(57)【要約】【課題】有機ＥＬ素子などの電子素子を封止するための、封止性能を高め、封止構造の接合部の額幅を狭くする、封止方法又は封止構造を提供することを目的とする。【解決手段】接合面上に互いを接合するための環状接合部を有する、素子基板と封止基板との間に電子素子を封止する方法であって、素子基板の接合面上の環状接合部に囲まれた領域内に、電子素子を形成し、環状接合部に囲まれた領域内に、素子基板又は封止基板を貫通して、電子素子を封止構造の外部と電気的に連結するための貫通電極を形成し、環状接合部とこれに対応する封止基板上の環状接合部との表面に、無機接着層を形成し、素子基板の環状接合部と封止基板の環状接合部とを互いに接触させて接合することで、素子基板と封止基板との間に電子素子を封止すること、を備える封止方法。【選択図】図１
2014123514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合面上に互いを接合するための環状接合部を有する、素子基板と封止基板との間に電子素子を封止する方法であって、
素子基板の接合面上の環状接合部に囲まれた領域内に、電子素子を形成し、
環状接合部に囲まれた領域内に、素子基板又は封止基板を貫通して、電子素子を封止構造の外部と電気的に連結するための貫通電極を形成し、
前記環状接合部とこれに対応する封止基板上の環状接合部との少なくとも一方の表面に、無機接着層を形成し、
素子基板の環状接合部と封止基板の環状接合部とを互いに接触させて接合することで、素子基板と封止基板との間に電子素子を封止すること、
を備える、電子素子の封止方法。
【請求項２】
前記無機接着層の形成後に、前記環状接合部とこれに対応する封止基板上の環状接合部との少なくとも一方の表面に対して、表面活性化処理を行うことを更に有する、請求項１に記載の、電子素子の封止方法。
【請求項３】
前記無機接着層の形成前に、無機接着層が形成される表面に対して、表面活性化処理を行うことを更に有する、請求項１又は２に記載の、電子素子の封止方法。
【請求項４】
前記方法は、素子基板上で、電子素子のための素子電極を形成することを更に備え、
貫通電極を形成するステップは、素子基板と封止基板が接触するときに貫通電極が前記素子電極と接触するように、貫通電極を形成することを含み、
素子基板と封止基板とを接触させるステップにおいて、貫通電極と電子素子との間の電気的接続が確立される、
請求項１から３のいずれか一項に記載の、電子素子の封止方法。
【請求項５】
素子基板と封止基板とを接触させる前に、
貫通電極の接合面に対して表面活性化処理を行い、
素子電極の接合面に対して表面活性化処理を行う、
ことを更に含む、請求項４に記載の、電子素子の封止方法。
【請求項６】
前記貫通電極を形成するステップは、
貫通電極を形成する基板に、貫通孔を形成し
当該貫通孔の壁面に、貫通電極と貫通孔との間を密封する密封部材を形成し、
貫通孔内に、貫通電極を形成する金属で埋める、
ことを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の、電子素子の封止方法。
【請求項７】
前記貫通電極を形成するステップは、
貫通電極を形成する基板に、貫通孔を形成し、
貫通孔内に、金属を埋め込み、
前記埋め込まれた金属と貫通孔の内壁との間を密封する密封部材を形成する、
ことを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の、電子素子の封止方法。
【請求項８】
封止基板に、環状接合部に囲まれた領域内に電子素子を収容するための凹部を設けることを更に備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の、電子素子の封止方法。
【請求項９】
無機接着層を形成する前に、電子素子と封止基板との間の空間を埋める充填層を形成する、請求項１から８のいずれか一項に記載の、電子素子の封止方法。
【請求項１０】
電子素子と前記充填層との間に保護膜を形成する、請求項９に記載の、電子素子の封止方法。
【請求項１１】
素子基板と封止基板とを接触させた後で、封止構造の外側から環状接合部を封止するための側面封止部を形成する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の、電子素子の封止方法。
【請求項１２】
素子基板と封止基板との間に電子素子を封止する方法であって、
素子基板上の環状接合部に囲まれた領域に、電子素子を形成し、
前記環状接合部の表面とこれに対応する封止基板上の環状接合部の表面の少なくとも一方に無機接着層を形成し、
素子基板の環状接合部と封止基板の環状接合部とを互いに接触させて、素子基板と封止基板との間であって前記環状接合部に囲まれた領域に電子素子を封止すること、
を備える、電子素子の封止方法。
【請求項１３】
接合面上に互いを接合するための環状接合部がそれぞれ規定された、素子基板と封止基板との間に電子素子を封止する方法であって、
素子基板の接合面上の環状接合部に囲まれた領域内に、電子素子を形成し、
環状接合部に囲まれた領域内に、電子素子を封止構造の外部と電気的に連結するための貫通電極が形成された、素子基板又は封止基板を用意し、
前記環状接合部とこれに対応する封止基板上の環状接合部との少なくとも一方の表面に、無機接着層を形成し、
素子基板の環状接合部と封止基板の環状接合部とを互いに接触させて接合することで、素子基板と封止基板との間に電子素子を封止すること、
を備える、電子素子の封止方法。
【請求項１４】
素子基板と封止基板との間に電子素子を封止する封止構造であって、
接合面上に環状接合部が規定された素子基板であって、当該環状接合部に囲まれた領域に、電子素子が形成された素子基板と、
封止基板の表面上に素子基板の環状接合部に対応するように規定された環状接合部を有する封止基板と、
環状接合部の接合面に形成され、素子基板と封止基板とを接合して、環状接合部に囲まれた領域を密閉する無機接着層と、
前記環状接合部に囲まれた領域内において、素子基板又は封止基板を貫通して、電子素子を封止構造の外部と電気的に連結するように形成された貫通電極と、
を備える、電子素子の封止構造。
【請求項１５】
封止基板の接合面は、環状接合部に囲まれた領域内に凹部を有し、当該凹部の内部に電子素子を収容することを特徴とする、請求項１４に記載の、電子素子の封止構造。
【請求項１６】
前記貫通電極は、電子素子に駆動電力を与える電源線と、電子素子に制御信号を送信する信号線とを含む、請求項１４又は１５に記載の、電子素子の封止構造。
【請求項１７】
前記貫通電極は、素子基板又は封止基板を貫通するように形成された貫通孔を通り、
貫通電極と貫通孔の間の隙間は、無機材料で密封されている、
請求項１４から１６のいずれか一項に記載の、電子素子の封止構造。
【請求項１８】
電子素子と封止基板との間の空間に充填層が配置されている、
請求項１４から１７のいずれか一項に記載の、電子素子の封止構造。
【請求項１９】
電子素子と前記充填層との間に保護膜が配置されている、請求項１８に記載の、電子素子の封止構造。
【請求項２０】
封止構造の外側から環状接合部を更に封止する側面封止部が設けられた、請求項１４から１９のいずれか一項に記載の、電子素子の封止構造。
【請求項２１】
素子基板は、電子素子の発する光の波長に対して透明であり、
貫通電極は、封止基板を貫通して形成されている、
請求項１４から２０のいずれか一項に記載の、電子素子の封止構造。
【請求項２２】
封止基板は、電子素子の発する光の波長に対して実質的に透明であり、
貫通電極は、素子基板を貫通して形成されている、
請求項１４から２０のいずれか一項に記載の、電子素子の封止構造。
【請求項２３】
無機接着層は、遷移金属、はんだ合金又はこれらの合金、半導体、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）、酸化窒化ケイ素（ＳｉＮｘＯｙ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、炭化チタン（ＴｉＣ）を主成分として含んで形成される、又はこれらの多層膜として形成されることを特徴とする、請求項１４から２２のいずれか一項に記載の、電子素子の封止構造。
【請求項２４】
素子基板と封止基板との間に電子素子を封止する封止構造であって、
素子基板の表面上に規定された環状接合部に囲まれた領域に、電子素子が形成された素子基板と、
封止基板の表面上に素子基板の環状接合部に対応するように規定された環状接合部を有する封止基板と、
環状接合部に囲まれた領域を密閉するように、環状接合部の接合面に配置され、素子基板と封止基板とを接合する無機接着層と、
を備える、電子素子の封止構造。
【請求項２５】
請求項１４から２４のいずれか一項に記載の封止構造を用いた画像表示装置。
【請求項２６】
請求項１４から２４のいずれか一項に記載の封止構造を用いた太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子などの電子素子の封止方法、及び封止構造に関する。
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）を利用した有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）は、透明基板上に有機化合物からなる面状の発光層により構成され、薄型ディスプレイなどへの実用化が進んできている。有機ＥＬ素子を利用した有機ＥＬディスプレイは、液晶ディスプレイに比べ、視野角が大きく、消費電力が小さいので、商業利用価値が高い。
【０００３】
有機ＥＬ素子には、電極に使われる活性な金属が水や酸素と反応して絶縁体を形成するなどの理由から、機能が劣化し、寿命が短くなるという問題がある。そこで、有機ＥＬ素子を水や酸素を含む外気から遮断するような封止構造を形成する必要がある。
【０００４】
一般に、有機ＥＬ素子の封止構造は、基板（デバイス基板又は素子基板）上に有機ＥＬ薄膜を形成し、この有機ＥＬ薄膜を閉じ込めるように封止材（封止基板）を素子基板に接着又は接合させて形成される。この際、有機ＥＬ素子と外部の駆動回路等の電気回路とを結合するための配線（引き出し電極）は、素子基板と封止基板との接合界面を通るように、予め素子基板に形成される場合が多い（特許文献１）。
【０００５】
従来、引き出し電極を挟む素子基板と封止基板との接合は、平面同士の接合にはなりにくいので、基板の接合部に接着部材を介在させて、この接着部材により接合界面で封止するとともに、引き出し電極による厚さや凹凸を吸収するように行われる場合が多い。例えば、この接着部材としては、比較的低融点のフリットガラス（ガラスフリット、ガラス粉体）や加熱を必要としない光架橋高分子などが用いられる。
【０００６】
しかし、ガラスフリットとして低融点ガラス材料のものを用いても、上記接合には、摂氏３００度程度での加熱が必要である。また、高分子材料は、ガスに対しては透過性が高い。そして、いずれの場合も、引き出し電極の分だけ接合部材の厚さを確保したり、上述のように引き出し電極の存在により凹凸のある表面間の接合となるために、外部からのガスの侵入を効率よく遮断することが困難であった。
【０００７】
さらに、引き出し電極を接合界面を通るように形成すると、基板面に垂直方向から見た場合に、有機ＥＬ薄膜の領域（発光領域）の外側に引き出し電極や接合部の領域を設ける必要がある。このため、有機ＥＬ封止構造の額の領域を広くとる必要があり、例えば３〜４ｍｍ程度の額領域を確保しなければならない場合が多い。このような広い額領域により、例えば１００ｍｍ四方の有機ＥＬパネルを作成する場合には、画面の縮小化、またはパネルを貼り合わせて大画面を作成することができないなどの問題が生じている。すなわち、接合界面に引き出し電極を設ける構成は、いわゆる有機ＥＬデバイスの狭額化の障害となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−６４５９０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本願発明は、有機ＥＬ素子などの電子素子を封止するための、封止性能を高め、封止構造の接合部の額幅を狭くする、封止方法又は封止構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の技術的課題を解決するために、本願発明に係る、電子素子を封止する方法は、接合面上に互いを接合するための環状接合部を有する、素子基板と封止基板との間に電子素子を封止する方法であって、素子基板の接合面上の環状接合部に囲まれた領域内に、電子素子を形成し、環状接合部に囲まれた領域内に、素子基板又は封止基板を貫通して、電子素子を封止構造の外部と電気的に連結するための貫通電極を形成し、環状接合部とこれに対応する封止基板上の環状接合部との少なくとも一方の表面に、無機接着層を形成し、素子基板の環状接合部と封止基板の環状接合部とを互いに接触させて接合することで、素子基板と封止基板との間に電子素子を封止すること、を備えるようにしたものである。本願発明によれば、貫通電極が封止される電子素子の引き出し電極となるので、従来の引き出し電極が環状接合部の界面を通る構成をとる必要はなくなり、環状接合部を平面同士で接触させることができる。したがって、接合部における基板間の間隔を極めて小さくすることができる。当該間隔は、従来の封止構造では数μｍであったのに対して、本願発明によれば、ほぼ無機接着層の厚さと同じとすることができ、すなわち１００ｎｍ以下、１０ｎｍ程度にまで小さくすることができる。さらに、無機材料は有機材料にくらべてガス透過性が低いので、接合界面での密封性を上げることができ、封止構造の封止性能を著しく向上させ、電子素子の寿命を伸ばすことができる。さらに、従来引き出し電極のために額縁の幅が広かったのに対して、接合界面を通らない貫通電極を使用することが可能となったことで、額縁を狭くすることができる。よって、より広い有機ＥＬ画面を形成することができる。
【００１１】
上記電子素子を封止する方法は、無機接着層の形成後に、環状接合部とこれに対応する封止基板上の環状接合部との少なくとも一方の表面に対して、表面活性化処理を行うことを更に有するようにしてもよい。このように、接合面に対して表面活性化処理を行うことで、従来必要だった有機接着材を用いなくても、無機材料を用いて比較的低温で基板を接合することができる。これにより、熱処理に敏感な有機ＥＬ素子などの電子素子への影響を小さくすることができる。表面活性化処理を粒子ビームの照射により行う場合には、粒子ビームに鉄やクロムなどの金属、特に遷移金属を無機接着層等の表面にドープすることができ、これにより接着強度を向上させることができる。
【００１２】
上記電子素子を封止する方法は、無機接着層の形成前に、無機接着層が形成される表面に対して、表面活性化処理を行うことを更に有するようにしてもよい。これにより、無機接着層の基板への接着強度が上がり、密着度が向上するので、接合界面での密封性を向上させることができる。表面活性化処理を粒子ビームの照射により行う場合には、粒子ビームに鉄やクロムなどの金属、特に遷移金属を無機接着層が形成される基板表面にドープすることができ、これにより接着強度を向上させることができる。
【００１３】
上記電子素子を封止する方法は、素子基板上で、電子素子のための素子電極を形成することを更に備え、貫通電極を形成するステップは、素子基板と封止基板が接触するときに貫通電極が素子電極と接触するように、貫通電極を形成することを含み、素子基板と封止基板とを接触させるステップにおいて、貫通電極と電子素子との間の電気的接続が確立されるようにしてもよい。これにより、貫通電極と電子素子との間の電気的接続を、より確実に行うことができる。
【００１４】
上記電子素子を封止する方法は、表面活性化処理を行うステップが、貫通電極の接合面に対して表面活性化処理を行い、素子電極の接合面に対して表面活性化処理を行うようにしてもよい。これにより、貫通電極と素子電極との接合面に表面活性化処理を行うことで、貫通電極と素子電極との接合強度を上げ、常温又は低いサーマルバジェットで電気的接続を確立して、電気抵抗率を下げることができる。
【００１５】
上記電子素子を封止する方法は、貫通電極を形成するステップが、貫通電極を形成する基板に、貫通孔を形成し、当該貫通孔の壁面に、貫通電極と貫通孔との間を密封する密封部材を形成し、貫通孔内に、貫通電極を形成する金属で埋めることを含むようにしてもよい。これにより、貫通電極近傍の密閉性能を上げることができる。
【００１６】
上記電子素子を封止する方法は、貫通電極を形成するステップが、貫通電極を形成する基板に、貫通孔を形成し、貫通孔内に、金属を埋め込み、埋め込まれた金属と貫通孔の内壁との間を密封する密封部材を形成することを含むようにしてもよい。これにより、まず所定の貫通電極を形成した後に、貫通孔を密閉することにより、所望の貫通電極を形成した上で、効率よく密封部材を形成することができる。
【００１７】
上記電子素子を封止する方法は、封止基板に、環状接合部に囲まれた領域内に電子素子を収容するための凹部を設けることを更に備えるようにしてもよい。これにより、素子基板と封止基板とで効率的に囲んで閉じ込めることができ、よって封止構造の封止性をさらに向上させることができる。また、封止される電子素子の封止基板への接触を防ぐことができる。
【００１８】
上記電子素子を封止する方法は、無機接着層を形成する前に、電子素子と封止基板との間の空間を埋める充填層を形成するようにしてもよい。これにより、表面活性化処理と基板の接触とを真空中で行う場合でも、封止後に大気による圧力で封止基板が電子素子に接触するとともに、基板が損傷を受けることを回避して、安定な封止構造を形成することができる。さらには、充填層を介して電子素子が発する熱の拡散を更に促進させることができる。また、充填層に、除湿機能を有する材料を用いることで、封止構造の封止性能を更に上げて、電子素子の寿命を更に延ばすことができる。
【００１９】
上記電子素子を封止する方法は、電子素子と充填層との間に保護膜を形成するようにしてもよい。これにより、充填層からの有害物質の電子素子への拡散を防止又は抑制することができる。さらには、電子素子が発する熱の拡散を更に促進させることができる。
【００２０】
上記電子素子を封止する方法は、素子基板と封止基板とを接触させた後で、封止構造の外側から環状接合部を封止するための側面封止部を形成するようにしてもよい。これにより、封止構造の封止性能を更に上げて、封止構造の封止性能を更に上げて、電子素子の寿命を更に延ばすことができる。
【００２１】
さらに、本願発明に係る電子素子を封止する方法は、素子基板と封止基板との間に電子素子を封止する方法であって、素子基板上の環状接合部に囲まれた領域に、電子素子を形成し、環状接合部の表面とこれに対応する封止基板上の環状接合部の表面の少なくとも一方に無機接着層を形成し、素子基板の環状接合部と封止基板の環状接合部とを互いに接触させて、素子基板と封止基板との間であって環状接合部に囲まれた領域に電子素子を封止すること、を備えていてもよい。本願発明によれば、基板同士の接合に無機材料を接着層として用い、これに表面活性化処理を施すことで、強固で密封性の高い封止構造を比較的低温でのプロセスで形成することができる。したがって、封止構造内の電子素子を外部と電気的に接続するための配線、接合界面を介せずに基板を貫通するように形成することも可能となる。これにより、環状接合部を平面同士で接触させることができ、接合部における基板間の間隔を極めて小さくすることができる。この間隔は、無機接着層の厚さほぼ同じ大きさにすることができる。さらに、表面活性化処理を行うことで、従来必要だった有機接着材を用いなくても、無機材料を用いて基板を接合することができる。したがって、これにより、接合界面での密封性を上げることができ、封止構造の封止性能を著しく向上させ、有機ＥＬ素子の寿命を伸ばすことができる。そして、従来引き出し電極のために額縁の幅が広かったのに対して、接合部の面積を小さくすることができるので、額縁を狭くすることが可能になる。よって、より広い有機ＥＬ画面を形成することができる。
【００２２】
さらにまた、本願発明に係る電子素子を封止する方法は、接合面上に互いを接合するための環状接合部がそれぞれ規定された、素子基板と封止基板との間に電子素子を封止する方法であって、素子基板の接合面上の環状接合部に囲まれた領域内に、電子素子を形成し、環状接合部に囲まれた領域内に、電子素子を封止構造の外部と電気的に連結するための貫通電極が形成された、素子基板又は封止基板を用意し、環状接合部とこれに対応する封止基板上の環状接合部との少なくとも一方の表面に、無機接着層を形成し、素子基板の環状接合部と封止基板の環状接合部とを互いに接触させて接合することで、素子基板と封止基板との間に電子素子を封止すること、を備えていてもよい。本願発明によれば、貫通電極が電子素子の引き出し電極となるので、従来の引き出し電極は環状接合部の界面を通る構成をとる必要はなくなり、環状接合部は平面同士で接触されうる。さらに、表面活性化処理を行うことで、従来必要だった有機接着材を用いなくても、環状接合部の界面の密閉度が上がり、電子素子の封止性能を著しく向上し、電子素子の寿命を伸ばすことができる。そして、従来引き出し電極のために生じた額縁の幅を狭くすることができ、よって、より広い有機ＥＬ画面を形成することができる。
【００２３】
本願発明に係る電子素子の封止構造は、素子基板と封止基板との間に電子素子を封止する封止構造であって、接合面上に環状接合部が規定された素子基板であって、当該環状接合部に囲まれた領域に、電子素子が形成された素子基板と、封止基板の表面上に素子基板の環状接合部に対応するように規定された環状接合部を有する封止基板と、環状接合部の接合面に形成され、素子基板と封止基板とを接合して、環状接合部に囲まれた領域を密閉する無機接着層と、環状接合部に囲まれた領域内において、素子基板又は封止基板を貫通して、電子素子を封止構造の外部と電気的に連結するように形成された貫通電極と、を備えるように構成された封止構造である。本願発明によれば、貫通電極が封止される電子素子の引き出し電極となるので、従来の引き出し電極が環状接合部の界面を通る構成をとる必要はなくなり、環状接合部を平面同士で接触させることができる。したがって、接合部における基板間の間隔を極めて小さくすることができる。当該間隔は、従来の封止構造では数μｍであったのに対して、本願発明によれば、ほぼ無機接着層の厚さと同じとすることができ、すなわち１００ｎｍ以下、１０ｎｍ程度にまで小さくすることができる。これにより、接合界面におけるガス透過性を極めて小さくすることができる。さらに、表面活性化処理を行うことで、従来必要だった有機接着材を用いなくても、無機材料を用いて比較的低温で基板を接合することができる。したがって、これにより、熱処理に敏感な有機ＥＬ素子などの電子素子への影響を小さくして、接合界面での密封性を上げることができ、封止構造の封止性能を著しく向上させ、電子素子の寿命を伸ばすことができる。そして、従来引き出し電極のために額縁の幅が広かったのに対して、接合界面を通らない貫通電極を使用することが可能となったことで、額縁を狭くすることができる。よって、より広い有機ＥＬ画面を形成することができる。
【００２４】
上記電子素子の封止構造は、封止基板の接合面が、環状接合部に囲まれた領域内に凹部を有し、当該凹部の内部に電子素子を収容するように構成されてもよい。これにより、素子基板と封止基板とで効率的に囲んで閉じ込めることができ、よって封止構造の封止性をさらに向上させることができる。また、封止される電子素子の封止基板への接触を防ぐことができる。
【００２５】
上記電子素子の封止構造は、貫通電極が、電子素子に駆動電力を与える電源線と、電子素子に制御信号を送信する信号線とを含むように構成されてもよい。これにより、電源線を介して電子素子に駆動電力を与え、信号線を介して電子素子に制御信号を送信することができる。
【００２６】
上記電子素子の封止構造は、貫通電極が、素子基板又は封止基板を貫通するように形成された貫通孔を通り、貫通電極と貫通孔の間の隙間は、無機材料で密封されているように構成されてもよい。これにより、貫通電極近傍の密閉性能を上げることができる。
【００２７】
上記電子素子の封止構造は、電子素子と封止基板との間の空間に充填層が配置されるように構成されてもよい。これにより、当該封止構造が、表面活性化処理と基板の接触とを真空中で行うことにより形成される場合でも、封止後に大気による圧力で封止基板が電子素子に接触するとともに、基板が損傷を受けることを回避して、安定な封止構造を形成することができる。さらには、充填層を介して電子素子が発する熱の拡散を更に促進させることができる。また、充填層に、除湿機能を有する材料を用いることで、封止構造の封止性能を更に上げて、電子素子の寿命を更に延ばすことができる。
【００２８】
上記電子素子の封止構造は、電子素子と充填層との間に保護膜が配置されるように構成されてもよい。これにより、充填層からの有害物質の電子素子への拡散を防止又は抑制することができる。さらには、電子素子が発する熱の拡散を更に容易にすることができる。の寿命が更に延びる。
【００２９】
上記電子素子の封止構造は、封止構造の外側から環状接合部を更に封止する側面封止部が設けられるように構成されてもよい。これにより、封止構造の封止性能を更に上げて、封止構造の封止性能を更に上げて、電子素子の寿命を更に延ばすことができる。
【００３０】
上記電子素子の封止構造は、素子基板が、電子素子の発する光の波長に対して透明であり、貫通電極が、封止基板を貫通して形成されるように構成されてもよい。これにより、電子素子からの発光を封止基板側から発する、ボトムエミッション型の発光デバイスを構成することができる。
【００３１】
上記電子素子の封止構造は、封止基板が、電子素子の発する光の波長に対して実質的に透明であり、貫通電極が、素子基板を貫通して形成されるように構成されてもよい。これにより、電子素子からの発光を素子基板側から発する、トップエミッション型の発光デバイスを構成することができる。
【００３２】
上記電子素子の封止構造は、無機接着層が、遷移金属、はんだ合金又はこれらの合金、半導体、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）、酸化窒化ケイ素（ＳｉＮｘＯｙ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、炭化チタン（ＴｉＣ）を主成分として含んで形成される、又はこれらの多層膜として形成されることを特徴とする、請求項Ｂ１からＢ９のいずれか一項に記載の、電子素子の封止構造。これにより、これらの材料を無機接着層に使用することで、表面活性化処理により、形成される接合界面の接合強度を高めて、環状接合面における密封性を更に向上することができる。
【００３３】
本願発明に係る電子素子の封止構造は、素子基板と封止基板との間に電子素子を封止する封止構造であって、素子基板の表面上に規定された環状接合部に囲まれた領域に、電子素子が形成された素子基板と、封止基板の表面上に素子基板の環状接合部に対応するように規定された環状接合部を有する封止基板と、環状接合部に囲まれた領域を密閉するように、環状接合部の接合面に配置され、素子基板と封止基板とを接合する無機接着層と、を備えるように構成された封止構造である。本願発明によれば、貫通電極が電子素子の引き出し電極となるので、従来の引き出し電極は環状接合部の界面を通る構成をとる必要はなくなり、環状接合部は平面同士で接触されて形成されうる。さらに、従来必要だった有機接着材を用いなくても、環状接合部の界面の密閉度が上がり、電子素子の封止性能を著しく向上し、電子素子の寿命を伸ばすことができる。そして、従来引き出し電極のために生じた額縁の幅を狭くすることができ、よって、より広い有機ＥＬ画面を形成することができる。
【００３４】
本願発明に係る電子素子の封止構造は、画像表示装置に用いられてもよい。これにより、額の幅の小さい画像表示装置を構成することができる。
【００３５】
本願発明に係る電子素子の封止構造は、太陽電池に用いられてもよい。これにより、額の幅の小さく、単位面積当たりの発電量がより多い太陽電池を構成することができる。
【発明の効果】
【００３６】
本願発明によれば、貫通電極が有機ＥＬ素子などの電子素子の引き出し電極となるので、従来の引き出し電極が環状接合部の界面を通る構成をとる必要はなくなり、環状接合部を平面同士で接触させることができる。したがって、接合部における基板間の間隔を極めて小さくすることができる。当該間隔は、従来の封止構造では数μｍであったのに対して、本願発明によれば、ほぼ無機接着層の厚さと同じとすることができ、すなわち１００ｎｍ以下、１０ｎｍ程度にまで小さくすることができる。これにより、接合界面におけるガス透過性を極めて小さくすることができる。さらに、表面活性化処理を行うことで、従来必要だった有機接着材を用いなくても、無機材料を用いて比較的低温で基板を接合することができる。したがって、これにより、熱処理に敏感な有機ＥＬ素子などの電子素子への影響を小さくして、接合界面での密封性を上げることができ、封止構造の封止性能を著しく向上させ、当該電子素子の寿命を伸ばすことができる。そして、従来引き出し電極のために額縁の幅が広かったのに対して、接合界面を通らない貫通電極を使用することが可能となったことで、額縁を狭くすることができる。よって、より広い有機ＥＬ画面を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第一の実施形態に係る接合方法を示すフローチャートである。
【図２】第一の実施形態に係る接合方法の各工程を示す概略断面図である。
【図３】第一の実施形態に係る接合方法の各工程を示す概略断面図である。
【図４】貫通電極の形成工程を示す概略断面図である。
【図５】第一の実施形態に係る封止構造を示す正面断面図である。
【図６】第一の実施形態の変形例に係る封止構造を示す正面断面図である。
【図７】第一の実施形態の変形例に係る封止構造を示す正面断面図である。
【図８】第一の実施形態の変形例に係る封止構造を示す正面断面図である。
【図９】第二の実施形態に係る封止構造を示す正面断面図である。
【図１０】第二の実施形態に係る接合方法の各工程を示す概略断面図である。
【図１１】第二の実施形態に係る接合方法の各工程を示す概略断面図である。
【図１２】第三の実施形態に係る封止構造を示す正面断面図である。
【図１３】第一の実施形態の変形例に係る封止構造を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、添付の図面を参照して本願発明に係る実施形態を説明する。以下の実施形態においては、電子素子として有機ＥＬ素子を用いて説明する。
【００３９】
＜１．  第一の実施形態＞
図１は、本願発明の第一の実施形態に係る有機ＥＬ素子の封止方法を示すフローチャートである。図２及び図３は、本願発明の第一の実施形態に係る有機ＥＬ素子の封止方法の各工程を示す概略断面図である。以下、第一の実施形態について、図１、図２及び図３を用いて説明する。
【００４０】
本願発明の第一の実施形態によれば、ステップＳ１において、素子基板１０の接合面１１上の環状接合部１２に囲まれた領域内、又は有機ＥＬ素子形成領域内に、有機ＥＬ素子３０を形成し（図２（ａ）及び（ｂ））、ステップＳ２において、封止基板２０の接合面２１上の環状接合部２２に囲まれた領域内に、封止基板２０を貫通して、有機ＥＬ素子３０を封止構造の外部と電気的に連結するための貫通電極５０を形成し（図２（ｄ）及び（ｅ））、ステップＳ３において、素子基板１０上の環状接合部１２と封止基板２０上の環状接合部２２との表面に、無機接着層１３，２３を形成し（図２（ｃ）及び（ｆ））、ステップＳ４において、無機接着層１３，２３が形成された、素子基板１０上の環状接合部１２と封止基板２０上の環状接合部２２との表面に対して、所定の運動エネルギーを有する粒子６０を衝突させることで表面活性化処理を行い（図３（ｇ））、そして、ステップＳ５において、素子基板１０の環状接合部１２と封止基板２０の環状接合部２２とを無機接着層１３，２３を介して互いに接触させて接合することで、素子基板１０と封止基板２０との間に有機ＥＬ素子３０を封止する（図３（ｆ））。
【００４１】
以下、上記各ステップについて、より詳細に説明する。
【００４２】
＜有機ＥＬ素子の形成＞
まず、本実施形態のステップＳ１について説明する。本願においては、有機ＥＬ素子３０が形成される素子基板１０についても、封止基板２０についても、封止後に封止構造の内部に向く面を接合面１１，２１と呼ぶ。素子基板１０と封止基板２０の接合面１１，２１上には、他の基板と接触して接合されるための接合部１２，２２が規定されている。
【００４３】
当該接合部１２，２２は、接合面１１，２１に垂直な方向から見て、ある幅を有する帯の形態で環状に規定され、封止後にこの環状接合部１２，２２の内側に有機ＥＬ素子３０が封止されるようになっている。したがって、有機ＥＬ素子３０は、素子基板１０の接合面１１上であって、上記環状接合部１２の内側に形成される（図２（ｂ）参照）。
【００４４】
本願において、「環状」とは、閉じた構造であれ、その内部と外部とを分ける構造を意味するのであって、その形状を限定するものではない。例えば、「環状」は、ほぼ四角形であってもよく、部分的又は全体的に丸みを帯びていてもよく、その他の形状をしていてもよい。すなわち、接合面に垂直な方向から見たときに、有機ＥＬ素子を取り囲む閉じた構造であればよい。
【００４５】
なお、環状接合部１２，２２は、接合面１１，２１上の基板１０，２０の外周部又は外周近傍に規定されることが好ましい。これにより、基板１０，２０の面積に対する有機ＥＬ素子３０の占有する面積を大きくすることで、基板を有効に使用することができる。しかし、接合部１２，２２の接合面１１，２１上の位置は、これに限られず、封止構造の態様などに応じて適宜変更されうる。
【００４６】
本実施形態においては、素子基板１０と封止基板２０の双方がガラスで形成されている。高分子材料はガス（気体）透過性が比較的高いのに対し、ガラス材料は、ガス（気体）透過性が極めて高いので有機ＥＬ素子などのための封止構造の形成に適している。しかし、基板の材質はガラス材料に限られない。基板は、フレキシブル基板でもよい。
【００４７】
また、封止基板１０と素子基板２０とのうち、有機ＥＬ素子から発せられた光が封止構造から放射されていく際に通過する基板は、この光に対して透明であることが好ましい。他方の基板は、透明でなくても構わない。ここで、「透明」とは、有機ＥＬ素子から発光される光が、封止構造から目的に応じて十分な量の光が透過できるという意味である。
【００４８】
なお、有機ＥＬ素子３０は、一般的に、発光層を挟むように、片側に電子輸送層、電子注入層、反対側に正孔輸送層、正孔注入層を有して構成され、電子注入層には陰電極、正孔注入層には陽電極が形成される（以降、素子電極３１，３２とも呼ぶ。）。一般的に、陰電極はアルミニウム、銀・マグネシウム合金、カルシウム等の金属により、陽電極はＩＴＯ（酸化インジウムスズ）からなる透明導電性材料から形成される。しかし、有機ＥＬ素子３０及び素子電極３１，３２は、これに限定されない。
【００４９】
＜貫通電極の形成＞
本実施形態では、ステップＳ２において、封止基板２０の環状接合部２２に囲まれた領域内に、当該封止基板２０を貫通して、素子基板１０上に形成される有機ＥＬ素子３０を封止構造の外部と電気的に連結するための貫通電極５０を形成する。
【００５０】
貫通電極５０は、まず封止基板１０に貫通孔５１を形成し、次に当該形成された貫通孔５１に金属５２を埋め込むことで形成することができる（図４（ｂ））。貫通孔５１の形成は、種々のガラス基板の厚さや物性に応じて、種々のＴＧＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｇｌａｓｓ  Ｖｉａｓ）作成を用いて行うことができる。例えば、数十μｍから数百μｍの厚さのガラス基板に対して、ドリル工法やブラスト加工などの機械的加工方法、湿式又は乾式、感光ガラスを用いた化学的加工方法、レーザ加工法などの種々の工法から、ガラス材料の特性、貫通孔の寸法、貫通孔の側壁の形状や表面粗さ、貫通孔に関連する機械的信頼性、コストやスループットなどに応じて適切な工法を選ぶことができる。貫通孔の直径は、数十μｍから数百μｍまで選択することができる。
【００５１】
形成された貫通孔５１に、金属５２が埋め込まれる（図４（ｃ））。貫通孔５１への金属５２の埋め込みは、例えばめっき加工により行うことができる。これにより、貫通孔５１にボイドの形成なく金属５２を充填することができる。当該金属材料は、例えば銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）その他の遷移金属、またはタングステン（Ｗ）など種々の金属から、所望の電気伝導度、貫通孔の寸法や形状に応じた金属の埋め込み方法、貫通電極が接合される有機ＥＬ素子の電極、当該接合の手法などに応じて選択することができる。
【００５２】
貫通電極５０の素子基板１０側の端面の位置は、封止基板１０と素子基板２０が接触又は接合されたときに、貫通電極５０が有機ＥＬ素子３０と電気的に接続されるように調節される。基板２０の接合面２１に対する貫通電極の端面の位置は、選択エッチングなどで調整することができる（図４（ｄ））。この選択エッチングは、所定の条件下における貫通電極５０のエッチング速度が基板２０の材料のエッチング速度より十分大きいなどのように、基板２０の材料と貫通電極５０の材料との間のエッチング速度の差を利用するものである。例えば選択的ＣＭＰ（化学機械的研磨）や選択的化学エッチングなどを採用することができる。
【００５３】
また、本実施形態に係る封止基板１０は、図２（ｅ）に示すように、素子基板２０上の有機ＥＬ素子３０に対応する部分が、断面において凹形状をなす凹部（掘り込み部）２５が形成される。素子基板１０と封止基板２０とが接合部１２，２２において接合されると、有機ＥＬ素子３０が封止基板２０の凹部２５に収容されるように構成されている。すなわち、図２（ｅ）では、封止基板は、いわゆる掘り込みガラスとして形成されている。これにより、素子基板と封止基板とで効率的に囲んで閉じ込めることができ、よって封止構造の封止性をさらに向上させることができる。
【００５４】
すなわち、封止基板２０の凹部２５は、その環状接合部２２の表面に対する深さ、すなわち、接合面２１に対する垂直方向の深さは、素子基板１０の接合面１１からの少なくとも有機ＥＬ素子３０の厚さよりも大きくなるように、形成される。あるいは、有機ＥＬ素子３０に付随して他の部材、例えば素子電極３１，３２等が形成される場合には、これらの当該有機ＥＬ素子関連部材３３の合計の厚さより、封止基板２０の凹部２５の深さは大きくなるように、封止基板２０の凹部２５が形成される。
【００５５】
さらに、封止基板２０の凹部２５は、その接合面２１に垂直方向から見た場合の面積が、少なくとも有機ＥＬ素子３０より大きくなるように形成される。また、素子基板１０の接合面２１上であって有機ＥＬ素子３０の外側の領域に、素子電極３１，３２の一部として、貫通電極５０と電気的に接続される部位（接合部位）、例えば素子電極３１，３２の接合部３４等が形成される場合には、この素子電極３１，３２の接合部３４等と有機ＥＬ素子３０との全体を収容するように、封止基板２０の凹部２５が形成される。
【００５６】
封止基板２０の凹部２５は、例えば封止基板２０がガラスである場合には、環状接合部２２の内側の領域を化学エッチングすることにより形成することができる。好ましくは、封止基板２０の凹部２５は、平板のガラス基板に貫通電極５０が形成された後に、化学エッチングにより形成される。この場合、貫通電極５０に対して選択的に基板材料をエッチングする（図４（ｅ））。また、レーザ照射により凹部２５を形成してもよい。また、凹部２５形成語に、上記貫通電極５０を形成してもよい。
【００５７】
たとえば、環状接合部２２の表面を耐エッチング性の材料でマスキングし、貫通電極５０に対して基板２０の材料のエッチング速度が十分高いエッチャントで、環状接合部２２の内側の領域の基板２０をエッチングする。これにより、封止基板２０の接合面２１側に環状接合部２２と、環状接合部２２に囲まれ、接合により有機ＥＬ素子３０を収容するための凹部２５と、当該凹部２５の中に接合面２１にほぼ垂直な方向に突出し、封止基板２０の反対側まで貫通する貫通電極５０とを有する封止基板２０を形成することができる。
【００５８】
＜無機接着層の形成＞
本実施形態において、ステップＳ３において、無機接着層１３，２３は、素子基板１０と封止基板２０との環状接合部１２，２２の表面上に、ガス透過性の低い無機材料により形成される。当該無機接着層１３，２３は、接合した際に、封止性能上の欠陥を生じさせないように形成される。たとえば、環状に形成された無機接着層１３，２３は、環構造の断絶や多数の孔の形成などの欠陥がなく、密に連続した微細構造を有するように形成される。
【００５９】
たとえば、無機接着層１３，２３の材料として、アルミニウム（Ａｌ）やニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）や白金（Ｐｔ）などの遷移金属を含む金属、スズ（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）を含むはんだ合金又はこれらの合金、シリコン（Ｓｉ）などの半導体、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）、酸化窒化ケイ素（ＳｉＮｘＯｙ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）など炭化ケイ素（ＳｉＣ）、炭化チタン（ＴｉＣ）などの窒化物、窒化酸化物、酸化物又は炭化物を採用することができる。
【００６０】
無機接着層１３，２３を、上記の材料により各層が形成された多層膜として形成してもよい。
【００６１】
無機接着層１３，２３は、プラズマ促進化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）やスパッタ蒸着など堆積方法で形成されることが好ましいが、これに限られない。無機接着層１３，２３を形成する際に、所定のマスクで環状接合部以外の領域を覆うことにより、環状接合部の表面上にのみ無機接着層１３，２３を形成してもよい。
【００６２】
また、所定の無機接着層１３，２３をプラズマ促進化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）やスパッタ蒸着などで所定の無機材料を堆積させることで無機接着層１３，２３を形成する際に、当該所定の無機材料以外の無機材料を混合させてもよい。たとえば、粒子ビームをスパッタターゲットに照射することで、スパッタターゲットの所定の無機材料を当該スパッタターゲットから放出させてスパッタ蒸着を行う際に、粒子ビームの経路に当該所定の無機材料以外の無機材料からなるターゲットを配置してもよい。これにより、所定の無機材料に当該所定の無機材料以外の無機材料が混合した混合無機材料をスパッタ蒸着することができる。たとえば、上記所定の無機材料をシリコン（Ｓｉ）とし、上記所定の無機材料以外の無機材料を鉄（Ｆｅ）などの遷移金属とすることが好ましい。これにより、無機接着層１３，２３の接合力が高まり、強度が高く封止性能の高い接合界面を形成することができる。
【００６３】
なお、本実施形態を説明する図２及び図３では、封止基板１０と素子基板２０の両方の環状接合部１２，２２に無機接着層１３，２３が形成されているが、封止基板１０と素子基板２０との片方のみに、無機接着層が形成されてもよい。
【００６４】
＜表面活性化処理＞
ステップＳ４において、環状接合部１２，２２の表面活性化処理は、所定の運動エネルギーを有した粒子を環状接合部１２，２２の表面に対して衝突させることで行う（図３（ｇ））。
【００６５】
表面活性化処理は、次の接触させるステップＳ５において、貫通電極５０を有機ＥＬ素子関連部材３３と接触又は接合する場合には、貫通電極５０の接合面に対して行ってもよい。さらには、表面活性化処理は、貫通電極５０と接合される有機ＥＬ素子３０の電極（素子電極）３１，３２の接合面３４に対して行ってもよい。貫通電極５０及び素子電極３１，３２の接合面３４，又はこれらの少なくとも一方に対して表面活性化処理を行うことで、貫通電極５０と素子電極３１，３２との間の接合強度を上げ、常温又は比較的小さいサーマルバジェットでこれらの間に良好な電気的接続を確立して、接合界面の抵抗率を下げることができる。
【００６６】
所定の運動エネルギーを有する粒子を衝突させて、接合面を形成する物質を物理的に弾き飛ばす現象（スパッタリング現象）を生じさせることで、酸化物や汚染物など表面層を除去し、表面エネルギーの高い、すなわち活性な無機材料の新生表面を露出させることができる。
【００６７】
表面活性化処理に用いる粒子として、例えば、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）などの希ガス又は不活性ガスを採用することができる。これらの希ガスは、衝突される接合面を形成する物質と化学反応を起こしにくいので、化合物を形成するなどして、接合面の化学的性質を大きく変化させることはない。
【００６８】
表面活性化される接合面に衝突させる粒子には、粒子ビーム源やプラズマ発生装置を用いて、粒子を接合面に向けて加速することで所定の運動エネルギーを与えることができる。
【００６９】
表面活性化される接合面に衝突させる粒子の運動エネルギーは、１ｅＶから２ｋｅＶであることが好ましい。上記の運動エネルギーにより、効率的に表面層におけるスパッタリング現象が生じると考えられる。除去すべき表面層の厚さ、材質などの性質、新生表面の材質などに応じて、上記運動エネルギーの範囲から所望の運動エネルギーの値を設定することもできる。
【００７０】
本実施形態においては、両基板１０，２０の環状接合部１２，２２に対して表面活性化処理を行う。これにより、最終的に接合強度を向上させることができる。しかし、十分な封止性能が得られるのであれば、表面活性化処理は、片側の基板の環状接合部に対してのみ行ってもよい。また、無機接着層１３，２３の表面に対して表面活性化処理を行うことが好ましいが、十分な封止性能が得られるのであれば、無機接着層１３，２３の表面に対して行うことは必須ではない。
【００７１】
すなわち、両基板１０，２０の環状接合部１２，２２に無機接着層１３，２３が形成され、これらの無機接着層１３，２３の両方の表面に対して表面活性化処理を行ってもよい。また、両基板１０，２０の環状接合部１２，２２に無機接着層１３，２３が形成され、これらの無機接着層１３，２３の片方の表面に対して表面活性化処理を行ってもよい。さらにまた、基板１０，２０の環状接合部１２，２２の一方に無機接着層１３又は２３が形成され、この無機接着層１３又は２３の表面と他方の基板の無機接着層が形成されていない環状接合部２２又は１２の表面とに対して表面活性化処理を行ってもよい。そしてまた、基板１０，２０の環状接合部１２，２２の一方に無機接着層１３又は２３が形成され、この無機接着層１３又は２３の表面と他方の基板の無機接着層が形成されていない環状接合部２２又は１２の表面とのいずれか一方のみに対して表面活性化処理を行ってもよい。
【００７２】
粒子に所定の運動エネルギーを与えるために、粒子ビーム源（図示せず）を用いることができる。粒子ビーム源は、例えば圧力が１×１０−５Ｐａ（パスカル）以下などの、比較的高い真空中で作動する。比較的高い真空に引くために真空ポンプの作動により、接合面から除去された物質が効率よく雰囲気外へ排気される。これにより、露出された新生表面への望ましくない物質の付着を抑制することができる。さらに、粒子ビーム源は、比較的高い加速電圧を印加することができるので、高い運動エネルギーを粒子に付与することができる。したがって、効率よく表面層の除去及び新生表面の活性化を行うことができると考えられる。
【００７３】
粒子ビーム源として、イオンビームを放射するイオンビーム源や中性原子ビームを放射する中性原子ビーム源を用いることができる。
【００７４】
イオンビーム源としては、コールドカソード型イオン源を用いることができる。
【００７５】
中性原子ビーム源としては、高速原子ビーム源（ＦＡＢ，Ｆａｓｔ  Ａｔｏｍ  Ｂｅａｍ）を用いることができる。高速原子ビーム源（ＦＡＢ）は、典型的には、ガスのプラズマを発生させ、このプラズマに電界を掛けて、プラズマから電離した粒子の陽イオンを摘出し電子雲の中を通過させて中性化する構成を有している。この場合、例えば、希ガスとしてアルゴン（Ａｒ）の場合、高速原子ビーム源（ＦＡＢ）への供給電力を、１．５ｋＶ（キロボルト）、１５ｍＡ（ミリアンペア）に設定してもよく、あるいは０．１から５００Ｗ（ワット）の間の値に設定してもよい。たとえば、高速原子ビーム源（ＦＡＢ）を１００Ｗ（ワット）から２００Ｗ（ワット）で稼動してアルゴン（Ａｒ）の高速原子ビームを２分ほど照射すると、接合面の上記酸化物、汚染物等（表面層）は除去され、新生表面を露出させることができる。
【００７６】
本願発明において、表面活性化に用いられる粒子は、中性原子又はイオンでもよく、さらには、ラジカル種でもよく、またさらには、これらが混合した粒子群でもよい。
【００７７】
各プラズマ又はビーム源の稼動条件、又は粒子の運動エネルギーに応じて、表面層の除去速度は変化しえる。そこで、表面活性化処理に必要な処理時間を調節する必要がある。例えば、オージェ電子分光法（ＡＥＳ，Ａｕｇｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）やＸ線光電子分光法（ＸＰＳ，Ｘ−ｒａｙ  Ｐｈｏｔｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）などの表面分析法を用いて、表面層に含まれる酸素や炭素の存在が確認できなくなる時間又はそれより長い時間を、表面活性化処理の処理時間として採用してもよい。
【００７８】
プラズマ発生装置（図示せず）を用いて、粒子に所定の運動エネルギーを与えることもできる。基板の接合面に対して、交番電圧を印加することで、接合面の周りに粒子を含むプラズマを発生させ、プラズマ中の電離した粒子の陽イオンを、上記電圧により接合面に向けて加速させることで、所定の運動エネルギーを与える。プラズマは数パスカル（Ｐａ）程度の低真空度の雰囲気で発生させることができるので、真空システムを簡易化でき、かつ真空引きなどの工程を短縮化することができる。
【００７９】
なお、実質的に表面活性化処理を行わずに基板同士の接触又は接合（ステップＳ５）を行ってもよい。例えば真空中で蒸着などにより形成された無機接着層１３，２３は、その表面において酸化や不純物による汚染などが進んでおらず、表面エネルギーが高い状態にある。この無機材料層１３，２３の表面同士を接触させることで、比較的強度の高い接合界面を形成することができる。この場合には、無機接着層の形成（ステップＳ３）と表面活性化処理（ステップＳ４）とが一つのステップにより行われたと考えることができる。
【００８０】
また、表面活性化処理は、無機材料層の形成（ステップＳ３）の前に、無機材料層が形成される基板の表面に対して行われてもよい。これにより、無機接着層の基板への接着強度が上がり、密着度が向上するので、接合界面での密封性を向上させることができる。上述のように表面活性化処理を粒子ビームの照射により行う場合には、この粒子ビームに、所定の金属粒子を混ぜることで、表面活性化される表面を当該金属でドープすることができる。このドープにより表面活性化された表面による接着強度は飛躍的に向上させることができる。ドーパントとしての上記所定の金属は、遷移金属であることが好ましい。当該遷移金属として、鉄やクロムを用いてもよい。
【００８１】
＜接合＞
ステップＳ５において、表面活性化処理された環状接合部１２，２２は、無機接着層１３，２３を介して接触されて、接合される（図３（ｈ））。
【００８２】
表面活性化処理（ステップＳ４）が真空中で行われた場合には、接合（ステップＳ５）は、表面活性化処理（ステップＳ４）から連続して、真空雰囲気を破らずに真空中で行われることが好ましい。これにより、活性な表面の酸化や汚染物質の付着を抑制して、接合表面の活性を維持し又は当該活性の低下を防止又は抑制し、形成される接合界面の接合強度を上げ、電気抵抗率を下げることができる。
【００８３】
環状接合部１２，２２を互いに接触させる際に、当該接触する環状接合部１２，２２に対して加圧してもよい。加圧により、無機接着層１３，２３の表面近傍が弾塑性変形し、実質的な接合面積を増やすことができる。加圧は、たとえば、基板全体を両基板の外側から平板で押すことで行われてもよい。これにより、ガラス基板の形状を保ちつつ、接合に必要な適切な加圧を行うことができる。また、加圧は、環状接合部に対応する箇所のみに対して、両基板の外側から圧力を掛けることで行われてもよい。これにより、フレキシブル基板などのような柔らかい基板に対して、接合に必要な適切な加圧を行うことができる。
【００８４】
環状接合部１２，２２を互いに接触させる際に、当該接触する環状接合部１２，２２を加熱してもよい。加熱により、無機接着層１３，２３の表面近傍の原子が拡散し易くなり、原子が拡散することで実質的な接合面積を増やすことができる。加熱の際の温度は、有機ＥＬ素子３０を含む、封止構造を形成する種々の部材に悪い影響を及ぼさない程度の温度範囲に収まるように設定される。
【００８５】
また、加熱は、レーザ光を接触する環状接合部１２，２２に照射することで行われることが好ましい。これにより、有機ＥＬ素子３０への熱の影響を抑えて、接合に係る箇所を集中的に加熱することができる。また、基板１０，２０が透明である場合には、効果的に接合界面を加熱することができる。
【００８６】
本実施形態に係る方法で製造した有機ＥＬ素子３０の封止構造１００を図５に示す。有機ＥＬ素子３０は、素子基板１０と封止基板２０との間に挟まれた状態では封止されている。素子基板１０接合面上には環状接合部１２が規定されていて、当該環状接合部１２に囲まれた領域に、有機ＥＬ素子３０が形成され、封止基板２０の表面上に素子基板１０の環状接合部１２に対応するように環状接合部２２が規定されている。無機接着層１３，２３は、環状接合部１２，２２の接合面に配置され、素子基板１０と封止基板２０とを接合して、環状接合部１２，２２に囲まれた領域を密閉している。さらに、環状接合部１２，２２に囲まれた領域内において、封止基板２０を貫通して、有機ＥＬ素子３０を封止構造１００の外部と電気的に連結するように形成された貫通電極５０が形成されている。貫通電極５０は、有機ＥＬ素子３０の素子電極３１，３２と連結されるように構成されていてもよい。有機ＥＬ素子３０からの発光は、素子基板１０を通過して封止構造１００の外部に放射されるので、素子基板１０は放射される光の波長に対して実質的に透明であることが必要である。一方、封止基板２０は透明でなくてもよい。
【００８７】
＜変形例１：貫通電極の密封部材＞
図６に示すように、貫通電極５０と封止基板２０との境界に、封止構造１００の密封性能を高めるために密封部材５３を形成してもよい（封止構造１００ａ）。密封部材５３は、例えば封止基板２０と貫通電極５０とを密封して結合する材料により形成される。当該密封部材５３には、たとえば、ガラス材料やはんだ材料などの金属が採用されてもよい。金属の密封部材５３は、たとえばメッキや蒸着により貫通孔の内壁の一部又は全部に形成されてもよい。ガラス材料の密封部材５３は、たとえば、ガラス粒子と有機材料を含有するガラスペーストを塗布し、これを溶融し冷却することで形成されてもよい。
【００８８】
密封部材５３は、封止基板２０に貫通孔５１が形成された後、金属５２が埋め込まれる前に、貫通孔５１の側壁に塗布されて形成されてもよい。また、密封部材５３は、封止基板５０に貫通孔５１が形成され、かつ棒状の貫通電極５０を差し込んだ後に、貫通電極５０と貫通孔５１の側壁との間の隙間に液状又は粉末の密封材料を流し込み、所望の温度プロファイルにより熱処理を行うことにより形成されてもよい。
【００８９】
密封部材５３の封止基板２０への形成は、封止基板２０に有機ＥＬ素子などの温度に比較的敏感な素子や材料が形成されていないために、温度の制限を受けにくく、比較的高温で行うことができる。たとえば、上記のようにガラス材料による密封部材５３を形成する場合に、塗布したガラスペーストを溶融するために、レーザ照射を行ってもよい。したがって、密封性の高い貫通電極５０を封止基板２０を貫通するように形成することが可能になる。
【００９０】
しかし、貫通電極５０を素子基板１０に形成する場合でも、貫通電極５０と素子基板１０の貫通孔５１との間に密封部材５３を介在させてもよい。密封部材５３は、ガラスやはんだ材料で形成されることが好ましい。特に、有機ＥＬ素子３０などを形成する前に、素子基板１０に貫通電極５０を形成する場合は、比較的高温での工程が可能となる。
【００９１】
＜変形例２：充填層＞
なお、図３（ｈ）、図５又は図６に示すように、有機ＥＬ素子３０又はその関連部材３３の上部と封止基板２０との間に空間があってもよい。しかし、本実施形態では、表面活性化処理（ステップＳ４）を真空又は低い気圧の雰囲気（真空等）中で行い、この活性を保ったまま真空雰囲気等の中で接合（ステップＳ５）を行うことで封止構造１００を形成する。この場合には、当該形成された封止構造１００において、上記有機ＥＬ素子３０などの上部と封止基板２０との間に空間が真空等の圧力になっているのに対し、封止構造１００の外側には大気圧が掛かっている。この圧力差により、封止基板２０は、変形して有機ＥＬ素子３０に接触又はこれを圧迫し、さらには封止基板２０が破損する可能性もある。
【００９２】
そこで、図７（ａ）の封止構造１００ｂのように、有機ＥＬ素子３０又は３３等の上部と封止基板２０と間の空間に充填層６０を設けてもよい。このような充填層６０により、封止構造１００内外の圧力差により封止基板の変形を阻止又は軽減することができる。当該充填層６０は、有機ＥＬ素子の上部又は発光領域に係る部分にのみ設けられても、さらに広い領域に亘って設けられても、あるいは、図７（ａ）のように、封止構造１００内部の空隙すべてを埋めるように設けられてもよい。
【００９３】
上記充填層６０は、接触による接合（ステップＳ６）を行う前に、有機ＥＬ素子３０，３３等の上部に形成してもよく、又は封止基板２０の凹部（掘り込み部）２５に形成してもよい。
【００９４】
上記充填層６０は、例えばエポキシなどの樹脂又は有機材料で比較的容易に形成することができる。充填層６０は、シート状のものを有機ＥＬ素子３０の上部に載置することで形成されるのが好ましい。これにより、充填層６０を簡易に形成することができる。シート状の充填層６０は、ＰＥＮやＰＥＴによりなるものであることが好ましい。
【００９５】
上記充填層６０は、有機ＥＬ素子３０が発生する熱を発散させるための媒体として用いることができる。これにより、効率的に、有機ＥＬ素子３０からの放熱を助け、冷却させることができる。熱の発散という観点から見ると、当該充填層６０は、熱伝導率が高い材料で形成することが好ましい。しかし、上記のエポキシ樹脂は、熱伝導率が０．１６〜０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）でも、真空と比較すると極めて高く、十分に有機ＥＬ素子３０の発する熱を伝導し冷却に役立つ。
【００９６】
また、充填層６０は、乾燥剤（ゲッター剤）を含んで構成されてもよい。封止構造１００ｂに侵入した水や他のガスを吸収することで、封止された有機ＥＬ素子３０の寿命を更に延ばすことが可能になる。上記乾燥剤として、金属錯体が用いられてもよい。
【００９７】
＜変形例３：保護層＞
また、図７（ｂ）に示す封止構造１００ｃように、適切な充填層６０が含む化学物質が拡散して有機ＥＬ素子３０に悪影響を与えることを防ぐために、充填層６０と有機ＥＬ素子３０，３３等との間に、充填層６０から拡散する化学物質を透過させない機能を有する保護層又は保護膜６１を形成してもよい。
【００９８】
保護層６１は、例えばＳｉＮ（窒化ケイ素）を用いて形成されてもよい。保護層６１は、ＣＶＤ蒸着やスパッタ蒸着などの手法により形成されてもよい。保護層６１は、例えば、数ｎｍから１００ｎｍであってもよい。
【００９９】
＜変形例４：側面封止＞
図８に示すように、接触による基板１０，２０の接触による接合（ステップＳ５）の後に、無機接着層１３，２３を含む基板１０，２０間の接合部に、封止構造の側部から更に封止する側部封止部７０を形成してもよい（封止構造１００ｄ）。封止構造の外側から環状接合部１２，２２を更に封止することで、封止構造の封止性能を更に上げることができる。
【０１００】
この側面封止部７０は、ガラス又は金属を用いて形成することが好ましい。樹脂などの高分子材料は、ガス透過性が高いので、封止性能を上げることが困難である。
【０１０１】
たとえば、側面封止部７０は、ガラス粒子と有機材料を含有するガラスペーストを塗布し、これを溶融し冷却することで形成することができる。
【０１０２】
本願発明では、環状接合部１２，２２に引き出し電極や配線など、高温に敏感である材料が設けられていない。したがって、側面封止部７０の形成において、封止構造の側部又は外周部を比較的高温で加熱することができる。これにより、比較的高融点材料を用いることができるので、側面封止部７０により、封止構造の封止性能を更に向上することができる。側面封止部７０の加熱のために、たとえばレーザー照射を行ってもよい。
【０１０３】
＜変形例５：電源線及び信号線＞
なお、貫通電極５０は、複数の貫通電極５０により形成され、有機ＥＬ素子に駆動電力を与える電源線５４と、有機ＥＬ素子に制御信号を送信する信号線５５とを含むように構成されてもよい（図１３）。
【０１０４】
たとえば、有機ＥＬディスプレイのように多数の有機ＥＬ素子３０を有するデバイスにおいて、各有機ＥＬ素子３０に対して、通電する電流を正確に制御して画素ごとの画質のばらつきを補正するために、電流の制御回路が封止構造の内部又は外部に組み込まれてもよい。この制御回路は、例えばＴＦＴ（薄膜トランジスタ）であってもよい。このような制御回路（図示せず）を駆動し有機ＥＬ素子３０の発光を制御するための制御信号を送信するための信号線５２は、有機ＥＬ素子３０の発光のエネルギーのための駆動電力を送るための電源線５１とは、別個に、しかし貫通電極５０として封止構造１００の内部と外部とを連結するように形成されることが好ましい。なお、制御回路を封止構造内部に組み込むことにより、制御回路と有機ＥＬ素子３０との間の配線はすべて封止構造の中に組み込まれるので、封止構造が極めて簡易になる。たとえば、これにより、封止構造の内部と外部との間の配線としての貫通電極の数を減少させることができる。
【０１０５】
＜変形例６＞
なお、本実施形態では、貫通電極５０と封止基板凹部（掘り込み部）２５とを形成した後に、環状接合部２２の表面に所定の無機材料を塗布することにより、無機接着層２３を形成したが、これに限られない。たとえば、封止基板凹部（掘り込み部）２５を形成する前に、少なくとも環状接合部２２の表面に所定の無機材料を塗布することにより無機接着層２３を形成し、その後、環状接合部２２を耐エッチング材料で保護して、環状接合部２２の内側の領域をエッチングすることで、封止基板凹部（掘り込み部）２５を形成してもよい。
【０１０６】
＜第二の実施形態：トップエミッション型の有機ＥＬデバイス＞
上記第一の実施形態では、貫通電極５０は封止基板２０を貫通するように形成されたが（図２、図３、図５から図８）、第二の実施形態として、図９に示すように、貫通電極５０は、素子基板１０に貫通して形成されてもよい（封止構造２００）。
【０１０７】
本実施形態では、まず素子基板１０に貫通電極５０を形成し（図１０（ａ））。次に、貫通電極５０と接続される素子電極３１，３２と、これらの電極３１，３２と接続される有機ＥＬ素子３０を形成する（図１０（ｂ））、素子基板１０の環状接合部１２，２２に無機接着層１３を形成する（図１０（ｃ））。一方、封止基板２０には、貫通電極５０は形成されない（図１０（ｄ））。封止基板２０には、凹部（掘り込み部）２５を形成してもよい（図１０（ｅ））。そして、封止基板２０の環状接合部２２に無機接着層２３を形成する。その後の、第一の実施形態と同様に表面活性化処理を行い（図１１（ｇ））、接触による接合のステップ（図１１（ｈ））を行う。本実施形態は、貫通電極５０が電極３１，３２又はその接合部３４と接合されるのが接触による接合のステップ（ステップＳ５）ではない点で、第一の実施形態と異なる。
【０１０８】
本実施形態では、封止基板は、有機ＥＬ素子が発する光に対して透明であることが必要である。これにより、封止基板側から光を放射する、いわゆるトップエミッション方の有機ＥＬデバイスを製造することが可能になる。
【０１０９】
本実施形態に係る方法で製造した有機ＥＬ素子３０の封止構造２００を図９に示す。有機ＥＬ素子３０は、素子基板１０と封止基板２０との間に挟まれた状態では封止されている。素子基板１０接合面上には環状接合部１２が規定されていて、当該環状接合部１２に囲まれた領域に、有機ＥＬ素子３０が形成され、封止基板２０の表面上に素子基板１０の環状接合部１２に対応するように環状接合部２２が規定されている。無機接着層１３，２３は、環状接合部１２，２２の接合面に配置され、素子基板１０と封止基板２０とを接合して、環状接合部１２，２２に囲まれた領域を密閉している。さらに、環状接合部１２，２２に囲まれた領域内において、素子基板１０を貫通して、有機ＥＬ素子３０を封止構造２００の外部と電気的に連結するように形成された貫通電極５０が形成されている。貫通電極５０は、有機ＥＬ素子３０の素子電極３１，３２と連結されるように構成されていてもよい。有機ＥＬ素子３０からの発光は、封止基板１０を通過して封止構造２００の外部に放射されるので、封止基板２０は放射される光の波長に対して実質的に透明であることが必要である。一方、素子基板１０は透明でなくてもよい。
【０１１０】
第一の実施形態と同様に、従来技術において形成されていた広い接合面は不要となり、有機ＥＬデバイスの狭額化を図ることができる。
【０１１１】
＜第三の実施形態＞
上記実施形態では、貫通電極５０は、接合面１１，２１に垂直な方向から見て有機ＥＬ素子３０の領域の外側に形成されたが、第三の実施形態として、図１０に示すように、貫通電極５０は、有機ＥＬ素子３０の領域内に形成されてもよい（封止構造３００及び４００）。
【０１１２】
本実施形態によれば、図１２（ａ）に示すように、ボトムエミッション型の場合は、貫通電極５０を封止基板１０上の、有機ＥＬ素子３０領域に対応する領域内に形成すし、貫通電極５０と連結される電極接合部３１を、有機ＥＬ素子３０上に設けることで、封止構造３００において、光の放射方向から見て有機ＥＬ素子３０の裏側に貫通電極５０を隠すことができる。この場合、素子基板１０は、有機ＥＬ素子が発する光に対して透明であることが必要である。
【０１１３】
第一および第二の実施形態で用いた図４などでは、電極接合部３４は、素子基板１０上の有機ＥＬ素子３０の領域の外側に構成されている。これに対し、本実施形態では、有機ＥＬ素子３０の裏側に貫通電極５０が設けられるので、上記実施形態における貫通電極５０との電極接合部分３４の基板上の面積を削減し、さらなる狭額化を図ることができる。
【０１１４】
本実施形態における封止構造３００の製造方法において、貫通電極５０の高さは、素子基板１０側の電極接合部３４の位置に応じて調節される。
【０１１５】
また、図１２（ｂ）に示すように、本実施形態において、トップエミッション型の有機ＥＬ素子３０の封止構造４００を製造することもできる。この場合、貫通電極５０を、有機ＥＬ素子３０を形成する前に、有機ＥＬ素子３０の領域内に素子基板１０を貫通するように設け、有機ＥＬ素子３０と電気的に連結される電極接合部３４を、貫通電極５０の端部と連結させるように設け、貫通電極５０の上部に有機ＥＬ素子３０，３３等を形成する。この場合、封止基板２０は、有機ＥＬ素子３０が発する光に対して透明であることが必要である。
【０１１６】
＜他の実施形態＞
なお、上記の封止方法又は封止構造において、貫通電極の態様は、接合界面に配置されなければ、上記の実施形態又は変形例に限定されない。また、さらには、本願発明に係る封止方法又は封止構造は、基板を貫通する部材が電極であるか否かを問わず、また貫通電極の有無を問わず、有機ＥＬ素子又はその他のデバイスの封止方法又は封止構造に適用することができる。無機接着層１３，２３を環状接合部１２，２２に形成し、この環状接合部１２，２２の表面を活性化することにより十分な接合強度又は封止性能が得られるのであれば、環状接合部の幅を薄く形成し、いわゆる狭額化を図ることが可能になる。
【０１１７】
なお、上記実施形態における封止方法又は封止構造では、有機ＥＬ素子が封止されたが、封止される素子がこれに限られない。当該封止される素子は、有機材料により構成される電子素子（有機素子）であってもよい。これにより、有機材料の外部雰囲気との接触による劣化を効果的に防止し、当該有機素子の寿命を長くすることができる。さらにまた、当該封止される素子は、より一般に、電子素子であってもよい。電子素子は、狭義の「電子」的に作動する素子に限られず、光素子、光電子素子、機械構造、ＭＥＭＳなど、種々の封止されるべき素子を含む概念として使用される。
【０１１８】
なお、上記封止構造は、ディプレイ（画像表示装置）、照明器具などの発光装置に使用されてもよい。ディスプレイ（画像表示装置）としては、有機ＥＬ表示装置（有機ＥＬディスプレイ）、有機ＥＬ表示パネル、ディスプレイパネルなどが上げられる。これらの画像表示装置は、有機ＥＬテレビや、スマートフォンに使用されてもよい。また、これらの照明器具は、有機ＥＬ照明として使用されてもよい。
【０１１９】
上記封止構造を複数個使用してタイル状に貼り合わせることで、画像表示装置を構成してもよい。狭額化を図ることができる本願発明に係る封止構造を用いることで、タイル状に貼り合わせた場合の継ぎ目の幅を小さくすることができる。
【０１２０】
また、上記封止構造は、太陽電池として使用されてもよい。たとえば、電子素子として、光電変換素子又は太陽光発電素子を用いることで、封止構造を太陽電池として使用することができ、又は色素増感太陽電池として使用することもできる。当該光変換素子等は、有機材料を有して形成される有機光変換素子であってもよい。この場合は、上記太陽電池は、有機太陽電池と呼ばれてもよい。上記封止構造による太陽電池は、太陽電池アレイ、太陽電池モジュール、又は太陽光発電システムあるいは光発電システムに使用されてもよい。
【０１２１】
さらにまた、上記封止構造は、種々の電子又は電気機器、並びにこれらの電子機器等を有して構成される自動車、船舶、飛行機、宇宙船、人工衛星などの車両や、建物などの建造物の一部として使用することができる。
【０１２２】
以上、本願発明の幾つかの実施形態及び変形例について説明したが、これらの実施形態等は、本願発明を例示的に説明するものである。また、各実施形態及び実施例は、矛盾しない限り、互いに適用可能である。特許請求の範囲は、本願発明の技術的思想から逸脱することのない範囲で、実施の形態に対する多数の変形形態を包括するものである。したがって、本明細書に開示された実施形態及び実施例は、例示のために示されたものであり、本願発明の範囲を限定するものと考えるべきではない。
【符号の説明】
【０１２３】
１０    素子基板
２０    封止基板
１２，２２  環状接合部
１３，２３  無機接着層
２５    掘り込み部（凹部）
３０    有機ＥＬ素子
３１，３２  素子電極
３４    電極接合部
５０    貫通電極
６０    充填層
６１    保護膜
【図１】
2014123514.tif 000003
【図２】
2014123514.tif 000004
【図３】
2014123514.tif 000005
【図４】
2014123514.tif 000006
【図５】
2014123514.tif 000007
【図６】
2014123514.tif 000008
【図７】
2014123514.tif 000009
【図８】
2014123514.tif 000010
【図９】
2014123514.tif 000011
【図１０】
2014123514.tif 000012
【図１１】
2014123514.tif 000013
【図１２】
2014123514.tif 000014
【図１３】
2014123514.tif 000015