KR101829228B1 - 밀봉재 및 그것을 사용한 밀봉방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 밀봉재(1)는 두께 1∼100㎛의 유리 리본으로 이루어지고, 그 양면(2)(3)과, 측면(4)은 단조면으로 되어 있다.

Description

밀봉재 및 그것을 사용한 밀봉방법{SEAL MATERIAL AND SEAL METHOD USING SAME}
본 발명은 조명 디바이스, 태양전지 디바이스, 디스플레이 디바이스, 의료 디바이스, 분석 디바이스 등에 사용되는 밀봉재 및 그것을 사용한 밀봉방법에 관한 것이다.
최근, 환경면 등을 고려하여 유기 EL 조명, 태양전지, 유기 EL 디스플레이, 의료 디바이스, 분석 디바이스 등의 디바이스의 개발이 활발하게 이루어지고 있다.
상기 디바이스에서는 유리 기판 등의 복수의 부재를 일정한 간격을 형성해서 밀봉하고, 그 사이에 소자나 액체를 밀봉할 필요가 있고, 그 밀봉재로서 유기 화합물로 이루어지는 수지나 접착재, 또는 유리 분말(유리 프릿)이 사용되고 있다(하기 특허문헌 1, 2 참조).
또한, 이러한 종류의 디바이스에는 두께 200㎛ 이하이고 가요성을 구비한 유리 기판을 사용함으로써 절곡이나 권취가 가능한 가요성의 디바이스를 제작하는 것이 시도되고 있다. 구체적으로는, 절곡이나 권취가 가능하고, 운반할 수 있는 유기 EL 디스플레이나, 자동차의 차체 표면이나 건축물의 지붕, 기둥, 외벽 등, 곡면을 갖는 물체의 표면에 부착하는 것이 가능한 태양전지나 유기 EL 조명을 제작하는 것이 시도되고 있다.
일본 특허 공개 2000-36381호 공보 일본 특허 공표 2007-516611호 공보
그러나, 상기 디바이스의 밀봉재로서 유기 화합물로 이루어지는 수지나 접착재를 사용하면 수증기 등의 기체를 완전하게 차폐할 수 없기 때문에 장기간의 사용에 의해 디바이스의 기능이 손상될 우려가 있다.
또한, 밀봉재로서 유리 프릿을 사용하면 기체를 차폐할 수는 있지만, 가요성의 디바이스에 사용했을 경우에 절곡시나 권취시에 밀봉부에 크랙이 발생하여 기밀성이 손상될 가능성이 있다.
또한 유기 화합물로 이루어지는 수지나 접착재, 또는 유리 프릿을 사용해서 2매의 유리 기판을 밀봉할 경우, 유리 기판의 소정 개소에 밀봉재를 도포하는 공정이 필요하기 때문에 작업성이 나쁘고, 또한 밀봉재의 도포 상태나 가열 조건 등에 따라 가열 후의 밀봉 형상이 안정되지 않는다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 수증기 등의 기체를 차폐하는 가스 배리어성이나 가요성이 뛰어나고, 또한 2매의 유리 기판을 일정한 간격으로 유지하는 스페이서재로서의 기능도 구비한 밀봉재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 두께 1∼100㎛의 유리 리본으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 밀봉재에 관한 것이다.
유리 리본의 양면은 단조면인 것이 바람직하다.
유리 리본의 두께 편차는 그 두께의 20% 이내인 것이 바람직하다.
유리 리본의 두께에 대한 폭의 애스펙트비는 25∼2000인 것이 바람직하다.
유리 리본은 전이원소를 함유하는 것이 바람직하다.
유리 리본의 표면은 성막 처리되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 밀봉재를 사용한 부재를 구비해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 조명 디바이스에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 밀봉재를 사용한 부재를 구비해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지 디바이스에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 밀봉재를 사용한 부재를 구비해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 디바이스에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 피접착물의 소정 개소에 두께 1∼100㎛의 유리 리본으로 이루어지는 밀봉재를 배치한 후 밀봉재를 가열함으로써 피접착물과 밀봉재를 접착시키는 것을 특징으로 하는 밀봉방법에 관한 것이다.
상기 구성에 있어서 피접착물과 밀봉재의 접촉면을 가열함으로써 피접착물과 밀봉재를 접착시킬 수 있다.
피접착물과 밀봉재의 접촉면의 일부를 가열함으로써 피접착물과 밀봉재를 접착시키도록 해도 좋다.
상기 구성에 있어서 피접착물은 유리 기판인 것이 바람직하다.
유리 기판의 두께는 10∼200㎛인 것이 바람직하다.
유리 기판의 양면은 단조면인 것이 바람직하다.
유리 리본은 전이원소를 함유하는 것이 바람직하다.
상기 구성에 있어서 유리 리본 중의 전이원소 또는 전이원소의 이온이 흡수하는 파장의 광을 조사함으로써 밀봉재를 가열하도록 해도 좋다.
유리 리본의 표면은 성막 처리되어 있어도 좋다.
상기 구성에 있어서 유리 리본의 표면에 성막된 막이 흡수하는 파장의 광을 조사함으로써 밀봉재 표면을 가열하도록 해도 좋다.
상기 구성에 있어서 레이저에 의해 밀봉재를 가열하도록 해도 좋다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면, 밀봉재가 두께 1∼100㎛의 유리 리본, 즉 띠 형상의 얇은 유리판으로 이루어지기 때문에 기체를 차폐하는 가스 배리어성이 뛰어나고, 이것을 이용하여 디바이스의 구성 부재를 밀봉하면 장기간에 걸쳐서 디바이스 내의 소자나 용액의 열화를 억제할 수 있다. 또한 본 발명의 밀봉재는 가요성을 구비해서 이루어지기 때문에 가요성 디바이스의 밀봉재로서 사용할 수 있고, 절곡시나 권취시에 밀봉부에 크랙이 발생하기 어려워서 기밀성이 손상될 일이 없다.
또한, 최근 유리 기판끼리를 100㎛ 이하의 간격을 유지해서 기밀 밀봉하는 것이 요구되고 있지만, 본 발명에 의한 밀봉재를 사용하면 100㎛ 이하의 간격으로 정밀도 좋게 기밀 밀봉하는 것이 가능해지고, 종래와 같은 도포, 건조 공정도 생략할 수 있기 때문에 생산성도 향상된다. 특히, 의료, 분석의 분야에 사용되는 마이크로 프레파라트에, 본 발명에 의한 유리 리본의 밀봉재를 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 유리 리본이 간극재로서 대향하는 2매의 유리판 사이에 매우 좁은 간극을 균등하게 유지할 수 있고, 또한 2매의 유리판이 유리 리본에 의해 밀봉되어 있기 때문에 2매의 유리판의 어긋남이나 피분석 액체의 누출 등이 없어 신뢰성이 높다. 또한, 직사각 형상의 마이크로 프레파라트 중, 대향하는 2변만을 유리 리본으로 밀봉하면 밀봉하지 않은 2변의 개구된 끝면으로부터 모세관현상을 이용해서 2매의 유리판 사이에 피분석 액체를 용이하게 주입할 수 있다.
또한, 유리 리본의 생산성이나 밀봉재로서의 취급성 등을 고려하면 유리 리본의 폭은 1∼5㎜, 길이는 1∼100m가 적당하다. 또한, 본 발명의 밀봉재는 두께 1∼100㎛의 유리 리본으로 이루어지기 때문에 사용할 때에 적당하게 필요한 길이로 절단해서 사용할 수 있다.
본 발명의 밀봉재는 모재 유리를 제작한 후 가열하고, 그것을 리본 모양으로 연신 성형하는 방법(리드로우법)이 바람직하고, 모재 유리의 크기나 재질, 연신 성형시의 온도 조건, 인장 속도 등을 적당하게 조정함으로써 원하는 치수로 할 수 있다.
유리 리본의 양면(표면과 이면)이 단조면이면 표면에 연마 등의 가공을 실시한 유리 리본에 비하여 밀봉재로서 가열했을 때에 표면이 균일하게 연화되기 때문에 양호한 밀봉 상태가 얻어진다. 또한 양면에 균열, 깨짐, 크랙 등이 존재하지 않기 때문에 유리 리본이 파단되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 특히 유리 리본의 측면도 단조면으로 하고, 볼록 곡면부를 갖도록 형성하면, 유리 리본을 구부렸을 때에 단면으로 보아 4모퉁이의 코너부에 응력이 집중하는 것을 방지할 수 있기 때문에 바람직하다.
유리 리본의 두께 편차가 그 두께의 20% 이내이면 고정밀도의 밀봉이 가능해진다. 구체적으로는, 2매의 유리 기판을 일정한 간격을 유지해서 밀봉할 경우, 원하는 간격으로 정밀도 좋게 밀봉하는 것이 가능해진다.
유리 리본의 두께에 대한 폭의 애스펙트비가 25∼2000이면, 특히 유기 EL 조명, 태양전지 디바이스, 유기 EL 디스플레이 등의 디바이스의 밀봉재로서 적절한 형상이 얻어진다.
유리 리본이 전이원소를 함유하는 것이라면 밀봉재에 대하여 전이원소 또는 전이원소의 이온이 흡수하는 파장의 광을 조사함으로써 용이하게 접착하는 것이 가능해진다.
유리 리본의 표면은 성막 처리되어 있으면 밀봉재 표면에 대하여 유리 리본 표면에 성막된 막 성분이 흡수하는 파장의 광을 조사함으로써 용이하게 접착하는 것이 가능해진다.
상기 밀봉재를 사용한 부재를 구비해서 이루어지는 본 발명의 조명 디바이스 에 의하면, 예를 들면 장기간에 걸쳐서 소자나 액체의 열화를 방지할 수 있는 유기 EL 조명을 제작하는 것이 가능해진다.
상기 밀봉재를 사용한 부재를 구비해서 이루어지는 본 발명의 태양전지 디바이스에 의하면, 예를 들면 장기간에 걸쳐서 소자나 액체의 열화를 방지할 수 있는 색소증감형 태양전지를 제작하는 것이 가능해진다.
상기 밀봉재를 사용한 부재를 구비해서 이루어지는 본 발명의 디스플레이 디바이스에 의하면, 예를 들면 장기간에 걸쳐서 소자나 액체의 열화를 방지할 수 있는 유기 EL 디스플레이를 제작하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명은 피접착물의 소정 개소에 두께 1∼100㎛의 유리 리본으로 이루어지는 밀봉재를 배치한 후 밀봉재를 가열함으로써 피접착물과 밀봉재를 접착하기 때문에 종래와 같은 도포 공정을 생략할 수 있어 밀봉시의 작업성이 향상된다.
피접착물과 밀봉재의 접촉면을 가열함으로써 피접착물과 밀봉재를 접착함으로써 단시간에 양호한 밀봉이 가능해진다.
또한, 피접착물과 밀봉재의 접촉면의 일부를 가열함으로써 피접착물과 밀봉재를 접착함으로써 단시간의 밀봉이 가능해진다.
피접착물이 유리 기판이면 레이저 등에 의해 양자를 동시에 가열하는 것이 가능해진다.
유리 기판의 두께가 10∼200㎛이면 가요성 디바이스를 제작하는 것이 가능해진다.
유리 기판의 양면이 단조면이면 밀봉재와의 밀착성이 향상되고, 접착하기 쉬워진다. 유리 기판의 성형법으로서 오버플로우 다운드로우법이나 리드로우법을 채용함으로써 양면을 단조면으로 할 수 있다.
유리 리본이 전이원소를 함유하는 것이면 밀봉재에 대하여 전이원소 또는 전이원소의 이온이 흡수하는 파장의 광을 조사함으로써 용이하게 접착하는 것이 가능해진다.
유리 리본 중의 전이원소 또는 전이원소의 이온을 흡수하는 파장의 광을 조사함으로써 밀봉재를 가열하도록 하면 단시간에 용이하게 접착하는 것이 가능해진다.
유리 리본의 표면은 성막 처리되어 있으면 밀봉재 표면에 대하여 유리 리본 표면에 성막된 막 성분이 흡수하는 파장의 광을 조사함으로써 용이하게 접착하는 것이 가능해진다.
유리 리본의 표면에 성막된 막 성분이 흡수하는 파장의 광을 조사함으로써 밀봉재 표면을 가열하도록 하면 단시간에 용이하게 접착하는 것이 가능해진다.
레이저에 의해 밀봉재를 가열하도록 하면 밀봉재의 형상을 유지하면서 단시간에 밀봉할 수 있다.
도 1a는 본 발명에 의한 밀봉재의 단면도이다.
도 1b는 본 발명에 의한 밀봉재의 일부 사시도이다.
도 2a는 본 발명에 의한 밀봉재를 보빈에 권취를 행하고 있는 상태를 나타내는 사시도이다.
도 2b는 본 발명에 의한 밀봉재를 보빈에 권취를 행하고 있는 상태를 나타내는 정면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 유리 리본의 제조장치를 나타내는 설명도이다.
도 4는 본 발명에 의한 유리 리본을 손가락에 감아 돌린 사진이다.
도 5a는 본 발명에 의한 밀봉재를 사용하고, 2매의 투명 유리 기판의 간극에 전해액을 밀봉한 디바이스를 나타내는 평면도이다.
도 5b는 도 5a의 A-A선 단면도이다.
도 6은 본 발명에 의한 밀봉재를 볼록 곡면부를 유지한 상태에서 사용하여 2매의 투명 유리 기판의 간극에 전해액을 밀봉한 디바이스를 나타내는 단면도이다.
도 7은 적외 램프의 발광 파장을 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명에 의한 밀봉재의 바람직한 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 의한 밀봉재(1)는 두께 1∼100㎛의 유리 리본으로 이루어지고, 그 양면(2)(3)과, 측면(4)은 단조면으로 되어 있다.
유리 리본의 재질로서는 규산염 유리, 무알칼리 유리, 소다 유리, 붕규산 유리, 규산알루미늄 유리, 실리카 유리 등, 연신 성형 가능한 유리이면 어느 재질이나 사용 가능하지만, 특히 무알칼리 유리를 사용하면 알칼리 성분에 의해 열화되는 소자를 탑재한 디바이스의 밀봉재로서 사용할 수 있다고 하는 이점이 있다.
유리 리본에는 0.01∼30질량%의 전이금속 이온이 함유되어 있는 것이 바람직하다. 유리 리본에 전이원소가 함유되어 있으면 전이원소 또는 전이금속의 이온이 흡수하는 파장의 광을 밀봉재(1)에 조사함으로써 밀봉재(1)를 효과적으로 가열할 수 있다. 이것에 의해 밀봉재(1)만을 선택적으로 가열, 연화시켜서 유리 기판 등의 피접착물에 밀봉하는 것이 가능해진다. 접촉 부재의 가열이 억제되기 때문에 접촉 부재에 가열에 의해 열화하기 쉬운 부분이 포함되어 있어도 그 부분을 열화시키지 않고 밀봉하는 것이 가능하게 된다.
전이원소는 주기율표의 제 3족으로부터 11족까지의 원소이면 사용 가능하지만, 바람직하게는 제 1계열(제 4주기) 또는 제 2계열(제 5주기) 원소가 적합하고, 보다 바람직하게는 제 1계열 원소가 적합하고, 그 중에서도 Fe, Co, Ni, Cu가 특히 바람직하다. 또한 조사광의 광원은 사용하고 있는 전이원소 또는 전이원소의 이온이 흡수하는 파장의 광을 발생시키는 것이면 특별하게 한정은 되지 않지만, 적외 램프, 가시광 램프, 레이저(펨토초 레이저, YAG 레이저 등), 발광다이오드(LED) 등이 사용 가능하다.
유리 리본의 표면은 성막 처리되어 있는 것이 바람직하다. 밀봉재(1) 표면에 대하여 유리 리본 표면에 성막된 막 성분이 흡수하는 파장의 광을 조사함으로써 밀봉재(1)의 표면을 용이하게 가열하는 것이 가능해진다. 이에 따라 피접착물과의 계면을 효과적으로 가열할 수 있고, 밀봉재(1)와 피접착물을 단시간에 용이하게 접착시키는 것이 가능해진다. 또한, 성막시의 부분 마스킹 처리 등에 의해 밀봉재인 유리 리본의 유리 표면을 부분적으로 노출시킴으로써 유리 리본 표면의 연화도 피접착물과의 용착에 기여할 수 있다. 유리 리본의 양면(2)(3) 중, 어느 한쪽의 면에만 성막 처리를 행해도 좋지만, 유리 리본의 양면(2)(3) 모두에 성막 처리를 행하는 것이 보다 바람직하다.
유리 리본의 표면에 성막 처리를 행하는 형태에 있어서 유리 리본의 측면(4), 특히 볼록 곡면부(5)는 성막 처리되어 있지 않은 것이 바람직하다. 이에 따라 밀봉재(1)에 막 성분이 흡수하는 파장의 광을 조사했다고 해도 밀봉재의 양면(2)(3)만을 선택적으로 가열할 수 있고, 볼록 곡면부(5)는 가열되지 않고 볼록곡면의 형태를 유지한 채 밀봉재(1)와 피접착물을 접착시킬 수 있다. 밀봉재(1)는 볼록곡면의 형태를 유지하고 있기 때문에 밀봉재(1)와 밀봉된 후의 가요성 디바이스(조명, 태양전지, 디스플레이 디바이스 등)를 구부렸다고 해도 밀봉재(1)의 측면에 응력이 집중하는 것을 방지할 수 있어 밀봉재(1)가 파단되는 것을 방지할 수 있다.
유리 리본의 표면에 성막되는 막 성분으로서는 광 흡수대를 가지는 Si막, Ge막, 금속막(Ni, Cr, Ti, Ta 등), 산소결손막(TiO(2-x)) 등이 바람직하다. 또한, 밀봉재(1)의 성막면에 조사하는 조사광의 광원은 유리 리본 표면에 성막되어 있는 막 성분이 흡수 가능한 파장의 광을 발생시키는 것이면 특별하게 한정은 되지 않지만, 적외 램프, 가시광 램프, 레이저(펨토초 레이저, YAG 레이저 등), 발광다이오드(LED) 등을 사용할 수 있다.
유리 리본의 표면에 성막하는 방법으로서는 스퍼터링법, CVD법, PVD법, 저항가열법, 이온플레이팅법 등의 공지의 방법을 사용할 수 있다.
유리 리본과 피접착물의 열팽창계수차는 작은 것이 바람직하지만, 유리 리본의 두께가 얇기 때문에 피접착물과의 어느 정도의 열팽창계수차를 허용할 수 있고, 그 차가 30×10-7/℃ 이내(0∼300℃의 온도 범위)이면 접착, 또는 밀봉을 행할 수 있다. 열팽창계수차의 보다 바람직한 범위는 20×10-7/℃ 이내, 더욱 바람직하게는 10×10-7/℃ 이내이다.
유리 리본의 두께가 지나치게 커지면 필요 이상으로 유리 기판끼리의 간격이 커진다. 또한 가요성의 디바이스에 사용할 경우에는 밀봉재(1)도 가요성이 요구되어 유리 리본의 두께는 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하다. 단, 두께가 지나치게 작아지면 파손되기 쉬워지기 때문에 취급이 곤란하게 된다. 따라서, 유리 리본의 두께는 100㎛ 이하이며, 50㎛ 이하인 것이 바람직하고, 25㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 20㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 10㎛ 이하인 것이 가장 바람직하다. 또한 1㎛ 이상이 바람직하고, 5㎛ 이상인 것이 보다 바람직하다.
유리 리본은 스페이서재로서 고정밀도의 간격을 담보하는 기능을 가짐과 아울러 구부렸을 때에 외주측의 표면(2)에 국소적으로 인장응력이 집중하는 것을 방지하여 균등하게 인장응력이 작용하도록 하기 위해서 두께 편차가 적은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 두께 편차가 두께의 20% 이내인 것이 바람직하고, 10% 이내인 것이 보다 바람직하다. 또한, 두께 편차는 폭방향에 있어서 양면(2)(3)을 갖는 부분을 폭방향으로 동일한 간격으로 5점 측정하고, 측정된 최대값과 최소값의 차를 평균값으로 나눈 값으로 한다.
유리 리본을 구부렸을 경우에 외주측의 표면(2)에 국소적으로 인장응력이 집중하는 것을 방지하여 균등하게 인장응력이 작용하도록 하기 위해서 양면(2)(3)은 가능한 한 평탄한 것이 바람직하다. 구체적으로는, 양면(2)(3)의 표면 거칠기가 Ra값으로 0.5㎚ 이하의 높은 표면품위인 것이 바람직하고, 0.3㎚ 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.2㎚ 이하인 것이 가장 바람직하다.
유리 리본은 두께에 대한 폭의 애스펙트비가 25∼2000인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 특히 유기 EL 조명, 태양전지 디바이스, 유기 EL 디스플레이 등의 디바이스의 밀봉재로서 적절한 형상이 얻어진다. 애스펙트비가 25 미만으로 되면 유리 로드나 유리 섬유의 형태가 되고, 두께를 작게 했을 경우에 피접착물과의 접촉 면적이 작아져 버린다. 한편, 애스펙트비가 2000 초과로 되면 광폭으로 되고, 밀봉재로서 필요 이상으로 커져 버린다.
유리 리본은 측면(4)에 볼록 곡면부(5)를 갖는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 유리 리본을 구부렸을 때에 단면으로 보아 4모퉁이의 코너부에 응력이 집중하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 깨짐이나 크랙의 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 큰 곡률(소경의 보빈 등에 의한 권취 등)로 구부리는 것을 가능하게 하는 밀봉재(1)를 얻을 수 있다.
유리 리본의 볼록 곡면부(5)는 단조면인 것이 바람직하다. 성형된 후에 연삭, 연마 공정 등의 모따기 공정을 거치고 있지 않기 때문에 볼록 곡면부(5)에 균열, 깨짐, 크랙 등이 존재하지 않고, 측면으로부터 유리 리본이 파단되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 따라서, 더욱 큰 곡률(소경의 보빈 등에 의한 권취 등)로 구부리는 것을 가능하게 하는 밀봉재(1)를 얻을 수 있다.
유리 리본의 볼록 곡면부(5)는 도 1에서는 유리 리본의 단면으로 볼 때에 진원의 원호상이지만, 이 형상에는 한정되지 않고 상기 부채형상은 타원의 원호상이어도 좋다. 유리 리본을 구부렸을 경우에 볼록 곡면부(5)에 균등하게 인장응력이 작용하도록 하기 위해서 상기 원호상은 진원의 원호상인 것이 바람직하다. 도 1b에 나타내는 바와 같이, 볼록 곡면부(5)의 단면으로 볼 때 진원의 원호상인 경우에는 진원의 반경(r)은 유리 리본의 두께(t)의 1/2 이하인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 볼록 곡면부(5)의 곡률을 크게 하는 것이 가능하기 때문에 볼록 곡면부(5)에 작용하는 인장응력을 보다 넓게 분산시키는 것이 가능해진다. 또한, 반경(r)은 유리 리본(1)의 두께(t)의 1/50 이상인 것이 바람직하다. 반경(r)이 유리 리본(1)의 두께(t)의 1/50보다 작으면 볼록 곡면부(4)의 곡률이 지나치게 작음으로써 큰 곡률로 유리 리본(1)을 구부렸을 경우에 응력집중이 발생해 파단될 우려가 있다. 또한, 볼록 곡면부(4)에 깨짐이나 크랙이 발생하기 쉬워지는 우려도 있다.
유리 리본의 단면으로 볼 때에 있어서 볼록 곡면부(5)와 양면(2)(3), 및 볼록 곡면부(5)과 측면(4)의 평면부(41)는 매끄럽게 연결되어 있는 것이 바람직하고, 구체적으로는 평면으로부터 측면에 이르는 곡면에 있어서 평면으로부터 점차 곡률이 커지고, 극대값을 거쳐서 측면을 향함에 따라 점차 곡률이 작아져서 측면에 매끄럽게 연결된다. 곡률 극대값이 되었을 경우에 있어서 그 곡률은 유리 리본의 두께(t)의 1/2 이하의 반경(r)인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 인장응력의 코너부에서의 집중을 막고, 보다 큰 곡률로 밀봉재(1)를 구부리는 것이 가능해진다. 유리 리본의 볼록 곡면부(5)와 양면(2)(3), 및 볼록 곡면부(5)와 측면(4)의 평면부(41)가 코너부를 갖도록 형성되어 있으면, 밀봉재(1)를 구부렸을 경우에 상기 코너부에 인장응력이 집중할 우려가 있다.
밀봉재(1)는 도 2a에 나타내는 바와 같이, 양단부에 플랜지(61)를 갖는 보빈(6)에 권취되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해 밀봉재(1)의 보존, 수송, 취급 등을 용이하게 할 수 있다.
유리 리본은 그 측면(4)에 볼록 곡면부(5)를 갖기 때문에 보빈(6)에 권취할 때에 도 2b에 나타내는 바와 같이, 보빈(6)의 플랜지(61)에 유리 리본의 측단부가 접촉한 후(도 2b의 유리 리본이 파선의 상태 후), 유리 리본의 측면(4)에 존재하는 볼록 곡면부(5)가 플랜지(61)를 따라 안내되어 보빈(6)에 권취되기 때문에 보빈(6)으로의 권취가 용이하게 된다. 또한, 볼록 곡면부(5)가 플랜지(61)를 따르기 때문에 보빈(6)으로의 유리 리본(1)의 권취나 풀림을 스무스하게 행할 수 있다.
본 발명에 의한 밀봉재(1)는 곤포 완충 시트에 겹쳐서 권취되고 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 밀봉재(1)의 표면끼리가 스치는 것에 의한 표면의 면정밀도의 악화를 방지할 수 있다. 곤포 완충 시트로서는 발포 수지제 시트, 수지 필름, 합지, 부직포 등을 사용할 수 있다. 곤포 완충 시트는 유리 리본의 측면(4)을 보호하기 위해서 유리 리본보다 폭이 넓은 것이 바람직하다. 또한, 곤포 완충 시트는 보빈(6)의 플랜지(61)간의 폭 치수와 실질적으로 동일한 것이 바람직하다. 이것에 의해, 곤포 완충 시트가 보빈(6)의 플랜지(61) 사이에서 어긋나는 것을 방지할 수 있기 때문에 유리 리본(1)의 양면(2)(3)이나 측면(4)의 표면 정밀도가 악화되는 것을 더욱 확실하게 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명에 의한 밀봉재의 제조방법을 나타내는 설명도이다.
본 발명의 밀봉재(1)를 제작할 경우, 우선 두께 2㎜ 이하로 조정된 붕규산 유리로 이루어지는 모재 유리(7)를 준비한다. 모재 유리(7)는 롤 성형법, 플로트 성형법, 업드로우 성형법, 슬롯 다운드로우 성형법 등의 공지의 성형 방법에 의해, 도시하지 않은 유리 용융로로부터 공급되는 용융 유리를 소정 치수의 대략 직사각형상으로 성형하여 얻어진다. 특히, 오버플로우 다운드로우법에 의해 성형되어 있는 것이 바람직하다. 모재 유리(7)의 표면에 상처의 발생이 없고, 높은 표면 품위를 갖는 모재 유리(7)을 얻을 수 있기 때문이다. 모재 유리(7)의 표면 품위가 높으면 후술하는 연신 성형 후의 유리 리본(9)의 표면 품위도 높게 하는 것이 가능해 지고, 보다 큰 곡률로 권취하는 것이 가능한 유리 리본(9)을 제조할 수 있다.
모재 유리(7)의 측면은 미가공이어도 좋지만, 측면의 4모서리를 소위 C 모따기나 R 모따기 등을 행함으로써 연신 성형 후의 유리 리본(9)의 측면에 형성되는 볼록 곡면부가 원하는 형상이 되도록 적당하게 조정해도 좋다.
이어서, 모재 유리(7)를 연신 성형 장치(8)에 셋팅하고, 히터(81)를 사용하여 소정의 조건에서 가열하면서 연신함으로써 두께 1∼100㎛이고, 양면 및 측면이 단조면이며, 측면에 볼록 곡면부를 갖는 유리 리본(9)이 얻어진다.
여기에서 모재 유리의 두께가 2㎜를 초과할 경우나, 유리 리본(9)의 두께가 100㎛를 초과하는 경우에는 형성되는 유리 리본(9)에 코너부가 형성되거나, 에지부가 형성되거나 할 우려가 있기 때문에 얇은 모재 유리를 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 두께 0.5㎜ 이하인 것이 바람직하고, 0.1㎜ 이하인 것이 보다 바람직하다.
연신 성형은 모재 유리(7)의 점도가 6.0∼9.0dPa·s로 되는 온도에서 행하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 유리 리본 폭방향에 있어서의 휘어짐이나 양단부에서의 절곡, 두께 편차 등도 없고 균일한 두께를 갖는 평탄한 유리 리본을 얻을 수 있다. 한편, 모재 유리(7)의 점도가 6.0dPa·s를 하회하는 온도(보다 높은 온도)에서 연신 성형을 행한 경우에는, 애스펙트비가 크게 변화될 우려가 있기 때문에 바람직하지 못하다. 또한, 모재 유리(7)의 점도가 9.0dPa·s를 상회하는 온도(보다 낮은 온도)에서는 점도가 지나치게 높음으로써 연신 성형을 행하기 어려워지기 때문에 바람직하지 못하다. 측면에 볼록 곡면부(4)를 갖는 유리 리본을 제조하기 위해서는 모재 유리(7)의 점도가 6.0∼7.5dPa·s로 되는 온도에서 행하는 것이 보다 바람직하다. 특히, 모재 유리(7)의 두께가 0.5㎜ 이하이며, 또한 연신 성형 후의 유리 리본(1)의 두께가 25㎛ 이하이고, 점도가 6.0∼7.0dPa·s로 되도록 인출을 행한 경우에는, 측면이 단조면의 볼록 곡면부가 되고, 측면(3)에 평면부(31)를 갖지 않게 되기 때문에 가장 바람직하다. 한편, 애스펙트비의 변화를 피하면 측면의 볼록곡면은 작아지는 경향이지만, 모재 유리(7)의 점도가 7.5∼9.0dPa·s로 되는 온도에서 행하는 것이 보다 바람직하다. 특히, 점도가 8.0∼9.0dPa·s로 되는 온도에서 인출을 행한 경우에는 애스펙트비의 변화가 실질적으로 일어나지 않는다.
연신 성형은 권취 드럼(10)을 사용해서 행한다. 공지의 연신 성형에서는 1쌍의 롤러로 유리를 협지함으로써 인장력을 부여하지만, 유리 리본(9)을 1쌍의 롤러로 협지함으로써 인장력을 부여하려고 하면 유리 리본(9)이 지나치게 얇음으로써 1쌍의 롤러에 의한 압력에 의해 유리 리본(9)이 파단되어 버린다. 또한, 텐션 롤러를 지그재그로 배치하고, 유리 리본(9)을 지그재그 형상(S자 형상)으로 잡아당김으로써 텐션을 부여하는 것도 고려되지만, 유리 리본(9)의 양면이 롤러와 접촉하게 되어 표면 품위가 악화될 우려가 있다. 그래서, 본 제조방법에서는 연신 후의 유리 리본(9)을 직접 권취 드럼(10)에 의해 권취함으로써 연신 성형시의 인장력을 부여하고 있다. 인장력의 조정(연신 속도의 조정)은 권취 드럼(10)의 권취 속도로 조절한다. 이것에 의해, 표면 품위가 높은 유리 리본(9)을 얻을 수 있다. 또한, 도 3에서는 플랜지를 갖는 권취 드럼(10)을 사용하는 예를 나타내었지만, 플랜지가 없는 권취 드럼을 사용해도 좋다.
권취 드럼(10)에 의해 권취된 유리 리본(9)은 소정 길이마다(소정 중량마다) 절단된다. 권취 드럼(10)이 교환된 뒤 유리 리본(9)의 권취를 다시 개시한다. 권취 드럼(10)에 의해 권취된 유리 리본(9)을 그대로의 형태로 곤포, 출하해도 좋지만, 보빈에 다시 감음으로써 소구분해서 출하해도 좋다. 또한, 권취 드럼(10)을 사용하는 대신에 직접 보빈에 권취해도 좋다.
상술의 제조방법에 의해 얻어진 본 발명에 의한 밀봉재(1)는, 도 4에 나타내는 바와 같이 인간의 손가락에 둘러감아도 파단되지 않고, 큰 곡률(소경의 보빈 등)로 권취하는 것이 가능하다.
도 5는 본 발명에 의한 밀봉재(1)를 사용하고, 2매의 투명 유리 기판(11)(12)의 간극에 전해액(13)을 밀봉한 디바이스를 도시한 개략도이다. 2매의 유리 기판(11)(12) 간극의 소정 개소에 밀봉재(1)를 배치하여 밀봉재(1)를 가열하면 유리 기판(11)(12)과 밀봉재(1)를 접착하는 것이 가능하다. 밀봉재의 가열방법은 특별하게 한정은 되지 않지만, CO2 레이저, 펨토초 레이저, YAG 레이저 등의 레이저나, 적외 램프, 가시광 램프, 발광다이오드(LED) 등을 사용할 수 있다. 이 때, CO2 레이저를 사용해서 디바이스의 측면으로부터 밀봉재(1)만을 가열해도 좋고, 디바이스의 측면 전체를 가열함으로써 밀봉재(1)와 유리 기판(11)을 동시에 가열해도 좋다. 또한, 펨토초 레이저를 사용해서 밀봉재(1)와 유리 기판(11)(12)의 접촉면을 가열해도 좋다. 또한 기밀성이 담보되는 것이라면 펨토초 레이저를 사용해서 밀봉재(1)와 유리 기판(11)(12)의 접촉면의 일부를 가열해도 좋다. 특히, 펨토초 레이저를 사용하여 평면 방향으로부터 유리 기판(11)(12)과 밀봉재(1)의 접착 계면을 선택적으로 조사했을 경우, 도 6에 나타내는 바와 같이 밀봉재(1)의 볼록 곡면부(4)를 유지한 상태에서 유리 기판(11)(12)을 밀봉할 수 있기 때문에 바람직하다. 투명 유리 기판(11)(12)의 두께를 10∼200㎛로 하면 가요성 디바이스가 얻어지게 된다. 상술에서는 전해액을 밀봉하는 형태에 대하여 설명했지만, 전해액을 적당 소자 등으로 변경함으로써 조명 디바이스, 태양전지 디바이스, 디스플레이 디바이스를 제작할 수 있다.
밀봉재(1)가 전이원소를 함유하는 유리 리본으로 이루어질 경우에는 전이원소나 전이원소의 이온이 흡수하는 파장의 광을 조사함으로써 밀봉재(1)만을 가열할 수 있고, 유리 리본을 통해서 피착물을 접착하는 것이 가능해진다. 또한, 밀봉재(1)끼리가 접촉하는 개소에 유리 분말의 밀봉재를 도포하면 보다 확실한 기밀 밀봉이 얻어지기 때문에 바람직하다.
밀봉재(1)가 성막 처리되어 있는 유리 리본으로 이루어질 경우에는 막 성분이 흡수하는 파장의 광을 조사함으로써 밀봉재(1)의 표면을 가열할 수 있다. 이것에 의해, 피접착물과 밀봉재(1)의 계면을 효과적으로 가열할 수 있고, 단시간에 용이하게 피접착물과 밀봉재를 접착시키는 것이 가능해진다.
[실시예]
이하, 본 발명의 밀봉재를 실시예에 의거하여 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이것들의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1) 모재 유리로서 니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤 제 BDA(연화점 740℃)의 성형체(폭 50㎜, 두께 0.3㎜)를 준비했다.
모재 유리를 연신 성형장치에 셋팅하고, 온도 785℃(모재 유리의 점도 6.7dPa·s)로 유지된 성형로의 공급구로부터 6㎜/min의 속도로 반입하고, 권취 드럼으로 권취함으로써 인출구로부터 1350㎜/min으로 인출하여 폭 3.0㎜, 두께 22㎛ (애스펙트비 135)의 유리 리본을 얻었다.
이 유리 리본(폭 3.0㎜)의 두께를 두께 측정장치(가부시키가이샤 니콘사 제 NEXIV)를 사용하고, 폭방향 동일한 간격으로 5점[양단부, 우단부와 좌단부로부터 0.75㎜의 위치, 중앙(양단부로부터 1.5㎜의 위치)의 합계 5점] 측정했다. 측정된 두께는 21.5㎛∼22.0㎛이며, 두께 편차는 0.5㎛(두께의 약 2%)이었다.
이렇게 해서 얻어진 유리 리본으로 이루어지는 밀봉재를 2매의 유리 기판(두께 1.1㎜의 BDA의 판유리)의 주위 간극에 배치하고, CO2 레이저를 사용하여 레이저 스폿 지름을 약 2㎜로 해서 측면 전체를 레이저로 주사해 가열한 결과 20㎛의 간극으로 양호하게 기밀 밀봉할 수 있었다.
(실시예 2) 모재 유리로서 니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤 제 BDA(연화점740℃)의 성형체(폭 50㎜, 두께 0.3㎜)를 준비했다.
모재 유리를 연신 성형장치에 셋팅하고, 온도 785℃(모재 유리의 점도 6.7dPa·s)로 유지된 성형로의 공급구로부터 4㎜/min의 속도로 반입하고, 권취 드럼으로 권취함으로써 인출구로부터 900㎜/min으로 인출하여 폭 3.3㎜, 두께 20㎛(애스펙트비 167)의 유리 리본을 얻었다.
이 유리 리본(폭 3.3㎜)의 두께를 두께 측정장치(가부시키가이샤 니콘사 제 NEXIV)를 사용하고, 폭방향 동일한 간격으로 5점[양단부, 우단부와 좌단부로부터 0.83㎜의 위치, 중앙(양단부로부터 1.65㎜의 위치)의 합계 5점] 측정했다. 측정된 두께는 20.20㎛∼21.00㎛이며, 두께 편차는 0.8㎛(두께의 약 4%)이었다. 애스펙트비가 작아지는 변화를 상쇄하기 위해서 로내 온도 분포의 보정과 연신 속도의 보정을 실시해 연신 정형의 과정에서 가로방향으로 잡아늘리는 효과를 주었다. 그 결과, 중앙부가 얇아졌다.
이렇게 해서 얻어진 유리 리본으로 이루어지는 밀봉재를 2매의 유리 기판(두께 1.1㎜의 BDA의 판유리)의 주위 간극에 배치하고, 펨토초 레이저를 사용하여 밀봉재와 각 유리 기판의 접촉면을 가열한 결과, 20㎛의 간극으로 양호하게 기밀 밀봉할 수 있었다.
(실시예 3) 모재 유리로서 니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤 제 BDA(연화점740℃)의 성형체(폭 50㎜, 두께 0.2㎜)를 준비했다.
모재 유리를 연신 성형장치에 셋팅하고, 온도 725℃(모재 유리의 점도 8.0dPa·s)로 유지된 성형로의 공급구로부터 8㎜/min의 속도로 반입하고, 권취 드럼으로 권취함으로써 인출구로부터 800㎜/min으로 인출하여 폭 5.0㎜, 두께 20㎛(애스펙트비 250)의 유리 리본을 얻었다.
이렇게 해서 얻어진 유리 리본으로 이루어지는 밀봉재를, 2매의 유리 기판(두께 1.1㎜의 BDA의 판유리)의 주위 간극에 배치하고, 펨토초 레이저를 사용하여 밀봉재와 각 유리 기판의 접촉면을 가열한 결과 20㎛의 간극으로 양호하게 기밀 밀봉할 수 있었다.
(실시예 4) 모재 유리에 전이원소로서 Cu를 10원자% 첨가한 것 이외에는 실시예 2와 마찬가지의 방법에 의해 폭 3.3㎜, 두께 20㎛의 유리 리본을 얻었다. 이렇게 해서 얻어진 유리 리본으로 이루어지는 밀봉재를, 2매의 유리 기판(두께 1.1㎜의 BDA의 판유리)의 주위 간극에 배치하고, 도 7에 나타내는 발광 파장을 갖는 적외 램프를 이용하여 색 온도 3000K의 광을 조사한 결과 유리 기판은 연화되지 않고 밀봉재만이 선택적으로 가열, 연화되어 양호하게 기밀 밀봉할 수 있었다.
(실시예 5) 모재 유리로서 니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤 제 BDA(연화점740℃)의 성형체(폭 50㎜, 두께 0.2㎜)를 준비했다.
모재 유리를 연신 성형장치에 셋팅하고, 온도 725℃(모재 유리의 점도 8.0dPa·s)로 유지된 성형로의 공급구로부터 8㎜/min의 속도로 반입하고, 권취 드럼으로 권취함으로써 인출구로부터 800㎜/min으로 인출하여 폭 5.0㎜, 두께 20㎛(애스펙트비 250)의 유리 리본을 얻었다.
이와 같이 해서 얻어진 유리 리본에 니켈을 성막했다. 이 밀봉재를 2매의 유리 기판(두께 50㎛의 BDA의 판유리)의 주위 간극에 배치하고, YAG 레이저를 사용하여 밀봉재와 각 유리 기판의 접촉면을 가열한 결과 20㎛의 간극으로 양호하게 기밀밀봉할 수 있었다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명의 밀봉재는 유기 EL 조명, 태양전지, 유기 EL 디스플레이, 의료 디바이스, 분석 디바이스 등의 디바이스에 사용하는 밀봉재로서 바람직하다.
1 : 밀봉재 2, 3 : 유리 리본의 양면
4 : 유리 리본의 측면 5 : 유리 리본의 볼록 곡면부
6 : 보빈 7 : 모재 유리
8 : 연신 성형장치 9 : 유리 리본
10 : 권취 드럼 11, 12 : 유리 기판
13 : 전해액

Claims (20)

  1. 소정의 간격을 두고 배치된 2매의 유리 기판과, 상기 유리 기판 사이의 간극부를 밀봉하는 밀봉재를 구비한 가요성 디바이스에 있어서,
    상기 밀봉재는, 두께 1∼100㎛의 띠 형상의 유리판인 유리 리본으로 이루어짐과 아울러, 그 양측면에 볼록 곡면부를 갖고,
    상기 밀봉재의 표면과 상기 유리 기판의 표면이 열 융착되어 있는 것을 특징으로 하는 가요성 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유리 리본의 양면은 단조면인 것을 특징으로 하는 가요성 디바이스.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유리 리본의 두께 편차는 그 두께의 20% 이내인 것을 특징으로 하는 가요성 디바이스.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유리 리본의 두께에 대한 폭의 애스펙트비는 25∼2000인 것을 특징으로 하는 가요성 디바이스.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유리 리본은 전이원소를 함유하는 것을 특징으로 하는 가요성 디바이스.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유리 리본의 표면에, 소정 파장의 광을 흡수하는 막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가요성 디바이스.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    조명 디바이스, 태양전지 디바이스 및 디스플레이 디바이스 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 가요성 디바이스.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 막은, 상기 유리 리본의 상기 볼록 곡면부를 제외한 표면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가요성 디바이스.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 막은, 광 흡수대를 가지는 Si막, Ge막, 금속막 및 산소결손막 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 가요성 디바이스.
  10. 소정의 간격을 두고 배치된 2매의 유리 기판에, 두께 1∼100㎛의 띠 형상의 유리판인 유리 리본으로 이루어지고, 양측면에 볼록 곡면부를 갖는 밀봉재를 배치한 후, 상기 밀봉재를 가열함으로써 상기 유리 기판의 표면과 상기 밀봉재의 표면을 열 융착하여, 상기 유리 기판 사이의 간극부를 밀봉하는 것을 특징으로 하는 가요성 디바이스의 밀봉방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 유리 기판의 표면과 상기 밀봉재의 표면의 접촉부분을 가열하는 것을 특징으로 하는 가요성 디바이스의 밀봉방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 유리 기판의 표면과 상기 밀봉재의 표면의 접촉부분의 일부를 가열하는 것을 특징으로 하는 가요성 디바이스의 밀봉방법.
  13. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 유리 기판의 두께는 10∼200㎛인 것을 특징으로 하는 가요성 디바이스의 밀봉방법.
  14. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 유리 기판의 양면은 단조면인 것을 특징으로 하는 가요성 디바이스의 밀봉방법.
  15. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 유리 리본은 전이원소를 함유하는 것을 특징으로 하는 가요성 디바이스의 밀봉방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 유리 리본 중의 전이원소 또는 전이원소의 이온이 흡수하는 파장의 광을 조사함으로써 상기 밀봉재를 가열하는 것을 특징으로 하는 가요성 디바이스의 밀봉방법.
  17. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 유리 리본의 표면에, 소정 파장의 광을 흡수하는 막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가요성 디바이스의 밀봉방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 막이 흡수하는 파장의 광을 조사함으로써 상기 밀봉재의 표면을 가열하는 것을 특징으로 하는 가요성 디바이스의 밀봉방법.
  19. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    레이저의 조사에 의해 상기 밀봉재를 가열하는 것을 특징으로 하는 가요성 디바이스의 밀봉방법.
  20. 삭제
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