化樹脂、エポキシ樹脂などを用い、ディスペンサ法、スクリーン印刷法で塗布すればよい。該シール材110は第1の基板130上で閉曲線に形成する。該シール材110においても外気の侵入を防ぐためである。なお、シール材110の閉曲線は、フリットガラス層510が形成される領域の内側、または外側のどちらでもよい。
次に、シール材110を塗布した有機EL素子125を有する第1の基板130と、フリットガラス層510を形成した第2の基板300を貼り合わせる。紫外線硬化樹脂を用いる場合、有機EL素子125に紫外線が当たらないように遮光マスク600で有機EL素子125を遮光し、紫外線700を照射してシール材110を硬化させ、第1の基板130と第2の基板を接着させる(図9(C))。
次に、フリットガラス層510にレーザ光を照射して、フリットガラス層510を溶融させ、フリットガラス層510と第1の基板130を溶着する(図9(D))。レーザ光の照射は第2の基板300を介してフリットガラス層510に行う。フリットガラス層510の表面でレーザ光が散乱されないので、フリットガラス層510を充分に溶融することができる。レーザ光の照射に用いるレーザの波長は750〜1200nmを用いることが出来る。具体的には800nmの半導体レーザが望ましい。
本実施の形態では、図10に示す発光装置164の作製方法の一形態を、図11を用いて説明する。
まず、第2の基板300上に緩衝層150を成膜する。第2の基板300はガラスを用いる。後述するレーザ光の照射を第2の基板300を介して行うため、第2の基板300はレーザ光を透過する基板であればよい。緩衝層150は、フリットガラス層510を形成する領域に形成する(図11(C))。緩衝層150の形態は公知の技術を用いて形成すればよく、例えばフォトマスクを用いて形成したレジストマスクを用いてエッチングによって形成することができる。後述するように第2の基板300は、発光素子を形成する第1の基板130とフリットガラス層510を介して貼り合わせる。そのため貼り合わせた状態で発光素子を囲むように、緩衝層150を第2の基板300上に形成する。
つぎに、第2の基板300上で緩衝層150と重なるように、フリットガラスペースト500を塗布する。本実施の形態ではレーザ光吸収材を含まないフリットガラスペーストを用いる。その他のフリットガラスペーストの材料構成、塗布方法は、実施の形態1を参酌することが出来る。
フリットガラスペースト500を焼成してフリットガラス層510を形成する工程は、実施の形態1を参酌することが出来る。この焼成の段階でフリットガラス層510は、第2の基板300上に切れ目のない閉曲線になるように形成する。気密性の高い封止体を形成するためである。
第1の基板130上に有機EL素子125を設ける工程、第1の基板130上にシール材110を形成する工程および、シール材110を硬化させ第1の基板130と第2の基板300を貼り合わせる工程は、実施の形態3を参酌することが出来る。
次に、第2の基板300上のフリットガラス層510と第1の基板130を密着させ、レーザ光800を照射する(図11(D))。レーザ光800の照射は第2の基板300を介して緩衝層150に行う。緩衝層150がレーザ光800を吸収し、緩衝層150から熱伝導した熱がフリットガラス層510を溶融させ、フリットガラス層510と第1の基板を溶着させ、フリットガラス層510と第1の基板130と第2の基板300とで閉空間を形成する。レーザ光を吸収する緩衝層150は、第2の基板に平坦な薄膜として形成されているため、レーザ光が散乱されにくい。そのためレーザ光が散乱されにくいので、緩衝層150は、フリットガラス層510に比べレーザ光を効率よく吸収する。よって、フリットガラス層510に直接レーザ光を照射する場合より、低いエネルギーのレーザ光で溶着することが出来る。特に緩衝層150にタングステン、タンタル、鉄の金属を用いた場合、レーザ光を吸収しやすいため、フリットガラス層510に直接レーザ光を照射する場合より、低いレーザ光の照射エネルギーで溶着することが出来る。レーザ光の照射に用いるレーザ光の波長は750〜1200nmを用いることが出来る。具体的には800nmの半導体レーザが望ましい。
実施の形態3および4において説明した有機EL素子125に適用可能な構成の一態様について、図12(A)を用いて説明する。なお、本実施の形態では第1の電極102と第2の電極104に挟持された有機EL層103を有する発光素子の構成について詳細に説明する。また、第1の電極102には端子126bが接続され、第2の電極104には端子126aが接続される。
本実施の形態では、本発明の一態様の封止体作製方法により封止した、複数の発光ユニットを積層した構成を有する発光素子(以下、「タンデム型の発光素子」という)について、図12(B)を参照しながら説明する。タンデム型の発光素子は、第1の電極と第2の電極との間に、複数の発光ユニットを有する。発光ユニットとしては、先に示した有機EL層103と同様な構成を用いることができる。
(パッシブマトリクス型の発光装置、及びアクティブマトリクス型の発光装置の説明)
本実施の形態では、本発明の一態様である封止体の作製方法で封止したパッシブマトリクス型の発光装置、及びアクティブマトリクス型の発光装置について説明する。
本実施の形態では、上記実施の形態で説明した作製方法で作製した発光装置を用いて作製される電子機器及び、当該発光装置を照明装置として用いる具体例について、図16、図17を用いて説明する。
本実施の形態では、本発明の一形態に係る封止体の作製方法で封止された発光装置を照明装置として用いる例を、図19を参照しながら説明する。図19(B)は照明装置の平面図、図19(A)は図19(B)におけるc−d断面図である。
130 第1の基板
300 第2の基板
140 緩衝層
150 緩衝層
110 シール材
500 フリットガラスペースト
510 フリットガラス層
125 有機EL素子
126a 端子
126b 端子
600 遮光マスク
700 紫外線
800 レーザ光
161 封止体
162 封止体
163 発光装置
164 発光装置
102 電極
103 有機EL層
104 電極
111 正孔注入層
112 正孔輸送層
113 発光層
114 電子輸送層
400 ガラス基板
401 電極
402 補助配線
403 有機EL層
404 電極
408 不活性ガス
412 パッド
420 ICチップ
501 電極
502 電極
511 発光ユニット
512 発光ユニット
513 電荷発生層
601 ガラス基板
602 絶縁層
603 電極
604 隔壁
605 開口部
606 隔壁
607 有機EL層
608 電極
703 走査線
705 領域
706 隔壁
708 データ線
709 接続配線
710 入力端子
711a FPC
711b FPC
712 入力端子
801 ガラス基板
802 画素部
803 駆動回路部
804 駆動回路部
806 ガラス基板
807 配線
808 FPC
809 nチャネル型TFT
810 pチャネル型TFT
811 TFT
812 TFT
813 陽極
814 絶縁物
815 有機EL層
816 陰極
817 発光素子
818 封止体
1001 照明装置
1002 照明装置
1003 照明装置
5000 表示装置
5001 表示装置
5002 表示装置
5003 表示装置
5004 表示装置
5005 表示装置
9100 テレビジョン装置
9101 筐体
9103 表示部
9105 スタンド
9107 表示部
9109 操作キー
9110 リモコン操作機
9201 本体
9202 筐体
9203 表示部
9204 キーボード
9205 外部接続ポート
9301 筐体
9302 筐体
9303 連結部
9304 表示部
9305 表示部
9306 スピーカ部
9307 記録媒体挿入部
9308 LEDランプ
9309 操作キー
9310 接続端子
9311 センサ
9312 マイクロフォン
9401 照明部
9402 傘
9403 可変アーム
9404 支柱
9405 台
9406 電源スイッチ
9500 携帯電話機
9501 筐体
9502 表示部
9503 操作ボタン
9504 外部接続ポート
9505 スピーカ
9506 マイク
Claims (8)
- 第1の基板と第2の基板を用いる封止体の作製方法であって、
レーザ光を透過する前記第2の基板の一方の面に前記レーザ光を透過する緩衝層を形成する第1の工程と、
前記緩衝層の設けられた前記第2の基板の面に、前記緩衝層と重なるようにフリットガラス層を形成する第2の工程と、
前記第1の基板と前記第2の基板の間に前記フリットガラス層を挟んだ状態で、前記第2の基板の他方の面から、前記フリットガラス層に前記レーザ光を照射して前記フリットガラス層を溶融させ、前記フリットガラス層と前記第1の基板と前記第2の基板とで閉空間を形成する第3の工程と、
をこの順で行う封止体の作製方法。 - 第1の基板と第2の基板を用いる封止体の作製方法であって、
レーザ光を透過する前記第2の基板の一方の面に前記レーザ光を吸収する緩衝層を形成する第1の工程と、
前記緩衝層の設けられた前記第2の基板の面に、前記緩衝層と重なるようにフリットガラス層を形成する第2の工程と、
前記第1の基板と前記第2の基板の間に前記フリットガラス層を挟んだ状態で、前記第2の基板の他方の面から、前記緩衝層に前記レーザ光を照射して前記フリットガラス層を溶融させ、前記フリットガラス層と前記第1の基板と前記第2の基板とで閉空間を形成する第3の工程と、
をこの順で行う封止体の作製方法。 - 前記フリットガラス層より融点が高い金属層を用いて前記緩衝層を形成する請求項2記載の封止体の作製方法。
- 前記第2の工程で前記フリットガラス層を閉曲線に形成する請求項1または請求項2記載の封止体の作製方法。
- 第1の基板の一方の面に発光素子を形成する第1の工程と、
レーザ光を透過する第2の基板の一方の面に、前記発光素子を囲む大きさで前記レーザ光を透過する緩衝層を形成する第2の工程と、
前記第2の基板の一方の面の側に、前記緩衝層に重なるようにフリットガラス層を形成する第3の工程と、
前記第1の基板と前記第2の基板の間に前記フリットガラス層を挟持させた状態で、前記第1の基板と前記第2の基板をシール材で封止する第4の工程と、
前記第2の基板の他方の面から、前記フリットガラス層に前記レーザ光を照射して前記フリットガラス層を溶融させ、前記フリットガラス層と前記第1の基板と前記第2の基板とで閉空間を形成する第5の工程と、
をこの順で行う発光装置の作製方法。 - 第1の基板の一方の面に発光素子を形成する第1の工程と、
レーザ光を透過する第2の基板の一方の面に、前記発光素子を囲む大きさで前記レーザ光を吸収する緩衝層を形成する第2の工程と、
前記第2の基板の一方の面の側に、前記緩衝層に重なるようにフリットガラス層を形成する第3の工程と、
前記第1の基板と前記第2の基板の間に前記フリットガラス層を挟持させた状態で、前記第1の基板と前記第2の基板をシール材で封止する第4の工程と、
前記第2の基板の他方の面から、前記緩衝層に前記レーザ光を照射して前記フリットガラス層を溶融させ、前記フリットガラス層と前記第1の基板と前記第2の基板とで閉空間を形成する第5の工程と、
をこの順で行う発光装置の作製方法。 - 前記フリットガラス層より融点が高い金属層を用いて前記緩衝層を形成する請求項6記載の発光装置の作製方法。
- 前記第3の工程で前記フリットガラス層を閉曲線に形成する請求項5または請求項6記載の発光装置の作製方法。
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