JP2014123514A - 電子素子の封止方法及び封止構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】接合面上に互いを接合するための環状接合部を有する、素子基板と封止基板との間に電子素子を封止する方法であって、素子基板の接合面上の環状接合部に囲まれた領域内に、電子素子を形成し、環状接合部に囲まれた領域内に、素子基板又は封止基板を貫通して、電子素子を封止構造の外部と電気的に連結するための貫通電極を形成し、環状接合部とこれに対応する封止基板上の環状接合部との表面に、無機接着層を形成し、素子基板の環状接合部と封止基板の環状接合部とを互いに接触させて接合することで、素子基板と封止基板との間に電子素子を封止すること、を備える封止方法。
【選択図】図1
Description
図1は、本願発明の第一の実施形態に係る有機EL素子の封止方法を示すフローチャートである。図2及び図3は、本願発明の第一の実施形態に係る有機EL素子の封止方法の各工程を示す概略断面図である。以下、第一の実施形態について、図1、図2及び図3を用いて説明する。
まず、本実施形態のステップS1について説明する。本願においては、有機EL素子30が形成される素子基板10についても、封止基板20についても、封止後に封止構造の内部に向く面を接合面11,21と呼ぶ。素子基板10と封止基板20の接合面11,21上には、他の基板と接触して接合されるための接合部12,22が規定されている。
本実施形態では、ステップS2において、封止基板20の環状接合部22に囲まれた領域内に、当該封止基板20を貫通して、素子基板10上に形成される有機EL素子30を封止構造の外部と電気的に連結するための貫通電極50を形成する。
本実施形態において、ステップS3において、無機接着層13,23は、素子基板10と封止基板20との環状接合部12,22の表面上に、ガス透過性の低い無機材料により形成される。当該無機接着層13,23は、接合した際に、封止性能上の欠陥を生じさせないように形成される。たとえば、環状に形成された無機接着層13,23は、環構造の断絶や多数の孔の形成などの欠陥がなく、密に連続した微細構造を有するように形成される。
ステップS4において、環状接合部12,22の表面活性化処理は、所定の運動エネルギーを有した粒子を環状接合部12,22の表面に対して衝突させることで行う(図3(g))。
ステップS5において、表面活性化処理された環状接合部12,22は、無機接着層13,23を介して接触されて、接合される(図3(h))。
図6に示すように、貫通電極50と封止基板20との境界に、封止構造100の密封性能を高めるために密封部材53を形成してもよい(封止構造100a)。密封部材53は、例えば封止基板20と貫通電極50とを密封して結合する材料により形成される。当該密封部材53には、たとえば、ガラス材料やはんだ材料などの金属が採用されてもよい。金属の密封部材53は、たとえばメッキや蒸着により貫通孔の内壁の一部又は全部に形成されてもよい。ガラス材料の密封部材53は、たとえば、ガラス粒子と有機材料を含有するガラスペーストを塗布し、これを溶融し冷却することで形成されてもよい。
なお、図3(h)、図5又は図6に示すように、有機EL素子30又はその関連部材33の上部と封止基板20との間に空間があってもよい。しかし、本実施形態では、表面活性化処理(ステップS4)を真空又は低い気圧の雰囲気(真空等)中で行い、この活性を保ったまま真空雰囲気等の中で接合(ステップS5)を行うことで封止構造100を形成する。この場合には、当該形成された封止構造100において、上記有機EL素子30などの上部と封止基板20との間に空間が真空等の圧力になっているのに対し、封止構造100の外側には大気圧が掛かっている。この圧力差により、封止基板20は、変形して有機EL素子30に接触又はこれを圧迫し、さらには封止基板20が破損する可能性もある。
また、図7(b)に示す封止構造100cように、適切な充填層60が含む化学物質が拡散して有機EL素子30に悪影響を与えることを防ぐために、充填層60と有機EL素子30,33等との間に、充填層60から拡散する化学物質を透過させない機能を有する保護層又は保護膜61を形成してもよい。
図8に示すように、接触による基板10,20の接触による接合(ステップS5)の後に、無機接着層13,23を含む基板10,20間の接合部に、封止構造の側部から更に封止する側部封止部70を形成してもよい(封止構造100d)。封止構造の外側から環状接合部12,22を更に封止することで、封止構造の封止性能を更に上げることができる。
なお、貫通電極50は、複数の貫通電極50により形成され、有機EL素子に駆動電力を与える電源線54と、有機EL素子に制御信号を送信する信号線55とを含むように構成されてもよい(図13)。
なお、本実施形態では、貫通電極50と封止基板凹部(掘り込み部)25とを形成した後に、環状接合部22の表面に所定の無機材料を塗布することにより、無機接着層23を形成したが、これに限られない。たとえば、封止基板凹部(掘り込み部)25を形成する前に、少なくとも環状接合部22の表面に所定の無機材料を塗布することにより無機接着層23を形成し、その後、環状接合部22を耐エッチング材料で保護して、環状接合部22の内側の領域をエッチングすることで、封止基板凹部(掘り込み部)25を形成してもよい。
上記第一の実施形態では、貫通電極50は封止基板20を貫通するように形成されたが(図2、図3、図5から図8)、第二の実施形態として、図9に示すように、貫通電極50は、素子基板10に貫通して形成されてもよい(封止構造200)。
上記実施形態では、貫通電極50は、接合面11,21に垂直な方向から見て有機EL素子30の領域の外側に形成されたが、第三の実施形態として、図10に示すように、貫通電極50は、有機EL素子30の領域内に形成されてもよい(封止構造300及び400)。
なお、上記の封止方法又は封止構造において、貫通電極の態様は、接合界面に配置されなければ、上記の実施形態又は変形例に限定されない。また、さらには、本願発明に係る封止方法又は封止構造は、基板を貫通する部材が電極であるか否かを問わず、また貫通電極の有無を問わず、有機EL素子又はその他のデバイスの封止方法又は封止構造に適用することができる。無機接着層13,23を環状接合部12,22に形成し、この環状接合部12,22の表面を活性化することにより十分な接合強度又は封止性能が得られるのであれば、環状接合部の幅を薄く形成し、いわゆる狭額化を図ることが可能になる。
20 封止基板
12,22 環状接合部
13,23 無機接着層
25 掘り込み部(凹部)
30 有機EL素子
31,32 素子電極
34 電極接合部
50 貫通電極
60 充填層
61 保護膜
Claims (26)
- 接合面上に互いを接合するための環状接合部を有する、素子基板と封止基板との間に電子素子を封止する方法であって、
素子基板の接合面上の環状接合部に囲まれた領域内に、電子素子を形成し、
環状接合部に囲まれた領域内に、素子基板又は封止基板を貫通して、電子素子を封止構造の外部と電気的に連結するための貫通電極を形成し、
前記環状接合部とこれに対応する封止基板上の環状接合部との少なくとも一方の表面に、無機接着層を形成し、
素子基板の環状接合部と封止基板の環状接合部とを互いに接触させて接合することで、素子基板と封止基板との間に電子素子を封止すること、
を備える、電子素子の封止方法。 - 前記無機接着層の形成後に、前記環状接合部とこれに対応する封止基板上の環状接合部との少なくとも一方の表面に対して、表面活性化処理を行うことを更に有する、請求項1に記載の、電子素子の封止方法。
- 前記無機接着層の形成前に、無機接着層が形成される表面に対して、表面活性化処理を行うことを更に有する、請求項1又は2に記載の、電子素子の封止方法。
- 前記方法は、素子基板上で、電子素子のための素子電極を形成することを更に備え、
貫通電極を形成するステップは、素子基板と封止基板が接触するときに貫通電極が前記素子電極と接触するように、貫通電極を形成することを含み、
素子基板と封止基板とを接触させるステップにおいて、貫通電極と電子素子との間の電気的接続が確立される、
請求項1から3のいずれか一項に記載の、電子素子の封止方法。 - 素子基板と封止基板とを接触させる前に、
貫通電極の接合面に対して表面活性化処理を行い、
素子電極の接合面に対して表面活性化処理を行う、
ことを更に含む、請求項4に記載の、電子素子の封止方法。 - 前記貫通電極を形成するステップは、
貫通電極を形成する基板に、貫通孔を形成し
当該貫通孔の壁面に、貫通電極と貫通孔との間を密封する密封部材を形成し、
貫通孔内に、貫通電極を形成する金属で埋める、
ことを含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の、電子素子の封止方法。 - 前記貫通電極を形成するステップは、
貫通電極を形成する基板に、貫通孔を形成し、
貫通孔内に、金属を埋め込み、
前記埋め込まれた金属と貫通孔の内壁との間を密封する密封部材を形成する、
ことを含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の、電子素子の封止方法。 - 封止基板に、環状接合部に囲まれた領域内に電子素子を収容するための凹部を設けることを更に備える、請求項1から7のいずれか一項に記載の、電子素子の封止方法。
- 無機接着層を形成する前に、電子素子と封止基板との間の空間を埋める充填層を形成する、請求項1から8のいずれか一項に記載の、電子素子の封止方法。
- 電子素子と前記充填層との間に保護膜を形成する、請求項9に記載の、電子素子の封止方法。
- 素子基板と封止基板とを接触させた後で、封止構造の外側から環状接合部を封止するための側面封止部を形成する、請求項1から10のいずれか一項に記載の、電子素子の封止方法。
- 素子基板と封止基板との間に電子素子を封止する方法であって、
素子基板上の環状接合部に囲まれた領域に、電子素子を形成し、
前記環状接合部の表面とこれに対応する封止基板上の環状接合部の表面の少なくとも一方に無機接着層を形成し、
素子基板の環状接合部と封止基板の環状接合部とを互いに接触させて、素子基板と封止基板との間であって前記環状接合部に囲まれた領域に電子素子を封止すること、
を備える、電子素子の封止方法。 - 接合面上に互いを接合するための環状接合部がそれぞれ規定された、素子基板と封止基板との間に電子素子を封止する方法であって、
素子基板の接合面上の環状接合部に囲まれた領域内に、電子素子を形成し、
環状接合部に囲まれた領域内に、電子素子を封止構造の外部と電気的に連結するための貫通電極が形成された、素子基板又は封止基板を用意し、
前記環状接合部とこれに対応する封止基板上の環状接合部との少なくとも一方の表面に、無機接着層を形成し、
素子基板の環状接合部と封止基板の環状接合部とを互いに接触させて接合することで、素子基板と封止基板との間に電子素子を封止すること、
を備える、電子素子の封止方法。 - 素子基板と封止基板との間に電子素子を封止する封止構造であって、
接合面上に環状接合部が規定された素子基板であって、当該環状接合部に囲まれた領域に、電子素子が形成された素子基板と、
封止基板の表面上に素子基板の環状接合部に対応するように規定された環状接合部を有する封止基板と、
環状接合部の接合面に形成され、素子基板と封止基板とを接合して、環状接合部に囲まれた領域を密閉する無機接着層と、
前記環状接合部に囲まれた領域内において、素子基板又は封止基板を貫通して、電子素子を封止構造の外部と電気的に連結するように形成された貫通電極と、
を備える、電子素子の封止構造。 - 封止基板の接合面は、環状接合部に囲まれた領域内に凹部を有し、当該凹部の内部に電子素子を収容することを特徴とする、請求項14に記載の、電子素子の封止構造。
- 前記貫通電極は、電子素子に駆動電力を与える電源線と、電子素子に制御信号を送信する信号線とを含む、請求項14又は15に記載の、電子素子の封止構造。
- 前記貫通電極は、素子基板又は封止基板を貫通するように形成された貫通孔を通り、
貫通電極と貫通孔の間の隙間は、無機材料で密封されている、
請求項14から16のいずれか一項に記載の、電子素子の封止構造。 - 電子素子と封止基板との間の空間に充填層が配置されている、
請求項14から17のいずれか一項に記載の、電子素子の封止構造。 - 電子素子と前記充填層との間に保護膜が配置されている、請求項18に記載の、電子素子の封止構造。
- 封止構造の外側から環状接合部を更に封止する側面封止部が設けられた、請求項14から19のいずれか一項に記載の、電子素子の封止構造。
- 素子基板は、電子素子の発する光の波長に対して透明であり、
貫通電極は、封止基板を貫通して形成されている、
請求項14から20のいずれか一項に記載の、電子素子の封止構造。 - 封止基板は、電子素子の発する光の波長に対して実質的に透明であり、
貫通電極は、素子基板を貫通して形成されている、
請求項14から20のいずれか一項に記載の、電子素子の封止構造。 - 無機接着層は、遷移金属、はんだ合金又はこれらの合金、半導体、酸化ケイ素(SiO2)、窒化ケイ素(SiNx)、酸化窒化ケイ素(SiNxOy)、酸化アルミニウム(Al2O3)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化チタン(TiN)、炭化ケイ素(SiC)、炭化チタン(TiC)を主成分として含んで形成される、又はこれらの多層膜として形成されることを特徴とする、請求項14から22のいずれか一項に記載の、電子素子の封止構造。
- 素子基板と封止基板との間に電子素子を封止する封止構造であって、
素子基板の表面上に規定された環状接合部に囲まれた領域に、電子素子が形成された素子基板と、
封止基板の表面上に素子基板の環状接合部に対応するように規定された環状接合部を有する封止基板と、
環状接合部に囲まれた領域を密閉するように、環状接合部の接合面に配置され、素子基板と封止基板とを接合する無機接着層と、
を備える、電子素子の封止構造。 - 請求項14から24のいずれか一項に記載の封止構造を用いた画像表示装置。
- 請求項14から24のいずれか一項に記載の封止構造を用いた太陽電池。
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