WO2011096188A1 - 電子デバイスの製造方法 - Google Patents

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WO2011096188A1
WO2011096188A1 PCT/JP2011/000517 JP2011000517W WO2011096188A1 WO 2011096188 A1 WO2011096188 A1 WO 2011096188A1 JP 2011000517 W JP2011000517 W JP 2011000517W WO 2011096188 A1 WO2011096188 A1 WO 2011096188A1
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light
layer
substrate
melting point
point metal
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Inventor
中林耕基
下津臣一
Original Assignee
富士フイルム株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1339—Gaskets; Spacers; Sealing of cells
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/02—Details
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/10—Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of electroluminescent light sources
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/84—Passivation; Containers; Encapsulations
    • H10K50/842—Containers
    • H10K50/8426—Peripheral sealing arrangements, e.g. adhesives, sealants

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing an electronic device in which an electronic element typified by a display medium such as a liquid crystal or a light-emitting medium such as an organic EL is sealed.
  • organic EL elements have been used in electronic devices such as mobile phones and music players, and home appliances, and typically have a structure in which electronic devices are sealed between a pair of substrates.
  • Organic EL elements are vulnerable to moisture and oxidation, and in order to extend their operating time, the elements are sealed off from oxygen and moisture in the air during the manufacturing process, and deterioration due to moisture etc. occurs after manufacturing. In order to suppress it, it is necessary to ensure sufficient moisture resistance (high barrier property).
  • Patent Document 1 describes a technique in which a resin layer is interposed between an element formation substrate and a sealing substrate so as to cover an organic EL element, and the periphery thereof is sealed with an adhesive.
  • this method there is moisture permeation from the adhesive-sealed portion around the resin layer, and complete moisture tightness cannot be obtained.
  • Patent Document 2 proposes a method of sealing by laser heating using a frit glass which is an inorganic material as a sealing material. According to this, since the gap between the element formation substrate and the sealing substrate is completely sealed by using the inorganic material, the amount of newly entering water is theoretically small, and the organic EL element is deteriorated. It is believed that fewer devices can be manufactured.
  • the method described in Patent Document 2 has a problem that when the frit pattern is irradiated with a laser, an uncured portion is generated in the frit glass in a portion where the laser energy does not reach. For this reason, moisture permeation actually occurs and complete moisture tightness cannot be obtained.
  • Patent Document 3 proposes a method for preventing incomplete melting and incomplete hardening of a frit pattern by irradiating a laser along at least two or more paths.
  • this method it is difficult to confirm whether or not there is a completely uncured part, and a redundant design such as increasing the line width of the frit is necessary to reduce the probability. Has a point.
  • Patent Document 4 a method of sealing by laser heating using a low melting point metal as a sealing material.
  • a light absorption layer is provided on at least one substrate periphery, and a low melting point metal layer is provided on both substrate periphery, and the light absorption layer is heated by laser irradiation. It melts and bonds low melting point metals.
  • Patent Document 4 Since the method described in Patent Document 4 can block moisture permeation over time, it is possible to effectively suppress deterioration of the organic EL element.
  • the low melting point metal layers are joined together, and in the case of the kind of the low melting point metal layer, for example, In, an oxide film is formed between the low melting point metal layers at the time of joining. Even if heated, it may not be completely joined. Since it is very difficult to remove this oxide film, there is room for improvement in order to further increase the bonding strength.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to increase the bonding strength of a sealing member, and preferably an electronic device capable of determining whether an electronic element is completely sealed.
  • An object of the present invention is to provide a device manufacturing method.
  • a base layer is provided on each peripheral portion of a pair of substrates having an electronic element formed on one substrate, and visible light is formed on the base layer provided on one of the substrates.
  • a light absorption layer having a high absorptance with respect to near-infrared light, a low melting point metal layer is provided on a base layer provided on the other substrate, and the visible light or the light is transmitted through the substrate and the base layer. Irradiating the light absorption layer with near infrared light to heat and melt the low melting point metal layer, forming an alloy with the light absorption layer and the low melting point metal layer, and bonding the pair of substrates together It is a feature.
  • the reflected light intensity of the visible light or the near infrared light is detected from the substrate side irradiated with the visible light or the near infrared light, and the visible light or the near infrared light is detected based on the detection result of the reflected light intensity. It is preferable to irradiate the visible light or the near infrared light by adjusting the irradiation light intensity of the near infrared light.
  • the reflected light intensity of the detection light is detected by irradiating the detection light from one of the substrate sides, and the visible light or the near infrared light is irradiated based on the detection result of the reflected light intensity. It is preferable to adjust the intensity and irradiate the visible light or the near infrared light.
  • a base layer is provided on each peripheral portion of a pair of substrates in which an electronic element is formed on one substrate, and the base layer provided on the one substrate is provided.
  • a light-absorbing layer having a high absorptance to visible light or near-infrared light and a low-melting point metal layer on the light-absorbing layer, and an alloy on the base layer provided on the other substrate Forming a formation layer, irradiating the light absorption layer with the visible light or the near-infrared light through the substrate and the base layer to heat and melt the low melting point metal layer, to form the alloy formation layer and the low melting point metal;
  • An alloy is formed by the layers, and the pair of substrates are bonded to each other.
  • the detection light is irradiated from one of the substrate sides to detect the reflected light intensity of the detection light, and the visible light or the near infrared light is irradiated based on the detection result of the reflected light intensity. It is preferable to adjust the light intensity and irradiate the visible light or the near infrared light.
  • a base layer is provided on each peripheral portion of a pair of substrates on which electronic elements are formed on one substrate, and visible light or light is formed on the base layer provided on one substrate.
  • a light-absorbing layer having a high absorption rate for near-infrared light is provided, a low-melting point metal layer is provided on the base layer provided on the other substrate, and visible light or near-infrared light is transmitted through the substrate and the base layer.
  • the low melting point metal layer is heated and melted by irradiating the absorption layer, and an alloy is formed by the light absorption layer and the low melting point metal layer, so the bonding strength is greatly increased by the alloy formed by the light absorption layer and the low melting point metal layer.
  • the light absorbing layer and the low melting point metal Since it is possible to confirm whether an alloy is formed by the layer, visible light or near infrared light is adjusted by adjusting the irradiation light intensity of visible light or near infrared light based on the detection result of reflected light intensity. Irradiation makes it possible to complete the bonding between the light absorption layer and the low-melting-point metal layer, and it is possible to manufacture electronic devices with a high production yield without introducing redundant designs and processes. Costs can be greatly reduced.
  • a base layer is provided on each peripheral portion of a pair of substrates in which electronic elements are formed on one substrate, and the base layer is provided on the one substrate.
  • the alloy formed by the formation layer and the low-melting-point metal layer significantly improves the bonding strength and can block the permeation of moisture over a long period of time, effectively preventing the deterioration of electronic devices such as organic EL elements. It is possible to suppress it.
  • the detection light by irradiating the detection light separately and detecting the reflected light intensity of the detection light, it can be confirmed whether the alloy is formed by the alloy forming layer and the low melting point metal layer, so the reflected light intensity Based on the detection results, the irradiation light intensity of visible light or near-infrared light is adjusted and irradiated with visible light or near-infrared light. This makes it possible to manufacture electronic devices with a high production yield without introducing redundant designs and processes, thereby greatly reducing manufacturing costs.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a method for manufacturing an organic EL device according to the first embodiment of the present invention.
  • An organic EL element 2 is formed on the element forming substrate 1, and a base layer 3 is provided on the periphery of the element forming substrate 1. Similar to the element forming substrate 1, a base layer 3 'is provided on the peripheral edge of the sealing substrate 4 of the other substrate. Further, a low melting point metal layer 5 is provided on the base layer 3 at the peripheral portion of the element forming substrate 1, and visible light or near infrared light is provided on the base layer 3 ′ at the peripheral portion of the sealing substrate 4.
  • a light absorption layer 6 having a high absorptance with respect to light (hereinafter also simply referred to as irradiation light) is provided.
  • an extraction electrode for driving the organic EL element 2 is formed across the peripheral underlayer 3 so that electric power can be input from the outside. Is covered with an insulating film so as not to be short-circuited by the base layer 3 or the low melting point metal layer 5 at the peripheral edge.
  • the irradiation light irradiation device for example, as shown in FIG. 1, an optical fiber 10 connected to a light source (not shown) for irradiation light irradiation, and a collimator lens that collimates light from the optical fiber 10 into parallel light. 11 and a condensing lens 12 that condenses light collimated into parallel light.
  • the irradiated light When irradiation light is irradiated from the optical fiber 10 through the sealing substrate 4 and the base layer 3 ′, the irradiated light is collimated into parallel light by the collimating lens 11, and the parallel light is collimated by the condenser lens 12. It is condensed toward By irradiating the condensed irradiation light along the light absorption layer 6 provided on the peripheral edge of the sealing substrate 4, the low melting point metal layer 5 is heated and melted by the light absorption layer 6 to absorb light. An alloy is formed by the layer 6 and the low melting point metal layer 5, the element formation substrate 1 and the sealing substrate 4 are joined, and the organic EL element 2 is sealed by the element formation substrate 1 and the sealing substrate 4. As described above, the alloy formed by the light absorption layer 6 and the low melting point metal layer 5 significantly improves the bonding strength, and can block the permeation of moisture over a long period of time. It can be effectively suppressed.
  • the low melting point metal layer 5 is provided on the base layer 3 at the peripheral portion of the element forming substrate 1
  • the light absorption layer 6 is provided on the base layer 3 ′ at the peripheral portion of the sealing substrate 4.
  • the light absorption layer 6 is irradiated with irradiation light through the sealing substrate 4 and the base layer 3 ′.
  • the light absorption layer 6 is formed on the base layer 3 at the peripheral edge of the element formation substrate 1.
  • a low melting point metal layer 5 may be provided on the base layer 3 ′ at the peripheral edge of the sealing substrate 4, and the light absorption layer 6 may be irradiated with irradiation light through the element formation substrate 1 and the base layer 3.
  • FIG. 2 shows a method for manufacturing an organic EL device according to the second embodiment of the present invention.
  • the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted unless necessary (the same applies hereinafter).
  • the alloy forming layer 7 is provided on the base layer 3 provided on the peripheral portion of the element forming substrate 1, and the base layer 3 ′ on the peripheral portion of the sealing substrate 4 is provided on the base layer 3 ′.
  • the light absorption layer 6 and the low melting point metal layer 5 are provided.
  • an alloy is formed by the low melting point metal layer 5 heated by the light absorption layer 6 and the alloy forming layer 7, the element forming substrate 1 and the sealing substrate 4 are joined, and the organic EL element 2 is the element. Sealing is performed by the formation substrate 1 and the sealing substrate 4.
  • the alloy forming layer 7 is formed on the base layer 3 at the peripheral portion of the element forming substrate 1, and the light absorption layer 6 and the low melting point metal layer 5 are formed on the base layer 3 ′ at the peripheral portion of the sealing substrate 4. Is provided, and the light absorbing layer 6 is irradiated with irradiation light through the sealing substrate 4 and the base layer 3 ′. However, the light is applied on the base layer 3 at the peripheral edge of the element forming substrate 1.
  • the absorption layer 6 and the low melting point metal layer 5 are provided with the alloy forming layer 7 on the base layer 3 ′ at the peripheral portion of the sealing substrate 4, and the light absorption layer 6 passes through the element forming substrate 1 and the base layer 3. On the other hand, it is good also as an aspect which irradiates irradiation light.
  • FIG. 3 shows a method for manufacturing an organic EL device according to the third embodiment of the present invention.
  • the detection light is irradiated from the sealing substrate 4 side, the reflected light intensity of the detection light is detected, and the irradiation light is irradiated based on the detection result of the detected reflected light intensity.
  • the light intensity is adjusted as needed (in FIG. 3, the structure of the sealing member of the organic EL device is shown in the same structure as in FIG. 1). That is, the mode shown in FIG. 3 is the irradiation light irradiation device (the optical fiber 10 described in FIG. 1, the collimating lens 11, the condensing lens 12 and the like) shown in the manufacturing method of the organic EL device shown in FIG.
  • the irradiation light irradiation device configured to include the detection light irradiation device 13 that irradiates the detection light (for example, wavelength 435 nm), the light of the irradiation light (for example, wavelength 405 nm) reflects, and the other light
  • a dichroic mirror 14 that passes through, a half mirror 15 that splits detection light from the detection light irradiation device 13 and reflected light of the detection light, and an imaging device (for example, CCD) 16 that receives the reflected light from the half mirror 15.
  • CCD imaging device
  • the irradiated light When the irradiation light is irradiated from the optical fiber 10, the irradiated light is collimated into parallel light by the collimator lens 11, and the parallel light is dispersed by the dichroic mirror 14, and the irradiation light is reflected by the dichroic mirror 14 to be a condensing lens. Head to 12. Irradiation light transmitted through the condenser lens 12 is condensed toward the light absorption layer 6. As a result, the low melting point metal layer 5 is heated and melted, an alloy is formed by the light absorption layer 6 and the low melting point metal layer 5, and the element forming substrate 1 and the sealing substrate 4 are joined.
  • the detection light emitted from the detection light irradiation device 13 passes through the half mirror 15 and the dichroic mirror 14 and is applied to the low melting point metal layer 5.
  • the irradiated detection light is reflected by the low melting point metal layer 5, passes through the dichroic mirror 14, and is detected by the imaging device 16 by the half mirror 15.
  • the detection signal detected here is configured to be fed back to a control unit (not shown) installed in the light source, and a detection signal in which an alloy is not formed by the low melting point metal layer 5 and the light absorption layer 6. In this case, the irradiation light intensity is controlled based on this detection signal.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the rate of change in reflected light and the wavelength when the low melting point metal layer is In, and the rate of change in reflected light is when the reflected light intensity is 100% when In is not melted.
  • the ratio of reflected light intensity of molten In It can be seen from this graph that, regardless of the wavelength of the detection light, when In is melted, the intensity of the reflected light is about 20% stronger than In when it is not melted. Therefore, taking the case of In as an example, in the case of a detection signal whose reflected light intensity is less than 120%, a control unit that can be controlled to increase the intensity of light emitted from the light source should be provided in the light source.
  • the irradiation light intensity is automatically increased, and the bonding between the light absorption layer 6 and the low melting point metal layer 5 can be made more complete.
  • This control is not limited to the intensity of irradiation light.
  • the irradiation light is irradiated. It is possible to control the scan speed to be slow.
  • the graph shown in FIG. 4 is the case where the low melting point metal layer is In, but the low melting point metal used as the low melting point metal layer described below has a higher reflected light intensity after melting than before melting,
  • the wavelength of the detection light can be selected from a wide range.
  • the irradiation light and the detection light are irradiated from the same side of the substrate as shown in FIG. 3, by changing the spectral characteristics of the dichroic mirror that transmits and reflects the light at a predetermined wavelength as appropriate, What is necessary is just to select the light for a detection suitably.
  • the light absorption layer 6 is irradiated without irradiating the detection light separately. It is good also as an aspect which detects the reflected light intensity of irradiated light using the irradiated light, and adjusts the irradiated light intensity of irradiated light based on the detection result of this reflected light intensity.
  • the detection light irradiation device 13 shown in FIG. 3 may be omitted.
  • FIG. 5 shows a method for manufacturing an organic EL device according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the mode shown in FIG. 5 is a mode in which detection light is irradiated from the sealing substrate 4 side.
  • the irradiation light irradiation system and the detection light irradiation system may be separately arranged on both sides of the substrate. By arranging in this way, it is not necessary to arrange a dichroic mirror.
  • the material used for each part of the electronic device of the present invention will be described.
  • resins such as glass, PEN, PET, PES, and PC can be used.
  • the thickness may be a thickness used for a normal electronic device. For example, in the case of a PEN substrate, about 100 ⁇ m is preferable.
  • Underlying metal layers 3 and 3 ′ are layers for increasing the adhesion between element forming substrate 1 and sealing substrate 4, and depending on the material of the substrate, for example, Cr, Ti, Ni, etc. are preferred. be able to. Although depending on the material of the substrate, for example, in the case of Cr, it can be provided by a vacuum deposition method, a laser transfer method, or the like.
  • the low melting point metal layer 5 is a layer made of a metal (including an alloy) having a low melting point (having a melting point of 250 ° C. or lower), and includes, for example, In, Sn, In ⁇ Sn alloy, Sn ⁇ Bi ⁇ Ag alloy, Preferred examples include low melting point metals such as Sn / Ag alloy, Sn / Ag / Cu alloy, Sn / Ag / Cu / Bi alloy, and these include film formation such as vacuum deposition, aerosol deposition, and cold spray. It can be provided by law.
  • the light absorbing layer 6 is irradiated with visible light to increase the temperature of the light absorbing layer to such an extent that the preheated low melting point metal layer is melted while keeping the temperature rise of the element forming substrate 1 and the sealing substrate 4 low.
  • it is a layer having a sufficiently high absorption rate for near-infrared light, and preferred examples include colored metals such as Au, Ni, and Cu, Cr, Mo, W, and the like. It can be provided by a film forming method such as an aerosol deposition method or a cold spray method.
  • the alloy forming layer 7 is not particularly limited as long as it is a metal that forms an alloy with the low melting point metal layer 5, but for example, Au, Ni, Cu and the like can be preferably mentioned, and these are also vacuum deposition methods, aerosol deposition methods, It can be provided by a film forming method such as a cold spray method.
  • each layer varies depending on the metal to be used, and may be provided as desired.
  • the base layer is Cr (film thickness 5 nm) and the light absorption layer is Au (200 nm)
  • the low melting point When In is used as the metal layer, if the thickness of the low-melting point metal layer is small, the amount of melting becomes small, and it becomes difficult to fill the gap due to surface waviness between the substrates and the surface roughness of each layer. For this reason, it is usually appropriate to set it to 2 ⁇ m or more.
  • the underlayer is Cr (film thickness 5 nm)
  • the light absorption layer is Au (200 nm)
  • the alloy formation layer is Au (200 nm).
  • the pattern width of the underlayer, light absorption layer, low melting point metal layer, and alloy formation layer can maintain high barrier properties even if the width is reduced, but the bonding strength decreases, so the size of the device It is preferable to select a suitable pattern width according to the size, for example, in the case of a 21-inch liquid crystal display, it is desirable to set it to about 0.5 mm.
  • the wavelength of the irradiation light that is sufficiently small to absorb the substrate, while keeping the temperature rise of the substrate low.
  • the absorption rate of the light absorption layer is sufficiently high at the selected wavelength. In other words, it is desirable that the wavelength of visible light or near-infrared light used for irradiation is approximately twice or more apart between the absorption rate of the substrate and the absorption rate of the light absorption layer at that wavelength.
  • the wavelength of the laser beam suitable for irradiation is preferably in the range of approximately 390 nm to 500 nm, and similarly PET and Cu are selected. In this case, it is preferable that the appropriate wavelength range of the laser beam is approximately 350 nm to 600 nm.
  • the wavelength of a laser beam when changed, it can respond by changing suitably the spectral characteristic of the said dichroic mirror.
  • the base layer exemplified above is Cr (film thickness 5 nm)
  • the light absorption layer is Au (200 nm)
  • the low melting point metal layer is In (2 ⁇ m)
  • the wavelength of the irradiation laser is 405 nm
  • the laser power is 2 W
  • the spot Is a Gaussian beam shape having a 1 / e diameter of 0.3 mm, and this may be irradiated and scanned at a scanning speed of 2 mm / second at the central portion of the pattern.
  • the scan speed can be increased by increasing the laser power.
  • the laser output from a single laser head can be increased by bundling a plurality of optical fibers or using a combined light source. .

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Abstract

【課題】電子デバイスの封止部材の接合強度を高める。 【解決手段】一方の基板（１）に電子素子（２）が形成された一対の基板（１，４）のそれぞれの周縁部に下地層（３，３'）を設け、一方の基板（４）上に設けられた下地層（３'）の上に可視光または近赤外光に対して吸収率が高い光吸収層（６）を、他方の基板（１）上に設けられた下地層（３）の上に低融点金属層（６）を設け、基板（４）および下地層（３'）を通して可視光または前記近赤外光を光吸収層（６）に照射して低融点金属層（５）を加熱、融解させ、光吸収層（６）と低融点金属層（５）によって合金を形成して一対の基板（１，４）同士を接合する。

Description

電子デバイスの製造方法
本発明は、液晶等の表示媒体、有機ＥＬ等の発光媒体に代表される電子素子を封止した電子デバイスの製造方法に関するものである。
近年、携帯電話機や音楽プレーヤーといった電子機器や家電機器には有機ＥＬ素子等の発光媒体が用いられ、典型的には一対の基板の間に電子素子が封入された構造を持っている。有機ＥＬ素子は水分や酸化に弱く、その稼動時間を延ばすためには、製造過程において素子を空気中の酸素や水分から隔離して封止を行い、製造後においては水分等に起因する劣化を抑制するために十分な防湿性（ハイバリア性）を確保する必要がある。
有機ＥＬ素子等のハイバリア性を必要とする有機電子デバイスの封止技術としては、様々な方法が提案されてきている。例えば特許文献１には、素子形成基板と封止基板との間に有機ＥＬ素子を覆うように樹脂層を介在させ、その周辺を接着剤で封止する技術が記載されている。しかし、この方法では、樹脂層の周辺の接着剤封止部分からの水分透過があり、完全な水分気密性は得られない。
接着剤の水分透過の問題を解決するため、特許文献２には、無機材料であるフリットガラスを封止材として、レーザ加熱によって封止する方法が提案されている。これによれば、無機材料を用いることで素子形成基板と封止基板との間が完全に封止されるため、理論的には新たに侵入してくる水分は少なく、有機ＥＬ素子の劣化の少ないデバイスを製造することができると考えられる。しかし、上記特許文献２に記載の方法の場合、フリットパターンをレーザで照射する際、レーザエネルギーが到達しない部分においてフリットガラスに未硬化部分が発生するという問題がある。このため、実際には水分透過が生じ、完全な水分気密性は得られない。
これを解決するため、特許文献３では、少なくとも２以上の経路に沿ってレーザが照射されるようにし、フリットパターンの不完全な溶融および不完全な硬化を防ぐ方法が提案されている。しかし、この方法では、完全に未硬化部が存在していないかどうかを確認することが困難であり、その確率を減らすためフリットの線幅を太くする等、冗長な設計が必要となるという問題点を有している。
一方、接着剤の水分透過をなくす他の方法として、出願人は低融点金属を封止材としてレーザ加熱によって封止する方法を提案している（特許文献４）。この方法は、一対の樹脂基板において、少なくとも一方の基板周縁部に光吸収層を設け、かつ双方の基板周縁部に低融点金属層を設ける構成で貼りあわせ、レーザ照射によって光吸収層を加熱し、低融点金属を溶融・接着するものである。
特開２００５－１９０７０３号公報 米国特許出願公開２００４－０２０７３１４号明細書 特開２００７－２２０６４８号公報 特開２００８－２５１２４２号公報
上記特許文献４に記載されている方法は、経時によっても水分の透過を遮断することができるため、有機ＥＬ素子の劣化を効果的に抑制することが可能である。しかし、この方法においては、低融点金属層同士が接合されており、低融点金属層の種類、例えばＩｎ等の場合、接合時に低融点金属層同士の間に酸化膜が形成されるために、加熱しても完全に接合できない場合がある。この酸化膜を除去することは非常に困難であるため、接合強度をさらに高めるためには改善の余地がある。
また、完全に封止できたかどうかは、製造歩留り等に大きな影響を与えるものであり、完全に封止されたかどうかを確認する方法がない状況で、歩留りを上げるためには冗長なプロセスを採用せざるを得ない状況にある。従って、レーザ加熱によって低融点金属が溶融し、完全に封止されたかどうかを確認することができれば、製造コストを大幅に削減することが可能となる。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、封止部材の接合強度を高めることが可能であって、好ましくは電子素子が完全に封止されているかどうかを判別することが可能な電子デバイスの製造方法を提供することを目的とするものである。
本発明の電子デバイスの製造方法は、一方の基板に電子素子が形成された一対の基板のそれぞれの周縁部に下地層を設け、一方の前記基板上に設けられた下地層の上に可視光または近赤外光に対して吸収率が高い光吸収層を、他方の前記基板上に設けられた下地層の上に低融点金属層を設け、前記基板および前記下地層を通して前記可視光または前記近赤外光を前記光吸収層に照射して前記低融点金属層を加熱、融解させ、前記光吸収層と前記低融点金属層によって合金を形成して前記一対の基板同士を接合することを特徴とするものである。
この場合、前記可視光または前記近赤外光を照射した基板側から前記可視光または前記近赤外光の反射光強度を検出し、該反射光強度の検出結果に基づいて、前記可視光または前記近赤外光の照射光強度を調整して前記可視光または前記近赤外光を照射することが好ましい。
あるいは、一方の前記基板側から検出用光を照射して該検出用光の反射光強度を検出し、該反射光強度の検出結果に基づいて、前記可視光または前記近赤外光の照射光強度を調整して前記可視光または前記近赤外光を照射することが好ましい。
別の態様として、本発明の電子デバイスの製造方法は、一方の基板に電子素子が形成された一対の基板のそれぞれの周縁部に下地層を設け、一方の前記基板上に設けられた下地層の上に可視光または近赤外光に対して吸収率が高い光吸収層と該光吸収層上に低融点金属層とを設け、他方の前記基板上に設けられた下地層の上に合金形成層を設け、前記基板および前記下地層を通して前記可視光または前記近赤外光を前記光吸収層に照射して前記低融点金属層を加熱、融解させ、前記合金形成層と前記低融点金属層とによって合金を形成して前記一対の基板同士を接合することを特徴とするものである。
この場合、一方の前記基板側から検出用光を照射して該検出用光の反射光強度を検出し、該反射光強度の検出結果に基づいて、前記可視光または前記近赤外光の照射光強度を調整して前記可視光または前記近赤外光を照射することが好ましい。
本発明の電子デバイスの製造方法は、一方の基板に電子素子が形成された一対の基板のそれぞれの周縁部に下地層を設け、一方の基板上に設けられた下地層の上に可視光または近赤外光に対して吸収率が高い光吸収層を、他方の基板上に設けられた下地層の上に低融点金属層を設け、基板および下地層を通して可視光または近赤外光を光吸収層に照射して低融点金属層を加熱、融解させ、光吸収層と低融点金属層によって合金を形成するので、光吸収層と低融点金属層によって形成された合金によって、接合強度が大幅によくなり、長期の経時によっても水分の透過を遮断することができるため、有機ＥＬ素子等の電子デバイスの劣化を効果的に抑制することが可能である。
なお、照射した可視光または近赤外光の反射光強度を検出する場合、あるいは検出用光を別に照射して検出用光の反射光強度を検出する場合には、光吸収層と低融点金属層によって合金が形成されているかどうかを確認することができるので、反射光強度の検出結果に基づいて、可視光または近赤外光の照射光強度を調整して可視光または近赤外光を照射することにより、光吸収層と低融点金属層の接合を完全なものとすることが可能となり、冗長な設計やプロセスを導入しなくても電子デバイスを製造歩留りよく製造することができ、製造コストを大幅に削減することが可能となる。
また、別の態様として本発明の電子デバイスの製造方法は、一方の基板に電子素子が形成された一対の基板のそれぞれの周縁部に下地層を設け、一方の基板上に設けられた下地層の上に可視光または近赤外光に対して吸収率が高い光吸収層と光吸収層上に低融点金属層とを設け、他方の基板上に設けられた下地層の上に合金形成層を設け、基板および下地層を通して可視光または近赤外光を光吸収層に照射して低融点金属層を加熱、融解させ、合金形成層と低融点金属層とによって合金を形成するので、合金形成層と低融点金属層によって形成された合金によって、接合強度が大幅によくなり、長期の経時によっても水分の透過を遮断することができるため、有機ＥＬ素子等の電子デバイスの劣化を効果的に抑制することが可能である。
また、検出用光を別に照射して検出用光の反射光強度を検出することにより、合金形成層と低融点金属層によって合金が形成されているかどうかを確認することができるので、反射光強度の検出結果に基づいて、可視光または近赤外光の照射光強度を調整して可視光または近赤外光を照射することにより、合金形成層と低融点金属層の接合を完全なものとすることが可能となり、冗長な設計やプロセスを導入しなくても電子デバイスを製造歩留りよく製造することができ、製造コストを大幅に削減することが可能となる。
本発明の第一の実施形態による有機ＥＬデバイスの製造方法を示す概略模式図である。 本発明の第二の実施形態による有機ＥＬデバイスの製造方法を示す概略模式図である。 本発明の第三の実施形態による有機ＥＬデバイスの製造方法を示す概略模式図である。 低融点金属層がＩｎの場合の反射光変化率と波長との関係を示すグラフである。 本発明の第四の実施形態による有機ＥＬデバイスの製造方法を示す概略模式図である。
以下、図面を参照して本発明の電子デバイスの製造方法を、有機ＥＬデバイスを例にとって説明する。図１は、本発明の第一の実施形態による有機ＥＬデバイスの製造方法を示す概略模式図である。素子形成基板１には有機ＥＬ素子２が形成されており、素子形成基板１の周縁部には下地層３が設けられている。もう一方の基板の封止基板４の周縁部にも素子形成基板１と同様にその周縁部に下地層３’が設けられている。また、素子形成基板１の周縁部の下地層３の上には低融点金属層５が設けられており、封止基板４の周縁部の下地層３’の上には可視光または近赤外光（以下、単に照射光ともいう）に対して吸収率が高い光吸収層６が設けられている。
なお、図１には示されていないが有機ＥＬ素子２を駆動するための引出し電極が、周縁下地層３を横切って形成され、外部からの電力投入がなされるようになっており、引出し電極は、周縁部の下地層３や低融点金属層５によって短絡されないように絶縁膜によって覆われている。
有機ＥＬデバイスの製造手順を説明する。まず有機ＥＬ素子２を封止するために素子形成基板１の低融点金属層５と封止基板４の光吸収層６を合わせて配置する。照射光照射装置としては、例えば図１に示すような、光源（図示せず）に接続された照射光照射のための光ファイバ１０と、光ファイバ１０からの光を平行光にコリメートするコリメートレンズ１１と、平行光にコリメートされた光を集光する集光レンズ１２とから構成される。
そして、封止基板４および下地層３’を通して照射光を光ファイバ１０から照射すると、照射された光はコリメートレンズ１１で平行光にコリメートされ、この平行光は集光レンズ１２によって光吸収層６に向けて集光される。この集光された照射光を封止基板４の周縁部に設けられた光吸収層６に沿って照射することにより、光吸収層６によって低融点金属層５が加熱、融解されて、光吸収層６と低融点金属層５によって合金が形成され、素子形成基板１と封止基板４が接合され、有機ＥＬ素子２が素子形成基板１と封止基板４とによって封止される。このように光吸収層６と低融点金属層５によって形成された合金によって、接合強度が大幅によくなり、長期の経時によっても水分の透過を遮断することができるため、有機ＥＬ素子の劣化を効果的に抑制することが可能である。
なお、図１では素子形成基板１の周縁部の下地層３の上に低融点金属層５が、封止基板４の周縁部の下地層３’の上に光吸収層６が設けられており、封止基板４および下地層３’を通して光吸収層６に対して照射光を照射する態様を示しているが、素子形成基板１の周縁部の下地層３の上に光吸収層６が、封止基板４の周縁部の下地層３’の上に低融点金属層５を設け、素子形成基板１および下地層３を通して光吸収層６に対して照射光を照射する態様としてもよい。
本発明の第二の実施形態による有機ＥＬデバイスの製造方法を図２に示す。なお、この図２において図１中の構成要素と同等の構成要素には同番号を付し、それらについての説明は特に必要のない限り省略する（以下、同様）。図２における電子デバイスは、素子形成基板１の周縁部に設けられた下地層３の上に合金形成層７が設けられており、封止基板４の周縁部の下地層３’の上には光吸収層６と低融点金属層５が設けられているものである。この場合には、光吸収層６によって加熱された低融点金属層５と合金形成層７とによって合金が形成されて、素子形成基板１と封止基板４が接合され、有機ＥＬ素子２が素子形成基板１と封止基板４とによって封止される。
なお、図２では素子形成基板１の周縁部の下地層３の上に合金形成層７が、封止基板４の周縁部の下地層３’の上に光吸収層６と低融点金属層５が設けられており、封止基板４および下地層３’を通して光吸収層６に対して照射光を照射する態様を示しているが、素子形成基板１の周縁部の下地層３の上に光吸収層６と低融点金属層５が、封止基板４の周縁部の下地層３’の上に合金形成層７が設けられており、素子形成基板１および下地層３を通して光吸収層６に対して照射光を照射する態様としてもよい。
本発明の第三の実施形態による有機ＥＬデバイスの製造方法を図３に示す。この図３に示す態様は、封止基板４側から検出用光を照射してこの検出用光の反射光強度を検出し、検出された反射光強度の検出結果に基づいて、照射光の照射光強度を随時調整するものである（なお図３において有機ＥＬデバイスの封止部材の構成は図１と同様の構成で示している）。すなわち、図３に示す態様は、図１や図２に示す有機ＥＬデバイスの製造方法で示した照射光照射装置（図１で説明した光ファイバ１０と、コリメートレンズ１１と、集光レンズ１２とから構成される照射光照射装置）に加えて、検出用光（例えば波長４３５ｎｍ）を照射する検出用光照射装置１３と、照射光（例えば波長４０５ｎｍ）の光は反射し、それ以外の光は透過するダイクロイックミラー１４と、検出用光照射装置１３からの検出用光および検出用光の反射光を分光するハーフミラー１５と、ハーフミラー１５からの反射光を受像する撮像装置（例えばＣＣＤ）１６とからなる検出用光照射系と反射光検出系を加えたものである。
照射光を光ファイバ１０から照射すると、照射された光はコリメートレンズ１１で平行光にコリメートされ、この平行光はダイクロイックミラー１４によって分光され、照射光はダイクロイックミラー１４によって反射されて、集光レンズ１２に向かう。集光レンズ１２を透過した照射光は光吸収層６に向けて集光される。これによって低融点金属層５が加熱、融解されて、光吸収層６と低融点金属層５によって合金が形成され、素子形成基板１と封止基板４が接合される。
一方で、検出用光照射装置１３から照射された検出用光はハーフミラー１５、ダイクロイックミラー１４を透過して低融点金属層５に照射される。照射された検出用光は低融点金属層５で反射し、ダイクロイックミラー１４を透過してハーフミラー１５によって撮像装置１６で検出される。ここで検出される検出信号は光源に設置された制御部（図示せず）にフィードバックされるように構成されており、低融点金属層５と光吸収層６で合金が形成されていない検出信号の場合には、この検出信号に基づいて照射光強度が強くなるように制御される。
具体的に説明する。図４は低融点金属層がＩｎの場合の反射光変化率と波長との関係を示したグラフであり、反射光変化率はＩｎが溶融していない場合の反射光強度を１００％としたときの溶融したＩｎの反射光強度の割合を示している。このグラフより検出用光の波長にかかわらず、Ｉｎが溶融すると溶融していない場合のＩｎに比較して反射光は約２０％程度強度が強くなっていることがわかる。従って、Ｉｎの場合を例にとれば、反射光強度が１２０％に満たない検出信号の場合には光源からの照射光強度を強くするように制御可能な制御部を光源に備えさせておけば、検出信号を光源にフィードバックすることによって照射光強度が自動的に強くなって、光吸収層６と低融点金属層５の接合をより完全なものとすることが可能となる。なお、この制御は照射光強度の強弱に限られるものではなく、例えば、低融点金属層５と光吸収層６で合金が形成されていない検出信号の場合には、照射光を照射する際のスキャンスピードを遅くするといった制御とすることも可能である。
図４に示したグラフは低融点金属層がＩｎの場合であるが、下記に説明する低融点金属層として用いられる低融点金属は、溶融前よりも溶融後の反射光強度は強くなるため、検出用光の波長は幅広い範囲から選択することができる。また、図３のように照射光と検出用光とを基板の同じ側から照射する場合には、所定波長で光を透過、反射するダイクロイックミラーの分光特性を適宜変更することによって、照射光と検出用光を適宜選択すればよい。
なお、図３では封止基板４側から検出用光を照射して検出用光の反射光強度を検出する態様を説明したが、検出用光を別に照射することなく、光吸収層６に照射した照射光を利用して照射光の反射光強度を検出し、この反射光強度の検出結果に基づいて、照射光の照射光強度を調整する態様としてもよい。この場合には、図３に示す検出用光照射装置１３を省略すればよい。
本発明の第四の実施形態による有機ＥＬデバイスの製造方法を図５に示す。この図５に示す態様は、封止基板４側から検出用光を照射する態様である。このように照射光の照射系と検出用光の照射系を基板の両側に別々に配置してもよい。このように配置することによって、ダイクロイックミラーを配置しなくてもよくなる。
なお、上記では低融点金属層５が溶融しているかどうかを確認しながら照射光の強度を随時調整する場合について説明したが、光吸収層６に照射光を照射して周縁部全ての光吸収層６と低融点金属層５の接合を行った後に、検出用光を照射して接合しているかどうかを確認し、接合していない部分に対して照射光強度を高める等して再度接合工程を行ってもよい。
本発明の電子デバイスの各部分に用いられる材料について説明する。素子形成基板１および封止基板４としては、ガラス、ＰＥＮ、ＰＥＴ、ＰＥＳ、ＰＣ等の樹脂を用いることができる。厚さは通常の電子デバイスに用いられる厚さでよく、例えば、ＰＥＮ基板の場合には１００μｍ程度が好ましい。
下地金属層３および３’は素子形成基板１および封止基板４との密着性を高めて接合するための層であり、基板の材質にもよるが、例えばＣｒ，Ｔｉ，Ｎｉ等を好ましく挙げることができる。基板の材質にもよるが、例えばＣｒの場合には真空蒸着法やレーザ転写法等で設けることができる。
低融点金属層５は、低融点（２５０℃以下の融点のもの）の金属（合金を含む）からなる層であって、例えば、Ｉｎ、Ｓｎ，Ｉｎ・Ｓｎ合金、Ｓｎ・Ｂｉ・Ａｇ合金、Ｓｎ・Ａｇ合金、Ｓｎ・Ａｇ・Ｃｕ合金、Ｓｎ・Ａｇ・Ｃｕ・Ｂｉ合金等の低融点金属が好ましく挙げることができ、これらは真空蒸着法、エアロゾルデポジション法、コールドスプレー法等の成膜法により設けることができる。
光吸収層６は、素子形成基板１及び封止基板４の温度上昇を低く抑えながら光吸収層の温度を、予熱された低融点金属層が融解する程度にまで高めるために、照射する可視光または近赤外光に対して吸収率が充分高い層であって、例えばＡｕ，Ｎｉ，Ｃｕ等の有色系金属、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ等を好ましく挙げることができ、これらもまた真空蒸着法、エアロゾルデポジション法、コールドスプレー法等の成膜法により設けることができる。
合金形成層７は低融点金属層５と合金を形成する金属であれば特に限定されないが、例えばＡｕ、Ｎｉ、Ｃｕ等を好ましく挙げることができ、これらもまた真空蒸着法、エアロゾルデポジション法、コールドスプレー法等の成膜法により設けることができる。
各層の厚みは用いる金属によっても異なり、適宜所望の厚さで設ければよいが、例えば、下地層がＣｒ（膜厚５ｎｍ）、光吸収層がＡｕ（２００ｎｍ）の場合であって、低融点金属層としてＩｎを用いる場合、低融点金属層の厚みが小さいと溶融量が少なくなって、基板同士の面うねりや、各層の面粗度による隙間を埋めることが困難になる。このため、通常は２μｍ以上とするのが適当である。また、図２に示すような合金形成層を有する構成の場合、例えば、下地層がＣｒ（膜厚５ｎｍ）、光吸収層がＡｕ（２００ｎｍ）、合金形成層がＡｕ（２００ｎｍ）の場合であって、低融点金属層としてＩｎを用いる場合も、低融点金属層の厚みが小さいと溶融量が少なくなって、基板同士の面うねりや、各層の面粗度による隙間を埋めることが困難になるため、通常は２μｍ以上とするのが適当である。
下地層、光吸収層、低融点金属層、合金形成層のパターン幅は、幅を小さくしてもハイバリア性は保つことは可能であるが、接合強度が低下してしまうため、デバイスの大きさに応じて適宜パターン幅を好適なものに選択することが好ましく、例えば２１インチ液晶ディスプレイ用の場合には０．５ｍｍ程度とすることが望ましい。
基板を通して光吸収層に照射する照射光で光吸収層を加熱するためには、照射する照射光の波長は基板の吸収が充分小さい波長を選定する必要がある一方、基板の温度上昇を低く抑えながら光吸収層の温度を低融点金属層が融解する程度にまで高めるために、その選定された波長において光吸収層の吸収率が充分高いことが求められる。すなわち、照射に用いられる照射する可視光または近赤外光の波長は、その波長における基板の吸収率と光吸収層の吸収率とが概ね２倍以上の隔たりがあることが望ましい。仮に樹脂基板にＰＥＮを選択し、光吸収層がＡｕである場合には、照射に適したレーザ光の波長は概ね３９０ｎｍから５００ｎｍの範囲であることが好ましく、同様にＰＥＴとＣｕが選択される場合には適切なレーザ光の波長範囲は概ね３５０ｎｍから６００ｎｍであることが好ましい。なお、レーザ光の波長を変更した場合には、上記ダイクロイックミラーの分光特性を適宜変更することにより対応することができる。
例えば、上記で例示した下地層がＣｒ（膜厚５ｎｍ）、光吸収層がＡｕ（２００ｎｍ）、低融点金属層がＩｎ（２μｍ）の場合、照射レーザの波長４０５ｎｍ、レーザパワー２Ｗを用い、スポットは略ガウシャンビーム形状で１／ｅ径０．３ｍｍとし、これをパターン略中央部にスキャンスピード２ｍｍ／秒で照射、スキャンすればよい。なお、レーザパワーを上げることによってスキャンスピードを速くすることが可能である。また、単一のレーザダイオードの出力が所望のレーザ出力に満たない場合には複数の光ファイバを束ねたり、合波光源を利用することによって単一のレーザヘッドからのレーザ出力を高めることができる。
１　　素子形成基板
２　　有機ＥＬ素子
３，３’　下地金属層
４　　封止基板
５　　低融点金属層
６　　光吸収層
７　　合金形成層
１０　光ファイバ
１１　コリメートレンズ
１２　集光レンズ
１３　検出用光照射装置
１４　ダイクロイックミラー
１５　ハーフミラー
１６　撮像装置

Claims (5)

  1. 　一方の基板に電子素子が形成された一対の基板のそれぞれの周縁部に下地層を設け、一方の前記基板上に設けられた下地層の上に可視光または近赤外光に対して吸収率が高い光吸収層を、他方の前記基板上に設けられた下地層の上に低融点金属層を設け、前記基板および前記下地層を通して前記可視光または前記近赤外光を前記光吸収層に照射して前記低融点金属層を加熱、融解させ、前記光吸収層と前記低融点金属層によって合金を形成して前記一対の基板同士を接合することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
  2. 　前記可視光または前記近赤外光を照射した基板側から前記可視光または前記近赤外光の反射光強度を検出し、該反射光強度の検出結果に基づいて、前記可視光または前記近赤外光の照射光強度を調整して前記可視光または前記近赤外光を照射することを特徴とする請求項１記載の電子デバイスの製造方法。
  3. 　一方の前記基板側から検出用光を照射して該検出用光の反射光強度を検出し、該反射光強度の検出結果に基づいて、前記可視光または前記近赤外光の照射光強度を調整して前記可視光または前記近赤外光を照射することを特徴とする請求項１記載の電子デバイスの製造方法。
  4. 　一方の基板に電子素子が形成された一対の基板のそれぞれの周縁部に下地層を設け、一方の前記基板上に設けられた下地層の上に可視光または近赤外光に対して吸収率が高い光吸収層と該光吸収層上に低融点金属層とを設け、他方の前記基板上に設けられた下地層の上に合金形成層を設け、前記基板および前記下地層を通して前記可視光または前記近赤外光を前記光吸収層に照射して前記低融点金属層を加熱、融解させ、前記合金形成層と前記低融点金属層とによって合金を形成して前記一対の基板同士を接合することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
  5. 　一方の前記基板側から検出用光を照射して該検出用光の反射光強度を検出し、該反射光強度の検出結果に基づいて、前記可視光または前記近赤外光の照射光強度を調整して前記可視光または前記近赤外光を照射することを特徴とする請求項４記載の電子デバイスの製造方法。
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