WO2011001947A1 - 素子封止体及びその製造方法 - Google Patents

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substrate
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protective
protective glass
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高谷　辰弥
博司 瀧本
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日本電気硝子株式会社
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Definitions

  • This invention relates to the element sealing body which sealed the element used for flat panel displays, such as a liquid crystal display and an organic electroluminescent display, using glass.
  • a light emitting element used for an organic EL display is deteriorated by contact with a gas such as oxygen or water vapor. Therefore, since a high gas barrier property is required for a substrate used in an organic EL display, it is considered to use a glass substrate.
  • a resin-based sealant such as that described in Patent Document 1 below is used for bonding glass substrates, the gas barrier property of the sealant may be insufficient.
  • a gas such as oxygen or water vapor penetrates through the resin sealant and the light emitting element deteriorates over time.
  • Patent Document 2 describes sealing a light emitting element by performing a heat treatment using a low-melting glass frit when sealing glass substrates together. Yes.
  • the light-emitting element used in the organic EL display is vulnerable to high heat, when the frit composition described in Patent Document 2 below is used, the light-emitting element in the substrate is formed by a high-temperature sintering process of 700 ° C. There is a risk of being destroyed.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and provides an element sealing body that has excellent gas barrier properties and can be sealed at room temperature, and a method for manufacturing the same. Objective.
  • the invention according to claim 1 is an element sealing body including a substrate glass, an element placed on the substrate glass, and a protective glass for sealing the element, the protective glass and the substrate glass.
  • the element sealing body is characterized in that the surface roughness Ra of the surfaces in contact with each other is 2.0 nm or less.
  • the invention according to claim 2 is characterized in that the difference in thermal expansion coefficient at 30 to 380 ° C. between the protective glass and the substrate glass is within 5 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C.
  • the present invention relates to an element sealing body.
  • the invention according to claim 3 relates to the element sealing body according to claim 1 or 2, wherein the substrate glass and the protective glass are formed by an overflow down draw method.
  • the invention according to claim 4 relates to the element sealing body according to any one of claims 1 to 3, wherein the thickness of the substrate glass and / or the protective glass is 300 ⁇ m or less.
  • the invention according to claim 5 relates to the element sealing body according to any one of claims 1 to 4, wherein the element has a thickness of 500 ⁇ m or less.
  • the invention according to claim 6 relates to the element sealing body according to any one of claims 1 to 5, wherein the substrate glass and / or the protective glass is provided with a recess.
  • the protective glass includes a space glass surrounding the element and having a thickness equal to or larger than the element, and a cover glass covering the element, and one surface of the space glass is the substrate glass.
  • the surface roughness Ra of the surface of the one side of the space glass that contacts the space glass and the surface of the surface of the cover glass that contacts the space glass is 2.0 nm.
  • the invention according to claim 8 is characterized in that the GI values of the surfaces of the protective glass and the substrate glass on the side in contact with each other are 1000 pcs / m 2 or less, respectively. It relates to the element sealing body.
  • the invention according to claim 9 is characterized in that the GI values of one and the other surfaces of the space glass and the surface of the cover glass on the side in contact with the space glass are 1000 pcs / m 2 or less, respectively. It is related with the element sealing body of Claim 7.
  • the substrate glass and the protective glass are in contact with each other.
  • the present invention relates to a method for manufacturing an element sealing body, wherein the surface roughness Ra of the surface is 2.0 nm or less.
  • the element sealing body according to the tenth aspect wherein the GI values of the surfaces of the protective glass and the substrate glass on the side in contact with each other are 1000 pcs / m 2 or less. It relates to a manufacturing method.
  • an element sealing body that includes a substrate glass, an element placed on the substrate glass, and a protective glass that seals the element. Since the surface roughness Ra of the surface in contact with each is 2.0 nm or less, the above-mentioned surfaces of the protective glass and the substrate glass are smooth and have good adhesion, and the device is firmly stabilized by the protective glass and the substrate glass. And can be sealed. Because it is sealed by bonding glass without using a resin sealant, it has excellent gas barrier properties and prevents elements such as oxygen and water vapor from permeating through the resin layer. Can do. In addition, since the glass frit sintering step is not required, the element is not heated, sealing can be performed at room temperature, and the element can be prevented from being deteriorated by the heating step.
  • the element sealing is less likely to cause thermal warp or the like. It becomes possible to make it a stationary body.
  • the protective glass and the substrate glass are formed by the overflow down draw method, it is possible to obtain glass with extremely high surface accuracy without requiring a polishing step. Become. As a result, the element can be more firmly sealed by the protective glass and the substrate glass.
  • the thickness of the said substrate glass and / or the said protective glass is 300 micrometers or less, it can seal so that an element may be covered with the flexibility of glass. Become.
  • the thickness of the element is 500 ⁇ m or less, the element is appropriately sealed by attaching the protective glass without providing a recess for fitting the element on the substrate glass. It becomes possible.
  • the substrate glass and / or the protective glass are provided with the recesses, the substrate glass and the protective glass can be sealed while avoiding the thickness of the element.
  • the protective glass is composed of a space glass that surrounds the element and has a thickness equal to or larger than the element, and a cover glass that covers the element, a sealed body is produced without any limitation due to the thickness of the element. It becomes possible to do.
  • One surface of the space glass is in contact with the substrate glass, the other surface is in contact with the cover glass, and the surface roughness Ra of one surface of the space glass and the other surface of the cover glass in contact with the space glass. Since each is 2.0 nm or less, the contact surface is smooth and has good adhesion, and the device can be sealed firmly and stably.
  • the surface of the side which contacts substrate glass and protective glass mutually Since the surface roughness Ra of each is 2.0 nm or less, the above-described element sealing body can be produced at room temperature.
  • the stationary body can be manufactured at room temperature.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. It is a top view of the form which provided the fixed layer in the edge of protection glass.
  • FIG. 6 is a sectional view taken along line DD in FIG.
  • the element sealing body (1) according to the present invention is provided with a protective glass (2) so as to cover the element (4) placed on the substrate glass (3), as shown in FIG.
  • the glass (2) and the substrate glass (3) are bonded to each other without using a resin adhesive, glass frit, or the like, thereby sealing the element (4).
  • the protective glass (2) silicate glass is used, preferably silica glass or borosilicate glass is used, and most preferably non-alkali glass is used.
  • alkali-free glass is used, it is not necessary to apply a silica coat, and the number of steps and cost can be reduced.
  • the protective glass (2) contains an alkali component, the alkali component may elute and damage the device.
  • the alkali-free glass is a glass that does not substantially contain an alkali component (alkali metal oxide), and specifically, a glass having an alkali of 1000 ppm or less.
  • the content of the alkali component in the present invention is preferably 500 ppm or less, more preferably 300 ppm or less.
  • the thickness of the protective glass (2) is preferably 300 ⁇ m or less, more preferably 1 ⁇ m to 200 ⁇ m, and most preferably 1 ⁇ m to 100 ⁇ m. Thereby, the thickness of the protective glass (2) can be made thinner, and appropriate flexibility can be imparted.
  • the protective glass (2) can be directly applied from above the element (4) placed on the substrate glass (3). This is because the sealing can be appropriately performed by covering with (). If the thickness of the protective glass (2) is less than 1 ⁇ m, the strength of the protective glass (2) tends to be insufficient and may be damaged by impact.
  • the substrate glass (3) silicate glass, silica glass, borosilicate glass, non-alkali glass and the like are used as in the protective glass (2).
  • the substrate glass (3) it is preferable to use a glass having a difference in thermal expansion coefficient at 30 to 380 ° C. with respect to the protective glass (2) within 5 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C. As a result, it is possible to obtain an element sealing body (1) in which thermal warpage or the like due to a difference in expansion coefficient hardly occurs and a stable sealing state can be maintained.
  • the surface roughness Ra of the surfaces of the protective glass (2) and the substrate glass (3) that are in contact with each other is 2.0 nm or less. When the surface roughness Ra exceeds 2.0 nm, the adhesiveness is lowered, and the element (4) is firmly sealed by the protective glass (2) and the substrate glass (3) without sintering an adhesive or glass frit. I can't.
  • the surface roughness Ra of the surface of the protective glass (2) and the substrate glass (3) is preferably 1.0 nm or less, more preferably 0.5 nm or less, and 0.2 nm or less. Is most preferred.
  • the GI values of the surfaces of the protective glass (2) and the substrate glass (3) on the side in contact with each other are preferably 1000 pcs / m 2 or less. Thereby, since the contact surface of the protective glass (2) and the substrate glass (3) is clean, the activity of the surface is not impaired, and the protective glass can be used without using adhesive or glass frit sintering.
  • the element (4) can be more firmly and stably sealed by (2) and the substrate glass (3).
  • the GI value is the number of impure particles having a major axis of 1 ⁇ m or more (pcs) existing in a 1 m 2 region.
  • GI value of the surface of the protective glass (2) and the substrate glass (3) is more preferably each 500pcs / m 2 or less, and most preferably 100pcs / m 2 or less.
  • the protective glass (2) and the substrate glass (3) used in the present invention are preferably formed by a downdraw method. This is because the surfaces of the protective glass (2) and the substrate glass (3) can be formed more smoothly.
  • the overflow downdraw method shown in FIG. 2 is a molding method in which both surfaces of the glass plate do not come into contact with the molded member at the time of molding, and the both surfaces (translucent surface) of the obtained glass plate are hardly scratched and polished. This is because a high surface quality can be obtained even without this. Thereby, it becomes possible to seal element (4) more firmly by protective glass (2) and substrate glass (3).
  • the glass ribbon (G) immediately after flowing down from the lower end portion (61) of the wedge-shaped molded body (6) is stretched downward while the shrinkage in the width direction is restricted by the cooling roller (7) to have a predetermined thickness. Until it gets thinner. Next, the glass ribbon (G) having reached the predetermined thickness is gradually cooled in a slow cooling furnace (annealer), the thermal distortion of the glass ribbon (G) is removed, and the glass ribbon (G) is cut into a predetermined dimension. Thereby, the glass sheet used as protection glass (2) or substrate glass (3) is shape
  • the substrate glass (3) and the protective glass (2 ) can be prevented from peeling off. If the edge of the glass with the smaller thickness is sticking out, the protective glass (2) and the substrate glass (3) may be peeled off due to something caught on the sticking out part during handling. is there. Even when the protective glass (2) and the substrate glass (3) are the same size, it is possible to prevent the protective glass (2) and the substrate glass (3) from being separated without forming a catching portion. it can.
  • the substrate glass is sealed after sealing the element (4). It is possible to peel (3) and protective glass (2).
  • the element and the glass can be easily separated, and the glass can be easily recycled.
  • the element (4) to be sealed is not particularly limited, and various MEMS devices including a heat conversion element can be used. Since the element sealing body (1) concerning this invention seals with the protective glass (2) excellent in translucency, it can seal a light receiving element, a light emitting element, a photoelectric conversion element, a touch panel, etc. appropriately. it can. Since the element sealing body (4) according to the present invention is excellent in gas barrier properties and can be sealed at a low temperature, a light emitting element such as an organic EL element can be sealed particularly appropriately. .
  • the thickness of the element (4) is preferably 500 ⁇ m or less. This is because the element (4) can be sealed by covering with the protective glass (2) without providing a recess for fitting the element (4) on the substrate glass (3).
  • a recess (41) corresponding to the fitting of the element (4) is produced on the substrate glass (4) by etching or the like. Sealing may be performed by fitting (4) in the recess (41) and then covering with (2) the protective glass.
  • the substrate glass (3) is etched by the thickness of the element (4) so that the upper surface of the element (4) and the surface of the substrate glass (4) are aligned.
  • the recess (41) is formed in the substrate glass (4), but the present invention is not limited to this, and the recess (41) may be formed on the protective glass (2). You may form a recessed part (41) in both (3) and protective glass (2).
  • the ratio of the contact area between the substrate glass (3) and the protective glass (2) and the contact area between the substrate glass (3) and the element (4) is 1: 0.19 to 1: 24.3.
  • the ratio is preferably 1: 0.56 to 1: 11.8, more preferably 1: 1.78 to 1: 6.76. If the contact area (adhesion area) between the substrate glass (3) and the protective glass (2) is too small, the substrate glass (3) and the protective glass (2) may not be sufficiently sealed. If the contact area (adhesion area) is too large, the element (4) may not be efficiently arranged.
  • FIG. 4 is a view of a sealing body in which the protective glass is composed of a space glass and a cover glass, where (a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view taken along the line CC.
  • the protective glass (2) is composed of a space glass (21) and a cover glass (22). Both the space glass (21) and the cover glass (22) are preferably formed by the overflow down draw method. It is because it has high surface quality.
  • the space glass (21) preferably has a thickness equal to or greater than the thickness of the element (4).
  • the space glass (21) is formed with a hole for fitting with the element (4) by a known laser or the like.
  • the element (4) is placed on the substrate glass (3), and the space glass (21) is brought into contact with the substrate glass (3) so as to surround the element (4) from the surroundings. Thereafter, the space glass (21) and the cover glass (22) are brought into contact so that the element (4) is covered from above, and sealing is performed. Since one surface of the space glass (21) is in contact with the substrate glass (3) and the other surface is in contact with the cover glass (22) and adhered, one and the other surfaces of the space glass (21), the cover glass
  • the surface roughness Ra of the surface in contact with the space glass (21) of (22) and the surface of the substrate glass (3) in contact with the space glass (21) is 2.0 nm or less, respectively.
  • the GI values of these surfaces are each preferably 1000 pcs / m 2 or less.
  • FIG. 5 is a view of a form in which a fixing layer is provided on the edge of the protective glass, where (a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view along the line DD.
  • the element sealing body (1) according to the present invention is similar to the embodiment shown in FIG. 3 in that the element (4) is placed on the substrate glass (3), and the protective glass ( After providing 2), as shown in FIG. 5, it is preferable to fix the edge of the protective glass (2) by the fixing layer (5). Thereby, it can prevent that peeling starts from the edge part of protective glass (2).
  • the fixing layer (5) is provided on the substrate glass (3) along the edge of the protective glass (2) as shown in FIG.
  • the fixed layer (5) is preferably provided higher than the thickness of the protective glass (2). This is to prevent the peeling from starting from the edge of the protective glass (2). Moreover, it does not specifically limit to the form shown in FIG. 5, It may be provided ranging over board
  • the fixing layer (5) is not particularly required to have a gas barrier property and is used exclusively for the purpose of fixing the protective glass (2). Therefore, generally known resins and the like can be used as the fixed layer (5).
  • the fixed layer (5) may be previously provided on the substrate glass (3) as a rib-shaped glass by molding or a processing step.
  • a rectangular transparent glass plate having a length of 100 mm, a width of 100 mm, and a thickness of 700 ⁇ m was used as the substrate glass.
  • protective glass laminated on the substrate glass protective glass having a length of 80 mm, a width of 80 mm and a thickness of 100 ⁇ m was used.
  • substrate glass and protective glass non-alkali glass (product name: OA-10G, thermal expansion coefficient at 30 to 380 ° C .: 38 ⁇ 10 ⁇ 7 / ° C.) manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd. was used.
  • the surface roughness Ra was controlled by using the glass formed by the overflow downdraw method in an unpolished state as it is or by appropriately controlling the amount of polishing and chemical etching.
  • the surface roughness Ra on the contact surface side of the substrate glass and the protective glass was measured using AFM (Nanoscope III a) manufactured by Veeco under the conditions of a scan size of 10 ⁇ m, a scan rate of 1 Hz, and a sample line 512.
  • the surface roughness Ra was calculated from measured values in a measuring range of 10 ⁇ m square. After the measurement, the test glass shown in Table 1 was divided into the substrate glass and the protective glass.
  • the amount of dust contained in the water and air is adjusted by controlling cleaning and indoor air conditioning, and adheres to the contact surface side of the substrate glass and protective glass.
  • the GI value was controlled by adjusting the amount of dust.
  • the GI value was measured with a GI7000 manufactured by Hitachi High-Tech Electronics Engineering Co., Ltd.
  • the obtained sealing body was evaluated for the degree of sealing according to the presence or absence of ink leakage.
  • X when glass was not bonded ⁇ when ink was not leaked even when the sealing body was tilted, and ⁇ when ink was not leaked even when the protective glass was pressed.
  • the sealing property was determined. The results are shown in Table 1.
  • the present invention can be suitably used for sealing light emitting elements such as organic EL.

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Abstract

基板ガラスと、該基板ガラス上に載置された素子と、該素子を封止する保護ガラスとを含む素子封止体であって、前記保護ガラス及び前記基板ガラスの相互に接触する側の面の表面粗さＲａが夫々２．０ｎｍ以下であることを特徴とする素子封止体とする。

Description

素子封止体及びその製造方法
　本発明は、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイに用いられる素子を、ガラスを用いて封止した素子封止体に関する。
　省スペース化の観点から、従来普及していたＣＲＴ型ディスプレイに替わり、近年は液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ等のフラットパネルディスプレイが普及している。大型化が困難であり携帯電話等小型デバイスのディスプレイとして普及している有機ＥＬディスプレイは、液晶ディスプレイと比較して応答速度が速く、視野角に優れ、プラズマディスプレイと比較して消費電力が少ないため、大画面テレビとして量産されることが望まれており、大画面化に向けて各社が開発を進めているのが現状である。
　有機ＥＬディスプレイに使用される発光素子は、酸素や水蒸気等の気体が接触することにより劣化する。従って有機ＥＬディスプレイに使用される基板には高いガスバリア性が求められるため、ガラス基板を用いることが考えられている。しかしながら、ガラス基板同士の接着に下記特許文献１に記載されているような樹脂系の封止剤を使用した場合、封止剤のガスバリア性が不十分となるおそれがあり、その場合には長期間の使用によって樹脂製の封止剤を透過して酸素や水蒸気等の気体が内部へと侵入し、発光素子が経年劣化するという問題が生じる。
　上述した問題を解決するために、下記特許文献２では、ガラス基板同士を封止する場合において、低融点ガラスフリットを使用し加熱処理を行うことによって、発光素子を封止することが記載されている。下記特許文献２では、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３を含む基礎成分と、少なくとも１種類の吸収成分（ＣｕＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５、ＴｉＯ２）とを含むガラス部分を有してなるフリット組成物を約７００℃で焼結することによって、素子の封止を行うことが記載されている。
　しかしながら、有機ＥＬディスプレイに使用される発光素子は高熱に弱いため、下記特許文献２に記載されているフリット組成物を用いた場合には、７００℃という高温焼結工程によって基板内の発光素子が破壊されるおそれがある。
特開２００１－２０７１５２号公報 特開２００８－０４４８３９号公報
　本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、ガスバリア性に優れ、常温で封止可能な素子封止体、及びその製造方法を提供することを目的とする。
　請求項１に係る発明は、基板ガラスと、該基板ガラス上に載置された素子と、該素子を封止する保護ガラスとを含む素子封止体であって、前記保護ガラス及び前記基板ガラスの相互に接触する側の表面の表面粗さＲａが夫々２．０ｎｍ以下であることを特徴とする素子封止体に関する。
　請求項２に係る発明は、前記保護ガラスと前記基板ガラスとの３０～３８０℃における熱膨張係数の差が、５×１０－７／℃以内であることを特徴とする請求項１に記載の素子封止体に関する。
　請求項３に係る発明は、前記基板ガラス、及び前記保護ガラスは、オーバーフローダウンドロー法によって成形されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の素子封止体に関する。
　請求項４に係る発明は、前記基板ガラス及び／又は前記保護ガラスの厚みは、３００μｍ以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の素子封止体に関する。
　請求項５に係る発明は、前記素子の厚みは、５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の素子封止体に関する。
　請求項６に係る発明は、前記基板ガラス及び／又は前記保護ガラスには、凹部が設けられていることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の素子封止体に関する。
　請求項７に係る発明は、前記保護ガラスは、前記素子を包囲し前記素子以上の厚みを有するスペースガラスと、前記素子を被覆するカバーガラスからなり、前記スペースガラスの一方の表面が前記基板ガラスと接触し、他方の表面が前記カバーガラスと接触し、前記スペースガラスの一方及び他方の表面と、前記カバーガラスの前記スペースガラスと接触する側の表面の表面粗さＲａは、夫々２．０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の素子封止体に関する。
　請求項８に係る発明は、前記保護ガラス及び前記基板ガラスの相互に接触する側の表面のＧＩ値が夫々１０００ｐｃｓ／ｍ２以下であることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の素子封止体に関する。
請求項９に係る発明は、前記スペースガラスの一方及び他方の表面と、前記カバーガラスの前記スペースガラスと接触する側の表面のＧＩ値が、夫々１０００ｐｃｓ／ｍ２以下であることを特徴とする請求項７に記載の素子封止体に関する。
　請求項１０に係る発明は、基板ガラス上に素子を載置し、該素子を保護ガラスによって封止する素子封止体の製造方法において、前記基板ガラス及び前記保護ガラスの相互に接触する側の表面の表面粗さＲａが夫々２．０ｎｍ以下であることを特徴とする素子封止体の製造方法に関する。
　請求項１１に係る発明は、前記保護ガラス及び前記基板ガラスの相互に接触する側の表面のＧＩ値が夫々１０００ｐｃｓ／ｍ２以下であることを特徴とする請求１０に記載の素子封止体の製造方法に関する。
　請求項１に係る発明によれば、基板ガラスと、基板ガラス上に載置された素子と、素子を封止する保護ガラスとを含む素子封止体であって、保護ガラス及び基板ガラスの相互に接触する側の表面の表面粗さＲａが夫々２．０ｎｍ以下であることから、保護ガラスと基板ガラスの上記表面が平滑で密着性が良く、保護ガラスと基板ガラスとによって素子を強固に安定して封止することが可能となる。樹脂製封止剤を使用せず、ガラス同士の接着によって封止されているから、ガスバリア性に優れ、酸素や水蒸気等の気体が樹脂層を透過することによって素子が劣化するのを防止することができる。また、ガラスフリットの焼結工程を必要としないため、素子が加熱されることも無く、常温で封止を行うことができ、素子が加熱工程によって劣化するのを防止することができる。
　一方、表面粗さＲａが２．０ｎｍを超えると、密着性が低下し、保護ガラスと基板ガラスとを接着剤やガラスフリットの焼結工程無しで強固に封止することができない。
　請求項２に係る発明によれば、保護ガラスと基板ガラスとの３０～３８０℃における熱膨張係数の差が、５×１０－７／℃以内であることから、熱反り等が生じにくい素子封止体とすることが可能となる。
　請求項３に係る発明によれば、保護ガラス、及び基板ガラスは、オーバーフローダウンドロー法によって成形されていることから、研磨工程を必要とすることなく極めて表面精度の高いガラスを得ることが可能となる。これにより、保護ガラスと基板ガラスによって素子をより強固に封止することが可能となる。
　請求項４に係る発明によれば、前記基板ガラス及び／又は前記保護ガラスの厚みは、３００μｍ以下であることから、ガラスの可撓性によって、素子を覆うようにして封止することが可能となる。
　請求項５に係る発明によれば、素子の厚みは、５００μｍ以下であることから、基板ガラス上に素子を嵌め込む凹部を設けなくても保護ガラスを貼り付けることによって素子を適切に封止することが可能となる。
　請求項６に係る発明によれば、基板ガラス及び／又は保護ガラスには、凹部が設けられていることから、素子の厚みを避けつつ、基板ガラスと保護ガラスとを封止することができる。
　請求項７に係る発明によれば、保護ガラスは、素子を包囲し素子以上の厚みを有するスペースガラスと、素子を被覆するカバーガラスからなることから、素子の厚みによる制限なく封止体を作製することが可能となる。スペースガラスの一方の表面が基板ガラスと接触し、他方の表面が前記カバーガラスと接触し、スペースガラスの一方及び他方の表面と、カバーガラスのスペースガラスと接触する側の表面の表面粗さＲａは、夫々２．０ｎｍ以下であることから、接触面が平滑で密着性が良く、素子を強固に安定して封止することが可能となる。
　請求項８、９に係る発明によれば、ガラス同士が接触する表面のＧＩ値が夫々１０００ｐｃｓ／ｍ２以下であることから、接触面が清浄であるため表面の活性度が損なわれておらず、接着剤を使用しなくてもより強固に安定して封止することが可能となる。
　請求項１０に係る発明によれば、基板ガラス上に素子を載置し、素子を保護ガラスによって封止する素子封止体の製造方法において、基板ガラス及び保護ガラスの相互に接触する側の表面の表面粗さＲａが夫々２．０ｎｍ以下であることから、上述した素子封止体を常温で作製することができる。
　請求項１１に係る発明によれば、保護ガラス及び基板ガラスの相互に接触する側の表面のＧＩ値が夫々１０００ｐｃｓ／ｍ２以下であることから、より強固に安定して封止された素子封止体を常温で製造することができる。
本発明に係る素子封止体の平面図である。 図１（ａ）のＡ－Ａ線断面図である。 保護ガラス、及び、基板ガラスの製造装置の説明図である。 基板ガラスに凹部が設けられた平面図である。 図３（ａ）のＢ－Ｂ線断面図である。 保護ガラスがスペースガラスとカバーガラスとからなっている形態の素子封止体の平面図である。 図４（ａ）のＣ－Ｃ線断面図である。 保護ガラスの縁部に固定層を設けた形態の平面図である。 図５（ａ）のＤ－Ｄ線断面図である。
　以下、本発明に係る素子封止体の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
　本発明に係る素子封止体（１）は、図１に示す通り、基板ガラス（３）上に載置された素子（４）を覆うように保護ガラス（２）が設けられており、保護ガラス（２）と基板ガラス（３）とは、樹脂製接着剤やガラスフリット等を使用することなく相互に接着して、素子（４）を封止している。
　保護ガラス（２）は、ケイ酸塩ガラスが用いられ、好ましくはシリカガラス、ホウ珪酸ガラスが用いられ、最も好ましくは無アルカリガラスが用いられる。無アルカリガラスを使用すると、シリカコートを施す必要がなく、工程数、コストを削減することができる。保護ガラス（２）にアルカリ成分が含有されていると、アルカリ成分が溶出し、素子を損傷させるおそれがある。尚、ここで無アルカリガラスとは、アルカリ成分（アルカリ金属酸化物）が実質的に含まれていないガラスのことであって、具体的には、アルカリが１０００ｐｐｍ以下のガラスのことである。本発明でのアルカリ成分の含有量は、好ましくは５００ｐｐｍ以下であり、より好ましくは３００ｐｐｍ以下である。
　保護ガラス（２）の厚みは、好ましくは３００μｍ以下、より好ましくは１μｍ～２００μｍ、最も好ましくは１μｍ～１００μｍである。これにより保護ガラス（２）の厚みをより薄くして、適切な可撓性を付与することができ、基板ガラス（３）上に載置された素子（４）の上から直接保護ガラス（２）で覆うことによって適切に封止を行うことができるからである。保護ガラス（２）の厚みが１μｍ未満であると、保護ガラス（２）の強度が不足がちになり、衝撃により破損するおそれがある。
　基板ガラス（３）は、保護ガラス（２）と同様、ケイ酸塩ガラス、シリカガラス、ホウ珪酸ガラス、無アルカリガラス等が用いられる。基板ガラス（３）については、保護ガラス（２）との３０～３８０℃における熱膨張係数の差が、５×１０－７／℃以内のガラスを使用することが好ましい。これにより膨張率の差による熱反り等が生じ難く、安定した封止状態を維持できる素子封止体（１）とすることが可能となる。
　保護ガラス（２）及び基板ガラス（３）の相互に接触する側の表面の表面粗さＲａは夫々２．０ｎｍ以下である。表面粗さＲａが２．０ｎｍを超えると、密着性が低下し、保護ガラス（２）と基板ガラス（３）によって素子（４）を接着剤やガラスフリットの焼結無しで強固に封止することができない。保護ガラス（２）及び基板ガラス（３）の上記表面の表面粗さＲａは、夫々１．０ｎｍ以下であることが好ましく、０．５ｎｍ以下であることがより好ましく、０．２ｎｍ以下であることが最も好ましい。
　保護ガラス（２）及び基板ガラス（３）の相互に接触する側の表面のＧＩ値は夫々１０００ｐｃｓ／ｍ２以下であることが好ましい。これにより、保護ガラス（２）と基板ガラス（３）との接触面が清浄であるため表面の活性度が損なわれておらず、接着剤やガラスフリットの焼結を使用しなくても保護ガラス（２）と基板ガラス（３）によって素子（４）をより強固に安定して封止することが可能となる。本明細書においてＧＩ値とは、１ｍ２の領域内に存在する長径１μｍ以上の不純粒子の個数（ｐｃｓ）のことである。保護ガラス（２）及び基板ガラス（３）の上記表面のＧＩ値は、夫々５００ｐｃｓ／ｍ２以下であることがより好ましく、１００ｐｃｓ／ｍ２以下であることが最も好ましい。
　本発明に使用される保護ガラス（２）及び基板ガラス（３）は、ダウンドロー法によって成形されていることが好ましい。保護ガラス（２）及び基板ガラス（３）の表面をより滑らかに成形することができるからである。特に、図２に示すオーバーフローダウンドロー法は、成形時にガラス板の両面が、成形部材と接触しない成形法であり、得られたガラス板の両面（透光面）には傷が生じ難く、研磨しなくても高い表面品位を得ることができるからである。これにより、保護ガラス（２）と基板ガラス（３）によって素子（４）をより強固に封止することが可能となる。
　断面が楔型の成形体（６）の下端部（６１）から流下した直後のガラスリボン（Ｇ）は、冷却ローラ（７）によって幅方向の収縮が規制されながら下方へ引き伸ばされて所定の厚みまで薄くなる。次に、前記所定厚みに達したガラスリボン（Ｇ）を徐冷炉（アニーラ）で徐々に冷却し、ガラスリボン（Ｇ）の熱歪を除き、ガラスリボン（Ｇ）を所定寸法に切断する。これにより、保護ガラス（２）又は基板ガラス（３）となるガラスシートが成形される。
　保護ガラス（２）及び基板ガラス（３）のうち、厚みが小さい方のガラスの端辺が他方のガラスの端辺から食み出していない場合には、基板ガラス（３）と保護ガラス（２）とが剥離するのを防止することができる。厚みが小さい方のガラスの端辺が食み出していると、ハンドリング時に食み出した部分に何かが引っかかることによって、保護ガラス（２）と基板ガラス（３）とが剥離する可能性がある。保護ガラス（２）と基板ガラス（３）とが同一の大きさである場合にも、引っかかり部が形成されず保護ガラス（２）と基板ガラス（３）とが剥離するのを防止することができる。
　保護ガラス（２）及び基板ガラス（３）のうち、厚みが小さい方のガラスの端辺が他方のガラスの端辺から食み出している場合には、素子（４）を封止後に基板ガラス（３）と保護ガラス（２）とを剥離させることが可能である。本発明に係る素子封止体（１）を使用した電子デバイスの廃棄時に、素子とガラスとを容易に分離させることが可能となり、ガラスのリサイクルを容易にすることが可能となる。
　封止される素子（４）は、特に限定されず、熱変換素子を含む各種ＭＥＭＳデバイス等を使用することができる。本発明にかかる素子封止体（１）は、透光性に優れる保護ガラス（２）で封止を行うため、受光素子や発光素子、光電変換素子、タッチパネル等を適切に封止することができる。本発明に係る素子封止体（４）は、ガスバリア性に優れ、低温で封止を行うことが可能であることから、有機ＥＬ素子等の発光体素子を特に適切に封止することができる。
　素子（４）の厚みは、５００μｍ以下であることが好ましい。これにより、基板ガラス（３）上に素子（４）を嵌め込む凹部を設けなくても保護ガラス（２）で覆うことによって素子（４）を封止することが可能となるからである。素子（４）の厚みが５００μｍを超える場合には、図３に示す通り、エッチング等によって、基板ガラス（４）上に素子（４）の嵌合に見合った凹部（４１）を作製し、素子（４）を凹部（４１）に嵌め込んだ後に保護ガラス（２）で覆うことによって封止を行えばよい。また、素子（４）の厚みの分だけ基板ガラス（３）のエッチングを行い、素子（４）の上面と基板ガラス（４）の表面の高さを揃えることが好ましい。保護ガラス（２）で素子（４）を覆った場合に、盛り上がりや凹みが形成されるのを防止するためである。図３では、基板ガラス（４）に凹部（４１）を形成しているが、この形態には限定されず、保護ガラス（２）上に凹部（４１）を形成してもよいし、基板ガラス（３）と保護ガラス（２）の両方に凹部（４１）を形成してもよい。
　基板ガラス（３）と保護ガラス（２）との接触面積と、基板ガラス（３）と素子（４）との接触面積の比は、１：０．１９～１：２４．３であることが好ましく、１：０．５６～１：１１．８であることがより好ましく、１：１．７８～１：６．７６であることが最も好ましい。基板ガラス（３）と保護ガラス（２）との接触面積（接着面積）が少なすぎると、十分に封止することができないおそれがあり、また、基板ガラス（３）と保護ガラス（２）との接触面積（接着面積）が多すぎると、素子（４）を効率よく配置することができなくなるおそれがある。
　図４は、保護ガラスがスペースガラスとカバーガラスとからなっている形態の封止体の図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）はＣ－Ｃ線断面図である。
　本実施形態に係る素子封止体（１）は、保護ガラス（２）がスペースガラス（２１）とカバーガラス（２２）とからなっている。スペースガラス（２１）、カバーガラス（２２）共に、オーバーフローダウンドロー法で成形されていることが好ましい。高い表面品位を有するからである。スペースガラス（２１）は、素子（４）の厚み以上の厚みを有することが好ましい。スペースガラス（２１）は、公知のレーザー等によって、素子（４）と嵌合する孔が形成される。
　基板ガラス（３）上に素子（４）を載置し、該素子（４）を周囲から包囲するようにスペースガラス（２１）を基板ガラス（３）と接触させる。その後に、素子（４）が上方から覆われるようにスペースガラス（２１）とカバーガラス（２２）を接触させ、封止を行う。スペースガラス（２１）の一方の表面が基板ガラス（３）と接触し、他方の表面がカバーガラス（２２）と接触して接着するため、スペースガラス（２１）の一方及び他方の表面、カバーガラス（２２）のスペースガラス（２１）と接触する側の表面、基板ガラス（３）のスペースガラス（２１）と接触する側の表面の表面粗さＲａは、夫々２．０ｎｍ以下であり、また、これら表面のＧＩ値は、夫々１０００ｐｃｓ／ｍ２以下であることが好ましい。
　図５は、保護ガラスの縁部に固定層を設けた形態の図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）はＤ－Ｄ線断面図である。
　本発明に係る素子封止体（１）は、図３に示す実施形態と同様に、基板ガラス（３）上に素子（４）を載置し、素子（４）を覆うように保護ガラス（２）を設けた後、図５に示すように、保護ガラス（２）の縁部を固定層（５）によって固定することが好ましい。これにより、保護ガラス（２）端部から剥離が開始するのを防ぐことができる。
　固定層（５）は、図５に示すように、保護ガラス（２）の縁部に沿うように基板ガラス（３）上に設けられる。固定層（５）は、保護ガラス（２）の厚みよりも高く設けられることが好ましい。保護ガラス（２）の縁部から剥離が開始するのを防止するためである。また、図５に示す形態には特に限定されることはなく、保護ガラス（２）の縁部を覆うように、基板ガラス（２）と保護ガラス（３）とに跨って設けられてもよい。固定層（５）には特にガスバリア性は必要とされず、専ら保護ガラス（２）の固定の目的のみに使用される。従って、固定層（５）として、一般的に公知の樹脂等を使用することができる。また、固定層（５）は、基板ガラス（３）上に、成形や加工工程によってリブ状のガラスとして予め設けられていてもよい。
　以下、本発明の素子封止体を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
　縦１００ｍｍ、横１００ｍｍ、厚み７００μｍの矩形状の透明なガラス板を基板ガラスとして使用した。基板ガラスの上に積層する保護ガラスとして、縦８０ｍｍ、横８０ｍｍ、厚み１００μｍの保護ガラスを使用した。基板ガラスと保護ガラスは、日本電気硝子株式会社製の無アルカリガラス（製品名：ＯＡ－１０Ｇ、３０～３８０℃における熱膨張係数：３８×１０－７／℃）を使用した。オーバーフローダウンドロー法によって成形されたガラスを、未研磨の状態でそのまま使用するか、研磨及びケミカルエッチングの量を適宜制御することによって、表面粗さＲａの制御を行った。基板ガラス、及び保護ガラスの接触面側の表面粗さＲａをＶｅｅｃｏ社製ＡＦＭ（Ｎａｎｏｓｃｏｐｅ　ＩＩＩ　ａ）を用い、スキャンサイズ１０μｍ、スキャンレイト１Ｈｚ、サンプルライン５１２の条件で測定した。表面粗さＲａは、測定範囲１０μｍ四方の測定値から算出した。測定後、表１で示した試験区に基板ガラス及び保護ガラスの夫々について区分けを行った。
　区分けを行った基板ガラス及び保護ガラスについて、洗浄、及び室内の空調を制御することによって水中、及び空気中に含まれる塵埃の量の調節を行い、基板ガラス及び保護ガラスの接触面側に付着する塵埃の量の調節を行うことによって、ＧＩ値の制御を行った。ＧＩ値については、日立ハイテク電子エンジニアリング株式会社製のＧＩ７０００で測定を行った。
　その後、それぞれ表１に示された区分けに従って、基板ガラスの上中央にインクを１滴垂らし、さらにその上から保護ガラスで覆い、基板ガラスと保護ガラスとを密着させることにより、実施例１～８、比較例１～３の封止体を得た。
　得られた封止体について、インクの漏出の有無による封止度合いの評価を行った。ガラス同士が接着しなかったものに×を、封止体を傾けても、インクが漏出しなかったものに○を、保護ガラスを押圧しても全くインクが漏出しなかったものを◎とすることによって封着性の判定を行った。結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示される通り、保護ガラスと基板ガラスの表面粗さＲａがいずれも２．０ｎｍ以下の実施例１～８については、保護ガラスと基板ガラスは十分な密着性を有しており、封止できていることが分かる。それに対して、ＧＩ値が低いにも係らず一方又は双方のガラスの表面粗さＲａが２．５ｎｍ以上の比較例１～３については、接触面が粗いことから保護ガラスと基板ガラスの密着性が低く、封止が不完全であることが分かる。
　本発明は、有機ＥＬ等の発光素子の封止に好適に使用することができる。
１　　素子封止体
２　　保護ガラス
２１　スペースガラス
２２　カバーガラス
３　　基板ガラス
４　　素子
４１　凹部
５　　固定層

Claims (11)

  1. 　基板ガラスと、該基板ガラス上に載置された素子と、該素子を封止する保護ガラスとを含む素子封止体であって、
    　前記保護ガラス及び前記基板ガラスの相互に接触する側の表面の表面粗さＲａが夫々２．０ｎｍ以下であることを特徴とする素子封止体。
  2. 　前記保護ガラスと前記基板ガラスとの３０～３８０℃における熱膨張係数の差が、５×１０－７／℃以内であることを特徴とする請求項１に記載の素子封止体。
  3. 　前記基板ガラス、及び前記保護ガラスは、オーバーフローダウンドロー法によって成形されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の素子封止体。
  4. 　前記基板ガラス及び／又は前記保護ガラスの厚みは、３００μｍ以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の素子封止体。
  5. 　前記素子の厚みは、５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の素子封止体。
  6. 　前記基板ガラス及び／又は前記保護ガラスには、凹部が設けられていることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の素子封止体。
  7. 　前記保護ガラスは、前記素子を包囲し前記素子以上の厚みを有するスペースガラスと、前記素子を被覆するカバーガラスからなり、
    　前記スペースガラスの一方の表面が前記基板ガラスと接触し、他方の表面が前記カバーガラスと接触し、
    　前記スペースガラスの一方及び他方の表面と、前記カバーガラスの前記スペースガラスと接触する側の表面の表面粗さＲａは、夫々２．０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の素子封止体。
  8. 　前記保護ガラス及び前記基板ガラスの相互に接触する側の表面のＧＩ値が、夫々１０００ｐｃｓ／ｍ２以下であることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の素子封止体。
  9. 　前記スペースガラスの一方及び他方の表面と、前記カバーガラスの前記スペースガラスと接触する側の表面のＧＩ値が、夫々１０００ｐｃｓ／ｍ２以下であることを特徴とする請求項７に記載の素子封止体。
  10. 　基板ガラス上に素子を載置し、該素子を保護ガラスによって封止する素子封止体の製造方法において、
    　前記基板ガラス及び前記保護ガラスの相互に接触する側の表面の表面粗さＲａが夫々２．０ｎｍ以下であることを特徴とする素子封止体の製造方法。
  11. 　前記保護ガラス及び前記基板ガラスの相互に接触する側の表面のＧＩ値が夫々１０００ｐｃｓ／ｍ２以下であることを特徴とする請求項１０に記載の素子封止体の製造方法。
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