JP4486840B2 - 表示装置及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は表示装置及び表示装置の製造方法に関する。
近年、FPD(Flat Panel Display)として有機EL(ElectroLuminescence)ディスプレイが注目されている。有機ELディスプレイは画素となる有機EL素子を複数配置した表示パネルを備えている。表示パネルは通常、有機EL素子が形成された素子基板と素子基板と対向する封止用対向基板とを備えている。封止用対向基板に捕水材を設けて素子基板と封止用対向基板を貼合せ、有機EL素子が設けられた領域を封止することにより、大気中の水分等による劣化を防いでいる。
有機EL表示装置では封止用対向基板の一部を掘り込んで凹部を設け、捕水材収納部を形成している。この捕水材収納部は有機EL素子が設けられている表示領域に設けられる。そして、捕水材収納部に捕水材を収納した後、凹部の周りの凸部にシール材を塗布して素子基板と貼り合わせている。これにより、有機EL素子が2枚の基板とシール材によりを封止された空間に捕水材を設けることができる。この捕水材は乾燥剤として機能し、封止された空間に存在する水分を吸着して、有機EL素子の劣化を防いでいる。また、シール材を設けるための凸部の外周にさらに凹部を設ける製造方法が開示されている(特許文献1)。
しかしながら、従来の有機EL表示装置ではガラス等の透明基板に対してエッチング処理を行い、掘り込みを作るため、厚さの制御が難しかった。また、複雑な形状の凹部を形成するとコストアップしてしまい、さらに、製造工程が増えるため生産性が低下してしまった。
特開2002−343557号公報
このように従来の有機EL表示パネルの製造方法では生産性の低下を招いてしまうという問題点があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、生産性の優れた表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の第1の態様にかかる表示装置は、第1の基板(例えば、本発明の実施の形態における対向基板20)と第2の基板(例えば、本発明の実施の形態における素子基板10)とが対向配置された表示装置であって、前記第1の基板と前記第2の基板との間に表示領域を囲むように設けられたシール材(例えば、本発明の実施の形態におけるシール材23)と、前記第1の基板表面の上に形成され、前記シール材の外側に前記シール材の位置を規制するために配置された凸部(例えば、本発明の実施の形態における第1の凸部25)とを備えるものである。これにより、生産性を向上することができる。
本発明の第2の態様にかかる表示装置は、上述の表示装置において前記第1の基板表面の上に形成され、前記シール材の内側に前記シール材の位置を規制するために配置された第2の凸部をさらに備えるものである。これにより、生産性を向上することができる。
また、上述の表示装置において前記シール材が樹脂により形成されていることが好ましい。
本発明の第3の態様にかかる表示装置は、上述の表示装置において前記シール材に、シール材配設位置における前記第1の基板と前記第2の基板との間の間隔を規制するスペーサが設けられているものである。これにより、基板間隔を調整することができる。
本発明の第4の態様にかかる表示装置は、上述の表示装置において本発明の第1の態様にかかる表示装置は、前記スペーサが前記凸部の高さの1.02倍以上1.1倍以下の高さで形成されているものである。これにより、基板間隔を調整することができる。
本発明の第5の態様にかかる表示装置は、上述の表示装置において前記第1の凸部及び/又は第2の凸部に捕水材が含まれているものである。これにより捕水性能を向上することができる。
本発明の第6の態様にかかる表示装置の製造方法は、第1の基板表面の上に凸部を形成するステップと、前記凸部の内側に表示領域を囲むようシール材を形成するステップと、前記前記シール材を介して前記第1の基板と第2の基板とを貼り合わせるステップとを有するものである。これにより表示装置を高い生産性で製造することができる。
本発明の第7の態様にかかる表示装置の製造方法は、前記凸部の内側に第2の凸部を形成するステップをさらに備え、前記シール材を形成するステップでは、前記第1の凸部と前記第2の凸部との間にシール材を形成するものである。
本発明によれば、生産性の高い表示装置及びその製造方法を提供することができる。
以下に、本発明を適用可能な実施の形態が説明される。以下の説明は、本発明の実施形態を説明するものであり、本発明が以下の実施形態に限定されるものではない。説明の明確化のため、以下の記載は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、当業者であれば、以下の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能であろう。尚、各図において同一の符号を付されたものは同様の要素を示しており、適宜、説明が省略される。
本発明にかかる有機EL表示装置の製造方法について図1を用いて説明する。図1は有機EL表示装置の製造工程を示すフローチャートである。有機EL表示装置は画素となる有機EL素子を複数配置した有機EL表示パネルを備えている。有機EL表示パネルは通常、有機EL素子が形成された素子基板と有機EL素子を封止するため素子基板と対向配置された対向基板とを備えている。
有機EL素子を備える素子基板の製造方法について説明する。素子基板には厚さが例えば、0.7mm〜1.1mmのガラス基板を用いる(ステップS101)。ガラス基板には無アルカリガラス(例えば、旭硝子社製AN100)あるいはアルカリガラス(旭硝子社製AS)を用いることができる。このガラス基板の上に陽極電極材料であるITOを成膜する(ステップS102)。ITOはスパッタや蒸着によって、ガラス基板全面に均一性よく成膜することができる。ここではDCスパッタ法により膜厚150nmで成膜する。フォトリソグラフィー及びエッチングによりITOパターンを形成する(ステップS103)。このITOパターンが陽極となる。レジストとしてはフェノールノボラック樹脂を使用し、露光現像を行う。エッチングはウェットエッチングあるいはドライエッチングのいずれでもよいが、ここでは塩酸及び硝酸の混合水溶液を使用してITOをパターニングした。レジスト剥離材としてはモノエタノールアミンを使用した。
ITOパターンの上から補助配線材料を成膜する(ステップS104)。補助配線材料はAlあるいはAl合金などの低抵抗な金属材料が用いられ、スパッタ、蒸着によって成膜することができる。さらに下地との密着性を向上させるため、あるいは腐食を防止するために、Al膜の下層又は上層にTiNやCr等のバリア層を形成して補助配線を積層構造としても良い。このバリア層も蒸着あるいはスパッタにより形成できる。ここではDCスパッタ法により総厚が450nmのCr/Al/Crの積層膜やMoNb/Al/MoNbの積層膜を補助配線材料として成膜する。この補助配線材料をフォトリソグラフィー及びエッチングによりパターニングして、補助配線パターンを形成する(ステップS105)。エッチングには燐酸、酢酸、硝酸等の混合水溶液よりなるエッチング液を使用することができる。なお、陽極材料と補助配線材料とを順に成膜し、その後に補助配線材料と陽極材料を順番にパターニングすることも可能である。この補助配線パターンにより、陽極又は陰極に信号が供給される。
次に開口絶縁膜を形成する(ステップS106)。絶縁膜としては感光性のポリイミドをスピンコーティングして、フォトリソグラフィー工程でパターニングした後、キュアし画素に画素開口部を有する開口絶縁膜を形成する。同時に陰極と補助配線とのコンタクトホールを形成する。例えば、画素開口部は300μm×300μm程度、陰極と補助配線とのコンタクトホールを200μm×200μm程度で形成する。
次に陰極隔壁を形成する(ステップS107)。陰極隔壁には、例えば、ノボラック樹脂を用いる。ノボラック樹脂をスピンコートして、フォトリソグラフィー工程でパターニングした後、光反応させて陰極隔壁を形成する。陰極隔壁が逆テーパ構造を有するようネガタイプの感光性樹脂を用いることが望ましい。ネガタイプの感光性樹脂を用いると、上から光を照射した場合、深い場所ほど光反応が不十分となる。その結果、上から見た場合、硬化部分の断面積が上の方より下の方が狭い構造を有する。これが逆テーパ構造を有するという意味である。このような構造にすると、その後、陰極の蒸着時に蒸着源から見て陰になる部分は蒸着が及ばないため、陰極同士を分離することが可能になる。さらに、開口部のITO層の表面改質を行うために、酸素プラズマ又は紫外線を照射してもよい。
次に画素開口部の上に有機EL素子を形成する(ステップS108)。例えば、蒸着装置を用い、有機EL層と陰極を蒸着する。有機EL層は界面層、正孔輸送層、発光層、電子注入層等を構成要素とすることが多い。ただし、これとは異なる層構成を有する場合もある。有機EL層の厚さは通常100〜300nm程度である。界面層として銅フタロシアニン(CuPc)を厚さ10nm、正孔輸送層としてN,N'−ジ(ナフタレン−1−イル)−N,N'−ジフェニル−ベンジジン(α―NPD)を厚さ60nm、発光層としてAlqを厚さ50nm、電子注入層としてLiFを厚さ0.5nm蒸着する。上述の構成で正孔輸送層をα―NPDの代わりにトリフェニルジアミン(TPD)等のトリフェニルアミン系の物質を使用することもできる。陰極にはAlを使用することが多いが、Li等のアルカリ金属、Ag、Ca、Mg、Y、Inやそれらを含む合金を用いることも可能である。陰極の厚さは通常50〜300nm程度であり、ここでは厚さ200nmのAlとする。陰極はこの他、スパッタリング、イオンプレーティングなどの物理的気相成長法(PVD)で形成することができる。これにより、有機EL素子が形成される。
これらの工程により有機EL素子が複数形成された素子基板が製造される。通常1枚の基板には複数の有機EL素子を有する有機EL表示パネルが複数形成される。そして、各有機EL表示パネルを切断分離することにより、1枚のマザーガラスから複数の有機EL表示パネルが得られる。この工程については後述する。上述の有機EL素子基板の製造工程は典型的な有機EL表示装置に用いられる素子基板の製造工程の一例であり、上述の製造工程に限られるものではない。
次に有機EL素子を封止するための対向基板の製造工程について説明する。有機EL素子は空気中の水分等により劣化するので、対向基板を用いて封止する。対向基板として厚さ0.7mm〜1.1mmのガラス基板が使用され(ステップS201)、素子基板と同様のものを用いることができる。
そして、対向基板の表面にシール材の位置を規制するための凸部を形成する(ステップS202)。凸部はシール材を形成する位置の外側及び内側に形成することが望ましい。凸部を外側に形成することにより、シール材が基板の切断線まで流出することを防ぐことができる。従って、切断不良の発生を低減することができる。また、凸部を内側に形成することにより、素子が形成されている領域まで流出することを防ぐことができる。凸部を設けることにより、基板を掘り込む工程を省略することができ、生産性を向上できる。
凸部はエポキシ樹脂により形成することができる。具体的には印刷あるいはディスペンサにより硬化性樹脂を塗布し、キュア等して凸部を形成する。樹脂は2液性又は1液性のエポキシ樹脂が好ましく、シール材塗布前に硬化させておく。これにより、凸部がシール材の流出を防ぐダムとして機能する。なお、樹脂は硬化性を持つ樹脂で、紫外線に対して耐性があるものであればよい。さらに、凸部の樹脂は長期に渡り揮発物質やガスの発生が無く、形成時にガラスと密着性があり、経時変化及び変形が硬化後のシール材と同等以上であることが望ましい。
次に捕水材を配置する(ステップS203)。捕水材には酸化カルシウム粉末などが用いられる。そして、対向基板の凸部が設けられた面に、ディスペンサを用いてシール材を塗布する(ステップS204)。シール材は外側の凸部と内側の凸部の間に設けられる。これにより、シール材が流出するのを防ぐことができる。シール材としては感光性エポキシ樹脂が望ましく、例えば、光カチオン重合型エポキシ樹脂を用いることができ、素子基板と対向基板を貼り合わせるための接着材として機能する。シール材には素子基板と対向基板との間隔を一定に保つためのスペーサを混練しておく。そしてスペーサ28が含まれたシール材23を塗布する。これにより、捕水材を配置するための隙間が形成される。
次に素子基板と対向基板を貼り合わせて、有機EL素子を封止する(ステップS109)。この有機EL素子を封止することにより形成される有機EL表示パネルの構成について図2を用いて説明する。図2は素子基板と対向基板の切断線の構成を示す平面図である。10は素子基板、11は有機EL素子、12は補助配線、20は対向基板、23はシール材、24は飛散防止用シール材である。
まず、図2を用いて有機EL表示パネルの全体の構成について説明する。素子基板10には上述のステップS101〜S108により形成された複数の有機EL素子11と各有機EL素子11に信号を供給する補助配線12が設けられている。有機EL素子11からは補助配線12がシール材23の外側に延設されている。この補助配線12を介して有機EL素子に電流を供給することにより、有機EL素子11が発光して所望の画像を表示することができる。有機EL素子11が形成されている領域が表示領域となる。
図2に示すようにマザーガラスとなる素子基板10には6個の表示領域が設けられており、封止用の対向基板20と対向配置されて封止されている。両基板を切断分離することにより有機EL表示パネル30が形成される。なお、切断分離前においても切断分離後の各々の有機EL表示パネルの中心側を内側とし、端部側を外側とする。素子基板10より若干小さい対向基板20には各有機EL素子11に対して捕水材22が配置されている。図2では説明のため捕水材について省略して図示している。
対向基板20には、それぞれの表示領域の全周を囲むようにシール材23が設けられる。シール材23の内側及び外側にはシール材23の位置を規制するための凸部(図示せず)が形成されている。この凸部については後述する。なお、本実施例では切断する際の切断片の飛散を防止するため、それぞれの表示領域を囲むシール材23の間に飛散防止用シール材24が設けられている。
対向基板20には有機EL素子11の外周全体にシール材23が設けられている。シール材23は紫外線硬化樹脂等の接着剤であり、ディスペンサにより塗布される。このシール材23にUV光を照射して硬化させることにより、対向基板20と素子基板10を貼り合わせることができる。そして素子基板10と対向基板20とが対向するよう位置合わせして、両基板を加圧し、シール材にUV光を照射する。これにより、シール材23が硬化して素子基板10と対向基板20が貼り合わされる。
上述の工程により貼り合わされた基板を切断して、それぞれの有機EL表示パネルに分割する(ステップS110)。次に駆動回路等を実装する(ステップS111)。素子基板10にはシール材23で囲まれた領域から外に補助配線12が延設されている。補助配線12の外側の端部には端子部が形成されており、この端子部に異方性導電フィルム(ACF)を貼付け、駆動回路が設けられたTCP(Tape Carrier Package)を接続する。具体的には端子部にACFを仮圧着する。ACFは日立化成製アニソルム7106Uを用いている。仮圧着温度は80℃で、圧着圧力は1.0MPaである。ついで駆動回路が内蔵されたTCPを端子部に本圧着する。本圧着温度は170度で、圧着圧力は2.0MPaである。これにより駆動回路が実装される。この有機EL表示パネル30が筐体に取り付けられ、有機EL表示装置が完成する(ステップS112)。
上述の工程により、図3に示す有機EL表示パネル30が形成される。図3は有機EL表示パネル30の構成を模式的に示す断面図である。なお、図3では駆動回路等については省略して図示している。図3に示すように素子基板10の表示領域には有機EL素子11が設けられている。対向基板20の有機EL素子11と対向する位置には空気中の水分等による有機EL素子11の劣化を防ぐための捕水材22が設けられている。捕水材22は有機EL素子11が封止された空間の水分を捕獲して、有機EL素子11の劣化を防ぐ。封止する工程では窒素ガスを充填してもよい。
シール材23の外側には第1の凸部25が形成されている。さらにシール材23の内側には第2の凸部27が形成されている。すなわち、第1の凸部25と第2の凸部27との間にシール材23が形成される。捕水材22は第2の凸部27の内側に設けられ、表示領域内に配置される。
このシール材23の近傍の構成について図4を用いて説明する。図4は封止工程におけるシール材23近傍の構成を模式的に示す拡大断面図である。素子基板10の表面において、シール材23を塗布する位置の外側に第1の凸部25を樹脂により形成する。シール材23を塗布する位置の内側に第2の凸部27を樹脂により形成する。シール材塗布前にエポキシ樹脂を硬化して、第1の凸部25及び第2の凸部27を形成する。これにより、対向基板20の上に設けられた第1の凸部25と第2の凸部27とがシール材23の流出を防ぐダムとして機能する。そして、第1の凸部25と第2の凸部27との間にシール材23を塗布する。シール材23にはシール材配設位置における素子基板10と対向基板20との間の間隔を規制するためのスペーサ28が含まれている。このスペーサ28により基板間のギャップを制御することができる。シール材23は第1の凸部25及び第2の凸部27よりも高く塗布されている。
素子基板10と対向基板20とが対向するよう位置合わせして、両基板を加圧する。これにより、硬化前のシール材23が凸部と素子基板10との間まで流出して、図4(b)に示す構成となる。
そして、図4(c)に示すように、スペーサ28の高さまで素子基板10と対向基板20との間隔が狭くなる。シール材23にスペーサ28が設けられているため、基板間隔がスペーサ28よりも狭くなることがない。スペーサ28は第1の凸部25及び第2の凸部27の高さの1.02倍〜1.1倍の高さが望ましい。凸部の頂面と素子基板10との間にはギャップが生じる。両基板を加圧すると、このギャップにシール材23が流れ出る。すなわち凸部よりも高く形成されているシール材23が押し潰されて凸部の頂面と素子基板10との間に流出する。シール材23の流出量は凸部の高さとスペーサ28の高さによって制御される。この状態でシール材23にUV光を照射する。これにより、両基板が接着された構成となる
第1の凸部25及び第2の凸部27の高さは素子基板10と対向基板20との間に形成される間隔に基づいて決定される。すなわち、有機EL素子10の厚さと捕水材22の高さに基づいて第1の凸部25及び第2の凸部27の高さが決定される。第1の凸部25及び第2の凸部27の高さを有機EL素子10の高さと捕水材22の高さとの合計の高さよりも大きくすることにより、捕水材22が有機EL素子11と接触することを防ぐことができる。有機EL素子11及び捕水材22の高さを考慮した場合、第1の凸部25及び第2の凸部27の高さは例えば、0.3mm程度で形成される。捕水材22の高さを考慮しない場合、有機EL素子11の総厚がおよそ0.2μmなので、樹脂の表面張力と濡れ性だけを考慮すれば、第1の凸部25及び第2の凸部27の高さは0.1mm程度で形成される。
第1の凸部25及び第2の凸部27は上述のようにエポキシ樹脂により形成される。これにより、捕水材22を配置するために基板を掘り込む必要がなくなり、表面が平坦な基板上に捕水材22を配置することができる。よって、基板のエッチング工程を省略することができ、生産性を向上することができる。さらに、シール材23には基板間隔を一定にするためスペーサ28を設けられている。シール材23の外側に第1の凸部25を設けることにより、切断線までシール材23が流出することを防ぐことができる。よって、切断不良を低減することができ、生産性を向上することができる。また、シール材23の内側に第2の凸部27を形成することにより、有機EL素子11や捕水材22までシール材23が流出することを防ぐことができる。よって、表示品質の低下を防ぐことができる。シール材23にスペーサ28を混練しておくことにより、製造工程を増やさずスペーサ28を設けることができ、生産性を向上することができる。また凸部とスペーサ28の高さを調整することにより、シール材23のはみ出し量を容易に制御することができる。
第1の凸部25及び第2の凸部27はシール材23の全体を囲むように連続的に設けることが望ましい。連続的に凸部を形成することにより、シール材23が全体を囲む枠状に形成される。これにより、シール材23が流出することを防ぐことができる。なお、樹脂の表面張力と濡れ性のバランスによって影響しない程度であれば間歇的に凸部を形成することも可能である。例えば、幅0.1mm程度で第1の凸部25又は第2の凸部27の欠損があってもよい。また、特定部分のみへのシール材23の流出を防ぎたい場合、間歇的に凸部を形成してもよい。
両基板とシール材23で囲まれた空間には捕水材が配置されているため、封止された空間に残留または侵入してくる水分等による有機EL素子の劣化を防止することができる。シール材23の近傍に設けられている第1の凸部25及び第2の凸部27は紫外線に対して耐性を有しているため、揮発物質が封止空間に揮発することがない。
なお、上述の説明ではシール材23、第1の凸部25及び第2の凸部27を対向基板20に形成したが、素子基板10に形成してもよい。また第1の凸部25と第2の凸部27とは異なる高さでもよい。この場合、高い方の凸部の高さの1.02〜1.1倍の高さのスペーサ28を用いることが好ましい。さらに、第1の凸部25又は第2の凸部27となるエポキシ樹脂に捕水材を混練しておくことにより、捕水性能を向上することができる。
本発明にかかる有機EL表示装置の製造工程を示すフローチャートである。 本発明にかかる有機EL表示パネルの切断前の構成を示す平面図である。 本発明にかかる有機EL表示パネルの構成を示す断面図である。 本発明の実施例にかかる有機EL表示装置の封止時におけるシール材周辺の構成を示す拡大断面図である。
符号の説明
10 素子基板
11 有機EL素子
12 補助配線
20 対向基板、
22 捕水材
23 シール材
24 飛散防止用シール材
25 第1の凸部
27 第2の凸部
28 スペーサ
30 有機EL表示パネル
40 対向基板の切断線
50 素子基板の切断線

Claims (7)

  1. 第1の基板と第2の基板とが対向配置された表示装置であって、
    前記第1の基板と前記第2の基板との間に表示領域を囲むように設けられたシール材と、
    前記第1の基板表面の上に形成され、前記シール材の外側に前記シール材の位置を規制するために配置された第1の凸部と
    前記第1の基板表面の上に形成され、前記シール材の内側に前記シール材の位置を規制するために配置された第2の凸部と、を備え、
    前記シール材に前記第1の基板と前記第2の基板との間の間隔を規制するスペーサを含ませるとともに、該スペーサが前記第1の凸部及び前記第2の凸部の高さよりも高くされ、
    前記第1の凸部の頂面及び第2の凸部の頂面と前記第2の基板との間にシール材が介在している表示装置。
  2. 前記スペーサが前記第1の凸部及び第2の凸部の高さの1.02倍以上1.1倍以下の高さで形成されている請求項に記載の表示装置。
  3. 前記第1の凸部及び/又は第2の凸部に捕水材が含まれている請求項1、又は2に記載の表示装置。
  4. 前記シール材が紫外線硬化樹脂である請求項1乃至3のいずれか1項に記載の表示装置
  5. 前記第1の基板が対向基板であり、前記第2の基板が有機EL素子を備える素子基板である請求項1乃至3のいずれか1項に記載の表示装置。
  6. 第1の基板表面の上に第1の凸部を形成するステップと、
    前記第1の凸部の内側に表示領域を囲むようシール材を形成するステップと、
    前記前記シール材を介して前記第1の基板と第2の基板とを貼り合わせるステップと、
    前記第1の凸部の内側に前記第2の凸部を形成するステップと、を備え、
    前記シール材を形成するステップでは、
    前記第1の凸部と前記第2の凸部との間にシール材を形成し、前記シール材に前記第1の凸部及び前記第2の凸部の高さよりも高いスペーサを含ませ、
    前記シール材を前記第1の凸部及び前記第2の凸部よりも高く塗布し、前記第1の凸部及び前記第2の凸部と前記第2の基板との間に前記シール材を流れ込ませる表示装置の製造方法。
  7. 前記第1の凸部及び第2の凸部に捕水材を含ませる請求項6に記載の表示装置の製造方法。
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