JP2005302605A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 紫外線硬化型樹脂を用い封止能力の高い構造の半導体装置を提供する。
【解決手段】 カバーと基材とが接触し、その両者の接触端部に紫外線硬化型樹脂を配置し硬化させた半導体装置を提供する。
【選択図】 図２

Description

本発明はカバーにより封止された素子を有する半導体装置に関する。より具体的には有機発光素子を有する有機発光装置に関する。

有機発光装置として特許文献１を挙げる。図５は従来技術を表す図である。図５は有機エレクトロルミネッセンス装置の断面形状を示す。符号５１は基板、５２は第一電極、５４は絶縁層、５５は正孔輸送層、５６は発光層、５７は電子輸送層、５８は第二電極、５１０は薄膜層、５２２は第二電極用引き出し電極、５２３は接続部、５２４は接着剤、５２５は封止空間、そして５２６は封止板である。

有機ＥＬ素子は第１電極５２と第２電極５８とそれら電極の間に配置される有機層（薄膜層５１０）から構成される。そして第２電極５８が接続部５２３において、第二電極用引き出し電極５２２と接続されており、第二電極用引き出し電極５２２は有機エレクトロルミネッセンス装置の外部と接続可能となっている。

有機ＥＬ素子は封止材として接着剤５２４を使用し外部と隔離されており、基板５１と封止板５２６との間の封止空間５２５の中に配置されている。

接着剤５２４は、発光領域（有機ＥＬ素子）の外側周辺部に塗布されるものであり、封止板５２６を基板上に封止固定するためのものである。

また接着手段としては、２００℃以上の高温プロセスを必要とせず、比較的容易に大きな効果が得られることから、硬化性樹脂もしくは可塑性樹脂を好ましく用いることが記載されている。硬化性樹脂材料としてはエポキシ系、シリコーン系、アクリル系、ウレタン系などの公知材料を使用することができる。硬化方法の例としては紫外線照射法、熱硬化法、硬化剤混合法などが挙げられている。
特開２００１−２１７０７３号公報（第３ページ、第２図）

図示されるように接着剤が封止板５２６と基板５１との間、即ち封止板５２６の直下に配置されている。

このような構成だと例えば紫外線硬化型樹脂を接着剤として用いた場合接着剤を硬化させるための光を十分に接着剤に照射することが難しくなる。より具体的にいえば接着剤を硬化させるために光を基板面内方向から接着剤に照射させる場合、接着剤が配置されている封止板の辺ごとに光を照射しなければならない。あるいは基板あるいは封止板の少なくともいずれかが光透過部材であって光透過部材側から接着剤に光照射する場合、光は光透過部材を介さなければ接着剤に届かず、その結果接着剤の硬化が不十分になる場合がある。

本発明はそのような課題を解決することを目的とし、紫外線硬化型樹脂による効果的な封止がなされた半導体装置を提供することを目的とする。

よって本発明は、
半導体である導電材料を有する素子と、前記素子を載置している基材と、前記基材と共に前記素子を挟持しているカバーとを有する半導体装置において、
前記カバーの端部は前記基材と直接接しており、
前記端部および前記基材に紫外線硬化型樹脂が配置されていることを特徴とする半導体装置を提供する。

本発明により紫外線硬化型樹脂による効果的な封止がなされた半導体装置を提供することが出来る。

本発明に係る半導体装置は、カバーと基材とが接しており、その個所を紫外線硬化型樹脂が配置されていることを特徴とする。

半導体装置の一形態として本実施形態では有機発光装置を挙げる。有機発光装置は有機発光素子（有機エレクトロルミネッセンス素子）を有する装置である。

（第１の実施の形態）
図１は本実施形態に係る有機発光装置を正面から示す模式図である。

符号１は紫外線硬化型樹脂、２はカバー、８は絶縁膜、９は引き出し電極である。

有機発光装置は封止板上に有機発光素子が配置されている。有機発光素子は図中カバー１が設けられている領域内部に配置されており（不図示）、複数の素子が領域内部に配置されている。本実施形態では画素ごとに有機発光素子が設けられており各画素が赤緑青（ＲＧＢ）のいずれかの発光色を発色するフルカラーディスプレイを挙げて説明する。

有機発光素子は一対の電極間に有機層を有し、有機層に供給される電荷（電子あるいはホール）により発光する素子である。この有機層の伝導率は半導体の伝導率と同じである。従って本実施形態は半導体である導電材料を有する素子の一例として有機発光素子を挙げる。

図２および図３は図１で説明した有機発光装置のそれぞれＡ−Ａ’断面図、Ｂ−Ｂ’断面図である。

符号３は素子分離膜、４は基材である基板、５は凹部、７は半導体素子である有機発光素子である。

図２に示すようにＡ−Ａ’断面方向においては左右それぞれ端部に紫外線硬化型樹脂１が配置されている。紫外線硬化型樹脂１はカバー２の側壁に配置されている。カバー２は凹部５を有しており、その凹部５と基板４の間に複数の有機発光素子７が配置されている。カバー２は凹部外において基板４と直接接しており、紫外線硬化型樹脂１はこのカバー２と基板４の接触界面には配置されていない。これはカバー２と基板４とを接触させた状態で紫外線硬化型樹脂１がカバー２の側壁部および基板４とに配置され硬化されるからである。

このように紫外線硬化型樹脂１を配置することで、カバー２と基板４との界面に紫外線硬化型樹脂１を配置することなくカバー２と基板４の間を封止することが出来る。

またこのような位置に紫外線硬化型樹脂を配置することで紫外線硬化型樹脂１はカバー２あるいは基板４の直下あるいは直上に配置されることがない。その結果紫外線硬化型樹脂１を上記位置に配置した後、光をカバー２あるいは基板４を介さずに直接紫外線硬化型樹脂に照射することが出来るので紫外線硬化型樹脂を効果的に硬化させることが出来る。

また本実施形態では紫外線硬化型樹脂１をカバー１の複数辺（より好ましくは全辺）に配置している。その結果カバーが配置されている側から各辺に配置されている紫外線硬化型樹脂に一度に光照射することが出来る。

本実施形態に係る有機発光装置では、カバー２は凹部５を有した形状である。本実施形態ではたわみがほとんど無い厚みのガラスをカバー２として用いている。凹部５はエッチング等の処理により設けられている。この場合カバー２の厚みは１．１ｍｍであり、凹部５の厚みは０．４ｍｍである。よって凹部５上のカバー２の厚みは０．７ｍｍである。

またカバー２が基板４と接している幅は図中左右それぞれ２ｍｍである。そして紫外線硬化型樹脂１は基板４の面内方向（図中左右方向）に０．５ｍｍに配置されている。

凹部５と基板４の間には複数の有機発光素子７が配置されている。各有機発光素子は素子分離膜３により分離されている。本実施形態において凹部５と基板４の間は真空状態あるいは不活性ガスが充填された状態である。

図３は図１に記載した有機発光装置のＢ−Ｂ’断面図である。本図において図中左側に図示した紫外線硬化型樹脂１は上記図２において説明した紫外線硬化型樹脂と同じ配置である。図中右側の紫外線硬化型樹脂１は引き出し電極９の上部に配置されている。より具体的には引き出し電極９の上には絶縁膜８が配置されており紫外線硬化型樹脂１はこの絶縁膜８とカバー２側壁とに配置されている。この構成においてもカバー２は基材と接して配置されていると言うことが出来る。というのもカバー２は基板４とは接しておらず絶縁膜８と接して配置されているが、カバー２が接する相手は基板である必要は必ずしも無く絶縁膜８が基材としてカバー２と接する相手であるからである。このような構成にすることで紫外線硬化型樹脂１はカバー２と絶縁膜８との間に入り込まない。

カバー２は引き出し電極９とは直接接しては配置されていない。絶縁膜８を両者の間に配置することで、引き出し電極９を伝って外部から水が凹部５内部に侵入することを防ぐことが出来る。またカバー２は引き出し電極９に直接接するよりも絶縁膜８と直接接するほうが界面に隙間が生じにくいので好ましい。よって例えば本実施形態のように一辺に複数の引き出し電極が配置された引き出し電極の厚みによる凹凸を複数有する構成においてカバー２を絶縁膜８と接して配置する構成が好ましい。また紫外線硬化型樹脂１は引き出し電極９に接するよりもカバー２直下から外部へ延在している絶縁膜８に接して配置されることが好ましい。その場合図示するように引き出し電極は絶縁膜８から更に延在して配置されており、絶縁膜８から露出する部分で外部端子と接続する構成となっている。

本実施形態において紫外線硬化型樹脂はカバー全周に配置されていてもあるいはいずれか一辺に配置されていてもよい。

本実施形態においてカバー２はエッチングされた部材であるが、本発明は凹部が存在していればその限りではなく、例えば側壁を構成する部材と天板に相当する凹部の上を構成する基材が別体であってもよい。

また本実施形態において、カバーはガラスを用いたがこれはたわまない厚みを有する部材として一例を挙げたまでで、それ以外の部材でももちろんよい。またカバーとして光透過部材であることも必要に応じて適宜決めればよい。ただしガラスであることは薄くてもたわみにくいと言う点や防湿、防酸素の性能が高いという意味で好ましい。また例えば有機発光素子がカバー２側から光を取り出し、且つ各有機発光素子の発光、非発光を制御するＴＦＴ等のスイッチング素子を基材側に配置しているような構成の場合ガラスはカバー２としてより好ましく用いられる部材である。

また本実施形態に係る有機発光装置はディスプレイに限らず例えばレーザービームプリンタや複写機のような電子写真方式の画像形成装置の感光体に光を照射するための光源としても用いることが出来る。

また本実施形態は有機発光装置を挙げて説明したが、本発明は高い性能の封止が必要の半導体装置であれば有機発光装置以外に適用可能である。例えば有機物質が半導体層として用いられるトランジスタ等の有機半導体を有する半導体装置にも適用可能である。

（第２の実施の形態）
本実施形態に係る有機発光装置は、端部が自重により基材と接するカバーを有することを特徴とする。それ以外は第１の実施の形態と同じである。図４は本実施形態に係る有機発光装置を模式的に表した断面図である。この断面方向は図１のＡ−Ａ’断面方向と同じである。本図中符号１０はフィルムである。図示するようにフィルムはその端部（図中左右端）が基材である基板に接している。これはフィルムが薄膜であるため有機発光素子上以外の端部において自重によりたわんで基板と接している。フィルムは薄膜ガラスでもよいしあるいは例えばシクロオレフィンポリマー等でもよい。第１の実施の形態で説明したカバーと異なる点は、本実施形態に係るカバーには有機発光素子を収容するための凹部が特には設けられてなく、カバー端部から中心部まで平坦なシート状のフィルムであることである。つまりカバーは基材表面および有機発光素子の形状に倣ってそれぞれに接して配置される。カバーの厚みはカバーがフィルムということでほとんど無い。より具体的には例えば０．３ｍｍといったように第１の実施の形態で説明したカバーよりも大分薄い。また本実施形態におけるカバーは側壁部が明確に特定できる構成である必要は無い。本実施形態において紫外線硬化型樹脂は基材とカバー端部の上面とを覆う。ただし基材とカバーとが接した状態で紫外線硬化型樹脂が配置され硬化されるために、紫外線硬化型樹脂はカバーと基材との間には侵入していない。また紫外線硬化型樹脂はカバー端部の上面および基材とに配置されるのでカバー側壁（きわめて薄いので側部と言い換えることが出来る）も当然接していると言うことが出来る。

なお本実施形態に係る有機発光装置は紫外線硬化型樹脂を第１の実施の形態と同様に図１のＢ−Ｂ’断面図においても引き出し電極上の絶縁膜上に配置することも出来る。その場合もカバーは自重によりその端部が基材である絶縁膜上に接して配置される。

本実施形態ではカバーは自重により端部が基材に配置されるが、より両者を密着させるためには例えば両者を接する環境を真空中のような減圧環境とすることが好ましい。減圧環境で両者を接してその後に高圧（例えば常圧）環境にすることで両者が更に密着する。紫外線硬化型樹脂は減圧環境において配置してもよいし、あるいは高圧下環境で配置してもよい。また紫外線硬化型樹脂の硬化は減圧環境で行ってもよいし、あるいは高圧下環境で行ってもよい。

以下に実施例を述べる。

（実施例１）
本実施例は第１の実施の形態に係る有機発光装置の封止に関する。

上記説明した厚みのカバーに紫外線硬化型樹脂を配置する。

紫外線硬化型樹脂をディスペンサ塗布により基板上の幅０．５ｍｍで外周全部に配置した。このとき、ニードル内径は０．４１ｍｍで塗布圧２４０Ｐａ、塗布速度１０ｍｍ／ｓｅｃ、またニードルは４５度の角度を付け、ニードル先端とエッチングガラス２のギャップは２０ミクロン、基板４表面とのギャップも２０ミクロンの位置で全周塗布を行った。そしてさらには有機発光素子面には遮光マスクを施しつつ封止材表面にＵＶ光〔ＯＲＣ社ＨＡＮＤＹ ＵＶ５００〕を照度８０ｍＷ／ｃｍ^２で５分照射して材料硬化させた。
ここでパネル内封止性能については、凹部と直結したＳＵＳ治具空間内に露点計を設置し、その空間の露点変化によりパネル性能を間接計測した。その結果、初期パネル封止環境−８０℃が３０００時間（４ヶ月）経過後も露点−７５℃以下を維持でき、封止材としての空間露点維持能力が高い事が確認できた。

（実施例２）
本実施例は第２の実施の形態に係る有機発光装置の封止に関する。それ以外は第１の実施例と同じである。カバーとしては、厚みが０．３ｍｍのフィルム状ガラス板を用いた。ガラス板は常圧において端部が自重により基材である基板あるいは絶縁膜と接する程の長さ５ｍｍ（基板面内方向の長さ）を有している。

使用したＵＶ光は実施例１と同様であり、その結果実施例１と同様の空間露点維持能力を得ることが出来た。

（比較例１）
本比較例は実施例１および２との比較を説明するための例である。

凹部を有さないガラス板と基板とが有機発光素子が介在することで互いに接触しない構成の有機発光装置において両板の間に紫外線硬化型樹脂を配置し硬化させた。

その結果初期パネル封止環境−８０℃が１８０時間維持できたがその後悪化が観察され空間露点維持能力の低さを確認した。

本実施形態に係る有機発光装置であるディスプレイの正面模式図である。 第１の実施の形態に係る図１のディスプレイのＡ−Ａ’断面図である。 第１の実施の形態に係る図１のディスプレイのＢ−Ｂ’断面図である。 第２の実施の形態に係る図１のディスプレイのＡ−Ａ’断面図である。 背景技術を説明する図である。

符号の説明

１ 紫外線硬化型樹脂
２ カバー
３ 素子分離膜
４ 基板（基材）
５ 凹部
７ 有機発光素子
８ 絶縁膜
９ 引き出し電極
１０ カバー
５１ 基板
５２ 第一電極
５４ 絶縁層
５５ 正孔輸送層
５６ 発光層
５７ 電子輸送層
５８ 第二電極
５１０ 薄膜層
５２２ 第二電極用引き出し電極
５２３ 接続部
５２４ 接着剤
５２５ 封止空間
５２６ 封止板

Claims (5)

1. 半導体である導電材料を有する素子と、前記素子を載置している基材と、前記基材と共に前記素子を挟持しているカバーとを有する半導体装置において、
   前記カバーの端部は前記基材と直接接しており、
   前記端部および前記基材に紫外線硬化型樹脂が配置されていることを特徴とする半導体装置。
2. 前記紫外線硬化型樹脂は、前記基材と前記カバーの端部の側壁のみに配置されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記カバーは凹部を有し前記凹部と前記基材との間に前記素子が配置されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
4. 前記カバーは凹部を有さないフィルムであり、自重によりたわむことで前記端部が前記基材に接していることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
5. 前記素子は、一対の電極と前記一対の電極の間に配置される少なくとも１層の前記導電材料である有機層とを有する有機発光素子であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体装置。

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