JP2011070797A - Method for manufacturing sealing body, and organic el device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機ＥＬ装置などにおける、封止体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a sealing body in an organic EL device or the like.
近年、平面表示装置として、ＯＬＥＤ(Organic Light Emitting Diode)を用いた有機ＥＬ表示装置が注目されている。有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬ素子が自発光素子であることから、広い視野角が得られ、しかも表示にバックライトを必要としないため、消費電力が少なく、薄型化が可能で、更に有機ＥＬ素子は応答速度が速いため、残像の少ない見やすい画面を提供できるという利点を有している。 In recent years, organic EL display devices using OLEDs (Organic Light Emitting Diodes) have attracted attention as flat display devices. Since the organic EL element is a self-luminous element, the organic EL display device has a wide viewing angle and does not require a backlight for display. Since the element has a high response speed, it has an advantage that an easy-to-view screen with little afterimage can be provided.
一方有機ＥＬ素子は、湿気や熱の影響を受け易いという性質を有している。例えば有機ＥＬ素子に水分が付着すると、発光機能が損失されてしまう。また、例えば１００℃以上に有機ＥＬ素子が加熱されると、発光輝度が大きく低下してしまうことがある。そこで有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬ素子などが形成されたアレイ基板にガラス基板を重ね、有機ＥＬ素子の周囲をレーザー溶着を用いて封止させている。 On the other hand, organic EL elements have the property of being easily affected by moisture and heat. For example, when moisture adheres to the organic EL element, the light emitting function is lost. For example, when the organic EL element is heated to 100 ° C. or higher, the light emission luminance may be greatly reduced. Therefore, in the organic EL display device, a glass substrate is stacked on an array substrate on which organic EL elements and the like are formed, and the periphery of the organic EL elements is sealed using laser welding.
例えば封止部材としてフリットガラスを用いた場合は、まず対向基板となるガラス基板に、ペースト状のフリットガラスをスクリーン印刷やディスペンサ等で所定の形状に塗布し、それを焼成して固化する。そして、有機ＥＬ素子などが形成されたアレイ基板に、フリットガラスが固化された対向基板を重ね合わせ、フリットガラスにレーザーを照射して溶融し、アレイ基板と対向基板との間をフリットガラスによる封止部材で密閉させる。 For example, when frit glass is used as the sealing member, first, paste-like frit glass is applied to a glass substrate serving as a counter substrate in a predetermined shape by screen printing or a dispenser, and then fired and solidified. Then, the counter substrate on which the frit glass is solidified is superposed on the array substrate on which the organic EL element or the like is formed, and the frit glass is melted by irradiating a laser, and the space between the array substrate and the counter substrate is sealed with frit glass. Seal with a stopper.
フリットガラスは高い耐水性を有しているため、水分を基板間に透過させず、しかもレーザーを用いることにより、フリットガラスのみを溶融して、有機ＥＬ素子が熱影響を受けることなく、基板間を封止させることができる。 Since the frit glass has high water resistance, moisture is not transmitted between the substrates, and by using a laser, only the frit glass is melted and the organic EL element is not affected by heat, so that the inter-substrate is not affected. Can be sealed.
しかしながら、レーザーをフリットガラスに照射すると、アレイ基板やフリットガラスが急速に加熱され、局所的に温度が急上昇する。そしてレーザーが通過した後は、溶融した部分は周囲から急速に冷却され、温度が急激に低下することとなっていた。レーザー照射では、このような大きな熱変動が発生することから、フリットガラスが固化した後に歪が生じ、封止部分の近傍に内部応力が発生することがあった。 However, when the frit glass is irradiated with laser, the array substrate and the frit glass are rapidly heated, and the temperature rapidly rises locally. After the laser passes, the melted portion is rapidly cooled from the surroundings, and the temperature is suddenly lowered. In laser irradiation, since such a large thermal fluctuation occurs, distortion occurs after the frit glass is solidified, and internal stress may occur in the vicinity of the sealed portion.
またフリットガラスが溶融して後に固化した箇所は、溶融される前に比較して、若干高さ幅が低くなる。レーザー照射では、そのフリットガラスの高さ幅の変化が、レーザーの走査に伴って順次移動することによっても、フリットガラスによる封止部材の近傍には内部応力が蓄積され易いということがあった。 Further, the portion where the frit glass is melted and solidified later is slightly lower in height than before being melted. In laser irradiation, even if the change in the height width of the frit glass moves sequentially as the laser scans, internal stress tends to accumulate near the frit glass sealing member.
封止部材の近傍に発生した内部応力は、徐々に、あるいは何かをきっかけとして封止部材をアレイ基板から剥離させ、基板間の封止を破壊させるおそれがあった。 The internal stress generated in the vicinity of the sealing member may cause the sealing member to be peeled off from the array substrate gradually or as a result of causing something to break the sealing between the substrates.
本発明は、上記課題を解決し、フリットガラスを用いた封止部材の基板間の封止不良を防止した封止体の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a method for manufacturing a sealing body that prevents a sealing failure between substrates of a sealing member using frit glass.
第１基板に、フリットガラスにより封止部材が形成された第２基板を重ね合わせ、封止部材をレーザー照射により溶融して第１基板と第２基板とを接合させる封止体の製造方法において、第１基板は、封止部材に対向した箇所に予め応力緩和層を有し、レーザー照射により封止部材を溶融させる際、少なくとも応力緩和層がレーザー照射により軟化されることとして封止体の製造方法を構成する。 In a manufacturing method of a sealing body, a second substrate on which a sealing member is formed of frit glass is superimposed on a first substrate, and the sealing member is melted by laser irradiation to bond the first substrate and the second substrate. The first substrate has a stress relaxation layer in a position facing the sealing member in advance, and when the sealing member is melted by laser irradiation, at least the stress relaxation layer is softened by laser irradiation. Configure the manufacturing method.
また、有機ＥＬ素子が形成された第１基板に、フリットガラスからなる封止部材を具えた第２基板を重ね、封止部材をレーザー照射により溶融して第１基板と第２基板の間を封止した有機ＥＬ装置において、第１基板の、封止部材に対向した箇所に、レーザーの照射により少なくとも軟化される応力緩和層を設けて有機ＥＬ装置を構成する。 In addition, a second substrate having a sealing member made of frit glass is overlaid on the first substrate on which the organic EL element is formed, and the sealing member is melted by laser irradiation so that a gap between the first substrate and the second substrate is obtained. In the sealed organic EL device, the organic EL device is configured by providing a stress relaxation layer that is at least softened by laser irradiation at a position of the first substrate facing the sealing member.
本発明にかかる封止体の製造方法は、第１基板と第２基板の基板間の封止不良を防止できる。 The manufacturing method of the sealing body concerning this invention can prevent the sealing defect between the board | substrate of a 1st board | substrate and a 2nd board | substrate.
また本発明にかかる有機ＥＬ装置は、封止不良の発生や、経年変化により封止が破壊されることを防止し、製品故障を大幅に低減できる。したがって、寿命の長い有機ＥＬ装置を、効率よく製造できる。 In addition, the organic EL device according to the present invention can prevent the occurrence of sealing failure and breakage of the sealing due to secular change, and can greatly reduce product failure. Therefore, an organic EL device having a long lifetime can be efficiently manufactured.
本発明にかかる封止体の製造方法の一実施形態について、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置を例にして説明する。 One embodiment of a method for producing a sealed body according to the present invention will be described using an organic EL (electroluminescence) display device as an example.
有機ＥＬ表示装置１０は、図１に示すように、第１基板としてのアレイ基板１２と、第２基板としての封止基板１４と、アレイ基板１２と封止基板１４間を封止する封止部材１６と、アレイ基板１２に設けられた画素回路２０及び表示素子２２などから構成されている。
As shown in FIG. 1, the organic
画素回路２０は、駆動トランジスタや各種スイッチ類などからなり、制御装置（図示せず。）からの駆動信号に従い表示素子２２を駆動させる。表示素子２２は、有機ＥＬ素子より構成され、画素回路２０により制御されて発光する。有機ＥＬ表示装置１０がカラー表示装置の場合、表示素子２２は、例えば３原色に対応して構成されている。尚、画素回路２０及び表示素子２２は、有機ＥＬ表示装置の構成要素として従来から知られているものである。
The
封止基板１４は、ガラス製の基板であり、アレイ基板１２の、表示素子２２などが設けられている側の上面に、封止部材１６を介して接合されている。次に、封止部材１６について説明する。
The
封止部材１６は、フリットガラスなどと呼ばれる粉体状のガラス成分を固化して形成されている。封止部材１６は、まずペースト状に形成されたフリットガラスをディスペンサ（図示せず。）などを用いて、封止基板１４上に塗布する。ペースト状のフリットガラスは、封止部材１６を形成するように封止基板１４上に所定の形状に塗布される。
The sealing
フリットガラスは、例えば酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）、三酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、二酸化チタニウム（ＴｉＯ２）、三酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、三酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化錫（ＳｎＯ）、酸化鉛（ＰｂＯ）、五酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）、三酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、五酸化リン（Ｐ２Ｏ５）、三酸化二ホウ素（Ｂ２Ｏ３）、及び二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）よりなる群から選ばれた１種の物質、またはこれらの組合せからなるものを使用することができる。 The frit glass includes, for example, potassium oxide (K2O), antimony trioxide (Sb2O3), zinc oxide (ZnO), titanium dioxide (TiO2), aluminum trioxide (Al2O3), tungsten trioxide (WO3), tin oxide (SnO), One selected from the group consisting of lead oxide (PbO), vanadium pentoxide (V2O5), iron trioxide (Fe2O3), phosphorus pentoxide (P2O5), diboron trioxide (B2O3), and silicon dioxide (SiO2) Or a combination of these can be used.
ペースト状のフリットガラスが封止基板１４に塗布されたなら、封止基板１４とともに焼成炉に入れ、フリットガラスを焼成する。フリットガラスを焼成し、封止部材１６が封止基板１４に形成されたら、図５に示すようにアレイ基板１２に封止基板１４とを重ね合わせる。封止基板１４は、焼成固化されたフリットガラス、つまり封止部材１６が、画素回路２０や表示素子２２などが設けられたアレイ基板１２の面上に接触するように載置する。そして図６に示すように、封止部材１６に沿ってレーザー３０を照射し、フリットガラスを溶融させる。
When the paste-like frit glass is applied to the sealing
レーザー３０は、次の条件を満足するようにその出力と走査速度が決定される。レーザー３０を所定速度で走査しながら封止部材１６に照射すると、封止部材１６は部分的に溶融される。一方レーザーが移動した後は、封止部材１６は速やかに冷却され、固化して第１基板に溶着する。更にレーザー３０は、たとえ表示素子２２を加熱しても、表示素子２２に劣化を生じさせることのない温度範囲内とするように照射される。
The output and scanning speed of the
またアレイ基板１２には、封止部材１６に対応して応力緩和層２４が設けられている。応力緩和層２４は、アルミニウムからなり、アレイ基板１２と封止基板１４とを重ねた場合に少なくとも封止部材１６に対向する位置に形成されている。更に応力緩和層２４は、封止部材１６に沿ってレーザーを照射するとその熱を受け、適度に軟化されるように形成されている。また応力緩和層２４は、レーザーの照射によってアレイ基板１２などに生じた歪みに対して、適度に変形して歪みに追従することが可能な厚みに形成されている。
The
応力緩和層２４は、少なくとも封止部材１６に照射されたレーザーの熱的影響を受ける範囲には設けられる。封止部材１６に対向した位置とは、この範囲をいい、応力緩和層２４は、必ずしも封止部材１６と同一の幅に形成されているものではない。尚、応力緩和層２４をアレイ基板１２の全面に形成してもよい。
The
更に応力緩和層２４の上面には、保護層２６が形成されている。保護層２６は、例えば窒化シリコンや酸化シリコンなどの無機系材料によって形成され、応力緩和層２４との良好な付着性に加え、封止部材１６との付着性も良好なものを使用する。
Further, a
次に、封止体の製造方法について説明する。図５に示すようにアレイ基板１２に封止基板１４を重ね合わせる。封止部材１６は、ディスペンサなどにより平坦に塗布しても、焼成工程を経るなどして、塗布方向に垂直な方向から断面した形状は図２に示すように中央が盛り上がった（図では、下向きに凸の状態で記載してある。）ものとなっている。したがって、アレイ基板１２に封止基板１４を重ね合わせた段階では、封止部材１６の下端が保護層２６とほぼ線状に接触した状態となっている。
Next, the manufacturing method of a sealing body is demonstrated. As shown in FIG. 5, the sealing
そして図６に示すようにレーザー３０を封止部材１６に沿って照射し、封止部材１６を溶融してアレイ基板１２と封止基板１４とを接合させると、封止部材１６は若干高さが低くなるとともに、アレイ基板１２に接合した封止部材１６の左右両側が、封止基板１４側に持ち上げられるような力が作用する。このようにかかる部分に持ち上げ力が作用しても、応力緩和層２４がレーザー３０により軟化されていることから、応力緩和層２４は保護層２６とともに図３の丸で囲ったＡ部に示すように上方に変形する。
Then, as shown in FIG. 6, when the
したがって図３に示すように封止部材１６に歪みが生じた場合でも、応力緩和層２４が歪みに従って変形するので、封止部材１６とアレイ基板１２などとの間に大きな内部応力が発生しない。
Therefore, even when the sealing
また、図４に、封止部材１６を封止部材１６の長手方向に沿って断面した図を示す。仮に歪みが図４の丸で囲ったＢ部に示すように封止部材１６の長手方向に沿って生じた場合でも、応力緩和層２４が歪みに従って変形するので、封止部材１６とアレイ基板１２などとの間に大きな内部応力が発生しない。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the sealing
したがって、上記封止体の製造方法および有機ＥＬ表示装置１０によれば、レーザー照射により封止部材１６の近傍に歪みが生じても応力緩和層２４が歪みに対して追従するので、歪みにより発生する内部応力を大幅に低減できる。それ故、封止部材１６による封止不良や、経年変化に伴う故障の発生を大幅に低減させることができる。
Therefore, according to the manufacturing method of the sealing body and the organic
次に、応力緩和層の有無に関する実験例について説明する。
実験には、第１基板としてのアレイ基板に、厚さ０．７ｍｍのガラス製基板を用いた。応力緩和層は、アレイ基板に、アルミニウムにより厚さ１００ｎｍに形成した。更に、応力緩和層の上面には保護層として、２１０ｎｍのＳｉＯＮを製膜した。一方比較例として、応力緩和層を設けない以外は、実験例と同等の条件を有するアレイ基板を形成した。
Next, an experimental example regarding the presence or absence of a stress relaxation layer will be described.
In the experiment, a glass substrate having a thickness of 0.7 mm was used as the array substrate as the first substrate. The stress relaxation layer was formed to a thickness of 100 nm with aluminum on the array substrate. Furthermore, 210 nm of SiON was formed as a protective layer on the upper surface of the stress relaxation layer. On the other hand, as a comparative example, an array substrate having the same conditions as in the experimental example was formed except that no stress relaxation layer was provided.
第２基板としての封止基板には、厚さ０．７ｍｍのガラス製基板を用いた。封止部材を形成するフリットガラスは、バナジウム系で、ペースト状に形成したフリットガラスを、ディスペンサ装置を用いて、封止基板上に所定の形状に塗布した。フリットガラスは、厚みが２０μｍで、幅が６００μｍの線状となるように塗布した。 A glass substrate having a thickness of 0.7 mm was used as the sealing substrate as the second substrate. The frit glass for forming the sealing member is vanadium-based, and the frit glass formed into a paste is applied in a predetermined shape on the sealing substrate using a dispenser device. The frit glass was applied so as to be a linear shape having a thickness of 20 μm and a width of 600 μm.
封止基板にフリットガラスを塗布したら、封止基板を焼成炉に入れ、下記の条件でフリットガラスを焼成した。１５０℃で数分間加熱して固め、その後３２０℃（１０℃／ｍｉｎで昇温）で４０分間仮焼成（大気焼成）を行い、更に４２０℃（１０℃／ｍｉｎで昇温）で３０分間本焼成（窒素焼成）を行った。これによりフリット内の余分なバインダーを飛ばし、固化した封止部材を封止基板に形成した。 After the frit glass was applied to the sealing substrate, the sealing substrate was placed in a firing furnace, and the frit glass was fired under the following conditions. Heat and harden at 150 ° C. for several minutes, then perform temporary firing (atmospheric firing) at 320 ° C. (temperature increase at 10 ° C./min) for 40 minutes, and further at 420 ° C. (temperature increase at 10 ° C./min) for 30 minutes. Firing (nitrogen firing) was performed. As a result, excess binder in the frit was removed, and a solidified sealing member was formed on the sealing substrate.
実験例としてのアレイ基板と比較例としてのアレイ基板のそれぞれに、封止部材を形成した封止基板を重ね合わせる。封止基板は、アレイ基板の保護層に封止部材が接触するように正確に位置合わせして重ねる。所定の間隔を保持するため、アレイ基板と封止基板の隙間に箔材等を挟み、両者を固定させた。 A sealing substrate on which a sealing member is formed is superimposed on each of an array substrate as an experimental example and an array substrate as a comparative example. The sealing substrate is accurately aligned and overlapped so that the sealing member contacts the protective layer of the array substrate. In order to maintain a predetermined interval, a foil material or the like was sandwiched between the array substrate and the sealing substrate, and both were fixed.
封止基板が重ねられた実験例および比較例のアレイ基板に、封止基板の側からレーザーを照射する。レーザーは波長８１０ｎｍ、スポット径１．３７ｍｍの半導体レーザーを用い、照射エネルギーを２３Ａ（１０Ｗ相当）とし、３ｍｍ/ｓの速度で封止部材に沿って走査した。 Laser is irradiated from the side of the sealing substrate to the array substrate of the experimental example and the comparative example in which the sealing substrate is stacked. The laser was a semiconductor laser having a wavelength of 810 nm and a spot diameter of 1.37 mm, the irradiation energy was 23 A (equivalent to 10 W), and scanning was performed along the sealing member at a speed of 3 mm / s.
実験結果は、実験例と比較例のいずれもアレイ基板と封止基板間は、封止部材がアレイ基板に溶着し、良好に封止されていた。また、レーザー照射による表示素子の温度上昇は規定値以内であり、表示素子等に変質や劣化は見られなかった。 As a result of the experiment, the sealing member was welded to the array substrate and sealed well between the array substrate and the sealing substrate in both the experimental example and the comparative example. Further, the temperature rise of the display element due to laser irradiation was within a specified value, and no deterioration or deterioration was observed in the display element or the like.
更に、応力分布測定器にて実験例と比較例の封止部材の周辺の応力歪みを測定した。応力歪みの測定は、いわゆる鋭敏色法を用い、封止部材の周辺を５ｍｍ間隔で短冊状に割断し、割断したサンプルの裏側から光を当て、２枚の偏光版を用いて応力の分布状況を観察した。 Furthermore, the stress strain around the sealing members of the experimental example and the comparative example was measured with a stress distribution measuring device. The stress strain is measured using a so-called sensitive color method, where the periphery of the sealing member is cut into strips at intervals of 5 mm, light is applied from the back side of the cut sample, and the stress is distributed using two polarizing plates. Was observed.
鋭敏色法ではＸ軸方向、つまり基板に沿った方向の圧縮応力と、Ｚ軸方向、つまり基板に対して垂直な方向の引張応力が同時に働くと赤い光が観測され、Ｘ軸方向の引張応力とＺ軸方向の圧縮応力が同時に働くと青い光が観測される。実験例と比較例では、Ｚ軸方向の引張応力に関して、応力緩和層の有無による違いはほとんど見られなかった。しかし、Ｚ軸方向の圧縮応力に関しては、応力緩和層を有する実験例の結果が、比較例の結果に対して半分程度に減少していることが確認できた。 In the sensitive color method, red light is observed when compressive stress in the X-axis direction, that is, the direction along the substrate, and tensile stress in the Z-axis direction, that is, the direction perpendicular to the substrate, are simultaneously observed. Blue light is observed when compressive stress in the Z-axis direction works simultaneously. In the experimental example and the comparative example, regarding the tensile stress in the Z-axis direction, there was almost no difference due to the presence or absence of the stress relaxation layer. However, regarding the compressive stress in the Z-axis direction, it was confirmed that the result of the experimental example having the stress relaxation layer was reduced to about half of the result of the comparative example.
尚、上記例では、有機ＥＬ表示装置１０を例に説明したが、本発明は、これに限るものではない。上記例の有機ＥＬ表示装置１０は、本発明にかかる有機ＥＬ装置の一例である。本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、上記例の有機ＥＬ表示装置１０、及び有機ＥＬ素子を用いた他の装置の形態も本発明に含まれるものとする。
In the above example, the organic
また、応力緩和層２４は、アルミニウムによるものに限るものではない。また、封止部材１６は有機ＥＬ表示装置１０の周囲に沿って形成するのみではない。
Further, the
本発明は、有機ＥＬ表示装置の製造に利用可能である。 The present invention can be used for manufacturing an organic EL display device.
１０…有機ＥＬ表示装置
１２…アレイ基板
１４…封止基板
１６…封止部材
２０…画素回路
２２…表示素子
２４…応力緩和層
２６…保護層
３０…レーザー
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記第１基板は、前記封止部材に対向した箇所に予め応力緩和層を有し、前記レーザー照射により前記封止部材を溶融させる際、少なくとも該応力緩和層が該レーザー照射により軟化されることを特徴とした封止体の製造方法。 A sealing body in which a second substrate on which a sealing member is formed of frit glass is superimposed on a first substrate, and the sealing member is melted by laser irradiation to join the first substrate and the second substrate. In the manufacturing method,
The first substrate has a stress relaxation layer in a location facing the sealing member in advance, and when the sealing member is melted by the laser irradiation, at least the stress relaxation layer is softened by the laser irradiation. The manufacturing method of the sealing body characterized by this.
前記第１基板の、前記封止部材に対向した箇所に、前記レーザーの照射により軟化される応力緩和層を設けたことを特徴とする有機ＥＬ装置。 A second substrate having a sealing member made of frit glass is overlaid on the first substrate on which the organic EL element is formed, and the sealing member is melted by laser irradiation to be between the first substrate and the second substrate. In the organic EL device in which is sealed,
An organic EL device, wherein a stress relaxation layer that is softened by the laser irradiation is provided at a position of the first substrate facing the sealing member.
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