WO2015133286A1 - 機能素子の封止方法、及びその封止方法により封止された機能素子 - Google Patents

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sealing
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gas barrier
barrier layer
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保彦 高向
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コニカミノルタ株式会社
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    • H10K59/80Constructional details
    • H10K59/87Passivation; Containers; Encapsulations
    • H10K59/871Self-supporting sealing arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a functional element sealing method and a functional element sealed by the sealing method. More specifically, a functional element sealing method that prevents the occurrence of cracks due to the extension of the inorganic gas barrier layer at the time of unevenness of the extraction electrode and enables sufficient sealing performance, and sealing by the sealing method It is related with the functional element made.
  • Functional elements made of organic materials such as organic electroluminescence (EL) elements and organic thin film solar cells have extremely low resistance to oxygen and moisture.
  • EL organic electroluminescence
  • the organic material itself is altered by oxygen or moisture, resulting in a decrease in luminance, non-luminous defects called dark spots, and light emission. There is a drawback that it will not.
  • an oxygen and water vapor barrier is provided with a sealing structure in which a sealing substrate is bonded by room temperature bonding so as to cover the entire surface of the organic EL element with respect to the substrate on which the organic EL element is formed on one side.
  • sealing techniques for example, see Patent Document 1.
  • sealing with excellent oxygen and water vapor blocking properties by a sealing structure in which reactive functional groups are provided on the surface of the sealing substrate opposite to the substrate surface on which the organic EL element is formed on one side.
  • a technique is known (for example, refer to Patent Document 2).
  • the functional element since the functional element has low resistance to oxygen and moisture as described above, it is conceivable to provide a gas barrier layer as a structure of the sealing substrate from the viewpoint of improving the gas barrier property of the sealing substrate.
  • a gas barrier layer made of an inorganic material hereinafter also referred to as an inorganic gas barrier layer
  • the inorganic gas barrier layer was resistant to compressive stress but was subjected to elongation stress. It was found that defects such as cracks occurred. That is, when a functional element is sealed using a sealing substrate having an inorganic gas barrier layer, cracks occur due to the extension of the inorganic gas barrier layer following the unevenness of the extraction electrode, and the gas barrier of the sealing substrate It will reduce the sex.
  • the present invention has been made in view of the above problems and circumstances, and its solution is to prevent the occurrence of cracks due to the extension of the inorganic gas barrier layer when following the unevenness of the extraction electrode, and to exhibit sufficient sealing properties. It is an object to provide a functional element sealing method and a functional element sealed by the sealing method.
  • the present inventor in the process of examining the cause of the above-mentioned problems, heat-treats both the resin substrate and the inorganic gas barrier layer constituting the sealing substrate and thermally contracts them, and then under vacuum Then, a step of forming a bonding margin for bonding the sealing substrate and the functional element on the inorganic gas barrier layer and the support substrate, and a step of heating and pressing to bond the sealing substrate and the functional element, Alternatively, heating is performed in a state in which a bonding medium layer made of water vapor or a silane coupling agent is formed on at least one of the inorganic gas barrier layer and the support substrate, and the sealing substrate and the functional element are overlapped via the bonding medium layer. And an electromagnetic wave irradiation, and a step of joining the functional elements in order. Tsu to prevent click, it found that it is capable of expressing a sufficient sealing property, leading to the present invention.
  • a functional element sealing method for sealing a functional element having a functional element main body and an extraction electrode drawn out from the functional element main body Preparing a sealing substrate having at least an inorganic gas barrier layer on a heat-shrinkable resin substrate; Heat treating both the resin substrate and the inorganic gas barrier layer constituting the sealing substrate, and heat shrinking; Forming a bonding margin for bonding the sealing substrate and the functional element on the inorganic gas barrier layer and the support substrate, respectively, under vacuum; Heating and pressing to bond the sealing substrate and the functional element; In order.
  • the sealing method of the functional element characterized by the above-mentioned.
  • a functional element sealing method for sealing a functional element having a functional element main body and an extraction electrode drawn out from the functional element main body Preparing a sealing substrate having at least an inorganic gas barrier layer on a heat-shrinkable resin substrate; Heat treating both the resin substrate and the inorganic gas barrier layer constituting the sealing substrate, and heat shrinking; Forming a bonding medium layer made of water vapor or a silane coupling agent on at least one of the inorganic gas barrier layer and the support substrate; In a state where the sealing substrate and the functional element are overlapped via the bonding medium layer, at least one of heating and electromagnetic wave irradiation is performed and bonded, In order.
  • the sealing method of the functional element characterized by the above-mentioned.
  • sealing substrate further includes a thermoplastic resin layer between the resin substrate and the inorganic gas barrier layer. Sealing method.
  • a functional element sealing method capable of preventing the occurrence of cracks due to the extension of the inorganic gas barrier layer at the time of following the unevenness of the extraction electrode and exhibiting sufficient sealing performance, and the sealing method thereof The functional element sealed by can be provided.
  • the gas barrier layer is an inorganic gas barrier layer made of an inorganic material
  • the inorganic gas barrier layer expands due to the unevenness of the extraction electrode drawn out from the functional element body. As a result, cracks occurred in the inorganic gas barrier layer, which caused the gas barrier property of the sealing substrate to be lowered.
  • the resin substrate and the inorganic gas barrier layer are preliminarily thermally shrunk to follow the unevenness of the extraction electrode at the time of sealing, thereby reducing the application of elongation stress to the inorganic gas barrier layer. It is considered that the inorganic gas barrier layer can be sealed without breaking.
  • bonding is performed by heating and pressurizing, or at least one of the inorganic gas barrier layer and the support substrate is made of water vapor or a silane coupling agent.
  • a bonding medium layer is formed, and at least one of heating and electromagnetic wave irradiation is performed in a state where the sealing substrate and the functional element are overlapped via the bonding medium layer.
  • the resin of the resin substrate is softened by heating and the bonding surface is made to follow the unevenness of the extraction electrode by continuing to pressurize, so that the sealing performance is further improved.
  • the sealing method described later since the sealing substrate and the functional element are not bonded with an adhesive, the sealing property is impaired due to moisture intrusion from the layer made of the adhesive (adhesive layer). It is assumed that there is no.
  • Sectional drawing which shows schematic structure of the sealing substrate which concerns on this invention
  • Sectional drawing which shows schematic structure of the functional element which concerns on this invention
  • Sectional drawing which shows schematic structure of the sealing substrate which concerns on this invention
  • the schematic diagram which shows an example of the plasma CVD apparatus used for formation of the inorganic gas barrier layer concerning this invention
  • the schematic diagram which shows an example of the plasma CVD apparatus used for formation of the inorganic gas barrier layer concerning this invention
  • Schematic diagram showing an example of room temperature bonding equipment Schematic diagram showing the pressure state for room temperature bonding in room temperature bonding equipment
  • a perspective view showing a further example of a room temperature bonding apparatus
  • Sectional drawing which shows schematic structure of the sealing substrate which concerns on this invention, and a functional element
  • the figure which shows typically the manufacturing process of the functional element (organic EL element) which concerns on this invention.
  • the functional element sealing method of the present invention includes a step of preparing a sealing substrate having at least an inorganic gas barrier layer on a heat-shrinkable resin substrate, and a resin substrate and an inorganic gas barrier layer constituting the sealing substrate. A step of heat-treating and heat-shrinking both, and further forming a bonding margin for bonding the sealing substrate and the functional element on the inorganic gas barrier layer and the support substrate under vacuum, respectively.
  • the thermal shrinkage rate of the sealing substrate is 0 from the viewpoint of preventing the inorganic gas barrier layer from being subjected to elongation stress due to the unevenness of the extraction electrode and ensuring the smoothness of the sealing substrate. It is preferably within the range of 5 to 3.0%.
  • the resin substrate is a biaxially stretched resin substrate, and a thermoplastic resin is further provided between the resin substrate and the inorganic gas barrier layer. It is preferable to have a layer.
  • the functional element sealed by the functional element sealing method of the present invention can be provided.
  • representing a numerical range is used in the sense that numerical values described before and after the numerical value range are included as a lower limit value and an upper limit value.
  • FIG. 1A to 1C are schematic cross-sectional views showing a sealing substrate according to the present invention and a sealing structure in which functional elements are sealed by the sealing substrate.
  • the sealing substrate 1 has a resin substrate 2 and at least one inorganic gas barrier layer 4.
  • the functional element 10 includes a support substrate 12 and a functional element main body 20 stacked on the support substrate 12. On the support substrate 12, extraction electrodes 21a and 25a for controlling the functional element body 20 from the outside are formed.
  • the sealing substrate 1 and the functional element 10 are bonded via the bonding portion 14.
  • FIG. 1B shows an example in which the functional element 10 is an organic EL element. Examples of other electronic devices include a photoelectric conversion element, a liquid crystal display element, and a touch panel, but are not particularly limited thereto.
  • the sealing substrate 1 may have a thermoplastic resin layer 6 between the resin substrate 2 and the inorganic gas barrier layer 4 as shown in FIG. 1C.
  • the functional element sealing method of the present invention includes the following steps.
  • Step of preparing a sealing substrate having at least an inorganic gas barrier layer on a heat-shrinkable resin substrate (ii) Heat treating both the resin substrate and the inorganic gas barrier layer constituting the sealing substrate together (Iii) forming the bonding margin for bonding the sealing substrate and the functional element to the inorganic gas barrier layer and the supporting substrate, respectively, under vacuum (iv) heating and pressing to form the sealing substrate Process of bonding the functional element
  • Step of Preparing a Sealing Substrate In the step of preparing the sealing substrate, at least an inorganic gas barrier layer is formed on the heat-shrinkable resin substrate. A thermoplastic resin layer described later may be provided between the resin substrate and the inorganic gas barrier layer.
  • the method for forming the inorganic gas barrier layer according to the present invention is not particularly limited.
  • a sputtering method for example, magnetron cathode sputtering, flat-plate magnetron sputtering, 2-pole AC flat-plate magnetron sputtering, 2-pole AC rotary magnetron sputtering, etc.
  • Vapor deposition methods for example, resistance heating vapor deposition, electron beam vapor deposition, ion beam vapor deposition, plasma assisted vapor deposition, etc.), thermal CVD, catalytic chemical vapor deposition (Cat-CVD), capacitively coupled plasma CVD (CCP-CVD),
  • Examples include a chemical vapor deposition method such as a photo CVD method, a plasma CVD method (PE-CVD), an epitaxial growth method, an atomic layer growth method, and a reactive sputtering method.
  • the inorganic gas barrier layer may include an organic layer containing an organic polymer. That is, the inorganic gas barrier layer may be a laminate of an inorganic layer containing an inorganic material and an organic layer.
  • the organic layer is formed by, for example, applying an organic monomer or oligomer to a resin substrate to form a layer, followed by polymerization and using, for example, an electron beam device, a UV light source, a discharge device, or other suitable device. It can form by bridge
  • the layer thickness of each layer may be the same or different.
  • the layer thickness of the inorganic layer is preferably in the range of 3 to 1000 nm, more preferably in the range of 10 to 300 nm.
  • the layer thickness of the organic layer is preferably in the range of 100 nm to 100 ⁇ m, more preferably in the range of 1 to 50 ⁇ m.
  • an inorganic gas barrier layer by wet-coating a coating liquid containing an inorganic precursor such as polysilazane and tetraethyl orthosilicate (TEOS) on a support and then performing a modification treatment by irradiation with vacuum ultraviolet light or the like.
  • an inorganic precursor such as polysilazane and tetraethyl orthosilicate (TEOS)
  • TEOS tetraethyl orthosilicate
  • the inorganic gas barrier layer can also be formed by metal plating on a resin substrate, film metallization technology such as bonding a metal foil and a resin substrate, or the like.
  • FIG. 2 is a schematic view schematically showing an embodiment of a plasma CVD apparatus that can be used for forming the inorganic gas barrier layer according to the present invention.
  • a film forming chamber 52 for forming a film by plasma CVD discharge is provided.
  • an upper electrode 53 and a lower electrode 54 are installed at positions facing each other.
  • the lower electrode 54 is connected to a power supply device 55 for supplying predetermined power (for example, input power: 300 W) having a predetermined frequency (for example, 90 kHz).
  • predetermined power for example, input power: 300 W
  • a predetermined frequency for example, 90 kHz
  • the plasma CVD apparatus 51 is provided with film forming gas storage units 56a, 56b, and 56c. Further, each of these film forming gas storage units 56a to 56c is connected to a gas inlet 58 provided in the vicinity of the electrode through a pipe 57. With this configuration, the mixed gas in which each film forming gas is adjusted to a desired composition (component concentration) from the gas inlet 58 through the pipe 57 from each film forming gas storage unit 56a to 56c is mixed with the upper electrode 53 and the lower part in the chamber 52.
  • a plasma discharge region 59 can be formed by supplying a space between the electrode 54 and the electrode 54.
  • a desired inorganic gas barrier layer 4 (carbon-containing silicon oxide film) is formed as a vapor deposition film on the resin substrate 2 to thereby form a sealing substrate. 1 can be formed.
  • Valves 60a, 60b and 60c having adjustment mechanisms for the above are provided.
  • plasma CVD is performed in the chamber 52 while supplying a film forming gas (for example, an organosilicon compound gas (raw material gas) such as HMDSO gas, a reaction gas such as oxygen gas, and a carrier gas such as helium gas).
  • a film forming gas for example, an organosilicon compound gas (raw material gas) such as HMDSO gas, a reaction gas such as oxygen gas, and a carrier gas such as helium gas.
  • a vacuum pump (for example, an oil rotary pump, a turbo molecular pump, etc.) 61 is provided for maintaining a reduced pressure (vacuum) state at a level necessary for this.
  • a valve 62 is provided between the vacuum pump 61 and the chamber 52.
  • the sealing substrate 1 can be formed by depositing the inorganic gas barrier layer 4.
  • the resin substrate 2 has a predetermined size and A sheet-like or film-like resin substrate (preferably a colorless and transparent resin substrate) 2 having a thickness is prepared and mounted on the lower electrode 54 side in the chamber 52 of the plasma CVD apparatus 51.
  • a vacuum pump 61 for example, an oil rotary pump and a turbo molecular pump.
  • an organic silicon compound gas for example, HMDSO gas
  • an oxygen gas as a reactive gas
  • an inert gas for example, helium gas
  • power having a predetermined frequency for example, 90 kHz
  • applied power for example, about 300 W
  • An organic silicon compound gas for example, HMDSO gas
  • a predetermined flow rate for example, 1.5 sccm (Standard Cubic Centimeter per Minute) standard condition
  • oxygen from a gas inlet 58 provided near the electrode in the chamber 52.
  • the gas is introduced at a predetermined flow rate (for example, 10 sccm standard conditions), helium gas is introduced at a predetermined flow rate (for example, 30 sccm standard conditions), the organosilicon compound gas (HMDSO) flow rate, the oxygen gas flow rate, and the input power amount are adjusted, and the carbon concentration Adjust the ratio.
  • a predetermined flow rate for example, 10 sccm standard conditions
  • helium gas is introduced at a predetermined flow rate (for example, 30 sccm standard conditions)
  • the organosilicon compound gas (HMDSO) flow rate for example, the oxygen gas flow rate, and the input power amount are adjusted
  • the carbon concentration Adjust the ratio for example, 10 sccm standard conditions
  • the sealing substrate 1 is formed by forming a desired inorganic gas barrier layer 4 as a vapor deposition film on a sheet-like or film-like resin substrate 2.
  • the sealing substrate 1 can be obtained by performing film formation until the layer thickness of the inorganic gas barrier layer 4 which is a vapor deposition film reaches a predetermined layer thickness (for example, about 100 nm).
  • the resin substrate 2 is once applied to the plasma CVD apparatus 51.
  • the desired inorganic gas barrier layer 4 may be formed only by passing the resin substrate 2 through the plasma CVD apparatus 51 two or more times as necessary to form the desired inorganic gas barrier layer 4. May be.
  • the atomic ratio of silicon, oxygen, and carbon in the composition of the inorganic gas barrier layer 4 is adjusted by adjusting the type of source gas and the flow rate (or flow rate ratio) between the organosilicon compound gas that is the source gas and the oxygen gas. Control.
  • the power supply device 55 a known power supply of a plasma generator can be used as appropriate.
  • a power supply device 55 can supply power to the lower electrode 54 connected to the power supply device 55 to generate plasma discharge in the space between the upper electrode 53 and the lower electrode 54.
  • an AC power supply or the like is preferably used because the plasma CVD method can be performed more efficiently.
  • the applied power can be set within the range of 100 W to 10 kW, and the AC frequency can be set to 50 Hz to 50 Hz. More preferably, it can be within the range of 500 kHz.
  • the pressure in the chamber 52 during plasma discharge is 0.1 Pa or more, preferably 0.5 Pa or more, and 50 Pa or less, preferably 10 Pa or less. This is excellent in that plasma discharge can be efficiently generated in the space between the upper electrode 53 and the lower electrode 54, and excellent film formability can be obtained.
  • a film forming gas (raw material gas or the like) supplied from the gas inlet 58
  • a raw material gas, a reactive gas, a carrier gas, or a discharge gas is used alone or in combination.
  • the source gas in the film forming gas used for forming the inorganic gas barrier layer 4 can be appropriately selected and used according to the material of the inorganic gas barrier layer 4 to be formed.
  • a source gas for example, an organic silicon compound containing silicon or an organic compound gas containing carbon can be used.
  • organosilicon compounds examples include hexamethyldisiloxane (HMDSO), hexamethyldisiloxane (HMDS), 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, vinyltrimethylsilane, methyltrimethylsilane, hexamethyl Disilane, silane, methylsilane, dimethylsilane, trimethylsilane, tetramethylsilane, diethylsilane, propylsilane, phenylsilane, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, tetramethoxysilane (TMOS), tetraethoxysilane (TEOS), etc. It can be illustrated.
  • HMDSO hexamethyldisiloxane
  • HMDS hexamethyldisiloxane
  • 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane vinyltrimethylsilane, methyltrimethylsilane, hexamethyl Dis
  • organosilicon compounds hexamethyldisiloxane and 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane are preferable from the viewpoints of the handling properties of the compound and the gas barrier properties of the resulting inorganic gas barrier layer 4. .
  • these organosilicon compounds can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the organic compound gas containing carbon include methane, ethane, ethylene, and acetylene.
  • an appropriate source gas is selected according to the type of the inorganic gas barrier layer 4.
  • a reactive gas may be used as the film forming gas.
  • a gas that reacts with the raw material gas to become an inorganic compound such as an oxide or a nitride can be appropriately selected and used.
  • a reaction gas for forming an oxide for example, oxygen or ozone can be used.
  • a reactive gas for forming nitride nitrogen and ammonia can be used, for example.
  • These reaction gases can be used singly or in combination of two or more. For example, when forming an oxynitride, the reaction gas for forming an oxide and a nitride are formed. It can be used in combination with a reaction gas.
  • a carrier gas may be used as necessary in order to supply the source gas into the vacuum chamber 52.
  • a discharge gas may be used as necessary in order to generate plasma discharge.
  • a carrier gas and a discharge gas known ones can be used as appropriate, and for example, a rare gas such as helium, argon, neon, xenon, or hydrogen can be used.
  • the ratio of the source gas and the reactive gas is the reaction gas that is theoretically necessary for completely reacting the source gas and the reactive gas. It is preferable not to make the ratio of the reaction gas excessively higher than the ratio of the amounts. By not making the ratio of the reaction gas excessive, the formed inorganic gas barrier layer 4 is excellent in that excellent gas barrier properties and bending resistance can be effectively expressed.
  • the film-forming gas contains an organosilicon compound and oxygen, the amount is preferably less than or equal to the theoretical oxygen amount necessary for complete oxidation of the entire amount of the organosilicon compound in the film-forming gas.
  • the inorganic gas barrier layer 4 is preferably formed on the surface of the resin substrate 2 by a roll-to-roll method from the viewpoint of productivity.
  • An apparatus that can be used for producing the inorganic gas barrier layer 4 by such a plasma CVD method is not particularly limited, and includes at least a pair of film forming rollers and a plasma power source, and a pair of It is preferable that the apparatus is configured to be capable of discharging between film forming rollers.
  • a roll-to-roll system is used while using a plasma CVD method. It can also be manufactured.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a manufacturing apparatus that can be suitably used for manufacturing the inorganic gas barrier layer 4.
  • FIG. 3 includes a feed roller 32, transport rollers 33, 34, 35, and 36, film forming rollers 39 and 40, a gas supply pipe 41, a plasma generating power source 42, and a film forming roller.
  • Magnetic field generators 43 and 44 installed inside 39 and 40 and a winding roller 45 are provided.
  • at least the film forming rollers 39 and 40, the gas supply pipe 41, the plasma generating power source 42, and the magnetic field generating apparatuses 43 and 44 are arranged in a vacuum chamber (not shown). Has been.
  • the vacuum chamber is connected to a vacuum pump (not shown), and the pressure in the vacuum chamber can be appropriately adjusted by such a vacuum pump.
  • each film forming roller is connected to the plasma generating power source 42 so that the pair of film forming rollers (film forming rollers 39 and 40) can function as a pair of counter electrodes. It is connected. Therefore, in such a manufacturing apparatus 31, it is possible to discharge into the space between the film forming roller 39 and the film forming roller 40 by supplying electric power from the plasma generating power source 42. Plasma can be generated in the space between the film roller 39 and the film formation roller 40. In this way, when the film forming roller 39 and the film forming roller 40 are also used as electrodes, the material and design thereof may be appropriately changed so that they can also be used as electrodes.
  • the inorganic gas barrier layer (dry gas barrier layer) 4 on the surface of the resin substrate 2 by the plasma CVD method. Since the inorganic gas barrier layer component can be deposited on the surface of the resin substrate 2 on the surface of the resin substrate 2 while depositing the inorganic gas barrier layer component on the surface of the substrate 2. In addition, the inorganic gas barrier layer 4 can be efficiently formed.
  • magnetic field generators 43 and 44 fixed so as not to rotate even when the film forming roller rotates are provided, respectively.
  • the magnetic field generators 43 and 44 provided in the film forming rollers 39 and 40 are respectively a magnetic field generating device 43 provided in one film forming roller 39 and a magnetic field generating apparatus 44 provided in the other film forming roller 40. It is preferable to arrange the magnetic poles so that the magnetic field lines do not cross between each other and the magnetic field generators 43 and 44 form a substantially closed magnetic circuit. By providing such magnetic field generators 43 and 44, it is possible to promote the formation of a magnetic field in which magnetic lines of force swell in the vicinity of the opposing surfaces of the film forming rollers 39 and 40, and the plasma is converged on the bulging portion. Since it becomes easy, it is excellent at the point which can improve the film-forming efficiency.
  • the magnetic field generators 43 and 44 provided on the film forming rollers 39 and 40 respectively have racetrack-shaped magnetic poles that are long in the roller axis direction, and one of the magnetic field generators 43 and the other of the magnetic field generators 44 is It is preferable to arrange the magnetic poles so that the opposing magnetic poles have the same polarity.
  • the opposing space along the length direction of the roller shaft without straddling the magnetic field generating device on the roller side where the magnetic field lines are opposed to each of the magnetic field generating devices 43 and 44.
  • a racetrack-like magnetic field can be easily formed in the vicinity of the roller surface facing the (discharge region), and the plasma can be focused on the magnetic field, so a wide resin wound around the roller width direction.
  • the substrate 2 is excellent in that the inorganic gas barrier layer 4 that is a vapor deposition film can be efficiently formed.
  • the film forming rollers 39 and 40 known rollers can be appropriately used. As such film forming rollers 39 and 40, it is preferable to use ones having the same diameter from the viewpoint that a thin film can be formed more efficiently.
  • the diameters of the film forming rollers 39 and 40 are preferably in the range of 300 to 1000 mm ⁇ , particularly in the range of 300 to 700 mm ⁇ , from the viewpoint of discharge conditions, chamber space, and the like. If the film forming roller has a diameter of 300 mm ⁇ or more, the plasma discharge space is not reduced, so that the productivity is not deteriorated, and it is possible to avoid that the total amount of heat of the plasma discharge is applied to the resin substrate 2 in a short time. It is preferable because damage to the substrate 2 can be reduced. On the other hand, if the diameter of the film forming roller is 1000 mm ⁇ or less, it is preferable because practicality can be maintained in terms of apparatus design including uniformity of plasma discharge space.
  • the resin substrate 2 is arrange
  • the resin present between the pair of film forming rollers when generating plasma by discharging the opposing space between the film forming roller 39 and the film forming roller 40.
  • Each surface of the substrate 2 can be formed simultaneously. That is, according to such a manufacturing apparatus 31, the inorganic gas barrier layer component is deposited on the surface of the resin substrate 2 on the film formation roller 39 by the plasma CVD method, and the inorganic gas is further formed on the film formation roller 40. Since the barrier layer component can be deposited, the inorganic gas barrier layer 4 can be efficiently formed on the surface of the resin substrate 2.
  • the feed roller 32 and the transport rollers 33 to 36 used in such a manufacturing apparatus 31 known rollers can be appropriately used.
  • the winding roller 45 is not particularly limited as long as it can wind the sealing substrate 1 in which the inorganic gas barrier layer 4 is formed on the resin substrate 2, and a known roller is appropriately used. be able to.
  • gas supply pipe 41 and the vacuum pump (not shown), those capable of supplying or discharging the raw material gas at a predetermined speed can be appropriately used.
  • the gas supply pipe 41 as a gas supply means is preferably provided in one of the facing spaces (discharge region; film formation zone) between the film formation roller 39 and the film formation roller 40, and is a vacuum as a vacuum exhaust means.
  • the pump is preferably provided on the other side of the facing space.
  • the plasma generating power source 42 a known power source of a plasma generating apparatus can be used as appropriate.
  • a plasma generating power supply 42 supplies power to the film forming roller 39 and the film forming roller 40 connected thereto, and makes it possible to use these as counter electrodes for discharge.
  • a power source AC power source or the like
  • the applied power can be in the range of 100 W to 10 kW, and the AC frequency is 50 Hz. More preferably, it can be in the range of ⁇ 500 kHz.
  • the magnetic field generators 43 and 44 known magnetic field generators can be used as appropriate.
  • the resin substrate 2 in addition to the resin substrate used in the present invention, a substrate in which the inorganic gas barrier layer 4 is previously formed can be used. As described above, by using the resin substrate 2 in which the inorganic gas barrier layer 4 is formed in advance, the thickness of the inorganic gas barrier layer 4 can be increased.
  • the inorganic gas barrier layer 4 can be produced by appropriately adjusting the transport speed. That is, by using the manufacturing apparatus 31 shown in FIG. 3 to generate a discharge between the pair of film forming rollers 39 and 40 while supplying a film forming gas (raw material gas or the like) into the vacuum chamber, the film forming gas is supplied.
  • a film forming gas raw material gas or the like
  • an inorganic gas barrier layer 4 is formed on the surface of the resin substrate 2 on the film formation roller 39 and on the surface of the resin substrate 2 on the film formation roller 40 by the plasma CVD method.
  • a racetrack-shaped magnetic field is formed in the vicinity of the roller surface facing the facing space (discharge region) along the length direction of the roller axes of the film forming rollers 39 and 40, and the plasma is converged on the magnetic field.
  • the resin substrate 2 is conveyed by the feed roller 32, the film formation roller 39, etc., thereby enabling a roll-to-roll continuous film formation process.
  • An inorganic gas barrier layer 4 is formed on the surface.
  • a raw material gas, a reactive gas, a carrier gas, or a discharge gas can be used alone or in combination.
  • the source gas in the film forming gas used for forming the inorganic gas barrier layer 4 can be appropriately selected and used according to the material of the inorganic gas barrier layer 4 to be formed.
  • an organic silicon compound containing silicon or an organic compound gas containing carbon can be used as such a source gas.
  • organosilicon compounds include hexamethyldisiloxane (HMDSO), hexamethyldisilane (HMDS), 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, vinyltrimethylsilane, methyltrimethylsilane, hexamethyldisilane.
  • Methylsilane dimethylsilane, trimethylsilane, diethylsilane, propylsilane, phenylsilane, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, tetramethoxysilane (TMOS), tetraethoxysilane (TEOS), phenyltrimethoxysilane, methyltriethoxy
  • TMOS tetramethoxysilane
  • TEOS tetraethoxysilane
  • Examples include silane and octamethylcyclotetrasiloxane.
  • organosilicon compounds hexamethyldisiloxane and 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane are preferable from the viewpoints of the handling properties of the compound and the gas barrier properties of the resulting inorganic gas barrier layer 4. .
  • organosilicon compounds can be used alone or in combination of two or more.
  • the organic compound gas containing carbon include methane, ethane, ethylene, and acetylene.
  • an appropriate source gas is selected according to the type of the inorganic gas barrier layer 4.
  • a reactive gas may be used in addition to the source gas.
  • a gas that reacts with the raw material gas to become an inorganic compound such as an oxide or a nitride can be appropriately selected and used.
  • a reaction gas for forming an oxide for example, oxygen or ozone can be used.
  • a reactive gas for forming nitride nitrogen and ammonia can be used, for example. These reaction gases can be used singly or in combination of two or more. For example, when forming an oxynitride, a reaction gas for forming an oxide and a nitride are formed. The reaction gas can be used in combination.
  • a carrier gas may be used as necessary in order to supply the source gas into the vacuum chamber.
  • a discharge gas may be used as necessary in order to generate plasma discharge.
  • a carrier gas and a discharge gas known ones can be used as appropriate, and for example, a rare gas such as helium, argon, neon, xenon, or hydrogen can be used.
  • the ratio of the raw material gas and the reactive gas is a reaction that is theoretically necessary to completely react the raw material gas and the reactive gas. It is preferable not to make the ratio of the reaction gas excessive as compared with the ratio of the amount of gas. By not making the ratio of the reaction gas excessive, the formed inorganic gas barrier layer 4 is excellent in that excellent gas barrier properties and bending resistance can be obtained.
  • the film-forming gas contains an organosilicon compound and oxygen, the amount is preferably less than or equal to the theoretical oxygen amount necessary for complete oxidation of the entire amount of the organosilicon compound in the film-forming gas.
  • hexamethyldisiloxane organosilicon compound, HMDSO, (CH 3 ) 6 Si 2 O as a source gas is used as a film forming gas.
  • a film-forming gas containing hexamethyldisiloxane (HMDSO, (CH 3 ) 6 Si 2 O) as a source gas and oxygen (O 2 ) as a reactive gas is reacted by plasma CVD to form a silicon-oxygen-based system
  • HMDSO, (CH 3 ) 6 Si 2 O hexamethyldisiloxane
  • O 2 oxygen
  • the amount of oxygen required to completely oxidize 1 mol of hexamethyldisiloxane is 12 mol. Therefore, when the film forming gas contains 12 moles or more of oxygen with respect to 1 mole of hexamethyldisiloxane and is completely reacted, a uniform silicon dioxide film is formed. Therefore, in the present invention, when the inorganic gas barrier layer is formed, the amount of oxygen is set to a stoichiometric amount with respect to 1 mole of hexamethyldisiloxane so that the reaction of the reaction formula (1) does not proceed completely. It is preferable to make it less than the theoretical ratio of 12 moles.
  • the raw material hexamethyldisiloxane and the reaction gas oxygen are supplied from the gas supply unit to the film formation region to form a film, so the molar amount of oxygen in the reaction gas Even if the (flow rate) is 12 times the molar amount (flow rate) of the raw material hexamethyldisiloxane (flow rate), the reaction cannot actually proceed completely, and the oxygen content is reduced. It is considered that the reaction is completed only when a large excess is supplied compared to the stoichiometric ratio (for example, in order to obtain silicon oxide by complete oxidation by CVD, the molar amount (flow rate) of oxygen is changed to the hexamethyldioxide raw material. (It may be about 20 times or more the molar amount (flow rate) of siloxane.)
  • the molar amount (flow rate) of oxygen with respect to the molar amount (flow rate) of the raw material hexamethyldisiloxane is preferably an amount of 12 times or less (more preferably 10 times or less) which is the stoichiometric ratio. .
  • the molar amount (flow rate) of oxygen with respect to the molar amount (flow rate) of the raw material hexamethyldisiloxane is preferably an amount of 12 times or less (more preferably 10 times or less) which is the stoichiometric ratio.
  • the molar amount of oxygen relative to the molar amount (flow rate) of hexamethyldisiloxane in the deposition gas is preferably greater than 0.1 times the molar amount (flow rate) of hexamethyldisiloxane, more preferably greater than 0.5 times.
  • the pressure (degree of vacuum) in the vacuum chamber can be appropriately adjusted according to the type of the raw material gas, but is preferably in the range of 0.5 to 50 Pa.
  • an electrode drum installed on the film forming rollers 39 and 40 connected to the plasma generating power source 42 is used.
  • the electric power to be applied can be adjusted as appropriate according to the type of source gas, the pressure in the vacuum chamber, etc., and cannot be generally specified, but should be within the range of 0.1 to 10 kW. Is preferred. If such an applied power is 0.1 kW or more, the generation of particles can be sufficiently suppressed. On the other hand, if the applied power is 10 kW or less, the amount of heat generated during film formation can be suppressed. It can suppress that the temperature of the resin substrate surface rises. Therefore, it is excellent in that wrinkles can be prevented during film formation without causing the resin substrate to lose heat.
  • the transport speed (line speed) of the resin substrate 2 can be appropriately adjusted according to the type of source gas, the pressure in the vacuum chamber, etc., but is preferably in the range of 0.25 to 100 m / min. A range of 0.5 to 20 m / min is more preferable. If the line speed is 0.25 m / min or more, generation of wrinkles due to heat on the resin substrate can be effectively suppressed. On the other hand, if it is 100 m / min or less, it is excellent at the point which can ensure sufficient layer thickness as an inorganic gas barrier layer, without impairing productivity.
  • the inorganic gas barrier layer according to the present invention is formed by the plasma CVD method using the plasma CVD apparatus (roll-to-roll method) having the counter roller electrode shown in FIG. It is to form a film.
  • This is excellent in flexibility (flexibility) and mechanical strength, especially durability when transporting from roll to roll when mass-produced using a plasma CVD apparatus (roll to roll method) having a counter roller electrode. This is because it is possible to efficiently produce an inorganic gas barrier layer in which gas barrier performance is compatible.
  • Such a manufacturing apparatus is also excellent in that a sealing substrate that is required for durability against temperature changes used for solar cells, electronic components, and the like can be easily and inexpensively mass-produced.
  • the polysilazane used for forming the inorganic gas barrier layer according to the present invention is a polymer having a silicon-nitrogen bond, and SiO 2 , Si 3 N 4 having a bond such as Si—N, Si—H, or N—H.
  • both intermediate solid solutions SiO x N y and other ceramic precursor inorganic polymers preferably having a structure represented by the following general formula (I).
  • R 1 , R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkylsilyl group, an alkylamino group or an alkoxy group.
  • R 1 , R 2 and R 3 may be the same as or different from each other.
  • n is an integer, and it is preferable that the polysilazane having the structure represented by the general formula (I) is determined to have a number average molecular weight of 150 to 150,000 g / mol.
  • PHPS perhydropolysilazane
  • Perhydropolysilazane is presumed to have a linear structure and a ring structure centered on 6- and 8-membered rings. Its molecular weight is about 600 to 2000 (polystyrene conversion) in terms of number average molecular weight (Mn), is a liquid or solid substance, and varies depending on the molecular weight.
  • Polysilazane is commercially available in a solution state dissolved in an organic solvent, and the commercially available product can be used as it is as a coating solution for forming a polysilazane layer.
  • Examples of commercially available polysilazane solutions include NN120-10, NN120-20, NAX120-20, NN110, NN310, NN320, NL110A, NL120A, NL120-20, NL150A, NP110, NP140, and SP140 manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd. Is mentioned.
  • a solvent for preparing a coating liquid containing polysilazane (hereinafter, also simply referred to as polysilazane-containing coating liquid) is not particularly limited as long as it can dissolve polysilazane, but water that easily reacts with polysilazane and
  • An organic solvent which does not contain a reactive group (for example, a hydroxyl group or an amine group) and is inert to polysilazane is preferable, and an aprotic organic solvent is more preferable.
  • an aprotic solvent for example, an aliphatic hydrocarbon such as pentane, hexane, cyclohexane, toluene, xylene, solvesso, turben, an alicyclic hydrocarbon, etc.
  • Hydrocarbon solvents such as aromatic hydrocarbons, halogen hydrocarbon solvents such as methylene chloride and trichloroethane, esters such as ethyl acetate and butyl acetate, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, aliphatics such as dibutyl ether, dioxane and tetrahydrofuran And ethers such as ether and alicyclic ether (for example, tetrahydrofuran, dibutyl ether, mono- and polyalkylene glycol dialkyl ethers (diglymes)), and the like.
  • the solvent is selected according to purposes such as the solubility of polysilazane and the evaporation rate of the solvent, and may be used alone or in the form of a mixture of two or more.
  • the concentration of polysilazane in the polysilazane-containing coating solution is not particularly limited and varies depending on the layer thickness of the target inorganic gas barrier layer and the pot life of the coating solution, but is preferably in the range of 0.1 to 30% by mass. Preferably it is in the range of 0.5 to 20% by mass, more preferably in the range of 1 to 15% by mass.
  • the polysilazane-containing coating solution preferably contains a catalyst together with polysilazane in order to promote modification to silicon oxynitride.
  • a basic catalyst is preferable, and in particular, N, N-diethylethanolamine, N, N-dimethylethanolamine, triethanolamine, triethylamine, 3-morpholinopropylamine, N, N, Amine catalysts such as N ', N'-tetramethyl-1,3-diaminopropane, N, N, N', N'-tetramethyl-1,6-diaminohexane, Pt compounds such as Pt acetylacetonate, propion Examples thereof include metal catalysts such as Pd compounds such as acid Pd, Rh compounds such as Rh acetylacetonate, and N-heterocyclic compounds.
  • the concentration of the catalyst added at this time is preferably in the range of 0.1 to 10% by mass, more preferably in the range of 0.2 to 5% by mass, and still more preferably 0.5, based on polysilazane. Within the range of ⁇ 2% by mass.
  • the following additives can be used as necessary.
  • cellulose ethers eg, ethyl cellulose, nitrocellulose, cellulose acetate, cellulose acetobutyrate, etc.
  • natural resins eg, rubber, rosin resin, etc.
  • synthetic resins eg, polymerized resin, etc.
  • condensation Resins eg, aminoplasts, particularly urea resins, melamine formaldehyde resins, alkyd resins, acrylic resins, polyesters or modified polyesters, epoxides, polyisocyanates or blocked polyisocyanates, polysiloxanes, etc.
  • a conventionally known appropriate wet coating method is employed as a method for applying the polysilazane-containing coating solution. Specific examples include spin coating method, die coating method, roll coating method, flow coating method, ink jet method, spray coating method, printing method, dip coating method, casting film forming method, bar coating method, gravure printing method and the like. It is done.
  • the coating thickness can be appropriately set according to the purpose.
  • the coating thickness is preferably about 10 nm to 10 ⁇ m after drying, more preferably in the range of 15 nm to 1 ⁇ m, and still more preferably in the range of 20 to 500 nm. If the thickness of the polysilazane layer is 10 nm or more, sufficient gas barrier properties can be obtained, and if it is 10 ⁇ m or less, stable coating properties can be obtained when forming the polysilazane layer, and high light transmittance can be realized. .
  • the modification treatment in the present invention refers to a reaction in which part or all of the polysilazane compound is converted into silicon oxide or silicon oxynitride.
  • heat treatment plasma treatment, active energy ray irradiation treatment and the like can be mentioned.
  • plasma treatment active energy ray irradiation treatment and the like.
  • a treatment by irradiation with active energy rays is preferable.
  • a heat treatment method for example, a method of heating a coating film by heat conduction by bringing a substrate into contact with a heating element such as a heat block, a method of heating an environment in which the coating film is placed by an external heater such as a resistance wire,
  • a heating element such as a heat block
  • an external heater such as a resistance wire
  • the method using the light of infrared region, such as IR heater is mentioned, It is not limited to these. What is necessary is just to select suitably the method which can maintain the smoothness of a coating film, when performing heat processing.
  • the temperature at which the coating film is heated is preferably in the range of 40 to 250 ° C, more preferably in the range of 60 to 150 ° C.
  • the heating time is preferably within a range of 10 seconds to 100 hours, and more preferably within a range of 30 seconds to 5 minutes.
  • a known method can be used as the plasma treatment that can be used as the modification treatment, and an atmospheric pressure plasma treatment or the like can be preferably used.
  • the atmospheric pressure plasma CVD method which performs plasma CVD processing near atmospheric pressure, does not need to be reduced in pressure and has higher productivity than the plasma CVD method under vacuum, and is also formed because the plasma density is high.
  • the speed is high, and further, under a high pressure condition under atmospheric pressure as compared with the conditions of a normal CVD method, since the mean free path of gas is very short, a very homogeneous film can be obtained.
  • nitrogen gas or Group 18 atom of the long-period periodic table specifically helium, neon, argon, krypton, xenon, radon, or the like is used.
  • nitrogen, helium, and argon are preferably used, and nitrogen is particularly preferable because of low cost.
  • active energy ray irradiation treatment for example, infrared rays, visible rays, ultraviolet rays, X rays, electron rays, ⁇ rays, ⁇ rays, ⁇ rays and the like can be used, but electron rays or ultraviolet rays are preferable, and ultraviolet rays are more preferable.
  • Ozone and active oxygen atoms generated by ultraviolet light have high oxidation ability, and it is possible to form a gas barrier layer having high density and insulating properties at low temperatures.
  • any commonly used ultraviolet ray generator can be used.
  • the coating film containing the polysilazane compound from which moisture has been removed is modified by treatment with ultraviolet light irradiation.
  • Ozone and active oxygen atoms generated by ultraviolet rays have a high oxidation ability, and a silicon oxide film or a silicon oxynitride film having high density and insulating properties can be formed at a low temperature.
  • This ultraviolet light irradiation excites and activates O 2 and H 2 O, UV absorbers, and polysilazane itself that contribute to ceramicization. And the ceramicization of the excited polysilazane is promoted, and the resulting ceramic film becomes dense. Irradiation with ultraviolet light is effective at any time after the formation of the coating film.
  • the ultraviolet light referred to in the present invention generally refers to ultraviolet light containing electromagnetic waves having a wavelength of 10 to 200 nm called vacuum ultraviolet light.
  • the irradiation intensity and the irradiation time within a range in which the resin substrate carrying the layer containing the polysilazane compound before modification is not damaged.
  • the base material-ultraviolet light so that the strength of the base material surface is in the range of 20 to 300 mW / cm 2 , preferably in the range of 50 to 200 mW / cm 2.
  • the distance between the irradiation lamps can be set and irradiation can be performed for 0.1 seconds to 10 minutes.
  • the temperature of the support during the ultraviolet irradiation treatment is 150 ° C. or higher, the characteristics of the support are impaired in the case of a plastic film or the like, such as the support being deformed or its strength deteriorated. Become.
  • a modification treatment at a higher temperature is possible. Therefore, there is no general upper limit for the temperature of the support during the ultraviolet irradiation, and it can be appropriately set by those skilled in the art depending on the type of the resin substrate.
  • ultraviolet ray generating means examples include, but are not particularly limited to, metal halide lamps, high pressure mercury lamps, low pressure mercury lamps, xenon arc lamps, carbon arc lamps, excimer lamps, and UV light lasers.
  • the polysilazane layer before modification is irradiated with the generated ultraviolet light
  • the polysilazane before modification is reflected after reflecting the ultraviolet light from the generation source with a reflector from the viewpoint of improving efficiency and uniform irradiation. It is desirable to irradiate the layer.
  • UV irradiation can be adapted to both batch processing and continuous processing, and can be appropriately selected depending on the shape of the resin substrate used.
  • the resin substrate having a coating layer containing a polysilazane compound is in the form of a long film, it is converted into ceramics by continuously irradiating ultraviolet rays in the drying zone equipped with the ultraviolet ray generation source as described above while being conveyed. can do.
  • the time required for ultraviolet irradiation is generally 0.1 seconds to 10 minutes, preferably 0.5 seconds to 3 minutes, although depending on the composition and concentration of the coating layer containing the resin substrate and polysilazane compound to be used.
  • Excimer irradiation treatment ⁇ Vacuum UV irradiation treatment>
  • the most preferable modification treatment method is treatment by vacuum ultraviolet irradiation (excimer irradiation treatment).
  • VUV vacuum ultraviolet light
  • a dry inert gas as the gas other than oxygen
  • dry nitrogen gas from the viewpoint of cost.
  • the oxygen concentration can be adjusted by measuring the flow rate of oxygen gas and inert gas introduced into the irradiation chamber and changing the flow rate ratio.
  • the method for modifying the layer containing the polysilazane compound before modification in the present invention is treatment by irradiation with vacuum ultraviolet light.
  • the treatment by vacuum ultraviolet light irradiation uses light energy of 100 to 200 nm, preferably light energy having a wavelength of 100 to 180 nm, which is larger than the interatomic bonding force in the polysilazane compound, and the bonding of atoms is a photon called photon process.
  • This is a method in which a silicon oxide film is formed at a relatively low temperature by causing an oxidation reaction with active oxygen or ozone to proceed while cutting directly by only the action.
  • a vacuum ultraviolet light source required for this a rare gas excimer lamp is preferably used.
  • rare gas atoms such as Xe, Kr, Ar, and Ne are called inert gases because they are chemically bonded and do not form molecules.
  • rare gas atoms (excited atoms) that have gained energy by discharge or the like can be combined with other atoms to form molecules.
  • the rare gas is xenon, e + Xe ⁇ e + Xe * Xe * + Xe + Xe ⁇ Xe 2 * + Xe Xe 2 * ⁇ Xe + Xe + h ⁇ (172 nm)
  • excimer light vacuum ultraviolet light
  • ⁇ Excimer lamps are characterized by high efficiency because radiation concentrates on one wavelength and almost no other light is emitted. Further, since no extra light is emitted, the temperature of the object can be kept low. Furthermore, since no time is required for starting and restarting, instantaneous lighting and blinking are possible.
  • the illuminance of the vacuum ultraviolet ray on the coating surface received by the coating containing the polysilazane compound is preferably in the range of 1 mW / cm 2 to 10 W / cm 2 , preferably 30 to 200 mW / cm 2. More preferably, it is in the range of 50 to 160 mW / cm 2 . If it is 1 mW / cm 2 or more, sufficient reforming efficiency can be obtained. Moreover, if it is 10 W / cm ⁇ 2 > or less, the ablation of a coating film will not arise easily and it will be hard to damage a resin substrate.
  • the amount of irradiation energy of vacuum ultraviolet rays in the layer containing the polysilazane compound is preferably in the range of 10 to 10000 mJ / cm 2 , more preferably in the range of 100 to 8000 mJ / cm 2 , and in the range of 200 to 6000 mJ / cm 2 . Is more preferably within the range of 500 to 5000 mJ / cm 2 . If 10 mJ / cm 2 or more sufficient reforming efficiency is obtained, 10000 mJ / cm 2 or less value, if cracks and the resin substrate thermal deformation hardly occurs in.
  • the oxygen concentration at the time of irradiation with vacuum ultraviolet light (VUV) is preferably in the range of 300 to 10000 volume ppm (1 volume%), and more preferably in the range of 500 to 5000 volume ppm. .
  • VUV vacuum ultraviolet light
  • Dielectric barrier discharge refers to lightning generated in a gas space by arranging a gas space between both electrodes via a dielectric (transparent quartz in the case of an excimer lamp) and applying a high frequency high voltage of several tens of kHz to the electrode. It is a similar very thin discharge called microdischarge.
  • electrodeless electric field discharge is also known as a method for efficiently obtaining excimer light emission.
  • the electrodeless field discharge is a discharge due to capacitive coupling, and is also called an RF discharge.
  • the lamp, the electrode, and the arrangement thereof may be basically the same as those of the dielectric barrier discharge, but the high frequency applied between the two electrodes is lit at several MHz.
  • a spatially and temporally uniform discharge can be obtained in this way.
  • the Xe excimer lamp is excellent in luminous efficiency because it emits ultraviolet light having a short wavelength of 172 nm at a single wavelength. Since this light has a large oxygen absorption coefficient, it can generate radical oxygen atom species and ozone at a high concentration with a very small amount of oxygen. In addition, it is known that the energy of light having a short wavelength of 172 nm for dissociating the bonds of organic substances has high ability.
  • the coating layer containing the polysilazane compound can be modified in a short time by the high energy of the active oxygen, ozone and ultraviolet radiation.
  • the excimer lamp since the excimer lamp has high light generation efficiency, it can be turned on with low power. In addition, light having a long wavelength that causes a temperature increase due to light is not emitted, and energy of a single wavelength is irradiated in the ultraviolet region, so that an increase in the surface temperature of the irradiation object is suppressed. For this reason, it is suitable for the irradiation to the sealing substrate which uses a resin film such as polyethylene terephthalate which is considered to be easily affected by heat as a base material.
  • the layer formed by the above coating has a composition of SiO x N y C z as a whole layer by modifying at least part of the polysilazane in the step of irradiating the coating film containing the polysilazane compound with vacuum ultraviolet rays.
  • a silicon-containing film is formed comprising the silicon oxynitride shown.
  • the film composition can be measured by measuring the atomic composition ratio using an XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) surface analyzer.
  • XPS X-ray Photoelectron Spectroscopy
  • the silicon-containing film can be cut and the cut surface can be measured by measuring the atomic composition ratio with an XPS surface analyzer.
  • the film density can be appropriately set according to the purpose.
  • the film density of the silicon-containing film is preferably in the range of 1.5 to 2.6 g / cm 3 . Within this range, the density of the film can be improved and deterioration of gas barrier properties and film deterioration under high temperature and high humidity conditions can be prevented.
  • the resin substrate and the inorganic gas barrier layer constituting the sealing substrate are both heat-treated to cause heat shrinkage.
  • the heating means is not particularly limited, and for example, a heater (infrared heater, halogen heater, panel heater, etc.) heating method, a hot air heating method, a heating method using a microwave, or the like can be used.
  • the heat treatment conditions depend on the type of resin substrate used, but the temperature and time at which the thermal shrinkage rate is in the range of 0.5 to 3.0% are desirable. Specifically, the heating temperature is preferably in the range of 100 to 200 ° C., and the treatment time is preferably 5 to 60 minutes.
  • Step of forming a joining margin In the step of forming the bonding margin, in order to bond the sealing substrate and the functional element under vacuum, bonding margins are respectively formed on the inorganic gas barrier layer on the sealing substrate side and the support substrate on the functional element side. A room temperature bonding apparatus used to form a bonding margin between the inorganic gas barrier layer and the support substrate will be described.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a room temperature bonding apparatus.
  • the room temperature bonding apparatus 130 includes a vacuum chamber 131, an ion gun (sputtering source) 132, and target stages 133 and 134.
  • the vacuum chamber 131 is a container that seals the inside from the environment, and further opens and closes a vacuum pump (not shown) for discharging gas from the inside of the vacuum chamber 131 and a gate that connects the outside and inside of the vacuum chamber 131.
  • a lid (not shown) is provided.
  • the vacuum pump include a turbo molecular pump that exhausts gas blades by blowing a plurality of metal blades inside. The degree of vacuum in the vacuum chamber 131 can be adjusted by a vacuum pump.
  • the target stages 133 and 134 as metal emitters are arranged so as to face each other. Each opposing surface has a dielectric layer.
  • the target stage 133 applies a voltage between the dielectric layer and the sealing substrate 1, and adsorbs and fixes the sealing substrate 1 to the dielectric layer by electrostatic force.
  • the target stage 134 sucks and fixes the support substrate 12 (for the sake of convenience, the functional element body 20 is omitted) via a dielectric layer.
  • the target stage 133 can be formed in a columnar shape or a cubic shape, and can be translated in the vertical direction with respect to the vacuum chamber 131.
  • the parallel movement is performed by a pressure contact mechanism (not shown) provided in the target stage 133.
  • the target stage 134 can move in parallel with the vacuum chamber 131 in the vertical direction, and can also rotate around a rotation axis parallel to the vertical direction. The parallel movement and rotation are performed by a transfer mechanism (not shown) provided in the target stage 134.
  • the ion gun 132 is directed to the support substrate 12 and the sealing substrate 1.
  • the ion gun 132 emits charged particles accelerated in the direction in which the ion gun 132 is directed. Examples of charged particles include rare gas ions such as argon ions.
  • an electron gun may be provided in the vacuum chamber 131 (not shown) in order to neutralize the object that is positively charged by the charged particles emitted by the ion gun 132.
  • metal is released from the target stages 133 and 134 in the apparatus by sputtering, sputtering is performed on desired portions of the support substrate 12 and the sealing substrate 1, and a metal film is formed as a margin for bonding to the desired portions.
  • the range of the desired portion can be determined by a known metal mask technique, for example, by sealing the functional element body portion with a metal mask when sealing the functional element according to the present invention.
  • a first joining margin is formed in the peripheral portion of the functional element main body that is not metal-masked on the support substrate 12, and the first portion is formed in the peripheral portion of the portion of the sealing substrate 1 that is not metal-masked. Two joining margins are formed.
  • the irradiation condition of the charged particles is changed by adjusting the operation parameters of the ion gun 132, and activation for joining each joining margin is performed. Then, the irradiation of the charged particles is terminated, the pressure contact mechanism of the target stage 133 is operated, the target stage 133 is lowered in the vertical direction, and the support substrate 12 and the sealing substrate 1 are loaded by the load F as shown in FIG. And contact.
  • the support substrate 12 and the sealing substrate 1 are joined at the first and second joining margins, and the joint portion 14 is formed at the interface 127 between the support substrate 12 and the sealing substrate 1. Is done. As a result, the functional element main body can be sealed.
  • the room temperature bonding apparatus 140 shown in FIG. 6 when used, a plurality of metals can be sputtered simultaneously or continuously.
  • the bonding part further contains silicon
  • the room temperature bonding apparatus 140 shown in FIG. 6 is more preferably used.
  • the room temperature bonding apparatus 140 will be briefly described.
  • the room temperature bonding apparatus 140 has a sputtering source 132, target substrates 136a, 136b, and 136c, and a pressure contact mechanism (not shown) that supports the support substrate 12 and the sealing substrate 1 in a vacuum chamber (not shown). .
  • a metal target 135 to be sputtered is previously set on the target substrates 136a, 136b, and 136c.
  • a silicon target can be installed as a metal target of the target substrates 136a, 136b, and 136c.
  • the supporting substrate 12 and the sealing substrate 1 to be bonded are determined in advance by using a metal mask, and a forming portion of each bonding margin is determined and fixed to a base material holder (not shown) of a press-contact mechanism in a vacuum chamber.
  • fixation is not specifically limited, It can fix via a dielectric layer similarly to the case of the room temperature bonding apparatus 130 mentioned above.
  • the vacuum chamber here is the same as the vacuum chamber 131 of the room temperature bonding apparatus 130 described above, and thus the description thereof is omitted.
  • the sputtering source 132 is activated, and a rare gas ion beam such as argon ions (similar to the above “charged particles” in the room temperature bonding apparatus 130) is incident.
  • a rare gas ion beam such as argon ions (similar to the above “charged particles” in the room temperature bonding apparatus 130) is incident.
  • the target substrates 136 a, 136 b and 136 c, the support substrate 12 and the sealing substrate 1 can be incident (irradiated).
  • silicon element is emitted, and along the emission line 138, the support substrate 12 and the sealing substrate 1 described above are emitted.
  • a silicon film can be formed by reaching and depositing the joint margin forming portion.
  • an appropriate argon is used to remove impurities, adsorbed gas, oxide film, and the like adhering to the surfaces of the bonding portions of the support substrate 12 and the sealing substrate 1. It is preferable to carry out reverse sputtering as cleaning (and activation) of the surface of each joint forming portion by ion beam irradiation. Inverse sputtering is to cause sputtering by irradiating a certain target object with some energy beam, and as a result, the irradiated part is physically scraped.
  • reverse sputtering is performed as activation of the metal film (joining margin) formed on the support substrate 12 and the sealing substrate 1 using an argon ion beam not incident on the metal target.
  • the deposition of metal atoms and the activation by reverse sputtering of the bonding margin are performed simultaneously.
  • the magnitude of the action of deposition and activation depends on the arrangement of the metal target, the intensity of the energy beam from the sputtering source 132, and the energy density distribution in the direction perpendicular to the incident beam 137, and should be adjusted according to these settings. Can do. Of course, no adjustment is made that would result in a reverse sputtering effect over deposition.
  • the metal mask is removed, and similarly to the description of the room temperature bonding apparatus 130 described above, the pressure bonding mechanism is operated to form the bonded portion 14. As a result, the functional element main body can be sealed.
  • the surface smoothness of the joining margin is lowered, and sufficient support between the support substrate and the sealing substrate may not be achieved, resulting in incomplete joining. is there. For this reason, it can planarize by mirror-polishing with respect to the surface which has the functional element main-body part of the support substrate to be used, and the sealing substrate surface.
  • the viscosity of the coating solution is lowered when the gas barrier layer is formed by the above-described coating method (that is, in the coating solution). It is also possible to planarize by lowering the solid content concentration.
  • the surface center line average roughness (Ra) of the supporting substrate surface and the sealing substrate before forming each bonding margin is preferably 10 nm or less, more preferably 5 nm or less, and 2 nm. More preferably, it is more preferably 0.5 nm or less.
  • each bonding margin forming portion From the viewpoint of removing impurities, adsorbed gas, oxide film, etc. adhering to the surface before forming the bonding margin, it is preferable to clean each bonding margin forming portion.
  • the cleaning and the post-operation are preferably performed in a vacuum so that moisture, oxygen, and the like are not contained in the sealed functional element.
  • the cleaning is preferably performed in an environment where the degree of vacuum is in the range of 1 ⁇ 10 ⁇ 4 to 1 ⁇ 10 ⁇ 6 Pa.
  • the cleaning can be performed by a known method, and examples thereof include reverse sputtering, ion beam, ion beam sputtering and the like.
  • Reverse sputtering as an example for cleaning can be performed as follows. Using an inert gas such as argon, the acceleration voltage is in the range of 0.1 to 10 kV, preferably in the range of 0.5 to 5 kV, and the current value is in the range of 10 to 1000 mA, preferably 100 to 500 mA. It can be carried out by irradiating within the range for 1 to 30 minutes, preferably 1 to 5 minutes.
  • an inert gas such as argon
  • sputtering may be performed by ion beam irradiation, neutral particle beam irradiation, plasma irradiation, laser beam irradiation, or the like.
  • the metal target for sputtering is not particularly limited, but is selected from the group consisting of iron, cobalt, nickel, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium and platinum from the viewpoint of improving sealing performance and repeated flexibility. It is preferable that at least one selected from the group consisting of iron, cobalt, and nickel is included.
  • a silicon film, an Al film, a Mo film, or the like at the joint margin forming part of the support substrate and the sealing substrate. More preferably, it is formed.
  • the silicon film is formed by sputtering a silicon target.
  • the sputtering of the silicon target is performed under an environment where the degree of vacuum is in the range of 1 ⁇ 10 ⁇ 4 to 1 ⁇ 10 ⁇ 7 Pa, and the acceleration voltage is in the range of 0.1 to 10 kV, preferably 0.5 to It can be carried out by irradiating within a range of 5.0 kV and a current value within a range of 10 to 1000 mA, preferably within a range of 100 to 500 mA, for 1 to 30 minutes, preferably 1 to 5 minutes.
  • the thickness of the silicon film formed in the first and second joining margin forming portions is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, and is preferably in the range of 1 to 100 nm. More preferably, it is in the range of 10 to 50 nm.
  • the joining margins for joining the support substrate and the sealing substrate for sealing the functional element main body can be formed on the support substrate surface and the sealing substrate surface, respectively.
  • a bonding portion is formed by bringing the bonding margin between the support substrate and the sealing substrate into contact with each other, and heating and pressing.
  • the preferred heating temperature is preferably in the range of 50 to 150 ° C., although it depends on the type of material used for the resin substrate and the thermoplastic resin layer. If the temperature is lower than this temperature, it is difficult to sufficiently follow the bonding surface of the extraction electrode, and bonding becomes insufficient. If the temperature is higher than this temperature, the resin substrate and the thermoplastic resin layer are easily deformed easily, and the inorganic gas barrier Layers are easily destroyed.
  • the pressurization is preferably performed by applying a pressure within the range of 0.2 to 100 MPa.
  • the pressurization time may be appropriate, but is preferably 1 to 60 minutes.
  • the activation is performed by an ion beam of an inert gas such as argon in a high vacuum environment where the degree of vacuum is in the range of 1 ⁇ 10 ⁇ 4 to 1 ⁇ 10 ⁇ 7 Pa, and the acceleration voltage is 0.1 to 10 kV. And preferably within a range of 0.5 to 5.0 kV and a current value within a range of 10 to 1000 mA, preferably within a range of 100 to 500 mA, for 1 to 30 minutes, preferably 1 to 5 minutes. This can be done by irradiation.
  • a functional element in which the functional element main body is sealed can be manufactured.
  • the surface layer of the metal film of each of the joining margins is activated, and the atoms exposed on the surface are in a state in which a part of the bond forming a chemical bond has lost the bond partner. It is expected to have a strong bonding force with respect to the atoms of the metal film at the other end, and when bonded, a metal bond is formed.
  • the joint formed in this way is a metal itself having no metal interface and having a metal bond, and has high sealing properties (adhesion) and flexibility, that is, excellent sealing properties and repeated bending.
  • a functional element having excellent resistance can be achieved.
  • the sealing substrate according to the present invention has at least one inorganic gas barrier layer on a resin substrate.
  • a thermoplastic resin layer is preferably provided between the resin substrate and the inorganic gas barrier layer. Thereby, it becomes easy to expand
  • the thermal contraction rate of the sealing substrate is preferably in the range of 0.5 to 3.0%. If the thermal contraction rate is 0.5% or more, it is possible to prevent the generation of cracks in the inorganic gas barrier layer at the time of extension (when following the unevenness of the extraction electrode). The smoothness of the inorganic gas barrier layer at the time of heat shrinkage due to the treatment is not impaired.
  • the heat shrinkage rate in this invention be the value measured in the following ways.
  • three strips each having a width of 2 cm and a length of 100 cm are cut out from an arbitrary location on the sealing substrate.
  • Each of the strips is cut every 10 cm in the length direction to obtain 30 plane rectangular test pieces having a short side of 2 cm and a long side of 10 cm.
  • a 8 cm-long marked line is drawn on a linear imaginary line connecting the central portion in one short side direction of the test piece and the central portion in the other short side of the test piece.
  • the test piece is left for 30 minutes in an atmosphere of standard atmosphere class 2 (temperature 23 ⁇ 5 ° C., relative humidity 50 ⁇ 3%) defined in JIS K 7100.
  • the length of the marked line drawn on the test piece (L 0 (mm)) is measured to 2 digits after the decimal point using a caliper conforming to JIS B 7507.
  • the test piece was placed in a constant temperature bath at a predetermined temperature without applying a load and heated for a predetermined time, and then the test piece was subjected to standard atmosphere class 2 (temperature 23 ⁇ 5 ° C., relative to JIS K 7100). Leave in an atmosphere with a humidity of 50 ⁇ 3% for 30 minutes.
  • the length of the marked line drawn on the test piece (L 1 (mm)) was measured to 2 digits after the decimal point using a caliper conforming to JIS B 7507, and the heat shrinkage rate (%) based on the following formula Is calculated. Then, in the same procedure as described above, the thermal shrinkage rate is measured for each of all the test pieces, and the arithmetic average value is defined as the thermal shrinkage rate (%) of the sealing substrate.
  • Thermal contraction rate (%) [(L 0 ⁇ L 1 ) ⁇ 100] / L 0
  • the resin substrate according to the present invention is not particularly limited as long as it is a heat-shrinkable material, but is preferably a biaxially stretched resin substrate.
  • a resin film or a resin sheet is preferably used, and a film or sheet made of a colorless and transparent resin is more preferably used.
  • the resin film to be used is not particularly limited in material, thickness and the like as long as it can hold a gas barrier layer or a thermoplastic resin layer, and can be appropriately selected according to the purpose of use.
  • the resin film material examples include polyester resin, methacrylic resin, methacrylic acid-maleic acid copolymer, polystyrene resin, transparent fluororesin, polyimide, fluorinated polyimide resin, polyamide resin, polyamideimide resin, and polyetherimide.
  • Resin cellulose acylate resin, polyurethane resin, polyetheretherketone resin, polycarbonate resin, alicyclic polyolefin resin, polyarylate resin, polyethersulfone resin, polysulfone resin, cycloolefin copolymer, fluorene ring-modified polycarbonate resin, alicyclic ring
  • thermoplastic resins such as modified polycarbonate resins, fluorene ring-modified polyester resins, and acryloyl compounds.
  • the resin substrate is preferably made of a heat resistant material. Specifically, a resin substrate having a linear expansion coefficient in the range of 15 to 100 ppm / K and a glass transition temperature (Tg) in the range of 100 to 300 ° C. is used.
  • an opaque material can be used as the base material.
  • the opaque material include polyimide, polyacrylonitrile, and known liquid crystal polymers.
  • the thickness of the resin substrate is not particularly limited because it is appropriately selected depending on the application, but is typically in the range of 1 to 800 ⁇ m, preferably in the range of 10 to 200 ⁇ m.
  • the resin substrate may be an unstretched film or a stretched film, but is preferably a biaxially stretched base material.
  • the inorganic gas barrier layer according to the present invention has gas barrier properties. Specifically, the water vapor permeability (25 ⁇ 0.5 ° C., relative humidity 90 ⁇ 2% RH) measured by a method according to JIS K 7129: 1992 is 0.01 g / (m 2 ⁇ 24 h) or less. It is preferable to have a gas barrier property.
  • the oxygen permeability measured by a method according to JIS K 7126: 1987 is 1 ⁇ 10 ⁇ 3 ml / (m 2 ⁇ 24 h ⁇ atm) or less, and the water vapor permeability is 1 ⁇ 10 ⁇ 5 g / It is more preferable to have a gas barrier property that is (m 2 ⁇ 24 h) or less.
  • Such an inorganic gas barrier layer can be formed by applying a coating liquid containing an inorganic precursor such as a plasma CVD method or polysilazane onto a resin substrate by a wet coating method, as described above.
  • a coating liquid containing an inorganic precursor such as a plasma CVD method or polysilazane
  • the sealing substrate according to the present invention can further enhance the effects of the present invention by providing a thermoplastic resin layer between the resin substrate and the inorganic gas barrier layer.
  • thermoplastic resin used in the thermoplastic resin layer is not particularly limited, but an ethylene / carboxylate copolymer, an ethylene / (meth) acrylic acid copolymer, an ethylene / (meth) acrylic acid ester copolymer, , Polymers mainly composed of at least one selected from isoprene, isobutene and butadiene, and the like are preferable. Among them, those softened by heating to 50 to 200 ° C. are preferable, and at least one selected from isoprene, isobutene and butadiene is mainly used. The following polymer is preferred.
  • polystyrene resin examples include polyisoprene resin (IR), polyisobutylene resin, polybutadiene resin (BR), and their copolymers (which are homopolymers).
  • IR polyisoprene resin
  • BR polybutadiene resin
  • IIR polyisobutylene-isoprene copolymer
  • it may be a copolymer comprising at least one member selected from isoprene, isobutene and butadiene and other monomer components.
  • monomer components other than isoprene, isobutene and butadiene examples include styrene, ethylene, propylene and acrylonitrile.
  • Vinyl chloride, vinyl bromide, hydrogenated styrene, pentadiene, cyclopentadiene, dicyclopentadiene, etc., and one or more of these can be used.
  • SBR polystyrene-butadiene copolymer
  • NBR polybutadiene-acrylonitrile copolymer
  • the proportion of at least one selected from isoprene, isobutene and butadiene in the copolymer is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, still more preferably 80% by mass or more, and particularly preferably. 90% by mass or more.
  • the polymer mainly composed of at least one selected from isoprene, isobutene and butadiene is preferably a polymer mainly composed of isobutene.
  • Specific examples include commercially available products such as Opanol B12, B15, B50, B80, B100, B120, B150, B220 (manufactured by BASF), JSR butyl 065, 268, 365 (manufactured by JSR), Vistanex LM-MS, MH, H, MML-80, 100, 120, 140 (manufactured by Exxon Chemical), HYCAR (manufactured by Goodrich), SIBSTAR T102 (manufactured by Kaneka) and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
  • thermoplastic resin layer a tackifying resin is also preferably used in order to improve the adhesion between the resin substrate and the inorganic gas barrier layer.
  • YS resin PX and YS resin PXN both manufactured by Yasuhara Chemical Co., Ltd.
  • YS resin TO both manufactured by Yasuhara Chemical Co., Ltd.
  • TR series both manufactured by Yasuhara Chemical Co., Ltd.
  • hydrogenated terpene resins include Clearon P, Clearon M, and Clearon K series (all manufactured by Yashara Chemical Co., Ltd.).
  • thermoplastic resin layer only needs to have a layer thickness sufficient to fill the unevenness of the extraction electrode, but the layer thickness is preferably in the range of 5 to 50 ⁇ m.
  • the bonding portion is provided around the functional element main body by the sealing method of the present invention, and exists between the support substrate and the sealing substrate.
  • the support substrate and the sealing substrate are firmly bonded via the bonding portion, and oxygen and moisture can be prevented from entering the functional element main body, thereby providing a functional element having excellent sealing performance. can do.
  • the thickness of the bonded portion is preferably 100 nm or less, and more preferably 50 nm or less, from the viewpoint of improving the sealing performance.
  • the width of the joint is preferably 0.3 mm or more, and more preferably 0.5 mm or more in order to ensure the joining. Further, from the viewpoint of narrowing the bezel, the width of the joint is preferably 1.0 mm or less, and more preferably 0.8 mm or less.
  • ⁇ Functional element (10) As an aspect of the functional element according to the present invention, various known electronic devices can be used, and examples thereof include an organic EL element, a photoelectric conversion element, a liquid crystal display element, and a touch panel. Hereinafter, an organic EL element will be described as an example of the functional element.
  • the organic EL element (functional element) 10 includes a support substrate 12 and an organic EL element main body (functional element main body) 20 provided on the support substrate 12.
  • the organic EL element body 20 is configured by laminating a first electrode (anode) 21, a hole transport layer 22, a light emitting layer 23, an electron transport layer 24, and a second electrode (cathode) 25 in this order from the support substrate 12 side.
  • a first electrode anode
  • a hole transport layer 22 a light emitting layer 23, an electron transport layer 24, and a second electrode (cathode) 25
  • an extraction electrode 21 a from the first electrode 21 and an extraction electrode 25 a from the second electrode 25 are formed in order to control the organic EL element body 20 from the outside.
  • a hole injection layer (not shown) may be provided between the first electrode 21 and the hole transport layer 22, or between the electron transport layer 24 and the second electrode 25.
  • An electron injection layer (not shown) may be provided.
  • the hole injection layer, the hole transport layer 18, the electron transport layer 20, and the electron injection layer are arbitrary layers provided as necessary.
  • the support substrate (hereinafter also referred to as a substrate, substrate, substrate, support, etc.) that can be used in the organic EL device according to the present invention is not particularly limited in the type of glass, plastic, etc., and is transparent. It may be opaque. When extracting light from the support substrate side, the support substrate is preferably transparent. Examples of the transparent support substrate preferably used include glass, quartz, and a transparent resin film. A particularly preferable support substrate is a resin film capable of giving flexibility to the organic EL element.
  • polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene, polypropylene, cellophane, cellulose diacetate, cellulose triacetate (TAC), cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate ( CAP), cellulose esters such as cellulose acetate phthalate, cellulose nitrate or derivatives thereof, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, polyethylene vinyl alcohol, syndiotactic polystyrene, polycarbonate, norbornene resin, polymethylpentene, polyether ketone, polyimide , Polyethersulfone (PES), polyphenylene sulfide, polysulfones Cycloolefin resins such as polyetherimide, polyetherketoneimide, polyamide, fluororesin, nylon, polymethylmethacrylate, acrylic or polyarylate, Arton (trade name, manufactured by JSR) or Appel (trade name, manufactured by J
  • the surface of the resin film may be formed with an inorganic film, an organic film, or a hybrid film of both, and the water vapor permeability (25 ⁇ 0.5 ° C.) measured by a method according to JIS K 7129-1992. , And a relative humidity (90 ⁇ 2)% RH) of 0.01 g / (m 2 ⁇ 24 h) or less is preferable. Further, the film was measured by a method according to JIS K 7126-1987.
  • any material may be used as long as it has a function of suppressing entry of elements that cause deterioration of elements such as moisture and oxygen.
  • silicon oxide, silicon dioxide, silicon nitride, or the like can be used.
  • stacking order of an inorganic layer and an organic layer It is preferable to laminate
  • the method for forming the gas barrier film is not particularly limited.
  • the vacuum deposition method, sputtering method, reactive sputtering method, molecular beam epitaxy method, cluster ion beam method, ion plating method, plasma polymerization method, atmospheric pressure plasma weight A combination method, a plasma CVD method, a laser CVD method, a thermal CVD method, a coating method, and the like can be used, but an atmospheric pressure plasma polymerization method as described in JP-A-2004-68143 is particularly preferable.
  • the opaque support substrate examples include metal plates such as aluminum and stainless steel, films, opaque resin substrates, ceramic substrates, and the like.
  • First electrode (21) As the first electrode (anode), an electrode material made of a metal, an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof having a high work function (4 eV or more) is preferably used.
  • the extraction electrode is for electrically connecting the first and second electrodes and an external power source, and the material thereof is not particularly limited, and a known material can be preferably used.
  • a metal film such as a MAM electrode (Mo / Al ⁇ Nd alloy / Mo) having a three-layer structure can be used.
  • a hole injection layer (also referred to as an anode buffer layer) may be present between the first electrode and the light emitting layer or the hole transport layer.
  • the hole injection layer is a layer provided between the electrode and the organic layer in order to lower the driving voltage and improve the light emission luminance.
  • the hole transport layer is made of a hole transport material having a function of transporting holes, and in a broad sense, a hole injection layer and an electron blocking layer are also included in the hole transport layer.
  • the hole transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers.
  • the light-emitting layer is a layer that provides a field in which electrons and holes injected from the electrode or adjacent layer are recombined to emit light via excitons, and the light-emitting portion is in the layer of the light-emitting layer. Alternatively, it may be the interface between the light emitting layer and the adjacent layer.
  • the light-emitting layer preferably contains a light-emitting dopant (a light-emitting dopant compound, a dopant compound, also simply referred to as a dopant) and a host compound (a matrix material, a light-emitting host compound, also simply referred to as a host).
  • the light emitting layer is composed of a single layer or a plurality of layers. When there are a plurality of light emitting layers, a non-light emitting intermediate layer may be provided between the light emitting layers.
  • the electron transport layer is made of a material having a function of transporting electrons, and in a broad sense, an electron injection layer and a hole blocking layer are also included in the electron transport layer.
  • the electron transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers.
  • An electron injection layer (also referred to as a cathode buffer layer) may be present between the second electrode and the light emitting layer or the electron transport layer.
  • the electron injection layer is made of a material having a function of transporting electrons and is included in the electron transport layer in a broad sense.
  • An electron injection layer is a layer provided between an electrode and an organic layer in order to reduce drive voltage and improve light emission luminance.
  • a material having a small work function (4 eV or less) metal referred to as an electron injecting metal
  • an alloy referred to as an electrically conductive compound, and a mixture thereof is used.
  • the method for forming the organic EL element body is not particularly limited, and a conventionally known method such as a vacuum deposition method or a wet method (also referred to as a wet process) can be used.
  • a conventionally known method such as a vacuum deposition method or a wet method (also referred to as a wet process) can be used.
  • the wet method include spin coating method, casting method, ink jet method, printing method, die coating method, blade coating method, roll coating method, spray coating method, curtain coating method, and LB method (Langmuir-Blodgett method).
  • a method having high roll-to-roll method suitability such as a die coating method, a roll coating method, an ink jet method, and a spray coating method is preferable.
  • the vapor deposition conditions vary depending on the type of compound used, but generally the boat heating temperature is 50 to 450 ° C., the degree of vacuum is 1 ⁇ 10 ⁇ 6 to 1 ⁇ 10 ⁇ 2 Pa, and the vapor deposition rate. It is desirable to select appropriately within a range of 0.01 to 50 nm / second, a substrate temperature of ⁇ 50 to 300 ° C., and a layer thickness of 0.1 nm to 5 ⁇ m, preferably 5 nm to 200 nm.
  • the organic functional layer is formed from the hole injection layer to the cathode consistently by a single evacuation, but it may be taken out halfway and subjected to different film forming methods. In that case, it is preferable to perform the work in a dry inert gas atmosphere.
  • a step of preparing a sealing substrate having at least an inorganic gas barrier layer on a heat-shrinkable resin substrate, and a heat treatment are performed on both the resin substrate and the inorganic gas barrier layer constituting the sealing substrate.
  • it is different from the first embodiment in the following points. In the following, description of points common to the first embodiment will be omitted, and only different points will be described.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a sealing substrate according to the present invention and a sealing structure in which functional elements are sealed with the sealing substrate.
  • the functional element 10 includes a support substrate 12 and a functional element main body 20 stacked on the support substrate 12.
  • extraction electrodes 21a and 25a for controlling the functional element body 20 from the outside are formed.
  • the sealing substrate 1 and the functional element 10 are bonded via the bonding medium layer 16.
  • FIG. 7 shows an example in which the functional element 10 is an organic EL element.
  • the sealing substrate 1 may have a thermoplastic resin layer 6 between the resin substrate 2 and the inorganic gas barrier layer 4 as in the first embodiment.
  • the functional element sealing method of the present invention includes the following steps.
  • Step of preparing a sealing substrate having at least an inorganic gas barrier layer on a heat-shrinkable resin substrate (ii) Heat treating both the resin substrate and the inorganic gas barrier layer constituting the sealing substrate together Step (iii) Step of forming a bonding medium layer made of water vapor or a silane coupling agent on at least one of the inorganic gas barrier layer and the supporting substrate (iv) Overlaying the sealing substrate and the functional element via the bonding medium layer In a heated state, performing at least one of heating and electromagnetic wave irradiation and joining
  • Step of forming a bonding medium layer in order to bond the sealing substrate and the functional element, a bonding medium layer made of water vapor or a silane coupling agent is formed on at least one of the inorganic gas barrier layer and the support substrate.
  • the bonding medium layer As a method for forming the bonding medium layer, when the bonding medium layer is made of water vapor, use a spray sprayer or ultrasonic humidifier capable of forming minute water droplets, or a high-humidity atmosphere in which many minute water droplets exist. May be formed in a constant humidity tank or a high humidity chamber.
  • a spray sprayer or ultrasonic humidifier capable of forming minute water droplets, or a high-humidity atmosphere in which many minute water droplets exist. May be formed in a constant humidity tank or a high humidity chamber.
  • the bonding medium layer is composed of a silane coupling agent
  • a method of adsorbing the silane coupling agent after gasification a method of diluting with a solvent such as water or alcohol, dipping or spraying, a coating method by spin coating, etc.
  • a solvent such as water or alcohol
  • dipping or spraying a coating method by spin coating, etc.
  • Various known methods can be used.
  • the preferred heating temperature is preferably in the range of 50 to 150 ° C., although it depends on the type of material used for the resin substrate and the thermoplastic resin layer. If the temperature is lower than this temperature, it is difficult to sufficiently follow the bonding surface of the extraction electrode, and bonding becomes insufficient. If the temperature is higher than this temperature, the resin substrate and the thermoplastic resin layer are easily deformed easily, and the inorganic gas barrier Layers are easily destroyed.
  • the heating time can be appropriately selected, but is preferably 1 to 60 minutes.
  • Irradiation with electromagnetic waves is not particularly limited as long as the formed bonding medium layer is decomposed and covalently bonded, but a preferable irradiation energy is in the range of 100 mJ / cm 2 to 10 J / cm 2 .
  • the resin in the thermoplastic resin layer can be softened by heating, and the pressurization can be followed to easily follow the bonding surface of the extraction electrode.
  • the pressurization is preferably performed by applying a pressure within the range of 0.2 to 100 MPa. If it is smaller than this, the effect of following the bonding surface to the unevenness of the extraction electrode is small, and if it is larger than this, there is a concern that the resin substrate and the thermoplastic resin layer are destroyed.
  • the pressurization time may be appropriate, but is preferably 1 to 60 minutes.
  • the pressurizing method is not particularly limited, and examples thereof include a method of pressing with a roller or the like, a method of pressing with a press, and the like.
  • a functional element in which the functional element main body is sealed can be manufactured.
  • the sealing substrate and the functional element are not bonded by the adhesive, the sealing performance is not impaired by moisture intrusion from the adhesive layer.
  • the inorganic barrier layer and the support substrate to be directly bonded are different materials (for example, an inorganic material and an organic material), for example, the reaction of the silane coupling agent is performed using the bonding medium layer as a layer made of a silane coupling agent. By appropriately selecting the functional functional group, these can be firmly bonded, so that the sealing property is not impaired.
  • the bonding medium layer according to the present invention is provided around the functional element main body by the sealing method of the present invention, and exists between the support substrate and the sealing substrate. Through the bonding medium layer, the support substrate and the sealing substrate are firmly bonded to each other, and oxygen and moisture can be prevented from entering the functional element main body, whereby a functional element having excellent sealing performance can be obtained. Can be provided.
  • the bonding medium layer is provided on at least one of the inorganic gas barrier layer and the support substrate, and is composed of water vapor or a silane coupling agent.
  • the water vapor in the present invention forms a water film on the joint surface between the inorganic gas barrier layer and the support substrate.
  • the water vapor is vaporized water, minute water droplets scattered in the gas, or a mixture thereof. Etc.
  • the minute water droplets preferably have a diameter of 100 ⁇ m or less in order to form a bonding medium layer with a water film satisfactorily (as an extremely thin water film).
  • Silane coupling agents are compounds that have a reactive functional group at one end and a siloxane bond (Si-O) at the other end, and various types are selected according to the inorganic gas barrier layer to be joined and the surface state of the support substrate. it can.
  • silane coupling agent examples include those having a vinyl group as a reactive functional group such as vinyltrimethoxysilane and vinyltriethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3 -Epoxy groups such as glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, and 3-glycidoxypropyltriethoxysilane as reactive functional groups Those having a styryl group as a reactive functional group such as p-styryltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3 -Metak Those having a methacryl group as a reactive functional group such as l, 2-
  • the layer thickness of the bonding medium layer is preferably in the range of 0.1 to 1000 nm, more preferably in the range of 0.1 to 100 nm, and more preferably in the range of 0.1 to 10 nm in order to ensure good bonding properties and gas barrier properties.
  • the range of is particularly preferable.
  • the surface treatment method may be any treatment that increases the joining strength between the joining medium layer and the member to be joined, and examples thereof include corona treatment, plasma treatment, ozone treatment, and electromagnetic wave irradiation treatment.
  • the heat shrinkage rate in a present Example be the value measured in the following ways.
  • three strips each having a width of 2 cm and a length of 100 cm were cut out from an arbitrary location on the sealing substrate.
  • Each of the strips was cut every 10 cm in the length direction to obtain 30 plane rectangular test pieces having a short side of 2 cm and a long side of 10 cm.
  • a 8 cm long marked line was drawn on a linear imaginary line connecting the central portion in one short side direction of the test piece and the central portion in the other short side of the test piece.
  • the test piece was allowed to stand for 30 minutes in a standard atmosphere class 2 (temperature 23 ⁇ 5 ° C., relative humidity 50 ⁇ 3%) defined in JIS K 7100.
  • the length of the marked line drawn on the test piece (L 0 (mm)) was measured to 2 digits after the decimal point using a caliper in accordance with JIS B 7507.
  • the test piece was placed in a constant temperature bath at a predetermined temperature without applying a load and heated for a predetermined time, and then the test piece was subjected to standard atmosphere class 2 (temperature 23 ⁇ 5 ° C., relative to JIS K 7100). The sample was left for 30 minutes in an atmosphere having a humidity of 50 ⁇ 3%.
  • thermoplastic resin layer Polyisobutylene (Opanol B100) dissolved in aromatic mixed solvent (Ipsol 150) to give a 30% by mass solution 80 mass 20 parts by mass of hydrogenated alicyclic petroleum resin (Escorez 5340) and 5 parts by mass of liquid polyisobutylene (Tetrax 3T) were mixed in the part, and uniformly dispersed with a high-speed rotary mixer to obtain a varnish. Apply this varnish uniformly with an applicator so that the layer thickness of the thermoplastic resin layer after drying is 20 ⁇ m on a PET substrate (50 ⁇ m thickness) coated with a clear hard coat manufactured by Kimoto Co., Ltd. with a spin coater, A thermoplastic resin layer was formed by drying at 80 ° C. for 30 minutes.
  • thermoplastic resin layer material was changed from Opanol B100 to SIBSTAR T102, and after forming the thermoplastic resin layer and the inorganic gas barrier layer at 150 ° C.
  • a sealing substrate 8 was produced in the same manner except that heat shrinkage was performed by heating for 40 minutes. The heat shrinkage rate was 2.0%.
  • sealing substrate 9 In preparation of the sealing substrate 3, after changing a resin substrate into a PEN substrate and forming a thermoplastic resin layer and an inorganic gas barrier layer, it heat-processes at 200 degreeC for 10 minute (s). A sealing substrate 9 was produced in the same manner except that the substrate was heat-shrinked. The heat shrinkage rate was 1.0%.
  • ITO indium tin oxide
  • a glass substrate 50 mm ⁇ 40 mm, thickness 0.7 mm
  • trapezoidal electrode 152 is formed on a glass substrate (50 mm ⁇ 40 mm, thickness 0.7 mm) 150 by sputtering, patterned by photolithography, and trapezoidal electrode 152 is formed.
  • the electrodes 152 were 10 mm in length from the edge of one side of the glass substrate 150, and a total of 10 electrodes 152 were installed, and the distance between the centers of the electrodes 152 was 5 mm.
  • each sealing substrate manufactured above was cut into a size of 50 mm ⁇ 35 mm to obtain a sealing substrate 158 (see FIG. 8D).
  • the glass substrate 150 is placed on a hot plate (incorporated in the target stage 134) of the bonding apparatus 130 as shown in FIG. 4, and the Ca vapor deposition side of the glass substrate 150 and the inorganic gas barrier layer of the sealing substrate 158 are formed. It was installed so as to face the side where it was made.
  • Masks were placed above both the glass substrate 150 and the sealing substrate 158, respectively.
  • a region (a portion (refer to FIGS. 8C and 8D) to be a bonding portion 156 later) where the glass substrate 150 and the sealing substrate 158 provided are bonded is vacuumed at 1 ⁇ 10 ⁇ 6 Pa.
  • the surface was cleaned by reverse sputtering with an Ar ion gun. In reverse sputtering, irradiation was performed for 1 to 10 minutes at an acceleration voltage of 0.1 to 2 kV and a current value of 1 to 20 mA. Thereby, the surface is activated.
  • the acceleration voltage is set to 0.1 to 2 kV again with an Ar ion gun on the Si film,
  • the surface was activated by reverse sputtering on the surface for 1 to 10 minutes at a current value of 1 to 20 mA.
  • the sputtering of Si was performed for 3 minutes at an acceleration voltage of 1.5 kV and a current value of 100 mA.
  • the metal mask is removed, and then the degree of vacuum is set to 1 ⁇ 10 ⁇ 7 Pa, the hot plate is heated to 90 ° C., the joining margin of the glass substrate 150 and the sealing substrate 158 is brought into contact, and the pressure is increased at 20 MPa for 3 minutes. After joining, it was taken out into the atmosphere to produce pseudo elements 101 to 109 for performance evaluation.
  • the obtained element has a joining portion 156 formed from the joining margin on both the glass substrate 150 side and the sealing substrate 158 side.
  • Ca is not corroded at all ⁇ : There is corrosion, but the area of the corroded portion is less than 0.5% of the whole ⁇ : There is corrosion, but the area of the corroded portion is 0.5% or more of the whole, Less than 1.5% x: There is corrosion, and the area of the corroded portion is 1.5% or more of the whole
  • the performance evaluation pseudo elements 102 to 109 are superior in sealing performance to the performance evaluation pseudo element 101.
  • the step of preparing a sealing substrate having at least an inorganic gas barrier layer on a heat-shrinkable resin substrate, and heat-treating both the resin substrate and the inorganic gas barrier layer constituting the sealing substrate by heat treatment Forming a bonding margin for bonding the sealing substrate and the functional element on the inorganic gas barrier layer and the supporting substrate under vacuum, heating and pressing the sealing substrate and the functional element, respectively;
  • the functional element sealing method including the step of joining the first electrode and the second electrode prevents the generation of cracks due to the expansion of the gas barrier layer when the extraction electrode follows the unevenness, and provides a functional device having sufficient sealing performance. It turns out to be particularly useful.
  • Example 2 Production of organic EL elements >> In the production of the pseudo elements 101 to 109 for performance evaluation in Example 1, the organic EL elements 201 to 209 were prepared in the same manner except that the functional elements (organic EL elements) were produced as follows instead of the Ca vapor deposition film. Produced.
  • the glass substrate was cleaned in a class 10000 clean room and a class 100 clean booth, respectively.
  • a semiconductor cleaning detergent and ultrapure water (18 M ⁇ or more, total organic carbon (TOC): less than 10 ppb) were used, and an ultrasonic cleaner and a UV cleaner were used.
  • ITO Indium Tin Oxide
  • the glass substrate on which the first electrode is formed is subjected to cleaning surface modification using a low pressure mercury lamp having a wavelength of 184.9 nm.
  • the irradiation intensity was 15 mW / cm 2 and the distance was 10 mm.
  • the charge removal treatment was performed using a static eliminator with weak X-rays.
  • the following hole transport layer forming coating solution is applied by a spin coater in an environment of 25 ° C. and a relative humidity of 50% RH, Drying and heat treatment were performed under the following conditions to form a hole transport layer.
  • the hole transport layer forming coating solution was applied so that the layer thickness after drying was 50 nm.
  • ⁇ Drying and heat treatment conditions> After applying the hole transport layer forming coating solution, the solvent is removed at a height of 100 mm, a discharge wind speed of 1 m / s, a wide wind speed distribution of 5%, and a temperature of 100 ° C.
  • the back surface heat transfer system heat treatment was performed at a temperature of 150 ° C. using a processing apparatus to form a hole transport layer.
  • the following white light-emitting layer forming coating solution is applied with a spin coater under the following conditions, and then dried and heated under the following conditions. And a light emitting layer was formed.
  • the white light emitting layer forming coating solution was applied such that the layer thickness after drying was 40 nm.
  • ⁇ White luminescent layer forming coating solution 100 g of the following compound HA (1.0 g) as the host material and the following compound DA (100 mg), compound DB (0.2 mg) and compound DC (0.2 mg) as the dopant material.
  • HA 1.0 g
  • DA 100 mg
  • DB 0.2 mg
  • DC 0.2 mg
  • the coating process was performed in an atmosphere having a nitrogen gas concentration of 99% or more, and the coating temperature was 25 ° C.
  • the following electron transport layer forming coating solution was applied with a spin coater under the following conditions, and then dried and heat-treated under the following conditions: An electron transport layer was formed.
  • the coating solution for forming an electron transport layer was applied so that the layer thickness after drying was 30 nm.
  • the coating process was performed in an atmosphere with a nitrogen gas concentration of 99% or more, and the coating temperature of the electron transport layer forming coating solution was 25 ° C.
  • the electron transport layer was prepared by dissolving the following compound EA in 2,2,3,3-tetrafluoro-1-propanol to give a 0.5 mass% solution, which was used as a coating liquid for forming an electron transport layer.
  • the electron injection layer was formed on the electron carrying layer formed above. First, the substrate was put into a vacuum chamber and the pressure was reduced to 5 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa. In advance, cesium fluoride prepared in a tantalum vapor deposition boat in a vacuum chamber was heated to form an electron injection layer having a layer thickness of 3 nm.
  • the second electrode is formed on the electron injection layer formed as described above, except for the portion to be the extraction electrode of the first electrode, under a vacuum of 5 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa.
  • Aluminum was used as a material, and a mask pattern was formed so as to have an emission area of 50 mm 2 by vapor deposition so as to have an extraction electrode, and a second electrode having a thickness of 100 nm was laminated.
  • each laminated body formed up to the second electrode is moved again to a nitrogen atmosphere and cut to a specified size using an ultraviolet laser to produce organic EL elements 201 to 209. did.
  • Electrode lead connection For each produced organic EL element, an anisotropic conductive film DP3232S9 manufactured by Sony Chemical & Information Device Co., Ltd. was used, and a flexible printed board (base film: polyimide 12.5 ⁇ m, rolled copper foil 18 ⁇ m, Coverlay: polyimide 12.5 ⁇ m, surface-treated NiAu plating) was connected.
  • Pressure bonding conditions Pressure bonding was performed at a temperature of 170 ° C. (ACF temperature 140 ° C. measured using a separate thermocouple), a pressure of 2 MPa, and 10 seconds.
  • the organic EL elements 202 to 209 effectively suppress the occurrence of dark spots as compared with the organic EL element 201. From the above, it can be seen that the functional element sealing method of the present invention has excellent sealing properties and is useful for preventing the occurrence of dark spots.
  • ITO indium tin oxide
  • a glass substrate 50 mm ⁇ 40 mm, thickness 0.7 mm
  • a trapezoidal electrode 162 is formed.
  • the electrodes 162 were 10 mm in length from the edge of one side of the glass substrate 160, and a total of 10 electrodes 162 were installed, and the distance between the centers of the electrodes 162 was 5 mm.
  • each sealing substrate manufactured in Example 1 was cut into a size of 50 mm ⁇ 35 mm to obtain a sealing substrate 168 (see FIG. 9D).
  • a metal mask provided with a slit for forming a bonding portion (bonding medium layer) 166 having a width of 0.4 mm is installed above both the glass substrate 160 and the sealing substrate 168, respectively.
  • oxygen plasma treatment at 100 W for 10 minutes.
  • a bonding medium layer in which water vapor was adsorbed was formed on the glass substrate 160 and the sealing substrate 168 using an ultrasonic humidifier.
  • the glass substrate 160 is placed on a hot plate (incorporated in the stage 173) of a bonding apparatus filled with dry N 2 as shown in FIG.
  • the gas barrier layer was installed so as to face the side on which the gas barrier layer was formed. Thereafter, with the glass substrate 160 and the bonding portion 166 of the sealing substrate 168 being in contact with each other, the hot plate is heated to 100 ° C. and pressurized and bonded at 10 MPa for 10 minutes, and then taken out into the atmosphere for performance evaluation. Pseudo elements 301 to 309 were produced.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an example of a bonding apparatus.
  • the bonding apparatus 170 includes a vacuum chamber 171 and stages 172 and 173.
  • the vacuum chamber 171 is a container that seals the inside from the environment, and further opens and closes a vacuum pump (not shown) for discharging gas from the inside of the vacuum chamber 171 and a gate that connects the outside and inside of the vacuum chamber 171.
  • a lid (not shown) is provided.
  • the inside of the vacuum chamber 171 can be adjusted to a predetermined degree of vacuum by a vacuum pump.
  • the stages 172 and 173 are disposed so as to face each other, and each of the facing surfaces has a dielectric layer.
  • the stage 172 applies a voltage between the dielectric layer and the sealing substrate 1, and adsorbs and fixes the sealing substrate 1 to the dielectric layer by electrostatic force. Similarly, the stage 173 attracts and fixes the support substrate 12 via a dielectric layer.
  • the stage 172 can be translated in the vertical direction with respect to the vacuum chamber 171 by a pressing mechanism (not shown) provided in the stage 172.
  • the stage 173 can be translated in the vertical direction with respect to the vacuum chamber 171 by a transfer mechanism (not shown) provided in the stage 173, and rotates around a rotation axis parallel to the vertical direction. You can also
  • the performance evaluation pseudo-elements 302 to 309 are superior in sealing performance to the performance evaluation pseudo-element 301.
  • the step of preparing a sealing substrate having at least an inorganic gas barrier layer on a heat-shrinkable resin substrate, and heat-treating both the resin substrate and the inorganic gas barrier layer constituting the sealing substrate by heat treatment A step, a step of forming a bonding medium layer made of water vapor or a silane coupling agent on at least one of the inorganic gas barrier layer and the support substrate, and a state in which the sealing substrate and the functional element are stacked via the bonding medium layer.
  • Example 4 Production of organic EL elements >> In the production of the performance evaluation pseudo elements 301 to 309 in Example 3, the functional elements (organic EL elements) described in Example 2 were produced in the same manner in place of the Ca vapor deposition film. 409 was produced.
  • the organic EL elements 402 to 409 effectively suppress the occurrence of dark spots as compared with the organic EL element 401. From the above, it can be seen that the functional element sealing method of the present invention has excellent sealing properties and is useful for preventing the occurrence of dark spots.
  • Example 5 The performance evaluation pseudo elements 501 to 503 were manufactured in the same manner as in the production of the performance evaluation pseudo element 304 of Example 3, except that the bonding medium layer and the bonding conditions thereof were changed as follows. When the sealing performance was evaluated in the same manner as in Example 3, in all the performance evaluation pseudo elements 501 to 503, Ca was not corroded at all, and the sealing performance was excellent.
  • the glass substrate 160 provided with the electrode 162 is exposed to vapor of 3-aminopropyltrimethoxysilane (KBM903, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) for 30 minutes, and the sealing substrate 168 is exposed to 3-glycidoxypropyltrimethyl.
  • a bonding medium layer 166 was formed on each of the glass substrate 160 and the sealing substrate 168 by exposing the vapor of methoxysilane (KBM403 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) for 30 minutes.
  • the glass substrate 160 is placed on a hot plate (incorporated in the stage 173) of a bonding apparatus filled with dry N 2 as shown in FIG.
  • the gas barrier layer was installed so as to face the side on which the gas barrier layer was formed.
  • the hot plate is heated to 130 ° C. and pressed at 6 MPa for 10 minutes in a state in which the glass substrate 160 and the bonding portion 166 of the sealing substrate 168 are in contact with each other, and then taken out into the atmosphere for performance evaluation.
  • a pseudo element 501 was produced.
  • the 3-aminopropyltrimethoxysilane is changed to 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, and the joint portion 166 of the glass substrate 160 and the sealing substrate 168 is in contact with the joint portion.
  • a pseudo element 502 for performance evaluation was produced in the same manner except that 166 was irradiated with UV light having an energy of 1 J / cm 2 , the hot plate was heated to 80 ° C., and pressed and bonded at 6 MPa for 10 minutes.
  • both 3-aminopropyltrimethoxysilane and 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane are changed to 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, and the glass substrate 160 and the sealing substrate 168 are formed.
  • a pseudo element 503 for performance evaluation is manufactured in the same manner except that the bonding portion 166 is irradiated with UV light having an energy of 6 J / cm 2 while being pressed and bonded at 8 MPa for 20 minutes. did.
  • the present invention relates to a functional element sealing method that prevents the occurrence of cracks due to the extension of the inorganic gas barrier layer at the time of following the unevenness of the extraction electrode, and that can exhibit sufficient sealing performance, and sealing by the sealing method In particular, it can be suitably used to provide a functional element.

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Abstract

 本発明の課題は、取出し電極の凹凸追従時における無機ガスバリアー層の伸長によるクラックの発生を防止し、十分な封止性を発現可能とする機能素子の封止方法を提供することである。 本発明の機能素子の封止方法は、熱収縮可能な樹脂基板(2)上に、少なくとも無機ガスバリアー層(4)を有する封止基板(1)を準備する工程と、封止基板(1)を構成する樹脂基板(2)及び無機ガスバリアー層(4)をともに加熱処理し、熱収縮させる工程と、真空下で、封止基板(1)と機能素子(10)とを接合するための接合しろを、無機ガスバリアー層(4)と支持基板(12)とにそれぞれ形成する工程と、加熱及び加圧して、封止基板(1)と機能素子(10)とを接合する工程と、を順に有することを特徴とする。

Description

機能素子の封止方法、及びその封止方法により封止された機能素子
 本発明は、機能素子の封止方法、及びその封止方法により封止された機能素子に関する。より詳しくは、取出し電極の凹凸追従時における無機ガスバリアー層の伸長によるクラックの発生を防止し、十分な封止性を発現可能とする機能素子の封止方法、及びその封止方法により封止された機能素子に関する。
 有機エレクトロルミネッセンス(electroluminescence:EL)素子や有機薄膜太陽電池等の有機材料からなる機能素子は、酸素や水分に対する耐性が極めて低い。例えば、有機EL素子を用いてディスプレイや照明装置を構成する場合に、有機材料自体が酸素や水分によって変質して、輝度が低下したり、ダークスポットといわれる非発光欠陥が発生したり、ひいては発光しなくなるといった欠点がある。
 このため、片面に有機EL素子を形成した基板に対して、有機EL素子の全面を覆うように常温接合により封止基板を貼り合わせた封止構造を設けた、酸素及び水蒸気の遮断性に優れた封止技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
 また、その片面に有機EL素子を形成した基板表面と対向する封止基材の表面にそれぞれ反応性官能基を設けて貼り合わせた封止構造による、酸素及び水蒸気の遮断性に優れた封止技術が知られている(例えば、特許文献2参照。)。
 しかしながら、上記のような封止技術では接合する表面同士が平滑であることが必須となるが、特許文献1に開示されている技術では、有機EL素子からの取出し電極の厚さのため、素子基板に導電溝を設けるといった加工がなされており、その製造工程が煩雑となり、特許文献2に開示されている技術では、有機EL素子部からの電極取り出しについて一切言及されておらず、取出し電極部分では電極の厚さがあるため封止が不充分となる。
 ところで、上述したように機能素子は酸素、水分に対する耐性が低いため、封止基板のガスバリアー性を向上させる観点から、封止基板の構成としてガスバリアー層を設けることが考えられる。
 本発明者が、無機材料からなるガスバリアー層(以下、無機ガスバリアー層ともいう。)に関して鋭意研究を行ったところ、当該無機ガスバリアー層は、圧縮応力には強いが、伸長応力が加わった際にクラック等の欠陥が発生することがわかった。
 すなわち、無機ガスバリアー層を有する封止基板を用いて機能素子を封止した場合、取出し電極の凹凸に追従して無機ガスバリアー層が伸長することによりクラックが発生し、封止基板のガスバリアー性を低下させてしまう。
特開2004-152663号公報 特開2013-218805号公報
 本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、取出し電極の凹凸追従時における無機ガスバリアー層の伸長によるクラックの発生を防止し、十分な封止性を発現可能とする機能素子の封止方法、及びその封止方法により封止された機能素子を提供することである。
 本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討する過程において、封止基板を構成する樹脂基板及び無機ガスバリアー層をともに加熱処理し、熱収縮させた後、真空下で、封止基板と機能素子とを接合するための接合しろを、無機ガスバリアー層と支持基板とにそれぞれ形成する工程と加熱及び加圧して、封止基板と機能素子とを接合する工程、又は、無機ガスバリアー層及び支持基板の少なくとも一方に、水蒸気又はシランカップリング剤からなる接合媒体層を形成する工程と封止基板と機能素子とを接合媒体層を介して重ねた状態で、加熱及び電磁波照射の少なくともいずれかを行い、接合する工程、を順に有する機能素子の封止方法により、取出し電極の凹凸追従時における無機ガスバリアー層の伸長によるクラックの発生を防止し、十分な封止性を発現可能であることを見出し、本発明に至った。
 すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
 1.支持基板上に、機能素子本体部と、前記機能素子本体部から引き出された取出し電極とを有する機能素子を封止する機能素子の封止方法であって、
 熱収縮可能な樹脂基板上に、少なくとも無機ガスバリアー層を有する封止基板を準備する工程と、
 前記封止基板を構成する前記樹脂基板及び前記無機ガスバリアー層をともに加熱処理し、熱収縮させる工程と、
 真空下で、前記封止基板と前記機能素子とを接合するための接合しろを、前記無機ガスバリアー層と前記支持基板とにそれぞれ形成する工程と、
 加熱及び加圧して、前記封止基板と前記機能素子とを接合する工程と、
を順に有することを特徴とする機能素子の封止方法。
 2.支持基板上に、機能素子本体部と、前記機能素子本体部から引き出された取出し電極とを有する機能素子を封止する機能素子の封止方法であって、
 熱収縮可能な樹脂基板上に、少なくとも無機ガスバリアー層を有する封止基板を準備する工程と、
 前記封止基板を構成する前記樹脂基板及び前記無機ガスバリアー層をともに加熱処理し、熱収縮させる工程と、
 前記無機ガスバリアー層及び前記支持基板の少なくとも一方に、水蒸気又はシランカップリング剤からなる接合媒体層を形成する工程と、
 前記封止基板と前記機能素子とを前記接合媒体層を介して重ねた状態で、加熱及び電磁波照射の少なくともいずれかを行い、接合する工程と、
を順に有することを特徴とする機能素子の封止方法。
 3.前記封止基板の熱収縮率が、0.5~3.0%の範囲内であることを特徴とする第1項又は第2項に記載の機能素子の封止方法。
 4.前記樹脂基板が、2軸延伸された樹脂基板であることを特徴とする第1項から第3項までのいずれか一項に記載の機能素子の封止方法。
 5.前記封止基板が、前記樹脂基板と前記無機ガスバリアー層との間に、更に熱可塑性樹脂層を有することを特徴とする第1項から第4項までのいずれか一項に記載の機能素子の封止方法。
 6.第1項から第5項までのいずれか一項に記載の機能素子の封止方法により封止されたことを特徴とする機能素子。
 本発明の上記手段により、取出し電極の凹凸追従時における無機ガスバリアー層の伸長によるクラックの発生を防止し、十分な封止性を発現可能とする機能素子の封止方法、及びその封止方法により封止された機能素子を提供することができる。
 本発明の効果の発現機構・作用機構については明確になっていないが、以下のように推察している。
 封止基板の封止能を向上させることを目的として、樹脂基板上にガスバリアー層を設けることが考えられる。該ガスバリアー層が無機材料からなる無機ガスバリアー層である封止基板を用いて機能素子を封止すると、機能素子本体部から引き出された取出し電極の凹凸により無機ガスバリアー層が伸長し、その結果、無機ガスバリアー層にクラックが発生し、これが封止基板のガスバリアー性を低下させる原因となっていた。
 そこで、本発明においては、樹脂基板と無機ガスバリアー層とをあらかじめ熱収縮させておくことにより、封止時に取出し電極の凹凸に追随して、無機ガスバリアー層に伸長応力が加わるのを緩和させ、無機ガスバリアー層を破壊せずに封止することができるものと考えられる。
 また、本発明では、取出し電極の凹凸に接合面を追随させるために、加温及び加圧して接合すること、又は無機ガスバリアー層及び支持基板の少なくとも一方に、水蒸気又はシランカップリング剤からなる接合媒体層を形成し、封止基板と機能素子とを接合媒体層を介して重ねた状態で、加熱及び電磁波照射の少なくともいずれかを行い、接合することを特徴としている。前述の封止方法によれば、加温することにより樹脂基板の樹脂を軟化させ、続けて加圧することで取出し電極の凹凸に接合面を追随させているので、より封止性を向上させることができ、後述の封止方法によれば、封止基板と機能素子とを接着剤で接合していないため、接着剤からなる層(接着剤層)からの水分侵入により封止性を損なうことがないものと推察される。
本発明に係る封止基板の概略構成を示す断面図 本発明に係る機能素子の概略構成を示す断面図 本発明に係る封止基板の概略構成を示す断面図 本発明に係る無機ガスバリアー層の形成に用いられるプラズマCVD装置の一例を示す模式図 本発明に係る無機ガスバリアー層の形成に用いられるプラズマCVD装置の一例を示す模式図 常温接合装置の一例を示す模式図 常温接合装置における常温接合のための加圧状態を示す模式図 常温接合装置の更なる一例を示す斜視図 本発明に係る封止基板及び機能素子の概略構成を示す断面図 本発明に係る機能素子(有機EL素子)の製造工程を模式的に示す図 本発明に係る機能素子(有機EL素子)の製造工程を模式的に示す図 本発明に係る機能素子(有機EL素子)の製造工程を模式的に示す図 本発明に係る機能素子(有機EL素子)の製造工程を模式的に示す図 本発明に係る機能素子(有機EL素子)の製造工程を模式的に示す図 本発明に係る機能素子(有機EL素子)の製造工程を模式的に示す図 本発明に係る機能素子(有機EL素子)の製造工程を模式的に示す図 本発明に係る機能素子(有機EL素子)の製造工程を模式的に示す図 接合装置の一例を示す模式図
 本発明の機能素子の封止方法は、熱収縮可能な樹脂基板上に、少なくとも無機ガスバリアー層を有する封止基板を準備する工程と、封止基板を構成する樹脂基板及び無機ガスバリアー層をともに加熱処理し、熱収縮させる工程と、を有し、更に、真空下で、封止基板と機能素子とを接合するための接合しろを、無機ガスバリアー層と支持基板とにそれぞれ形成する工程と、加熱及び加圧して、封止基板と機能素子とを接合する工程、又は、無機ガスバリアー層及び支持基板の少なくとも一方に、水蒸気又はシランカップリング剤からなる接合媒体層を形成する工程と、封止基板と機能素子とを接合媒体層を介して重ねた状態で、加熱及び電磁波照射の少なくともいずれかを行い、接合する工程、を順に有することを特徴とする。この特徴は、請求項1又は請求項2から請求項6までの請求項に係る発明に共通する技術的特徴である。
 本発明の実施態様としては、取出し電極の凹凸により無機ガスバリアー層に伸長応力がかからないようにすること、また、封止基板の平滑性を確保する観点から、封止基板の熱収縮率が0.5~3.0%の範囲内であることが好ましい。
 また、取出し電極の凹凸に対応して伸長することが容易であることから、樹脂基板が2軸延伸された樹脂基板であること、樹脂基板と無機ガスバリアー層との間に、更に熱可塑性樹脂層を有することが好ましい。
 また、本発明の機能素子の封止方法により封止された機能素子を提供することができる。
 以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、数値範囲を表す「~」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用している。
[第1の実施形態]
≪機能素子の封止構造≫
 図1A~1Cは、本発明に係る封止基板、及び機能素子が封止基板により封止された封止構造を示す概略断面図である。
 図1Aに示すとおり、封止基板1は、樹脂基板2と、少なくとも1層の無機ガスバリアー層4を有している。
 図1Bに示すとおり、機能素子10は、支持基板12と、支持基板12上に積層された機能素子本体部20とから構成されている。支持基板12上には、機能素子本体部20を外部から制御するための取出し電極21a及び25aが形成されている。封止基板1と機能素子10とは、接合部14を介して、接合されている。
 本発明に係る機能素子10の態様としては、公知の各種電子デバイスが使用でき、図1Bにおいては、その一例として、機能素子10が有機EL素子である場合を示している。その他の電子デバイスの例としては、光電変換素子、液晶表示素子、タッチパネル等が挙げられるが、特にこれに制限されるものではない。
 また、封止基板1は、図1Cに示すとおり、樹脂基板2と無機ガスバリアー層4との間に、熱可塑性樹脂層6を有していてもよい。
≪機能素子の封止方法≫
 本発明の機能素子の封止方法は、下記の各工程を有することを特徴とする。
(i)熱収縮可能な樹脂基板上に、少なくとも無機ガスバリアー層を有する封止基板を準備する工程
(ii)封止基板を構成する樹脂基板及び無機ガスバリアー層をともに加熱処理し、熱収縮させる工程
(iii)真空下で、封止基板と機能素子とを接合するための接合しろを、無機ガスバリアー層と支持基板とにそれぞれ形成する工程
(iv)加熱及び加圧して、封止基板と機能素子とを接合する工程
 以下、各工程について、詳細に説明する。
<(i)封止基板を準備する工程>
 封止基板を準備する工程では、熱収縮可能な樹脂基板上に、少なくとも無機ガスバリアー層を形成する。樹脂基板と無機ガスバリアー層との間には、後述する熱可塑性樹脂層を設けてもよい。
<無機ガスバリアー層の形成方法>
 本発明に係る無機ガスバリアー層の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、スパッタリング法(例えば、マグネトロンカソードスパッタリング、平板マグネトロンスパッタリング、2極AC平板マグネトロンスパッタリング、2極AC回転マグネトロンスパッタリングなど)、蒸着法(例えば、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、イオンビーム蒸着、プラズマ支援蒸着など)、熱CVD法、触媒化学気相成長法(Cat-CVD)、容量結合プラズマCVD法(CCP-CVD)、光CVD法、プラズマCVD法(PE-CVD)、エピタキシャル成長法、原子層成長法、反応性スパッタ法等の化学蒸着法等が挙げられる。
 また、無機ガスバリアー層は、有機ポリマーを含む有機層を含んでいてもよい。すなわち、無機ガスバリアー層は、無機材料を含む無機層と有機層との積層体であってもよい。
 有機層は、例えば、有機モノマー又は有機オリゴマーを樹脂基板に塗布し、層を形成し、続いて、例えば、電子ビーム装置、UV光源、放電装置、又はその他の好適な装置を使用して重合及び必要に応じて架橋することにより形成することができる。また、例えば、フラッシュ蒸発及び放射線架橋可能な有機モノマー又は有機オリゴマーを蒸着した後、有機モノマー又は有機オリゴマーからポリマーを形成することによっても形成することができる。コーティング効率は、樹脂基板を冷却することにより改善され得る。
 有機モノマー又は有機オリゴマーの塗布方法としては、例えば、ロールコーティング(例えば、グラビアロールコーティング)、スプレーコーティング(例えば、静電スプレーコーティング)等が挙げられる。また、無機層と有機層との積層体の例としては、例えば、国際公開第2012/003198号、国際公開第2011/013341号に記載の積層体などが挙げられる。
 無機層と有機層との積層体である場合、各層の層厚は同じでもよいし、異なっていてもよい。無機層の層厚は、好ましくは3~1000nmの範囲内、より好ましくは10~300nmの範囲内である。有機層の層厚は、好ましくは100nm~100μmの範囲内、より好ましくは1~50μmの範囲内である。
 さらに、ポリシラザン、オルトケイ酸テトラエチル(TEOS)などの無機前駆体を含む塗布液を支持体上にウェットコーティングした後、真空紫外光の照射などにより改質処理を行い、無機ガスバリアー層を形成する方法や、樹脂基板への金属めっき、金属箔と樹脂基板とを接着させる等のフィルム金属化技術などによっても、無機ガスバリアー層は形成される。
 以下、プラズマCVD法を用いて形成される無機ガスバリアー層について、詳細に説明する。
 図2は、本発明に係る無機ガスバリアー層の形成に用いることのできるプラズマCVD装置の一形態を模式的に表した概略図である。
 図2に示すプラズマCVD装置51の構成としては、プラズマCVD放電により成膜を形成するための成膜用チャンバー52が設置されている。このチャンバー52内には、上部電極53と下部電極54が対向する位置に設置されている。また、下部電極54には所定の周波数(例えば、90kHz)を有する所定の電力(例えば、投入電力:300W)を投入するための電源装置55に接続されている。電源装置55による電力印加により、上部電極53と下部電極54との間の空間にプラズマ放電を発生させることができる。なお、図2に示すように、チャンバー52と、上部電極53と、電源装置55は、いずれもアース(接地)されている。
 また、プラズマCVD装置51には、各成膜ガス貯蔵部56a、56b及び56cが設けられている。さらに、これら各成膜ガス貯蔵部56a~56cは、配管57によりの電極近傍に設けられたガス導入口58と連結されている。かかる構成により、各成膜ガス貯蔵部56a~56cから配管57を通じて、ガス導入口58から各成膜ガスを所望の組成(成分濃度)に調整した混合ガスをチャンバー52内の上部電極53と下部電極54との間の空間に供給し、プラズマ放電領域59を形成することができる。この際、樹脂基板2を下部電極54側に装着することで、樹脂基板2上に蒸着膜として所望の無機ガスバリアー層4(炭素含有の酸化ケイ素膜)の成膜を行うことで封止基板1を形成することができる。
 さらに、各成膜ガス貯蔵部56a~56cからガス導入口58までの配管57上には、各成膜ガスの供給・停止のために開閉機構及び各成膜ガスの流量(流速)を調整するための調節機構を有するバルブ60a、60b及び60cがそれぞれ設けられている。
 また、成膜ガス(例えば、HMDSOガスなどの有機ケイ素化合物ガス(原料ガス)と、酸素ガスなどの反応ガスと、ヘリウムガスなどのキャリアガス)を供給しつつ、チャンバー52内をプラズマCVDを行うのに必要なレベルの減圧(真空)状態を保持するための真空ポンプ(例えば、油回転ポンプ、ターボ分子ポンプ等)61が設けられている。この真空ポンプ61とチャンバー52との間には、バルブ62が設けられている。
 このバルブ62の開閉度、更にはバルブ60a、60b、60cの開閉度、電源装置55による電力印加度を制御することにより、チャンバー52内の圧力(真空度)、ガス組成(有機ケイ素化合物ガスと酸素ガスとの流量又は流量比)、プラズマ放電量(有機ケイ素化合物ガスの単位流量当たりの印加電力の大きさ)を所定の範囲内で調整することで、樹脂基板2上に蒸着膜として所望の無機ガスバリアー層4を成膜し、封止基板1を形成することができる。
 上記した図2に示すプラズマCVD装置51を用いて樹脂基板2の片面(又は両面)にプラズマCVD法によって無機ガスバリアー層4を形成するには、まず、樹脂基板2として、所定の大きさ及び厚さのシート状又はフィルム状の樹脂基板(好ましくは無色透明な樹脂基板)2を準備し、プラズマCVD装置51のチャンバー52内の下部電極54側に装着する。
 次に、プラズマCVD装置51のチャンバー52内を、真空ポンプ61(例えば、油回転ポンプ及びターボ分子ポンプ)により、到達真空度(例えば、4.0×10-3Pa程度)まで減圧する。
 また、原料ガスとして有機ケイ素化合物ガス(例えば、HMDSOガス)、反応ガスとして酸素ガス、キャリアガスとして、不活性ガス(例えば、ヘリウムガス)を成膜ガス貯蔵部56a、56b、56cにそれぞれ充填し、準備する。
 次に、下部電極54に所定の周波数(例えば、90kHz)を有する電力(投入電力として、例えば、300W程度)を電源装置55により印加する。そして、チャンバー52内の電極近傍に設けられたガス導入口58から、有機ケイ素化合物ガス(例えば、HMDSOガス)を所定流量(例えば、1.5sccm(Standard Cubic Centime ter per Minute)標準条件)、酸素ガスを所定流量(例えば、10sccm標準条件)、ヘリウムガスを所定流量(例えば、30sccm標準条件)として導入し、有機ケイ素化合物ガス(HMDSO)流量、酸素ガス流量、投入電力量を調整し、炭素濃度比率を調節する。
 また、真空ポンプ61とチャンバー52との間にあるバルブ62の開閉度を制御することにより、成膜用チャンバー52内の圧力を所定圧力(例えば、0.25Torr=33.325Pa程度)に保ち、シート状又はフィルム状の樹脂基板2上に蒸着膜として所望の無機ガスバリアー層4の成膜を行うことで封止基板1を形成する。蒸着膜である無機ガスバリアー層4の層厚が所定の層厚(例えば、100nm程度)になるまで成膜を行うことで、封止基板1を得ることができる。
 なお、図2に示すプラズマCVD装置51を用いて樹脂基板の片面(又は両面)にプラズマCVD法によって無機ガスバリアー層4を形成する場合には、当該プラズマCVD装置51に樹脂基板2を1回だけ通して所望の無機ガスバリアー層4を形成してもよいが、必要に応じて、当該プラズマCVD装置51に樹脂基板2を2回以上通して所望の無機ガスバリアー層4を形成するようにしてもよい。
 無機ガスバリアー層4の組成におけるケイ素、酸素、炭素の原子比は、上記したように、原料ガスの種類、原料ガスである有機ケイ素化合物ガスと酸素ガスとの流量(又は流量比)を調節して制御を行うことができる。
 ここで、電源装置55としては、適宜公知のプラズマ発生装置の電源を用いることができる。このような電源装置55は、これに接続された下部電極54に電力を供給して、上部電極53と下部電極54との間の空間にプラズマ放電を発生させることができる。
 このような電源装置55としては、より効率よくプラズマCVD法を実施することが可能となることから、交流電源などを利用することが好ましい。
 また、このような電源装置55としては、より効率よくプラズマCVD法を実施することが可能となることから、印加電力を100W~10kWの範囲内とすることができ、かつ交流の周波数を50Hz~500kHzの範囲内とすることが可能なものであることがより好ましい。
 また、プラズマ放電中のチャンバー52内の圧力が、0.1Pa以上、好ましくは0.5Pa以上であり、50Pa以下、好ましくは10Pa以下であることが好ましい。これにより、上部電極53と下部電極54との間の空間にプラズマ放電を効率よく発生させることができ、優れた成膜性が得られる点で優れている。
 ガス導入口58から供給される成膜ガス(原料ガス等)としては、原料ガス、反応ガス、キャリアガス、放電ガスを単独又は混合して用いられる。
 無機ガスバリアー層4の形成に用いる成膜ガス中の原料ガスとしては、形成する無機ガスバリアー層4の材質に応じて適宜選択して使用することができる。
 このような原料ガスとしては、例えば、ケイ素を含有する有機ケイ素化合物や炭素を含有する有機化合物ガスを用いることができる。このような有機ケイ素化合物としては、例えば、ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)、ヘキサメチルジシロキサン(HMDS)、1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン、ビニルトリメチルシラン、メチルトリメチルシラン、ヘキサメチルジシラン、シラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、テトラメチルシラン、ジエチルシラン、プロピルシラン、フェニルシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン(TMOS)、テトラエトキシシラン(TEOS)などを例示することができる。これらの有機ケイ素化合物の中でも、化合物の取り扱い性及び得られる無機ガスバリアー層4のガスバリアー性等の特性の観点から、ヘキサメチルジシロキサン、1,1,3,3-テトラメチルジシロキサンが好ましい。また、これらの有機ケイ素化合物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。また、炭素を含有する有機化合物ガスとしては、例えば、メタン、エタン、エチレン、アセチレンを例示することができる。
 これら有機ケイ素化合物ガスや有機化合物ガスは、無機ガスバリアー層4の種類に応じて適切な原料ガスが選択される。
 また、成膜ガスとしては、原料ガスの他に反応ガスを用いてもよい。
 このような反応ガスとしては、原料ガスと反応して酸化物、窒化物等の無機化合物となるガスを適宜選択して使用することができる。酸化物を形成するための反応ガスとしては、例えば、酸素、オゾンを用いることができる。また、窒化物を形成するための反応ガスとしては、例えば、窒素、アンモニアを用いることができる。これらの反応ガスは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができ、例えば、酸窒化物を形成する場合には、酸化物を形成するための反応ガスと窒化物を形成するための反応ガスとを組み合わせて使用することができる。
 成膜ガスとしては、原料ガスを真空チャンバー52内に供給するために、必要に応じて、キャリアガスを用いてもよい。さらに、成膜ガスとしては、プラズマ放電を発生させるために、必要に応じて、放電用ガスを用いてもよい。このようなキャリアガス及び放電用ガスとしては、適宜公知のものを使用することができ、例えば、ヘリウム、アルゴン、ネオン、キセノン等の希ガスや水素を用いることができる。
 このような成膜ガスが原料ガスと反応ガスを含有する場合には、原料ガスと反応ガスの比率としては、原料ガスと反応ガスとを完全に反応させるために理論上必要となる反応ガスの量の比率よりも、反応ガスの比率を過剰にしすぎないことが好ましい。反応ガスの比率を過剰にしすぎないことで、形成される無機ガスバリアー層4において、優れたガスバリアー性や耐屈曲性を有効に発現することができる点で優れている。また、成膜ガスが有機ケイ素化合物と酸素とを含有するものである場合には、成膜ガス中の有機ケイ素化合物の全量を完全酸化するのに必要な理論酸素量以下であることが好ましい。
 また、無機ガスバリアー層4は、生産性の観点から、ロール to ロール(roll to roll)方式で樹脂基板2の表面上に形成することが好ましい。また、このようなプラズマCVD法により無機ガスバリアー層4を製造する際に用いることが可能な装置としては、特に制限されないが、少なくとも一対の成膜ローラーと、プラズマ電源とを備え、かつ一対の成膜ローラー間において放電することが可能な構成となっている装置であることが好ましく、例えば、図3に示す製造装置を用いた場合には、プラズマCVD法を利用しながらロール to ロール方式で製造することも可能となる。
 以下、図3を参照しながら、プラズマCVD法による無機ガスバリアー層4の形成方法について、より詳細に説明する。なお、図3は、無機ガスバリアー層4を製造するために好適に利用することが可能な製造装置の一例を示す模式図である。
 図3に示す製造装置31は、送出しローラー32と、搬送ローラー33、34、35及び36と、成膜ローラー39及び40と、ガス供給管41と、プラズマ発生用電源42と、成膜ローラー39及び40の内部に設置された磁場発生装置43及び44と、巻取りローラー45とを備えている。
 また、このような製造装置31においては、少なくとも成膜ローラー39及び40と、ガス供給管41と、プラズマ発生用電源42と、磁場発生装置43及び44とが図示を省略した真空チャンバー内に配置されている。
 さらに、このような製造装置31において、真空チャンバーは図示を省略した真空ポンプに接続されており、かかる真空ポンプにより真空チャンバー内の圧力を適宜調整することが可能となっている。
 このような製造装置31においては、一対の成膜ローラー(成膜ローラー39及び40)を一対の対向電極として機能させることが可能となるように、各成膜ローラーがそれぞれプラズマ発生用電源42に接続されている。そのため、このような製造装置31においては、プラズマ発生用電源42により電力を供給することにより、成膜ローラー39と成膜ローラー40との間の空間に放電することが可能であり、これにより成膜ローラー39と成膜ローラー40との間の空間にプラズマを発生させることができる。
 なお、このように、成膜ローラー39と成膜ローラー40とを電極としても利用する場合には、電極としても利用可能なようにその材質や設計を適宜変更すればよい。
 また、このような製造装置31においては、一対の成膜ローラー(成膜ローラー39及び40)は、その中心軸が同一平面上において略平行となるようにして配置することが好ましい。このようにして、一対の成膜ローラー(成膜ローラー39及び40)を配置することにより、成膜レートを倍にできる。
 そして、このような製造装置31によれば、プラズマCVD法により樹脂基板2の表面上に無機ガスバリアー層(乾式ガスバリアー層)4を形成することが可能であり、成膜ローラー39上において樹脂基板2の表面上に無機ガスバリアー層成分を堆積させつつ、更に成膜ローラー40上においても樹脂基板2の表面上に無機ガスバリアー層成分を堆積させることもできるため、樹脂基板2の表面上に無機ガスバリアー層4を効率よく形成することができる。
 成膜ローラー39及び40の内部には、成膜ローラーが回転しても回転しないようにして固定された磁場発生装置43及び44がそれぞれ設けられている。
 成膜ローラー39及び40にそれぞれ設けられた磁場発生装置43及び44は、一方の成膜ローラー39に設けられた磁場発生装置43と他方の成膜ローラー40に設けられた磁場発生装置44との間で磁力線がまたがらず、それぞれの磁場発生装置43及び44がほぼ閉じた磁気回路を形成するように磁極を配置することが好ましい。このような磁場発生装置43及び44を設けることにより、各成膜ローラー39及び40の対向側表面付近に磁力線が膨らんだ磁場の形成を促進することができ、その膨出部にプラズマが収束されやすくなるため、成膜効率を向上させることができる点で優れている。
 また、成膜ローラー39及び40にそれぞれ設けられた磁場発生装置43及び44は、それぞれローラー軸方向に長いレーストラック状の磁極を備え、一方の磁場発生装置43と他方の磁場発生装置44とは向かい合う磁極が同一極性となるように磁極を配置することが好ましい。このような磁場発生装置43及び44を設けることにより、それぞれの磁場発生装置43及び44について、磁力線が対向するローラー側の磁場発生装置にまたがることなく、ローラー軸の長さ方向に沿って対向空間(放電領域)に面したローラー表面付近にレーストラック状の磁場を容易に形成することができ、その磁場にプラズマを収束させることができため、ローラー幅方向に沿って巻き掛けられた幅広の樹脂基板2を用いて効率的に蒸着膜である無機ガスバリアー層4を形成することができる点で優れている。
 成膜ローラー39及び40としては適宜公知のローラーを用いることができる。このような成膜ローラー39及び40としては、より効率よく薄膜を形成することができるという観点から、直径が同一のものを使うことが好ましい。
 また、このような成膜ローラー39及び40の直径としては、放電条件、チャンバーのスペース等の観点から、直径が300~1000mmφの範囲内、特に300~700mmφの範囲内であることが好ましい。成膜ローラーの直径が300mmφ以上であれば、プラズマ放電空間が小さくなることがないため生産性の劣化もなく、短時間でプラズマ放電の全熱量が樹脂基板2にかかることを回避できることから、樹脂基板2へのダメージを軽減でき好ましい。一方、成膜ローラーの直径が1000mmφ以下であれば、プラズマ放電空間の均一性等も含めて装置設計上、実用性を保持することができるため好ましい。
 このような製造装置31においては、樹脂基板2の表面がそれぞれ対向するように、一対の成膜ローラー(成膜ローラー39及び40)上に、樹脂基板2が配置されている。このようにして樹脂基板2を配置することにより、成膜ローラー39と成膜ローラー40との間の対向空間に放電を行ってプラズマを発生させる際に、一対の成膜ローラー間に存在する樹脂基板2のそれぞれの表面を同時に成膜することが可能となる。
 すなわち、このような製造装置31によれば、プラズマCVD法により、成膜ローラー39上にて樹脂基板2の表面上に無機ガスバリアー層成分を堆積させ、更に成膜ローラー40上にて無機ガスバリアー層成分を堆積させることができるため、樹脂基板2の表面上に無機ガスバリアー層4を効率よく形成することが可能となる。
 このような製造装置31に用いる送出しローラー32及び搬送ローラー33~36としては、適宜公知のローラーを用いることができる。また、巻取りローラー45としても、樹脂基板2上に無機ガスバリアー層4を形成した封止基板1を巻き取ることが可能なものであればよく、特に制限されず、適宜公知のローラーを用いることができる。
 また、ガス供給管41及び真空ポンプ(図示略)としては、原料ガス等を所定の速度で供給又は排出することが可能なものを適宜用いることができる。
 また、ガス供給手段であるガス供給管41は、成膜ローラー39と成膜ローラー40との間の対向空間(放電領域;成膜ゾーン)の一方に設けることが好ましく、真空排気手段である真空ポンプは、対向空間の他方に設けることが好ましい。このようにガス供給手段であるガス供給管41と、真空排気手段である真空ポンプを配置することにより、成膜ローラー39と成膜ローラー40との間の対向空間に効率よく成膜ガスを供給することができ、成膜効率を向上させることができる点で優れている。
 さらに、プラズマ発生用電源42としては、適宜公知のプラズマ発生装置の電源を用いることができる。このようなプラズマ発生用電源42は、これに接続された成膜ローラー39と成膜ローラー40とに電力を供給して、これらを放電のための対向電極として利用することを可能とする。このようなプラズマ発生用電源42としては、より効率よくプラズマCVDを実施することが可能となることから、一対の成膜ローラーの極性を交互に反転させることが可能なもの(交流電源など)を利用することが好ましい。
 また、このようなプラズマ発生用電源42としては、より効率よくプラズマCVDを実施することが可能となることから、印加電力を100W~10kWの範囲内とすることができ、かつ交流の周波数を50Hz~500kHzの範囲内とすることが可能なものであることがより好ましい。
 また、磁場発生装置43及び44としては適宜公知の磁場発生装置を用いることができる。さらに、樹脂基板2としては、本発明で用いられる樹脂基板の他に、無機ガスバリアー層4をあらかじめ形成させたものを用いることができる。このように、樹脂基板2として無機ガスバリアー層4をあらかじめ形成させたものを用いることにより、無機ガスバリアー層4の層厚を厚くすることも可能である。
 このような図3に示す製造装置31を用いて、例えば、原料ガスの種類、プラズマ発生装置の電極ドラムの電力、真空チャンバー内の圧力、成膜ローラー39及び40の直径、及び樹脂基板2の搬送速度を適宜調整することにより、無機ガスバリアー層4を製造することができる。
 すなわち、図3に示す製造装置31を用いて、成膜ガス(原料ガス等)を真空チャンバー内に供給しつつ、一対の成膜ローラー39及び40間に放電を発生させることにより、成膜ガス(原料ガス等)がプラズマによって分解され、成膜ローラー39上の樹脂基板2の表面上及び成膜ローラー40上の樹脂基板2の表面上に、無機ガスバリアー層4がプラズマCVD法により形成される。この際、成膜ローラー39及び40のローラー軸の長さ方向に沿って対向空間(放電領域)に面したローラー表面付近にレーストラック状の磁場が形成され、磁場にプラズマを収束させる。なお、このような成膜に際しては、樹脂基板2が送出しローラー32や成膜ローラー39等により搬送されることにより、ロール to ロール方式の連続的な成膜プロセスを可能とし、樹脂基板2の表面上に無機ガスバリアー層4が形成される。
 ガス供給管41から対向空間に供給される成膜ガス(原料ガス等)としては、原料ガス、反応ガス、キャリアガス、放電ガスを単独又は2種以上混合して用いることができる。無機ガスバリアー層4の形成に用いる成膜ガス中の原料ガスとしては、形成する無機ガスバリアー層4の材質に応じて適宜選択して使用することができる。
 このような原料ガスとしては、例えば、ケイ素を含有する有機ケイ素化合物や炭素を含有する有機化合物ガスを用いることができる。このような有機ケイ素化合物としては、例えば、ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)、ヘキサメチルジシラン(HMDS)、1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン、ビニルトリメチルシラン、メチルトリメチルシラン、ヘキサメチルジシラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、ジエチルシラン、プロピルシラン、フェニルシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン(TMOS)、テトラエトキシシラン(TEOS)、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサンが挙げられる。これらの有機ケイ素化合物の中でも、化合物の取り扱い性及び得られる無機ガスバリアー層4のガスバリアー性等の特性の観点から、ヘキサメチルジシロキサン、1,1,3,3-テトラメチルジシロキサンが好ましい。これらの有機ケイ素化合物は、単独でも又は2種以上を組み合わせても使用することができる。また、炭素を含有する有機化合物ガスとしては、例えば、メタン、エタン、エチレン、アセチレンを例示することができる。これら有機ケイ素化合物ガスや有機化合物ガスは、無機ガスバリアー層4の種類に応じて適切な原料ガスが選択される。
 また、成膜ガスとしては、原料ガスの他に反応ガスを用いてもよい。このような反応ガスとしては、原料ガスと反応して酸化物、窒化物等の無機化合物となるガスを適宜選択して使用することができる。酸化物を形成するための反応ガスとしては、例えば、酸素、オゾンを用いることができる。また、窒化物を形成するための反応ガスとしては、例えば、窒素、アンモニアを用いることができる。これらの反応ガスは、単独でも又は2種以上を組み合わせても使用することができ、例えば、酸窒化物を形成する場合には、酸化物を形成するための反応ガスと窒化物を形成するための反応ガスとを組み合わせて使用することができる。
 成膜ガスとしては、原料ガスを真空チャンバー内に供給するために、必要に応じて、キャリアガスを用いてもよい。さらに、成膜ガスとしては、プラズマ放電を発生させるために、必要に応じて、放電用ガスを用いてもよい。このようなキャリアガス及び放電用ガスとしては、適宜公知のものを使用することができ、例えば、ヘリウム、アルゴン、ネオン、キセノン等の希ガスや水素を用いることができる。
 このような成膜ガスが原料ガスと反応ガスとを含有する場合には、原料ガスと反応ガスとの比率としては、原料ガスと反応ガスとを完全に反応させるために理論上必要となる反応ガスの量の比率よりも、反応ガスの比率を過剰にしすぎないことが好ましい。反応ガスの比率を過剰にしすぎないことで、形成される無機ガスバリアー層4によって、優れたガスバリアー性や耐屈曲性を得ることができる点で優れている。また、成膜ガスが有機ケイ素化合物と酸素とを含有するものである場合には、成膜ガス中の有機ケイ素化合物の全量を完全酸化するのに必要な理論酸素量以下であることが好ましい。
 以下、上記図2又は図3の装置を用いた無機ガスバリアー層4の製造において、成膜ガスとして、原料ガスとしてのヘキサメチルジシロキサン(有機ケイ素化合物、HMDSO、(CHSiO)と、反応ガスとしての酸素(O)を含有するものとを用い、ケイ素-酸素系の薄膜を製造する場合を例に挙げて、成膜ガス中の原料ガスと反応ガスとの好適な比率等について、より詳細に説明する。
 原料ガスとしてのヘキサメチルジシロキサン(HMDSO、(CHSiO)と、反応ガスとしての酸素(O)と、を含有する成膜ガスをプラズマCVDにより反応させてケイ素-酸素系の薄膜を作製する場合、その成膜ガスにより下記反応式(1)で表されるような反応が起こり、二酸化ケイ素が生成する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 このような反応においては、ヘキサメチルジシロキサン1モルを完全酸化するのに必要な酸素量は12モルである。そのため、成膜ガス中に、ヘキサメチルジシロキサン1モルに対して酸素を12モル以上含有させて完全に反応させた場合には、均一な二酸化ケイ素膜が形成されてしまう。
 そのため、本発明において、無機ガスバリアー層を形成する際には、上記反応式(1)の反応が完全に進行してしまわないように、ヘキサメチルジシロキサン1モルに対して酸素量を化学量論比の12モルより少なくすることが好ましい。
 なお、実際のプラズマCVDチャンバー内の反応では、原料のヘキサメチルジシロキサンと反応ガスの酸素とは、ガス供給部から成膜領域へ供給されて成膜されるので、反応ガスの酸素のモル量(流量)が原料のヘキサメチルジシロキサンのモル量(流量)の12倍のモル量(流量)であったとしても、現実には完全に反応を進行させることはできず、酸素の含有量を化学量論比に比して大過剰に供給して初めて反応が完結すると考えられる(例えば、CVDにより完全酸化させて酸化ケイ素を得るために、酸素のモル量(流量)を原料のヘキサメチルジシロキサンのモル量(流量)の20倍以上程度とする場合もある。)。
 そのため、原料のヘキサメチルジシロキサンのモル量(流量)に対する酸素のモル量(流量)は、化学量論比である12倍量以下(より好ましくは、10倍以下)の量であることが好ましい。このような比でヘキサメチルジシロキサン及び酸素を含有させることにより、完全に酸化されなかったヘキサメチルジシロキサン中の炭素原子や水素原子が無機ガスバリアー層中に取り込まれ、得られる封止基板において優れたガスバリアー性及び耐屈曲性を発揮させることが可能となる。
 なお、有機EL素子や太陽電池などのような透明性を必要とするデバイス用のフレキシブル基板への利用の観点から、成膜ガス中のヘキサメチルジシロキサンのモル量(流量)に対する酸素のモル量(流量)の下限は、ヘキサメチルジシロキサンのモル量(流量)の0.1倍より多い量とすることが好ましく、0.5倍より多い量とすることがより好ましい。
 また、真空チャンバー内の圧力(真空度)は、原料ガスの種類等に応じて適宜調整することができるが、0.5~50Paの範囲内とすることが好ましい。
 また、このようなプラズマCVD法において、成膜ローラー39と成膜ローラー40との間に放電するために、プラズマ発生用電源42に接続された電極ドラム(成膜ローラー39及び40に設置されている。)に印加する電力は、原料ガスの種類や真空チャンバー内の圧力等に応じて適宜調整することができるものであり一概にいえるものでないが、0.1~10kWの範囲内とすることが好ましい。このような印加電力が0.1kW以上であれば、パーティクルの発生を十分に抑制することができ、他方、10kW以下であれば、成膜時に発生する熱量を抑えることができ、成膜時の樹脂基板表面の温度が上昇するのを抑制できる。そのため、樹脂基板が熱負けすることなく、成膜時にシワが発生することを防止できる点で優れている。
 樹脂基板2の搬送速度(ライン速度)は、原料ガスの種類や真空チャンバー内の圧力等に応じて適宜調整することができるが、0.25~100m/minの範囲内とすることが好ましく、0.5~20m/minの範囲内とすることがより好ましい。ライン速度が0.25m/min以上であれば、樹脂基板に熱に起因するシワの発生を効果的に抑制することができる。他方、100m/min以下であれば、生産性を損なうことなく、無機ガスバリアー層として十分な層厚を確保することができる点で優れている。
 上記したように、本実施形態のより好ましい態様としては、本発明に係る無機ガスバリアー層を、図3に示す対向ローラー電極を有するプラズマCVD装置(ロール to ロール方式)を用いたプラズマCVD法によって成膜することである。これは、対向ローラー電極を有するプラズマCVD装置(ロール to ロール方式)を用いて量産する場合に、可撓性(屈曲性)に優れ、機械的強度、特にロール to ロールでの搬送時の耐久性と、ガスバリアー性能とが両立する無機ガスバリアー層を効率よく製造することができるためである。このような製造装置は、太陽電池や電子部品などに使用される温度変化に対する耐久性が求められる封止基板を、安価でかつ容易に量産することができる点でも優れている。
 次に、ポリシラザンを含む層を改質処理して形成される無機ガスバリアー層について、詳細に説明する。
<ポリシラザン>
 本発明に係る無機ガスバリアー層の形成に用いられるポリシラザンとは、ケイ素-窒素結合を有するポリマーであり、Si-N、Si-H、N-H等の結合を有するSiO、Si、及び両方の中間固溶体SiO等のセラミック前駆体無機ポリマーであり、好ましくは下記一般式(I)で表される構造を有している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 一般式(I)中、R、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基、アルコキシ基を表す。R、R及びRは、互いに同じであっても異なるものであってもよい。
 また、上記一般式(I)において、nは、整数であり、一般式(I)で表される構造を有するポリシラザンが150~150000g/モルの数平均分子量を有するように定められることが好ましい。
 本発明では、得られる無機ガスバリアー層の膜としての緻密性の観点からは、R、R及びRのすべてが水素原子であるパーヒドロポリシラザン(PHPS)が特に好ましい。
 パーヒドロポリシラザンは、直鎖構造と6及び8員環を中心とする環構造が存在した構造と推定されている。その分子量は、数平均分子量(Mn)で約600~2000程度(ポリスチレン換算)であり、液体又は固体の物質であり、分子量により異なる。
 ポリシラザンは有機溶媒に溶解した溶液状態で市販されており、市販品をそのままポリシラザン層形成用塗布液として使用することができる。ポリシラザン溶液の市販品としては、AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製のNN120-10、NN120-20、NAX120-20、NN110、NN310、NN320、NL110A、NL120A、NL120-20、NL150A、NP110、NP140、SP140等が挙げられる。
 ポリシラザンを含有する塗布液(以下、単にポリシラザン含有塗布液とも称する。)を調製するための溶剤としては、ポリシラザンを溶解できるものであれば特に制限されないが、ポリシラザンと容易に反応してしまう水及び反応性基(例えば、ヒドロキシル基、あるいはアミン基等)を含まず、ポリシラザンに対して不活性の有機溶剤が好ましく、非プロトン性の有機溶剤がより好ましい。
 具体的には、ポリシラザン含有塗布液を調製するための溶剤としては、非プロトン性溶剤、例えば、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、ソルベッソ、ターベン等の脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素等の炭化水素溶媒、塩化メチレン、トリクロロエタン等のハロゲン炭化水素溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、ジブチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン等の脂肪族エーテル、脂環式エーテル等のエーテル類(例えば、テトラヒドロフラン、ジブチルエーテル、モノ-及びポリアルキレングリコールジアルキルエーテル(ジグライム類))などを挙げることができる。上記溶剤は、ポリシラザンの溶解度や溶剤の蒸発速度等の目的にあわせて選択され、単独で使用されてもあるいは2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。
 ポリシラザン含有塗布液におけるポリシラザンの濃度は、特に制限されず、目的とする無機ガスバリアー層の層厚や塗布液のポットライフによっても異なるが、好ましくは0.1~30質量%の範囲内、より好ましくは0.5~20質量%の範囲内、更に好ましくは1~15質量%の範囲内である。
 ポリシラザン含有塗布液は、酸化窒化ケイ素への変性を促進するために、ポリシラザンとともに触媒を含有することが好ましい。本発明に適用可能な触媒としては、塩基性触媒が好ましく、特に、N,N-ジエチルエタノールアミン、N,N-ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリエチルアミン、3-モルホリノプロピルアミン、N,N,N′,N′-テトラメチル-1,3-ジアミノプロパン、N,N,N′,N′-テトラメチル-1,6-ジアミノヘキサン等のアミン触媒、Ptアセチルアセトナート等のPt化合物、プロピオン酸Pd等のPd化合物、Rhアセチルアセトナート等のRh化合物等の金属触媒、N-複素環式化合物が挙げられる。これらのうち、アミン触媒を用いることが好ましい。この際添加する触媒の濃度としては、ポリシラザンを基準としたとき、好ましくは0.1~10質量%の範囲内、より好ましくは0.2~5質量%に範囲内、更に好ましくは0.5~2質量%の範囲内である。触媒添加量をこの範囲内とすることで、反応の急激な進行よる過剰なシラノール形成、及び膜密度の低下、膜欠陥の増大などを避けることができる。
 ポリシラザン含有塗布液には、必要に応じて、下記に挙げる添加剤を用いることができる。例えば、セルロースエーテル類、セルロースエステル類(例えば、エチルセルロース、ニトロセルロース、セルロースアセテート、セルロースアセトブチレート等)、天然樹脂(例えば、ゴム、ロジン樹脂等)、合成樹脂(例えば、重合樹脂等)、縮合樹脂(例えば、アミノプラスト、特に尿素樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル若しくは変性ポリエステル、エポキシド、ポリイソシアネート若しくはブロック化ポリイソシアネート、ポリシロキサン等)である。
 ポリシラザン含有塗布液を塗布する方法としては、従来公知の適切な湿式塗布方法が採用される。具体例としては、スピンコート法、ダイコート法、ロールコート法、フローコート法、インクジェット法、スプレーコート法、プリント法、ディップコート法、流延成膜法、バーコート法、グラビア印刷法等が挙げられる。
 塗布厚さは、目的に応じて適切に設定され得る。例えば、塗布厚さは、乾燥後の厚さが10nm~10μm程度であることが好ましく、15nm~1μmの範囲内であることがより好ましく、20~500nmの範囲内であることが更に好ましい。ポリシラザン層の層厚が10nm以上であれば十分なガスバリアー性を得ることができ、10μm以下であれば、ポリシラザン層形成時に安定した塗布性を得ることができ、かつ高い光線透過性を実現できる。
<改質処理>
 本発明における改質処理とは、ポリシラザン化合物の一部又は全部が、酸化ケイ素又は酸化窒化ケイ素へ転化する反応をいう。
 これによって、無機ガスバリアー層が全体としてガスバリアー性(水蒸気透過度が1×10-3g/(m・day)以下)を発現するに貢献できるレベルの無機薄膜を形成することができる。
 具体的には、加熱処理、プラズマ処理、活性エネルギー線照射処理等が挙げられる。中でも、低温で改質可能であり基材種の選択の自由度が高いという観点から、活性エネルギー線照射による処理が好ましい。
<加熱処理>
 加熱処理の方法としては、例えば、ヒートブロック等の発熱体に基板を接触させ熱伝導により塗膜を加熱する方法、抵抗線等による外部ヒーターにより塗膜が載置される環境を加熱する方法、IRヒーターといった赤外領域の光を用いた方法等が挙げられるが、これらに限定されない。加熱処理を行う場合、塗膜の平滑性を維持できる方法を適宜選択すればよい。
 塗膜を加熱する温度としては、40~250℃の範囲内が好ましく、60~150℃の範囲内がより好ましい。加熱時間としては、10秒~100時間の範囲内が好ましく、30秒~5分の範囲内が好ましい。
<プラズマ処理>
 本発明において、改質処理として用いることのできるプラズマ処理は、公知の方法を用いることができるが、好ましくは大気圧プラズマ処理等を挙げることができる。大気圧近傍でのプラズマCVD処理を行う大気圧プラズマCVD法は、真空下のプラズマCVD法に比べ、減圧する必要がなく生産性が高いだけでなく、プラズマ密度が高密度であるために成膜速度が速く、更には通常のCVD法の条件に比較して、大気圧下という高圧力条件では、ガスの平均自由工程が非常に短いため、極めて均質の膜が得られる。
 大気圧プラズマ処理の場合は、放電ガスとしては窒素ガス又は長周期型周期表の第18族原子、具体的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン等が用いられる。これらの中でも窒素、ヘリウム、アルゴンが好ましく用いられ、特に窒素がコストも安く好ましい。
<活性エネルギー線照射処理>
 活性エネルギー線としては、例えば、赤外線、可視光線、紫外線、X線、電子線、α線、β線、γ線等が使用可能であるが、電子線又は紫外線が好ましく、紫外線がより好ましい。紫外線(紫外光と同義)によって生成されるオゾンや活性酸素原子は高い酸化能力を有しており、低温で高い緻密性と絶縁性とを有するガスバリアー層を形成することが可能である。
 紫外線照射処理においては、通常使用されているいずれの紫外線発生装置を使用することも可能である。
 本発明に係る無機ガスバリアー層の製造方法において、水分が取り除かれたポリシラザン化合物を含む塗膜は、紫外光照射による処理で改質される。紫外線によって生成されるオゾンや活性酸素原子は高い酸化能力を有しており、低温で高い緻密性と絶縁性を有する酸化ケイ素膜又は酸化窒化ケイ素膜を形成することが可能である。
 この紫外光照射により、セラミックス化に寄与するOとHOや、紫外線吸収剤、ポリシラザン自身が励起、活性化される。そして、励起したポリシラザンのセラミックス化が促進され、得られるセラミックス膜が緻密になる。紫外光照射は、塗膜形成後であればいずれの時点で実施しても有効である。
 本発明での真空紫外光照射処理には、常用されているいずれの紫外線発生装置を使用することが可能である。なお、本発明でいう紫外光とは、一般には、真空紫外光とよばれる10~200nmの波長を有する電磁波を含む紫外光をいう。
 真空紫外光の照射は、照射される改質前のポリシラザン化合物を含む層を担持している樹脂基板がダメージを受けない範囲内で、照射強度や照射時間を設定することが好ましい。
 例えば、2kW(80W/cm×25cm)のランプを用い、基材表面の強度が20~300mW/cmの範囲内、好ましくは50~200mW/cmの範囲内になるように基材-紫外線照射ランプ間の距離を設定し、0.1秒~10分間の照射を行うことができる。
 一般に、紫外線照射処理時の支持体の温度が150℃以上になると、プラスチックフィルム等の場合には、支持体が変形したりその強度が劣化したりするなど、支持体の特性が損なわれることになる。しかしながら、ポリイミド等の耐熱性の高いフィルムなどの場合には、より高温での改質処理が可能である。したがって、この紫外線照射時の支持体の温度としては、一般的な上限はなく、樹脂基板の種類によって当業者が適宜設定することができる。また、紫外線照射雰囲気に特に制限はなく、空気中で実施すればよい。
 このような紫外線の発生手段としては、例えば、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、エキシマランプ、UV光レーザー等が挙げられるが、特に限定されない。また、発生させた紫外線を改質前のポリシラザン層に照射する際には、効率向上と均一な照射を達成する観点から、発生源からの紫外線を反射板で反射させてから改質前のポリシラザン層に照射することが望ましい。
 紫外線照射は、バッチ処理にも連続処理にも適合可能であり、使用する樹脂基板の形状によって適宜選定することができる。ポリシラザン化合物を含む塗布層を有する樹脂基板が長尺フィルム状である場合には、これを搬送させながら上記のような紫外線発生源を具備した乾燥ゾーンで連続的に紫外線を照射することによりセラミックス化することができる。紫外線照射に要する時間は、使用する樹脂基板やポリシラザン化合物を含む塗布層の組成、濃度にもよるが、一般に0.1秒~10分間であり、好ましくは0.5秒~3分間である。
<真空紫外線照射処理:エキシマ照射処理>
 本発明において、最も好ましい改質処理方法は、真空紫外線照射による処理(エキシマ照射処理)である。
 真空紫外光(VUV)照射時に、これら酸素以外のガスとしては乾燥不活性ガスを用いることが好ましく、特にコストの観点から乾燥窒素ガスを用いることが好ましい。酸素濃度の調整は照射庫内へ導入する酸素ガス、不活性ガスの流量を計測し、流量比を変えることで調整可能である。
 具体的に、本発明における改質前のポリシラザン化合物を含む層の改質処理方法は、真空紫外光照射による処理である。真空紫外光照射による処理は、ポリシラザン化合物内の原子間結合力より大きい100~200nmの光エネルギーを用い、好ましくは100~180nmの波長の光のエネルギーを用い、原子の結合を光量子プロセスと呼ばれる光子のみの作用により、直接切断しながら活性酸素やオゾンによる酸化反応を進行させることで、比較的低温で酸化ケイ素膜の形成を行う方法である。これに必要な真空紫外光源としては、希ガスエキシマランプが好ましく用いられる。
 なお、Xe、Kr、Ar、Ne等の希ガスの原子は化学的に結合して分子を作らないため、不活性ガスと呼ばれる。しかし、放電等によりエネルギーを得た希ガスの原子(励起原子)は他の原子と結合して分子を作ることができる。希ガスがキセノンの場合には、
 e+Xe→e+Xe
 Xe+Xe+Xe→Xe +Xe
 Xe →Xe+Xe+hν(172nm)
となり、励起されたエキシマ分子であるXe が基底状態に遷移するときに172nmのエキシマ光(真空紫外光)を発光する。
 エキシマランプの特徴としては、放射が一つの波長に集中し、必要な光以外がほとんど放射されないので効率が高いことが挙げられる。また、余分な光が放射されないので、対象物の温度を低く保つことができる。さらには、始動・再始動に時間を要さないので、瞬時の点灯点滅が可能である。
 本発明における真空紫外線照射工程において、ポリシラザン化合物を含む塗膜が受ける塗膜面での真空紫外線の照度は1mW/cm~10W/cmの範囲内であること好ましく、30~200mW/cmの範囲内であることがより好ましく、50~160mW/cmの範囲内であること更に好ましい。1mW/cm以上であれば、十分な改質効率が得られうる。また、10W/cm以下であれば、塗膜のアブレーションが生じにくく、樹脂基板にダメージを与えにくい。
 ポリシラザン化合物を含む層における真空紫外線の照射エネルギー量は、10~10000mJ/cmの範囲内が好ましく、100~8000mJ/cmの範囲内であることがより好ましく、200~6000mJ/cmの範囲内であることが更に好ましく、500~5000mJ/cmの範囲内であることが特に好ましい。10mJ/cm以上であれば十分な改質効率が得られ、10000mJ/cm以下であればクラックや樹脂基板の熱変形が生じにくい。
 また、真空紫外光(VUV)を照射する際の、酸素濃度は300~10000体積ppm(1体積%)の範囲内とすることが好ましく、更に好ましくは、500~5000体積ppmの範囲内である。このような酸素濃度の範囲内に調整することにより、酸素過多の無機ガスバリアー層の生成を防止してガスバリアー性の劣化を防止することができる。
 エキシマ発光を得るには、誘電体バリア放電を用いる方法が知られている。誘電体バリア放電とは、両電極間に誘電体(エキシマランプの場合は透明石英)を介してガス空間を配し、電極に数10kHzの高周波高電圧を印加することによりガス空間に生じる雷に似た非常に細いmicrodischargeと呼ばれる放電である。
 また、効率よくエキシマ発光を得る方法としては、誘電体バリア放電以外には無電極電界放電も知られている。無電極電界放電とは、容量性結合による放電であり、別名RF放電とも呼ばれる。ランプと電極及びその配置は、基本的には誘電体バリア放電と同じでよいが、両極間に印加される高周波は数MHzで点灯される。無電極電界放電はこのように空間的に、また時間的に一様な放電が得られる。
 そして、Xeエキシマランプは、波長の短い172nmの紫外線を単一波長で放射することから発光効率に優れている。この光は、酸素の吸収係数が大きいため、微量な酸素でラジカルな酸素原子種やオゾンを高濃度で発生することができる。また、有機物の結合を解離させる波長の短い172nmの光のエネルギーは能力が高いことが知られている。この活性酸素やオゾンと紫外線放射が持つ高いエネルギーによって、短時間でポリシラザン化合物を含む塗布層の改質を実現できる。したがって、波長185nm、254nmの発する低圧水銀ランプやプラズマ洗浄と比べて高スループットに伴うプロセス時間の短縮や設備面積の縮小、熱によるダメージを受けやすい有機材料やプラスチック基板、樹脂フィルム等への照射を可能としている。
 また、エキシマランプは光の発生効率が高いため、低い電力の投入で点灯させることが可能である。また、光による温度上昇の要因となる波長の長い光は発せず、紫外線領域で単一波長のエネルギーを照射するため、照射対象物の表面温度の上昇が抑えられる特徴を有する。このため、熱の影響を受けやすいとされるポリエチレンテレフタレート等の樹脂フィルムを基材とする封止基板への照射に適している。
 上記の塗布によって形成される層は、ポリシラザン化合物を含む塗膜に真空紫外線を照射する工程において、ポリシラザンの少なくとも一部が改質されることで、層全体としてSiOの組成で示される酸化窒化ケイ素を含むケイ素含有膜が形成される。
 なお、膜組成は、XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)表面分析装置を用いて、原子組成比を測定することで測定できる。また、シリコン含有膜を切断して切断面をXPS表面分析装置で原子組成比を測定することでも測定することができる。
 また、膜密度は、目的に応じて適切に設定され得る。例えば、シリコン含有膜の膜密度は、1.5~2.6g/cmの範囲内にあることが好ましい。この範囲内であれば、膜の緻密さが向上しガスバリアー性の劣化や、高温高湿条件下での膜の劣化を防止することができる。
<(ii)熱収縮させる工程>
 熱収縮させる工程では、封止基板を構成する樹脂基板及び無機ガスバリアー層をともに加熱処理し、熱収縮させる。
 加熱手段としては、特に限定されるものではないが、例えば、ヒーター(赤外線ヒーター、ハロゲンヒーター、パネルヒーター等)加熱法、温風加熱法、マイクロウェーブを用いた加熱法等を用いることができる。
 熱処理条件は使用する樹脂基板の種類にもよるが、熱収縮率が0.5~3.0%の範囲内になる温度と時間が望ましい。具体的には、加熱温度は100~200℃の範囲内、処理時間は5~60分間が好ましい。
<(iii)接合しろを形成する工程>
 接合しろを形成する工程では、真空下で、封止基板と機能素子とを接合するため、封止基板側の無機ガスバリアー層と機能素子側の支持基板とにそれぞれ接合しろを形成する。
 無機ガスバリアー層と支持基板とに接合しろを形成するために用いられる常温接合装置について説明する。
 図4は、常温接合装置の一例を示す模式図である。
 常温接合装置130は、真空チャンバー131、イオンガン(スパッタリング源)132、ターゲットステージ133及び134を有している。
 真空チャンバー131は、内部を環境から密閉する容器であり、更に真空チャンバー131の内部から気体を排出するための真空ポンプ(図示略)、及び真空チャンバー131の外部と内部とを接続するゲートを開閉するための蓋(図示略)を備えている。真空ポンプとしては、内部の金属製の複数の羽根が気体分子を弾き飛ばすことにより排気するターボ分子ポンプが挙げられる。真空ポンプによって真空チャンバー131内の所定の真空度に調節することができる。
 金属放出体としてのターゲットステージ133及び134は、対向するように配置されている。それぞれの対向する面には、誘電層を有する。ターゲットステージ133は、誘電層と封止基板1との間に電圧を印加し、静電力によってその誘電層に封止基板1を吸着して固定する。同様に、ターゲットステージ134は、誘電層を介して支持基板12(便宜上、機能素子本体部20は省略する。)を吸着して固定する。
 ターゲットステージ133は、円柱状又は立方体などの形に形成することができ、真空チャンバー131に対して鉛直方向に平行移動することができる。当該平行移動は、ターゲットステージ133に備えられている圧接機構(図示略)によって行われる。
 ターゲットステージ134は、真空チャンバー131に対して鉛直方向に平行移動することができ、また、鉛直方向に平行な回転軸を中心に回転することもできる。当該平行移動及び回転は、ターゲットステージ134に備えられている移送機構(図示略)によって行われる。
 イオンガン132は、支持基板12と封止基板1とに向けられている。イオンガン132は、その向けられている方向に向けて加速された荷電粒子を放出する。荷電粒子としては、アルゴンイオンなどの希ガスイオンが挙げられる。さらに、イオンガン132により放出された荷電粒子により正に帯電している対象を中和するために、真空チャンバー131に電子銃を備えてもよい(図示略)。
 荷電粒子の照射を受けて、装置内のターゲットステージ133及び134から、金属がスパッタにより放出され、支持基板12及び封止基板1の望ましい部分にスパッタリングをし、望ましい部分に接合しろとして金属膜を形成する。なお、望ましい部分の範囲は、公知の金属マスクの手法などにより決定することができ、例えば、本発明に係る機能素子を封止する際に、機能素子本体部に対して金属マスクをすることによって、これにより、支持基板12上の金属マスクされていない機能素子本体部の周囲部に、第1の接合しろが形成され、封止基板1上の金属マスクされていない部分の周囲部に、第2の接合しろが形成される。
 金属スパッタリング後、イオンガン132の運転パラメーターを調節することによって荷電粒子の照射条件を変え、それぞれの接合しろを接合するための活性化を行う。そして、荷電粒子の照射を終了させ、ターゲットステージ133の圧接機構を操作し、ターゲットステージ133を鉛直方向に下降させて、図5に示されるように、荷重Fにより支持基板12と封止基板1とを接触させる。このように常温接合することによって、支持基板12と封止基板1とは第1及び第2の接合しろが接合され、支持基板12と封止基板1との界面127には接合部14が形成される。これによって、機能素子本体部を封止することができる。
 なお、図6に示す常温接合装置140を用いると複数の金属を同時にあるいは連続的にスパッタすることができる。例えば、接合部がケイ素を更に含む場合には、図6に示す常温接合装置140がより好ましく用いられる。以下では、常温接合装置140について簡単に説明する。
 常温接合装置140は、真空チャンバー(図示略)内に、スパッタリング源132、ターゲット基板136a、136b及び136c、並びに支持基板12及び封止基板1を支持する圧接機構(図示略)を有している。
 ターゲット基板136a、136b及び136cにあらかじめスパッタリングしたい金属ターゲット135を設置する。例えば、ターゲット基板136a、136b及び136cの金属ターゲットとして、ケイ素ターゲットを設置することができる。
 接合する支持基板12及び封止基板1をあらかじめ金属マスクによって、それぞれの接合しろの形成部を決定し、真空チャンバー内の圧接機構の基材ホルダー(図示略)に固定する。なお、固定は、特に限定されず、上述した常温接合装置130の場合と同様に誘電層を介して固定することができる。また、ここでの真空チャンバーは、上述した常温接合装置130の真空チャンバー131と同様であるため、説明を省略する。
 真空チャンバー内を所定の真空度に調節した後、スパッタリング源132を起動し、アルゴンイオンなどの希ガスイオンビーム(上述した常温接合装置130でいう「荷電粒子」と同様である。)を、入射線137で示されるように、ターゲット基板136a、136b及び136c、支持基板12及び封止基板1に入射(照射)することができる。
 具体的な例として、アルゴンイオンビームがターゲット基板136cに設置されるケイ素ターゲットを入射(照射)すると、ケイ素元素が出射され、出射線138に沿って、上述した支持基板12及び封止基板1の接合しろの形成部に到達して堆積し、ケイ素膜を形成することができる。
 なお、当該ケイ素膜を形成する前に、支持基板12及び封止基板1のそれぞれの接合しろの形成部表面に付着している不純物、吸着ガス、酸化膜などを除去するために、適当なアルゴンイオンビーム照射により、それぞれの接合しろの形成部表面の清浄化(及び活性化)として逆スパッタリングを行うことが好ましい。逆スパッタリングとは、ある対象物に何らかのエネルギー線を照射することによってスパッタリングを生じさせ、その結果、照射された部分が物理的に削られることである。
 その後、金属ターゲットに入射していないアルゴンイオンビームを用いて支持基板12及び封止基板1上に形成された金属膜(接合しろ)の活性化として逆スパッタリングを行う。この際、金属原子の堆積と接合しろの逆スパッタリングによる活性化とが同時に行われることになる。なお、堆積と活性化との作用の大小は、金属ターゲットの配置、スパッタリング源132からのエネルギー線の強弱及び入射線137に垂直方向のエネルギー密度分布に依存するので、それらの設定によって調節することができる。もちろん、堆積を上回る逆スパッタリングの作用が生じるような調節は採用されない。
 そして、金属マスクを取り除き、上述した常温接合装置130の説明と同様に、圧接機構を操作し、接合部14が形成される。これによって、機能素子本体部を封止することができる。
 本発明において、接合しろの形成部に凹凸があると、接合しろの表面の平滑性が低下し、支持基板と封止基板との十分な接触が行えず不完全な接合になってしまう場合がある。このため、上記使用する支持基板の機能素子本体部を有する面及び封止基板面に対し、鏡面研磨を行うことによって平坦化させることができる。又は、例えば、支持基板及び封止基板の両方がガスバリアー性を有する基材である場合、ガスバリアー層を上述した塗布法によって形成する際に、塗布液粘度を下げる(すなわち、塗布液中の固形分濃度を下げる)ことによって平坦化させることも可能である。
 ここで、それぞれの接合しろを形成する前の、支持基板面及び封止基板の表面中心線平均粗さ(Ra)は、10nm以下であることが好ましく、5nm以下であることがより好ましく、2nm以下であることが更に好ましく、0.5nm以下であることが特に好ましい。
 接合しろを形成する前に、表面に付着している不純物、吸着ガス、酸化膜などを除去する観点から、それぞれの接合しろの形成部を清浄化することが好ましい。清浄化及び後作業については、封止された機能素子の内部に水分、酸素などが含まれないようにするために、真空中で行うことが好ましい。清浄化は、真空度が1×10-4~1×10-6Paの範囲内の環境下で行うことが好ましい。
 また、清浄化は、公知の手法によって行うことができ、例えば、逆スパッタリング、イオンビーム、イオンビームスパッタリングなどが挙げられる。
 清浄化を行うための一例としての逆スパッタリングは、以下のように行うことができる。アルゴンなどの不活性ガスを用いて、加速電圧を0.1~10kVの範囲内、好ましくは0.5~5kVの範囲内とし、電流値を10~1000mAの範囲内、好ましくは100~500mAの範囲内とし、1~30分間、好ましくは1~5分間、照射することによって行うことができる。
 その後、第1及び第2の接合しろを、スパッタリングによって形成することが好ましい。ここでスパッタリングは、イオンビーム照射によるもの、中性粒子ビーム照射によるもの、プラズマ照射によるもの、レーザビーム照射によるものなどが挙げられる。
 本発明において、スパッタリングの金属ターゲットとしては特に限定されないが、封止性及び繰り返し屈曲性を向上させる観点から、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム及び白金からなる群より選択される少なくとも1種を含みことが好ましく、鉄、コバルト及びニッケルからなる群より選択される少なくとも1種を含むことがより好ましい。
 また、密着性の観点から、金属ターゲットをスパッタリングする前に、支持基板と封止基板のそれぞれの接合しろの形成部にケイ素膜、Al膜、Mo膜などを形成することが好ましく、ケイ素膜を形成することがより好ましい。なお、ケイ素膜は、ケイ素ターゲットのスパッタリングによって形成される。
 ここで、ケイ素ターゲットのスパッタリングは、真空度が1×10-4~1×10-7Paの範囲内の環境下で、加速電圧を0.1~10kVの範囲内、好ましくは0.5~5.0kVの範囲内とし、電流値を10~1000mAの範囲内、好ましくは100~500mAの範囲内とし、1~30分間、好ましくは1~5分間、照射することによって行うことができる。
 また、第1及び第2の接合しろの形成部に形成されるケイ素膜の厚さは、本発明の効果を損なわない限りにおいて特に限定されず、1~100nmの範囲内であることが好ましく、10~50nmの範囲内であることがより好ましい。
 このように、支持基板と、機能素子本体部を封止する封止基板とを接合するための、接合しろを、支持基板面と、封止基板面とにそれぞれ形成することができる。
<(iv)接合工程>
 接合工程では、支持基板と封止基板とにおける接合しろを接触させ、加熱及び加圧することにより、接合部を形成する。
 好ましい加温温度は、樹脂基板や熱可塑性樹脂層に用いられる材料の種類にもよるが50~150℃の範囲内であることが好ましい。この温度より低いと取出し電極の凹凸に接合面を十分に追随させることが難しく接合が不充分となり、この温度より高いと樹脂基板や熱可塑性樹脂層が容易に変形しやすくなりすぎて無機ガスバリアー層が破壊されやすくなる。
 加圧は、0.2~100MPaの範囲内の圧力を加えることにより行うことが好ましい。これより小さいと取出し電極の凹凸に接合面を追随させる効果が小さく、これより大きいと樹脂基板や熱可塑性樹脂層が破壊される懸念がある。加圧時間は適宜でよいが、1~60分間が好ましい。
 それぞれの接合しろを接触させる前に、各接合しろの金属膜表面を活性化させることが好ましい。活性化は、真空度が1×10-4~1×10-7Paの範囲内の高真空環境下で、アルゴンなどの不活性ガスのイオンビームなどにより行い、加速電圧を0.1~10kVの範囲内、好ましくは0.5~5.0kVの範囲内とし、電流値を10~1000mAの範囲内、好ましくは100~500mAの範囲内とし、1~30分間、好ましくは1~5分間、照射することによって行うことができる。
 以上説明した工程(i)~(iv)に基づき、機能素子本体部が封止された機能素子を製造することができる。特に、工程(iv)において、接合しろ同士のそれぞれの、金属膜の表面層が活性化され、表面に露出した原子は、化学結合を形成する結合手の一部が結合相手を失った状態となり、相手の接合しろの金属膜の原子に対して、強い結合力を持つと期待され、接合させると金属結合が形成される。このように形成された接合部は、接合界面が存在せず、金属結合を有する金属そのものであり、封止性(密着性)及びフレキシブル性が高く、すなわち、封止性に優れ、かつ繰り返し屈曲耐性にも優れる機能素子を達成することができる。
 以下、封止基板及び機能素子を構成する部材について、説明する。
≪封止基板(1)≫
 本発明に係る封止基板は、樹脂基板上に、少なくとも1層の無機ガスバリアー層を有している。樹脂基板と無機ガスバリアー層との間には、熱可塑性樹脂層が設けられていることが好ましい。これにより、取出し電極の凹凸に対応して伸長することが容易となる。
 封止基板の熱収縮率は、0.5~3.0%の範囲内であることが好ましい。熱収縮率が0.5%以上であれば、伸長時(取出し電極の凹凸追従時)における無機ガスバリアー層でのクラックの発生を防止することができ、3.0%以下であれば、加熱処理による熱収縮時における無機ガスバリアー層の平滑性を損なうことがない。
 なお、本発明における熱収縮率は、以下の要領にて測定された値とする。
 まず、封止基板における任意の箇所から幅2cm×長さ100cmの帯状体を3枚切り出す。この帯状体をそれぞれその長さ方向に10cmごとに切断することにより、短辺2cm×長辺10cmの平面長方形状の試験片を30個得る。試験片の一方の短辺方向における中央部と試験片の他方の短辺における中央部とを結ぶ直線状の仮想線上に長さ8cmの標線を引く。
 次に、試験片をJIS K 7100に規定される標準雰囲気2級(温度23±5℃、相対湿度50±3%)の雰囲気下に30分間放置する。その後、試験片に引いた標線の長さ(L(mm))をJIS B 7507に準拠したノギスを用いて小数点以下2桁まで測定する。
 次に、試験片に荷重をかけずに、所定温度の恒温槽中に設置して所定時間加熱した後、試験片をJIS K 7100に規定される標準雰囲気2級(温度23±5℃、相対湿度50±3%)の雰囲気下に30分間放置する。
 次に、試験片に引いた標線の長さ(L(mm))をJIS B 7507に準拠したノギスを用いて小数点以下2桁まで測定し、下記式に基づいて熱収縮率(%)を算出する。そして、上記と同様の手順にて、すべての試験片のそれぞれについて熱収縮率をそれぞれ測定し、その相加平均値を封止基板の熱収縮率(%)とする。
 熱収縮率(%)=[(L-L)×100]/L
<樹脂基板(2)>
 本発明に係る樹脂基板としては、熱収縮可能な材料であれば特に制限されることはないが、2軸延伸された樹脂基板であることが好ましい。
 樹脂基板としては、樹脂フィルム又は樹脂シートが好ましく用いられ、無色透明な樹脂からなるフィルム又はシートがより好ましく用いられる。用いられる樹脂フィルムは、ガスバリアー層や熱可塑性樹脂層を保持できるフィルムであれば材質、厚さ等に特に制限はなく、使用目的等に応じて適宜選択することができる。樹脂フィルム材料としては、具体的には、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、メタクリル酸-マレイン酸共重合体、ポリスチレン樹脂、透明フッ素樹脂、ポリイミド、フッ素化ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、セルロースアシレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、脂環式ポリオレフィン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、シクロオレフィルンコポリマー、フルオレン環変性ポリカーボネート樹脂、脂環変性ポリカーボネート樹脂、フルオレン環変性ポリエステル樹脂、アクリロイル化合物などの熱可塑性樹脂が挙げられる。
 本発明に係る封止基板を有機EL素子等の電子デバイスの支持基板として使用する場合は、樹脂基板は耐熱性を有する素材からなることが好ましい。具体的には、線膨張係数が15~100ppm/Kの範囲内で、かつガラス転移温度(Tg)が100~300℃の範囲内の樹脂基板が使用される。
 ただし、本発明に係る封止基板をディスプレイ用途に用いる場合であっても、観察側に設置しない場合などは必ずしも透明性が要求されない。したがって、このような場合は、基材として不透明な材料を用いることもできる。不透明な材料としては、例えば、ポリイミド、ポリアクリロニトリル、公知の液晶ポリマーなどが挙げられる。
 樹脂基板の厚さは、用途によって適宜選択されるため特に制限がないが、典型的には1~800μmの範囲内であり、好ましくは10~200μmの範囲内である。
 また、樹脂基板は、未延伸フィルムでもよく、延伸処理されたフィルムでもよいが、2軸延伸処理された基材であることが好ましい。
<無機ガスバリアー層(4)>
 本発明に係る無機ガスバリアー層は、ガスバリアー性を有している。具体的には、JIS K 7129:1992に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度90±2%RH)が0.01g/(m・24h)以下のガスバリアー性を有していることが好ましい。また、JIS K 7126:1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が1×10-3ml/(m・24h・atm)以下であり、かつ水蒸気透過度が1×10-5g/(m・24h)以下であるガスバリアー性を有することがより好ましい。
 かかる無機ガスバリアー層は、上述したように、プラズマCVD法やポリシラザン等の無機前駆体を含む塗布液を湿式塗布法により樹脂基板上に塗布することにより形成することができる。
<熱可塑性樹脂層(6)>
 本発明に係る封止基板は、樹脂基板と無機ガスバリアー層との間に、熱可塑性樹脂層を設けることで、更に本発明の効果を高めることができる。
 熱可塑性樹脂層に用いられる熱可塑性樹脂としては特に制限はないが、エチレン・カルボン酸ビニル共重合体、エチレン・(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン・(メタ)アクリル酸エステル共重合体や、イソプレン、イソブテン及びブタジエンから選ばれる少なくとも一種を主体とするポリマー等が挙げられるが、中でも50~200℃に加熱することで軟化するものが好ましく、イソプレン、イソブテン及びブタジエンから選ばれる少なくとも一種を主体とするポリマーが好ましい。イソプレン、イソブテン及びブタジエンから選ばれる少なくとも1種を主体とするポリマーには、それぞれの単独重合体であるポリイソプレン樹脂(IR)、ポリイソブチレン樹脂、ポリブタジエン樹脂(BR)や、これらの共重合体(例えば、ポリイソブチレン-イソプレン共重合体(IIR))がある。また、イソプレン、イソブテン及びブタジエンから選ばれる少なくとも1種とそれ以外の単量体成分からなる共重合体でもよく、イソプレン、イソブテン、ブタジエン以外の単量体成分としては、スチレン、エチレン、プロピレン、アクリロニトリル、塩化ビニル、臭化ビニル、水添スチレン、ペンタジエン、シクロペンタジエン、ジシクロペンタジエン等が例示でき、これらは1種又は2種以上を使用することができ、例えば、ポリスチレン-ブタジエン共重合体(SBR)やポリブタジエン-アクリロニトリル共重合体(NBR)がある。
 上記共重合体においてイソプレン、イソブテン及びブタジエンから選ばれる少なくとも1種の占める割合は、ポリマー全体の50質量%以上が好ましく、より好ましくは60質量%以上、更に好ましくは80質量%以上、特に好ましくは90質量%以上である。
 イソプレン、イソブテン及びブタジエンから選ばれる少なくとも1種を主体とするポリマーとしては、イソブテンを主体とする重合体が好ましい。
 具体例としては、市販品として、オパノールB12、B15、B50、B80、B100、B120、B150、B220(BASF社製)、JSRブチル065、268、365(JSR社製)、ビスタネックスLM-MS,MH,H、MML-80,100,120,140(エクソン・ケミカル社製)、HYCAR(グッドリッチ社製)、SIBSTAR T102(カネカ社製)などが挙げられる。これらは1種又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 本発明に係る熱可塑性樹脂層には、樹脂基板及び無機ガスバリアー層との接着性を向上させるために粘着付与樹脂も好ましく用いられ、テルペン樹脂、変性テルペン樹脂(水素添加テルペン樹脂、テルペンフェノール共重合樹脂、芳香族変性テルペン樹脂等)、クマロン樹脂、インデン樹脂、石油樹脂(脂肪族系石油樹脂、水添脂環式石油樹脂、芳香族系石油樹脂、脂肪族芳香族共重合系石油樹脂、脂環族系石油樹脂、ジシクロペンタジエン系石油樹脂及びその水素化物等)が好ましく使用される。これらの軟化点も50~200℃の範囲内であることが好ましい。
 具体例としては、テルペン樹脂として、YSレジンPX、YSレジンPXN(いずれもヤスハラケミカル社製)等が挙げられ、芳香族変性テルペン樹脂として、YSレジンTO、TRシリーズ(いずれもヤスハラケミカル社製)等が挙げられ、水素添加テルペン樹脂として、クリアロンP、クリアロンM、クリアロンKシリーズ(いずれもヤスハラケミカル社製)等が挙げられ、テルペンフェノール共重合樹脂として、YSポリスター2000、ポリスターU、ポリスターT、ポリスターS、マイティエースG(いずれもヤスハラケミカル社製)等が挙げられ、水添脂環式石油樹脂として、Escorez5300シリーズ、5600シリーズ(いずれもエクソンモービル社製)、芳香族系石油樹脂としてENDEX155(イーストマン社製)、脂肪族芳香族共重合系石油樹脂としてQuintoneD100(日本ゼオン社製)、脂環族系石油樹脂としてQuintone1345(日本ゼオン社製)などが挙げられる。
 熱可塑性樹脂層は、取出し電極の凹凸を埋めるのに十分な層厚を有していればよいが、その層厚としては5~50μmの範囲内が好ましい。
≪接合部(14)≫
 接合部は、本発明の封止方法により機能素子本体部の周囲に設けられ、かつ、支持基板と封止基板との間に存在する。かかる接合部を介して、支持基板と封止基板とが強固に接合され、酸素及び水分の機能素子本体部への侵入を防止することができ、これにより、封止性に優れる機能素子を提供することができる。
 接合部の厚さは、封止性を高める観点から、100nm以下であることが好ましく、50nm以下であることがより好ましい。接合部の平面方向の大きさも特に制限されないが、接合を確実に行うために、接合部の幅は、0.3mm以上であることが好ましく、0.5mm以上であることがより好ましい。また、狭ベゼル化の観点から、接合部の幅は、1.0mm以下であることが好ましく、0.8mm以下であることがより好ましい。
≪機能素子(10)≫
 本発明に係る機能素子の態様としては、公知の各種電子デバイスが使用でき、例えば、有機EL素子、光電変換素子、液晶表示素子、タッチパネル等が挙げられる。
 以下では、機能素子として、有機EL素子を例にとって説明する。
 図1Bに示すとおり、有機EL素子(機能素子)10は、支持基板12と、該支持基板12上に設けられた有機EL素子本体部(機能素子本体部)20とから構成されている。有機EL素子本体部20は、支持基板12側から、第1電極(陽極)21、正孔輸送層22、発光層23、電子輸送層24、第2電極(陰極)25が順次積層されて構成されている。支持基板12上には、有機EL素子本体部20を外部から制御するため、第1電極21からの取出し電極21a及び第2電極25からの取出し電極25aが形成されている。
 また、有機EL素子10は、第1電極21と正孔輸送層22との間に正孔注入層(図示略)を設けてもよいし、電子輸送層24と第2電極25との間に電子注入層(図示略)を設けてもよい。正孔注入層、正孔輸送層18、電子輸送層20、電子注入層は、必要に応じて設けられる任意の層である。
<支持基板(12)>
 本発明に係る有機EL素子に用いることのできる支持基板(以下、基体、基板、基材、支持体等ともいう。)としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、また透明であっても不透明であってもよい。支持基板側から光を取り出す場合には、支持基板は透明であることが好ましい。好ましく用いられる透明な支持基板としては、ガラス、石英、透明樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい支持基板は、有機EL素子にフレキシブル性を与えることが可能な樹脂フィルムである。
 樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート(TAC)、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)、セルロースアセテートフタレート、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類又はそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリルあるいはポリアリレート類、アートン(商品名JSR社製)あるいはアペル(商品名三井化学社製)といったシクロオレフィン系樹脂等を挙げられる。
 樹脂フィルムの表面には、無機物、有機物の被膜又はその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよく、JIS K 7129-1992に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)が0.01g/(m・24h)以下のガスバリアー性フィルムであることが好ましく、更には、JIS K 7126-1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が、1×10-3ml/(m・24h・atm)以下、水蒸気透過度が、1×10-5g/(m・24h)以下の高ガスバリアー性フィルムであることが好ましい。
 ガスバリアー膜を形成する材料としては、水分や酸素等素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素等を用いることができる。さらに、該膜の脆弱性を改良するために、これら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機層との積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。
 ガスバリアー膜の形成方法については特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、コーティング法等を用いることができるが、特開2004-68143号公報に記載されているような大気圧プラズマ重合法によるものが特に好ましい。
 不透明な支持基板としては、例えば、アルミ、ステンレス等の金属板、フィルムや不透明樹脂基板、セラミック製の基板等が挙げられる。
<第1電極(21)>
 第1電極(陽極)としては、仕事関数の大きい(4eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。
<取出し電極(21a、25a)>
 取出し電極は、第1及び第2電極と外部電源とを電気的に接続するものであって、その材料としては特に限定されるものではなく公知の素材を好適に使用することもでき、例えば、3層構造からなるMAM電極(Mo/Al・Nd合金/Mo)等の金属膜を用いることができる。
<正孔注入層>
 第1電極と発光層又は正孔輸送層との間に、正孔注入層(陽極バッファー層ともいう。)を存在させてもよい。正孔注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設けられる層である。
<正孔輸送層(22)>
 正孔輸送層とは、正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層は、単層又は複数層設けることができる。
<発光層(23)>
 発光層は、電極又は隣接層から注入されてくる電子及び正孔が再結合し、励起子を経由して発光する場を提供する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても、発光層と隣接層との界面であってもよい。
 発光層には、発光ドーパント(発光性ドーパント化合物、ドーパント化合物、単にドーパントともいう。)と、ホスト化合物(マトリックス材料、発光ホスト化合物、単にホストともいう。)とを含有することが好ましい。
 発光層は、単層又は複数層で構成されており、発光層が複数の場合は各発光層の間に非発光性の中間層を設けてもよい。
<電子輸送層(24)>
 電子輸送層とは、電子を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。電子輸送層は、単層又は複数層設けることができる。
<電子注入層>
 第2電極と発光層又は電子輸送層との間に、電子注入層(陰極バッファー層ともいう。)を存在させてもよい。電子注入層は、電子を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で電子輸送層に含まれる。電子注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設けられる層である。
<第2電極(25)>
 第2電極(陰極)としては、仕事関数の小さい(4eV以下)金属(電子注入性金属と称する。)、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。
<有機EL素子の製造方法>
 有機EL素子本体部の(正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層等)の形成方法について説明する。
 有機EL素子本体部の形成方法は、特に制限はなく、従来公知の例えば真空蒸着法、湿式法(ウェットプロセスともいう。)等による形成方法を用いることができる。
 湿式法としては、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、印刷法、ダイコート法、ブレードコート法、ロールコート法、スプレーコート法、カーテンコート法、LB法(ラングミュア-ブロジェット法)等があるが、均質な薄膜が得られやすく、かつ高生産性の点から、ダイコート法、ロールコート法、インクジェット法、スプレーコート法などのロール to ロール方式適性の高い方法が好ましい。
 また、層ごとに異なる成膜法を適用してもよい。成膜に蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は使用する化合物の種類等により異なるが、一般にボート加熱温度50~450℃、真空度1×10-6~1×10-2Pa、蒸着速度0.01~50nm/秒、基板温度-50~300℃、層厚0.1nm~5μm、好ましくは5nm~200nmの範囲内で適宜選ぶことが望ましい。
 有機機能層の形成は、1回の真空引きで一貫して正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、途中で取り出して異なる成膜法を施しても構わない。その際は作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。
[第2の実施形態]
 第2の実施形態は、熱収縮可能な樹脂基板上に、少なくとも無機ガスバリアー層を有する封止基板を準備する工程と、封止基板を構成する樹脂基板及び無機ガスバリアー層をともに加熱処理し、熱収縮させる工程と、を有する点において、第1の実施形態と共通しているが、下記の点で第1の実施形態と異なっている。
 なお、以下では、第1の実施形態と共通する点についての説明を省略し、異なっている点についてのみ説明する。
≪機能素子の封止構造≫
 図7は、本発明に係る封止基板、及び機能素子が封止基板により封止された封止構造を示す概略断面図である。
 図7に示すとおり、機能素子10は、支持基板12と、支持基板12上に積層された機能素子本体部20とから構成されている。支持基板12上には、機能素子本体部20を外部から制御するための取出し電極21a及び25aが形成されている。封止基板1と機能素子10とは、接合媒体層16を介して、接合されている。
 本発明に係る機能素子10の態様としては、公知の各種電子デバイスが使用でき、図7においては、その一例として、機能素子10が有機EL素子である場合を示している。
 また、封止基板1が、樹脂基板2と無機ガスバリアー層4との間に、熱可塑性樹脂層6を有していてもよいことは、第1の実施形態と同様である。
≪機能素子の封止方法≫
 本発明の機能素子の封止方法は、下記の各工程を有することを特徴とする。
(i)熱収縮可能な樹脂基板上に、少なくとも無機ガスバリアー層を有する封止基板を準備する工程
(ii)封止基板を構成する樹脂基板及び無機ガスバリアー層をともに加熱処理し、熱収縮させる工程
(iii)無機ガスバリアー層及び支持基板の少なくとも一方に、水蒸気又はシランカップリング剤からなる接合媒体層を形成する工程
(iv)封止基板と機能素子とを接合媒体層を介して重ねた状態で、加熱及び電磁波照射の少なくともいずれかを行い、接合する工程
 以下、第1の実施形態と異なる工程(iii)及び(iv)について、詳細に説明する。
<(iii)接合媒体層を形成する工程>
 接合媒体層を形成する工程では、封止基板と機能素子とを接合するため、無機ガスバリアー層及び支持基板の少なくとも一方に、水蒸気又はシランカップリング剤からなる接合媒体層を形成する。
 接合媒体層の形成方法としては、接合媒体層が水蒸気からなる場合、微小な水滴が形成可能な霧吹き噴霧器や超音波加湿器などを使用することや、微小な水滴が多数存在する高湿度の雰囲気を恒湿槽や高湿庫などで形成することが考えられる。
 一方、接合媒体層がシランカップリング剤からなる場合、シランカップリング剤をガス状化後に吸着させる方法や、水、アルコール等の溶剤で希釈し、浸漬又は噴霧する方法、スピンコート等による塗布法などが挙げられ、公知のさまざまな方法を利用できる。
<(iv)接合工程>
 接合工程では、封止基板と機能素子とを接合媒体層を介して重ねた状態で、加熱及び電磁波照射の少なくともいずれかを行い、封止基板と機能素子とを接合する。
 好ましい加温温度は、樹脂基板や熱可塑性樹脂層に用いられる材料の種類にもよるが50~150℃の範囲内であることが好ましい。この温度より低いと取出し電極の凹凸に接合面を十分に追随させることが難しく接合が不充分となり、この温度より高いと樹脂基板や熱可塑性樹脂層が容易に変形しやすくなりすぎて無機ガスバリアー層が破壊されやすくなる。
 加熱時間は、適宜選択できるが1~60分間が好ましい。
 電磁波照射は、形成した接合媒体層が分解して共有結合する条件であれば特に制限されないが、好ましい照射エネルギーとしては100mJ/cm~10J/cmの範囲内である。
 さらに、本発明においては、取出し電極の凹凸に接合面を追随させるために、加熱及び電磁波照射の少なくもいずれかを行うことに加えて、接合時又は接合後に、加圧することが好ましい。特に、熱可塑性樹脂層を設けた場合には、加熱することにより熱可塑性樹脂層中の樹脂を軟化させ、続けて加圧することで取出し電極の凹凸に接合面を容易に追随させることができる。
 加圧は、0.2~100MPaの範囲内の圧力を加えることにより行うことが好ましい。これより小さいと取出し電極の凹凸に接合面を追随させる効果が小さく、これより大きいと樹脂基板や熱可塑性樹脂層が破壊される懸念がある。加圧時間は適宜でよいが、1~60分間が好ましい。
 加圧方法は、特に限定されないが、例えば、ローラー等により加圧する方法や、プレスにより加圧する方法などが挙げられる。
 以上説明した工程(i)~(iv)に基づき、機能素子本体部が封止された機能素子を製造することができる。特に、工程(iii)及び(iv)によれば、封止基板と機能素子とを接着剤により接合させていないため、接着剤層からの水分侵入により封止性を損なうことがない。また、直接接合される無機バリアー層と支持基板とが異なる材料(例えば、無機材料と有機材料)であっても、例えば、接合媒体層をシランカップリング剤からなる層としてシランカップリング剤の反応性官能基を適宜選択することにより、これらを強固に接合させることができるので封止性を損なうことがない。
≪接合媒体層(16)≫
 本発明に係る接合媒体層は、本発明の封止方法により機能素子本体部の周囲に設けられ、かつ、支持基板と封止基板との間に存在する。かかる接合媒体層を介して、支持基板と封止基板とが強固に接合され、酸素及び水分の機能素子本体部への侵入を防止することができ、これにより、封止性に優れる機能素子を提供することができる。
 接合媒体層は、無機ガスバリアー層及び支持基板の少なくとも一方に設けられており、水蒸気又はシランカップリング剤から構成されている。
 本発明における水蒸気とは、無機ガスバリアー層と支持基板との接合面に水膜を形成するものであって、水を気相化した水蒸気や、気体中に飛散する微小水滴、又はそれらの混合物などである。この微小水滴は、水膜による接合媒体層を良好に(極薄の水膜として)形成するために、直径を100μm以下とすることが好ましい。
 シランカップリング剤は、一端に反応性官能基を有し、他端にシロキサン結合(Si-O)を有する化合物であり、接合する無機ガスバリアー層や支持基板の表面状態により種々のものを選択できる。
 シランカップリング剤としては、具体的には、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランなどのビニル基を反応性官能基として有するもの、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシランなどのエポキシ基を反応性官能基として有するもの、p-スチリルトリメトキシシランなどのスチリル基を反応性官能基として有するもの、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシランなどのメタクリル基を反応性官能基として有するもの、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシランなどのアクリル基を反応性官能基として有するもの、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-トリエトキシシリル-N-(1,3-ジメチル-ブチリデン)プロピルアミン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(ビニルベンジル)-2-アミノエチル-3-アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ基を反応性官能基として有するもの、3-ウレイドプロピルトリエトキシシランなどのウレイド基を反応性官能基として有するもの、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのメルカプト基を反応性官能基として有するもの、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィドなどのスルフィド基を反応性官能基として有するもの、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどのイソシアネート基を反応性官能基として有するもの、カルボキシ基を反応性官能基として有するもの、アルデヒド基を反応性官能基として有するもの等が挙げられる。
 これらのシランカップリング剤は、1種類でもよいし、複数種を混合して用いてもよい。
 接合媒体層の層厚は、良好な接合性とガスバリアー性を確保するために、0.1~1000nmの範囲内が好ましく、0.1~100nmの範囲内がより好ましく、0.1~10nmの範囲内が特に好ましい。
 また、接合媒体層を形成するにあたって、接合する部材を表面処理することが好ましい。表面処理の方法としては、接合媒体層と接合する部材との接合強度が高まる処理であればよく、コロナ処理、プラズマ処理、オゾン処理、電磁波照射処理などが挙げられる。
 以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量%」を表す。
 また、本実施例における熱収縮率は、以下の要領にて測定された値とする。
 まず、封止基板における任意の箇所から幅2cm×長さ100cmの帯状体を3枚切り出した。この帯状体をそれぞれその長さ方向に10cmごとに切断することにより、短辺2cm×長辺10cmの平面長方形状の試験片を30個得た。試験片の一方の短辺方向における中央部と試験片の他方の短辺における中央部とを結ぶ直線状の仮想線上に長さ8cmの標線を引いた。
 次に、試験片をJIS K 7100に規定される標準雰囲気2級(温度23±5℃、相対湿度50±3%)の雰囲気下に30分間放置した。その後、試験片に引いた標線の長さ(L(mm))をJIS B 7507に準拠したノギスを用いて小数点以下2桁まで測定した。
 次に、試験片に荷重をかけずに、所定温度の恒温槽中に設置して所定時間加熱した後、試験片をJIS K 7100に規定される標準雰囲気2級(温度23±5℃、相対湿度50±3%)の雰囲気下に30分間放置した。
 次に、試験片に引いた標線の長さ(L(mm))をJIS B 7507に準拠したノギスを用いて小数点以下2桁まで測定し、下記式に基づいて熱収縮率(%)を算出した。そして、上記と同様の手順にて、すべての試験片のそれぞれについて熱収縮率をそれぞれ測定し、その相加平均値を封止基板の熱収縮率(%)とした。
 熱収縮率(%)=[(L-L)×100]/L
[実施例1]
≪封止基板の作製≫
(1)封止基板1の作製
 スピンコーターにて株式会社きもと製のクリアハードコートを施したPET基板(50μm厚)を、株式会社アルバック製スパッタ装置の真空槽内にセットし、1×10-4Pa台まで真空引きし、放電ガスとしてアルゴンを分圧で0.5Pa導入した。雰囲気圧力が安定したところで放電を開始し、酸化ケイ素(SiO)ターゲット上にプラズマを発生させ、スパッタリングプロセスを開始した。プロセスが安定したところでシャッターを開きフィルムへの酸化ケイ素膜(SiO)形成を開始した。300nmの膜が堆積したところでシャッターを閉じて成膜を終了し、無機ガスバリアー層を有する封止基板1を作製した。
(2)封止基板2の作製
 封止基板1の作製と同様にして無機ガスバリアー層を形成した後、150℃で40分間加熱処理することで熱収縮させ、封止基板2を作製した。熱収縮率は2.0%であった。
(3)封止基板3の作製
(3.1)熱可塑性樹脂層の形成
 ポリイソブチレン(オパノールB100)を芳香族系混合溶剤(イプゾール150)に溶解して30質量%の溶液としたもの80質量部に、水添脂環式石油樹脂(Escorez5340)20質量部と、液状ポリイソブチレン(Tetrax3T)5質量部とを混合し、高速回転ミキサーで均一に分散して、ワニスを得た。
 このワニスをスピンコーターにて株式会社きもと製のクリアハードコートを施したPET基板(50μm厚)上に、乾燥後の熱可塑性樹脂層の層厚が20μmになるようアプリケーターにて均一に塗布し、80℃で30分間乾燥させることにより熱可塑性樹脂層を形成した。
(3.2)無機ガスバリアー層の形成
 続いて、封止基板1の作製と同様にして無機ガスバリアー層を形成し、150℃で10分間加熱処理することで熱収縮させ、封止基板3を作製した。熱収縮率は0.3%であった。
(4)封止基板4~7の作製
 封止基板3の作製において、150℃で所定時間加熱処理し、熱収縮率を表1記載のとおりに変更した以外は同様にして、封止基板4~7を作製した。
(5)封止基板8の作製
 封止基板3の作製において、熱可塑性樹脂層材料をオパノールB100からSIBSTAR T102に変更し、熱可塑性樹脂層と無機ガスバリアー層とを形成した後、150℃で40分間加熱処理することで熱収縮させた以外は同様にして、封止基板8を作製した。熱収縮率は2.0%であった。
(6)封止基板9の作製
 封止基板3の作製において、樹脂基板をPEN基板に変更し、熱可塑性樹脂層と無機ガスバリアー層とを形成した後、200℃で10分間加熱処理することで熱収縮させた以外は同様にして、封止基板9を作製した。熱収縮率は1.0%であった。
≪性能評価用疑似素子の作製≫
 以下、図8A~8Dを参照しながら、性能評価用疑似素子の作製方法について説明する。
 図8Aに示すとおり、ガラス基板(50mm×40mm、厚さ0.7mm)150上に、酸化インジウムスズ(ITO)をスパッタ法により成膜し、フォトリソグラフィー法によりパターニングを行い、台形状の電極152(上底:100μm、下底:150μm、高さ300nm)を設置した。電極152は、ガラス基板150の一辺の端から10mmの長さで、計10本設置し、電極152同士の中心間距離を5mmとした。
 次いで、有機EL素子の代替として、図8Bに示すように、Caを蒸着法により40mm×25mmの長方形状に100nmの厚さで蒸着し、Ca蒸着膜154とした。また、上記で作製した各封止基板を50mm×35mmの大きさに切り出し、封止基板158(図8D参照。)とした。
 これらを図4に示すような接合装置130のホットプレート(ターゲットステージ134に内蔵)上にガラス基板150を載せ、ガラス基板150のCaを蒸着した側と封止基板158の無機ガスバリアー層が形成された側とが対向するように設置した。
 その後、Caを蒸着した部分を覆う金属マスクであって、Caの周囲を囲むように、ガラス基板150の端から2.0mmの領域に幅0.4mmの接合しろのためのスリットを設けた金属マスクを、ガラス基板150と封止基板158との両方の上方にそれぞれ設置した。該金属マスクによって、設けられたガラス基板150及び封止基板158の接合しろとなる領域(のちに接合部156となる部分(図8C及び8D参照。))を、1×10-6Paの真空下でそれぞれArイオンガンで逆スパッタリングを行って表面を清浄化した。逆スパッタリングは、加速電圧を0.1~2kVとし、電流値を1~20mAとして1~10分間の照射を行った。これにより、表面が活性化される。
 清浄化後、特開2008-62267号公報に記載される方法に準じて、Siを20nmの厚さでスパッタリング後、Si膜の上をArイオンガンで再度、加速電圧を0.1~2kVとし、電流値を1~20mAとして1~10分間、表面に逆スパッタリングを行って表面を活性化させた。なお、Siのスパッタリングは、加速電圧1.5kV、電流値100mAで3分間行った。
 次いで、金属マスクを取り除き、その後真空度を1×10-7Paとして、ホットプレートを90℃に加熱し、ガラス基板150及び封止基板158の接合しろを接触させ、20MPaで3分間加圧して接合し、その後、大気中に取り出し、性能評価用疑似素子101~109を作製した。
 得られた素子は、図8C及び8Dに示されるように、ガラス基板150側、封止基板158側の両方に、接合しろの部分から接合部156が形成される。
≪性能評価用疑似素子の評価≫
(1)封止性の評価
 作製した各性能評価用疑似素子について、85℃、85%RHの環境下で500時間放置して金属Caの腐食を観察し、封止性の評価を行った。
 評価は以下の判断基準で実施した。
 評価結果を表1に示す。
◎:Caが全く腐食していない
○:腐食があるが、腐食部の面積が全体の0.5%未満である
△:腐食があるが、腐食部の面積が全体の0.5%以上、1.5%未満である
×:腐食があり、腐食部の面積が全体の1.5%以上である
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
(2)まとめ
 表1から明らかなように、性能評価用疑似素子102~109は、性能評価用疑似素子101と比較して、封止性に優れている。
 以上から、熱収縮可能な樹脂基板上に、少なくとも無機ガスバリアー層を有する封止基板を準備する工程と、封止基板を構成する樹脂基板及び無機ガスバリアー層をともに加熱処理し、熱収縮させる工程と、真空下で、封止基板と機能素子とを接合するための接合しろを、無機ガスバリアー層と支持基板とにそれぞれ形成する工程と、加熱及び加圧して、封止基板と機能素子とを接合する工程と、を順に有する機能素子の封止方法が、取出し電極の凹凸追従時におけるガスバリアー層の伸長によるクラックの発生を防止し、十分な封止性を有する機能素子を提供することに有用であることがわかる。
[実施例2]
≪有機EL素子の作製≫
 実施例1における性能評価用疑似素子101~109の作製において、Ca蒸着膜に変えて下記のようにして機能素子(有機EL素子)を作製した以外は同様にして、有機EL素子201~209を作製した。
(1)ガラス基板の洗浄
 ガラス基板の洗浄は、それぞれ、クラス10000のクリーンルーム内と、クラス100のクリーンブース内にて行った。洗浄溶媒は、半導体洗浄用洗剤及び超純水(18MΩ以上、全有機炭素(TOC):10ppb未満)を用い、超音波洗浄機とUV洗浄機とを用いた。
(2)第1電極の形成
 ガラス基板上に、厚さ150nmのITO(酸化インジウムスズ(Indiumu Tin Oxide))をスパッタ法により成膜し、フォトリソグラフィー法によりパターニングを行い、第1電極を形成した。なお、パターンは実施例1と同様のパターンとした。
(3)正孔輸送層の形成
 正孔輸送層形成用塗布液を塗布する前に、第1電極が形成されたガラス基板の洗浄表面改質処理を、波長184.9nmの低圧水銀ランプを使用し、照射強度15mW/cm、距離10mmで実施した。帯電除去処理は、微弱X線による除電器を使用し行った。
 第1電極が形成されたガラス基板の第1電極の上に、以下に示す正孔輸送層形成用塗布液を、25℃、相対湿度50%RHの環境下で、スピンコーターで塗布した後、下記の条件で乾燥及び加熱処理を行い、正孔輸送層を形成した。正孔輸送層形成用塗布液は、乾燥後の層厚が50nmになるように塗布した。
<正孔輸送層形成用塗布液の準備>
 ポリエチレンジオキシチオフェン・ポリスチレンスルホネート(PEDOT/PSS、Bayer社製 Bytron P AI 4083)を純水65%、メタノール5%で希釈した溶液を正孔輸送層形成用塗布液として準備した。
<乾燥及び加熱処理条件>
 正孔輸送層形成用塗布液を塗布した後、成膜面に向け、高さ100mm、吐出風速1m/s、幅手の風速分布5%、温度100℃で溶媒を除去した後、引き続き、加熱処理装置を用い温度150℃で裏面伝熱方式の熱処理を行い、正孔輸送層を形成した。
(4)発光層の形成
 上記で形成した正孔輸送層上に、以下に示す白色発光層形成用塗布液を、下記の条件によりスピンコーターで塗布した後、下記の条件で乾燥及び加熱処理を行い、発光層を形成した。白色発光層形成用塗布液は、乾燥後の層厚が40nmになるように塗布した。
<白色発光層形成用塗布液>
 ホスト材料として下記化合物H-A(1.0g)と、ドーパント材料として下記化合物D-A(100mg)、化合物D-B(0.2mg)及び化合物D-C(0.2mg)とを、100gのトルエンに溶解し白色発光層形成用塗布液として準備した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
<塗布条件>
 塗布工程を窒素ガス濃度99%以上の雰囲気で、塗布温度を25℃とした。
<乾燥及び加熱処理条件>
 白色発光層形成用塗布液を塗布した後、成膜面に向け、高さ100mm、吐出風速1m/s、幅手の風速分布5%、温度60℃で溶媒を除去した後、引き続き、温度130℃で加熱処理を行い、発光層を形成した。
(5)電子輸送層の形成
 上記で形成した発光層の上に、以下に示す電子輸送層形成用塗布液を下記の条件によりスピンコーターで塗布した後、下記の条件で乾燥及び加熱処理し、電子輸送層を形成した。電子輸送層形成用塗布液は、乾燥後の層厚が30nmになるように塗布した。
<塗布条件>
 塗布工程は窒素ガス濃度99%以上の雰囲気で、電子輸送層形成用塗布液の塗布温度を25℃とした。
<電子輸送層形成用塗布液>
 電子輸送層は、下記化合物E-Aを2,2,3,3-テトラフルオロ-1-プロパノール中に溶解して0.5質量%溶液とし、これを電子輸送層形成用塗布液とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
<乾燥及び加熱処理条件>
 電子輸送層形成用塗布液を塗布した後、成膜面に向け、高さ100mm、吐出風速1m/s、幅手の風速分布5%、温度60℃で溶媒を除去した後、引き続き、加熱処理部で、温度200℃で加熱処理を行い、電子輸送層を形成した。
(6)電子注入層の形成
 上記で形成した電子輸送層上に、電子注入層を形成した。まず、基板を減圧チャンバーに投入し、5×10-4Paまで減圧した。あらかじめ、真空チャンバー内のタンタル製蒸着ボートに用意しておいたフッ化セシウムを加熱し、層厚3nmの電子注入層を形成した。
(7)第2電極の形成
 上記で形成した電子注入層の上であって、第1電極の取出し電極になる部分を除く部分に、5×10-4Paの真空下で、第2電極形成材料としてアルミニウムを使用し、取出し電極を有するように蒸着法にて、発光面積が50mmになるようにマスクパターン成膜し、厚さ100nmの第2電極を積層した。
(8)裁断
 以上のように、第2電極までが形成された各積層体を、再び窒素雰囲気に移動し、規定の大きさに紫外線レーザーを用いて裁断し、有機EL素子201~209を作製した。
(9)電極リード接続
 作製した各有機EL素子に、ソニーケミカル&インフォメーションデバイス株式会社製の異方性導電フィルムDP3232S9を用いて、フレキシブルプリント基板(ベースフィルム:ポリイミド12.5μm、圧延銅箔18μm、カバーレイ:ポリイミド12.5μm、表面処理NiAuメッキ)を接続した。
 圧着条件:温度170℃(別途熱伝対を用いて測定したACF温度140℃)、圧力2MPa、10秒で圧着を行った。
≪有機EL素子の評価≫
 作製した各有機EL素子について、下記の方法に従って、加速劣化処理を施した後のダークスポットの評価を行うことにより、耐久性の評価を行った。
(1)耐久性の評価
(1.1)加速劣化処理
 作製した各有機EL素子について、85℃、85%RHの環境下で1000時間の加速劣化処理を施した後、下記のダークスポットに関する評価を行った。
(1.2)ダークスポット(DS、黒点)の評価
 加速劣化処理を施した各有機EL素子に対し、1mA/cmの電流を印加し、24時間連続発光させた後、100倍のマイクロスコープ(株式会社モリテックス製MS-804、レンズMP-ZE25-200)で素子の一部分を拡大し、撮影を行った。撮影画像を2mm四方スケール相当に切り抜き、ダークスポットの発生面積比率を求め、下記の基準に従って耐久性を評価した。
 評価ランクが、△であれば実用的な特性、○であればより実用的な特性、◎であれば全く問題のない好ましい特性であると判定した。
 評価結果を表2に示す。
◎:ダークスポット発生率が、0.3%未満である
○:ダークスポット発生率が、0.3%以上1.0%未満である
△:ダークスポット発生率が、1.0%以上2.0%未満である
×:ダークスポット発生率が、2.0%以上である
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
(2)まとめ
 表2から明らかなように、有機EL素子202~209は、有機EL素子201と比較して、ダークスポットの発生を効果的に抑制している。
 以上から、本発明の機能素子の封止方法が、封止性に優れ、ダークスポットの発生を防止することに有用であることがわかる。
[実施例3]
≪性能評価用疑似素子の作製≫
 実施例1にて作製した封止基板1~9を用いて、性能評価用疑似素子301~309を作製した。
 以下、図9A~9Dを参照しながら、性能評価用疑似素子の作製方法について説明する。
 図9Aに示すとおり、ガラス基板(50mm×40mm、厚さ0.7mm)160上に、酸化インジウムスズ(ITO)をスパッタ法により成膜し、フォトリソグラフィー法によりパターニングを行い、台形状の電極162(上底:100μm、下底:150μm、高さ300nm)を設置した。電極162は、ガラス基板160の一辺の端から10mmの長さで、計10本設置し、電極162同士の中心間距離を5mmとした。
 次いで、有機EL素子の代替として、図9Bに示すように、Caを蒸着法により40mm×25mmの長方形状に100nmの厚さで蒸着し、Ca蒸着膜164とした。
 また、実施例1で作製した各封止基板を50mm×35mmの大きさに切り出し、封止基板168(図9D参照。)とした。
 その後、図9C及び9Dに示す幅0.4mmの接合部(接合媒体層)166を形成するためのスリットを設けた金属マスクをガラス基板160と封止基板168との両方の上方にそれぞれ設置し、100Wで10分間酸素プラズマ処理した。続けて、超音波方式の加湿器を用いて、ガラス基板160及び封止基板168上に、水蒸気を吸着させた接合媒体層を形成した。
 これらを図10に示すような乾燥Nを充満させた接合装置のホットプレート(ステージ173に内蔵)上にガラス基板160を載せ、ガラス基板160のCaを蒸着した側と封止基板168の無機ガスバリアー層が形成された側とが対向するように設置した。
 その後、ガラス基板160及び封止基板168の接合部166を接触させた状態で、ホットプレートを100℃に加熱し、10MPaで10分間加圧して接合し、その後、大気中に取り出し、性能評価用疑似素子301~309を作製した。
 図10は、接合装置の一例を示す模式図である。
 接合装置170は、真空チャンバー171、ステージ172及び173を有している。
 真空チャンバー171は、内部を環境から密閉する容器であり、更に真空チャンバー171の内部から気体を排出するための真空ポンプ(図示略)、及び真空チャンバー171の外部と内部とを接続するゲートを開閉するための蓋(図示略)を備えている。真空ポンプによって、真空チャンバー171内を所定の真空度に調節することができる。
 ステージ172及び173は、対向するように配置され、それぞれの対向する面には、誘電層を有している。ステージ172は、誘電層と封止基板1との間に電圧を印加し、静電力によってその誘電層に封止基板1を吸着して固定する。同様に、ステージ173は、誘電層を介して支持基板12を吸着して固定する。
 ステージ172は、ステージ172に備えられている圧接機構(図示略)によって、真空チャンバー171に対して鉛直方向に平行移動できるようになっている。
 ステージ173は、ステージ173に備えられている移送機構(図示略)によって、真空チャンバー171に対して鉛直方向に平行移動できるようになっており、また、鉛直方向に平行な回転軸を中心に回転することもできる。
≪性能評価用疑似素子の評価≫
(1)封止性の評価
 作製した各性能評価用疑似素子について、実施例1と同様にして、封止性の評価を行った。
 評価結果を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
(2)まとめ
 表3から明らかなように、性能評価用疑似素子302~309は、性能評価用疑似素子301と比較して、封止性に優れている。
 以上から、熱収縮可能な樹脂基板上に、少なくとも無機ガスバリアー層を有する封止基板を準備する工程と、封止基板を構成する樹脂基板及び無機ガスバリアー層をともに加熱処理し、熱収縮させる工程と、無機ガスバリアー層及び支持基板の少なくとも一方に、水蒸気又はシランカップリング剤からなる接合媒体層を形成する工程と、封止基板と機能素子とを接合媒体層を介して重ねた状態で、加熱及び電磁波照射の少なくともいずれかを行い、接合する工程と、を順に有する機能素子の封止方法が、取出し電極の凹凸追従時におけるガスバリアー層の伸長によるクラックの発生を防止し、十分な封止性を有する機能素子を提供することに有用であることがわかる。
[実施例4]
≪有機EL素子の作製≫
 実施例3における性能評価用疑似素子301~309の作製において、Ca蒸着膜に変えて、実施例2に記載の機能素子(有機EL素子)を作製した以外は同様にして、有機EL素子401~409を作製した。
≪有機EL素子の評価≫
(1)耐久性の評価
 作製した各有機EL素子について、実施例2と同様にして、加速劣化処理を施した後のダークスポットの評価を行うことにより、耐久性の評価を行った。
 評価結果を表4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
(2)まとめ
 表4から明らかなように、有機EL素子402~409は、有機EL素子401と比較して、ダークスポットの発生を効果的に抑制している。
 以上から、本発明の機能素子の封止方法が、封止性に優れ、ダークスポットの発生を防止することに有用であることがわかる。
[実施例5]
 実施例3の性能評価用疑似素子304の作製において、接合媒体層とその接合条件を以下のように変更した以外は同様にして、性能評価用疑似素子501~503を作製した。実施例3と同様に封止性の評価を行ったところ、すべての性能評価用疑似素子501~503において、Caが全く腐食しておらず封止性に優れている結果が得られた。
≪性能評価用疑似素子の作製≫
 図9Bに示されるガラス基板及び実施例1で作製した封止基板4に、図9C及び9Dに示す幅0.4mmの接合部(接合媒体層)166を形成するためのスリットを設けた金属マスクをガラス基板160と封止基板168との両方の上方にそれぞれ設置し、15kJ/mの放電エネルギーにて大気圧コロナプラズマ照射を行い、表面処理した。続けて、電極162を設置したガラス基板160には3-アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業製 KBM903)の蒸気を30分間暴露し、また、封止基板168には3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業製 KBM403)の蒸気を30分間暴露して、ガラス基板160及び封止基板168のそれぞれに接合媒体層166を形成した。
 これらを図10に示すような乾燥Nを充満させた接合装置のホットプレート(ステージ173に内蔵)上にガラス基板160を載せ、ガラス基板160のCaを蒸着した側と封止基板168の無機ガスバリアー層が形成された側とが対向するように設置した。
 その後、ガラス基板160及び封止基板168の接合部166を接触させた状態で、ホットプレートを130℃に加熱し、6MPaで10分間加圧して接合し、その後、大気中に取り出し、性能評価用疑似素子501を作製した。
 性能評価用疑似素子501の作製において、3-アミノプロピルトリメトキシシランを3-メルカプトプロピルトリメトキシシランに変更し、ガラス基板160及び封止基板168の接合部166を接触させた状態で、接合部166に1J/cmのエネルギーのUV光を照射後に、ホットプレートを80℃に加熱し、6MPaで10分間加圧して接合した以外は同様にして、性能評価用疑似素子502を作製した。
 性能評価用疑似素子501の作製において、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシランをともに3-アクリロキシプロピルトリメトキシシランに変更し、ガラス基板160及び封止基板168の接合部166を接触させた状態で、接合部166に6J/cmのエネルギーのUV光を照射し、8MPaで20分間加圧して接合した以外は同様にして、性能評価用疑似素子503を作製した。
 本発明は、取出し電極の凹凸追従時における無機ガスバリアー層の伸長によるクラックの発生を防止し、十分な封止性を発現可能とする機能素子の封止方法、及びその封止方法により封止された機能素子を提供することに、特に好適に利用することができる。
1 封止基板
2 樹脂基板
4 無機ガスバリアー層
6 熱可塑性樹脂層
10 機能素子
12 支持基板
14 接合部
16 接合媒体層
20 機能素子本体部
21 第1電極
 21a 取出し電極
22 正孔輸送層
23 発光層
24 電子輸送層
25 第2電極
 25a 取出し電極
31 製造装置
32 送出しローラー
33、34、35、36 搬送ローラー
39、40 成膜ローラー
41 ガス供給管
42 プラズマ発生用電源
43、44 磁場発生装置
45 巻取りローラー
51 プラズマCVD装置
52 チャンバー
53 上部電極
54 下部電極
55 電源装置
56a、56b、56c 成膜ガス貯蔵部
57 配管
58 ガス導入口
59 プラズマ放電領域
60a、60b、60c バルブ
61 真空ポンプ
62 バルブ
127 接合界面
130 常温接合装置
131 真空チャンバー
132 イオンガン(スパッタリング源)
133、134 ターゲットステージ
135 ターゲット
136a、136b、136c ターゲット基板
137 入射線
138 出射線(スパッタ粒子)
140 常温接合装置
150、160 ガラス基板
152、162 電極
154、164 Ca蒸着膜
156、166 接合部
158、168 封止基板
170 接合装置
171 真空チャンバー
172、173 ステージ
F 荷重

Claims (6)

  1.  支持基板上に、機能素子本体部と、前記機能素子本体部から引き出された取出し電極とを有する機能素子を封止する機能素子の封止方法であって、
     熱収縮可能な樹脂基板上に、少なくとも無機ガスバリアー層を有する封止基板を準備する工程と、
     前記封止基板を構成する前記樹脂基板及び前記無機ガスバリアー層をともに加熱処理し、熱収縮させる工程と、
     真空下で、前記封止基板と前記機能素子とを接合するための接合しろを、前記無機ガスバリアー層と前記支持基板とにそれぞれ形成する工程と、
     加熱及び加圧して、前記封止基板と前記機能素子とを接合する工程と、
    を順に有することを特徴とする機能素子の封止方法。
  2.  支持基板上に、機能素子本体部と、前記機能素子本体部から引き出された取出し電極とを有する機能素子を封止する機能素子の封止方法であって、
     熱収縮可能な樹脂基板上に、少なくとも無機ガスバリアー層を有する封止基板を準備する工程と、
     前記封止基板を構成する前記樹脂基板及び前記無機ガスバリアー層をともに加熱処理し、熱収縮させる工程と、
     前記無機ガスバリアー層及び前記支持基板の少なくとも一方に、水蒸気又はシランカップリング剤からなる接合媒体層を形成する工程と、
     前記封止基板と前記機能素子とを前記接合媒体層を介して重ねた状態で、加熱及び電磁波照射の少なくともいずれかを行い、接合する工程と、
    を順に有することを特徴とする機能素子の封止方法。
  3.  前記封止基板の熱収縮率が、0.5~3.0%の範囲内であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の機能素子の封止方法。
  4.  前記樹脂基板が、2軸延伸された樹脂基板であることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の機能素子の封止方法。
  5.  前記封止基板が、前記樹脂基板と前記無機ガスバリアー層との間に、更に熱可塑性樹脂層を有することを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の機能素子の封止方法。
  6.  請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の機能素子の封止方法により封止されたことを特徴とする機能素子。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016133130A1 (ja) * 2015-02-17 2016-08-25 コニカミノルタ株式会社 封止構造体

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001237065A (ja) * 2000-02-25 2001-08-31 Toppan Printing Co Ltd 高分子el素子およびその製造方法
JP2007269957A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Fujifilm Corp ガスバリア性フィルムとその製造方法、およびそれを用いた画像表示素子
JP2008251242A (ja) * 2007-03-29 2008-10-16 Fujifilm Corp 電子デバイスおよびその製造方法
JP2011051195A (ja) * 2009-09-01 2011-03-17 Fujifilm Corp 複合フィルム
JP2011238355A (ja) * 2010-05-06 2011-11-24 Konica Minolta Holdings Inc ガスバリア性フィルム、及び有機光電変換素子、有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2013004377A (ja) * 2011-06-17 2013-01-07 Sharp Corp 有機薄膜、ガスバリア膜、接着膜、表示装置、フィルム

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001237065A (ja) * 2000-02-25 2001-08-31 Toppan Printing Co Ltd 高分子el素子およびその製造方法
JP2007269957A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Fujifilm Corp ガスバリア性フィルムとその製造方法、およびそれを用いた画像表示素子
JP2008251242A (ja) * 2007-03-29 2008-10-16 Fujifilm Corp 電子デバイスおよびその製造方法
JP2011051195A (ja) * 2009-09-01 2011-03-17 Fujifilm Corp 複合フィルム
JP2011238355A (ja) * 2010-05-06 2011-11-24 Konica Minolta Holdings Inc ガスバリア性フィルム、及び有機光電変換素子、有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2013004377A (ja) * 2011-06-17 2013-01-07 Sharp Corp 有機薄膜、ガスバリア膜、接着膜、表示装置、フィルム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016133130A1 (ja) * 2015-02-17 2016-08-25 コニカミノルタ株式会社 封止構造体
JPWO2016133130A1 (ja) * 2015-02-17 2017-12-28 コニカミノルタ株式会社 封止構造体

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