(57)【要約】【課題】基板１１，１２間に電解質等の封入物質１３を封入した構造の電子デバイス１の封止技術において、封入物質１３に対する耐性及び低水蒸気透過性を有すると共に基板１１，１２間の締結を不要とすることの可能なシール材を提供する。【解決手段】互いに対向配置された一対の基板１１，１２の間に封入物質１３が封入された構造の電子デバイス１に用いられて、封入物質１３の周囲を封止するシール材１４であって、水蒸気に対するバリア性を有する基材１４１と、この基材１４１における基板１１，１２との対向面のうち封入物質１３側に一体的に設けられ、前記基板１１，１２に密接される耐電解質性を有するゴム材又はゴム状弾性を有する合成樹脂材製のガスケット１４２，１４３と、前記対向面のうち封入物質１３と反対側に設けられ基板１１，１２との間に介在される接着層１４４，１４５と、からなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向配置された一対の基板の間に封入物質が封入された構造の電子デバイスに用いられて、前記封入物質の周囲を封止するシール材であって、水蒸気に対するバリア性を有する基材と、この基材における前記基板との対向面のうち前記封入物質側に一体的に設けられ、前記基板に密接される耐電解質性を有するゴム材又はゴム状弾性を有する合成樹脂材製のガスケットと、前記対向面のうち前記封入物質と反対側に設けられ前記基板との間に介在される接着層と、からなることを特徴とする電子デバイス用基材一体シール材。
【請求項２】
接着層が、ガスケットよりもそのつぶし代に相当する分だけ層厚が小さいことを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス用基材一体シール材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板間に電解質等の封入物質を介在させて封止した構造の電子デバイスの封止技術に係り、例えば色素増感型太陽電池の対向電極間の電解質や有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイの対向基板間の封入ガスの封止手段として適用可能な基材一体シール材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
色素増感型太陽電池は、シリコン（Si）のｐｎ接合型の太陽電池に比較して製造コストが安いという利点がある。この種の色素増感型太陽電池は、２枚の電極基板間に液状又はゲル状の電解質が封入された構造を有するため、この電解液を封止するガスケットの封止性能や電解質に対する耐性の向上が、色素増感型太陽電池の信頼性や耐久性において重要である。
【０００３】
詳しくは、色素増感型太陽電池は、図４にその基本構造の一例を示すように、シール材１０３を介して互いに対向配置された一対の透明基板１０１，１０２を有し、このうち一方の透明基板１０１における他方の透明基板１０２との対向面に透明な導電膜からなる透明電極１０４が形成されており、この透明電極１０４に光増感色素１０５ｂを吸着させた酸化チタン（TiO２）粒子１０５ａからなる多孔質半導体層１０５が設けられ、他方の透明基板１０２における一方の透明基板１０１との対向面に透明な導電膜及び触媒層からなる対向電極１０６が形成されており、前記多孔質半導体層１０５と対向電極１０６との間にシール材１０３によって画成された密閉隙間には、例えばヨウ素及びヨウ化物を含有する液状又はゲル状の電解質１０７が封入されている。
【０００４】
この種の色素増感型太陽電池は、次のような動作によって発電するものである。まず透明基板１０１に太陽光などの光が当たることによって、光増感色素１０５ｂが光を吸収することにより励起状態となって電子ｅ−を放出し、放出された電子ｅ−は酸化チタン粒子１０５ａを経て透明電極１０４へ移動し、さらに外部負荷Ｒを経由して、対向電極１０６に達する。一方、電子ｅ−を放出することにより酸化した光増感色素１０５ｂは、電解質１０７中のヨウ化物イオンＩ−から電子ｅ−を受け取ることによって元の状態に戻り、これによってヨウ化物イオンＩ−が酸化された三ヨウ化物イオンＩ３−は、対向電極１０６まで拡散してここで対向電極１０６から電子ｅ−を受け取ることによって還元され、ヨウ化物イオンＩ−となる。還元されたヨウ化物イオンＩ−は、光増感色素１０５ｂによって再び酸化されることになる。そしてこのような酸化還元の繰り返しによって外部負荷Ｒを電流が流れるのである。
【０００５】
電解質１０７を封止するシール材１０３としては、従来、ＵＶ硬化型接着剤などの接着剤を用いるのが主流となっている（下記の特許文献１，２参照）。
【０００６】
しかしながらＵＶ硬化型接着剤によるシール材１０３は、長期にわたって電解質１０７と接触することにより、膨潤したり劣化したりして、封止性が低下するおそれがあり、その結果、電解質１０７が漏れたり、また、外部から透過した水蒸気によって電解質１０７が劣化したりすると、光電変換効率が低下するばかりか、色素増感型太陽電池の信頼性と耐久性が著しく低下するといった問題がある。
【０００７】
しかも基板１０１，１０２がＵＶ硬化型接着剤からなるシール材１０３によって互いに接着されてしまうので、分解不可能であり、メンテナンス性に乏しいという問題も指摘される。
【０００８】
また、シール材１０３として、電解質１０７により膨潤したり劣化したりすることのないゴム系材料からなるガスケットを用いることも考えられるが、ゴム系材料からなるガスケットは水蒸気の透過による電解質１０７の劣化を防止することができず、しかもガスケットに適度な圧縮を与えるためには、基板１０１，１０２を貫通したボルトと、これに螺合したナットによって締結する必要があり（下記の特許文献３参照）、このため基板１０１，１０２がガラス基板であるような場合は、ボルト・ナットの締結によって破損しやすくなる懸念があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−０８７６８４号公報
【特許文献２】特開２００９−２４５７８２号公報
【特許文献３】特開２００６−２０２６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、基板間に電解質等の封入物質を封入した構造の電子デバイスの封止技術において、封入物質に対する耐性及び低水蒸気透過性を有すると共に基板間の締結を不要とすることの可能なシール材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る電子デバイス用基材一体シール材は、互いに対向配置された一対の基板の間に封入物質が封入された構造の電子デバイスに用いられて、前記封入物質の周囲を封止するシール材であって、水蒸気に対するバリア性を有する基材と、この基材における前記基板との対向面のうち前記封入物質側に一体的に設けられ、前記基板に密接される耐電解質性を有するゴム材又はゴム状弾性を有する合成樹脂材製のガスケットと、前記対向面のうち前記封入物質と反対側に設けられ前記基板との間に介在される接着層と、からなることを特徴とするものである。なお、ここでいう「基板」とは基板単体のほか、基板に例えば導電膜からなる電極や回路パターンや触媒層などが積層された積層体も含めて総称するものである。
【００１２】
請求項２の発明に係る電子デバイス用基材一体シール材は、請求項１に記載の構成において、接着層が、ガスケットよりもそのつぶし代に相当する分だけ層厚が小さいことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る電子デバイス用基材一体シール材は、互いに対向配置された一対の基板間に接着層によって接着され、接着剤からなるシール材を用いた場合と同様に基板が固定されるので、基板間をボルト・ナットなどによって締結しなくても良く、このため基板がガラス基板である場合の破損を防止することができる。また、接着層は基材における基板との対向面のうち封入物質と反対側に設けられているため、封入物質側に設けられた電解質性を有するガスケットによって保護され、したがって封入物質との接触によって膨潤したり劣化したりするおそれがない。また、水蒸気に対するバリア性を有する基材によって水蒸気透過面積が小さくなるので、水蒸気透過量が低減され、その結果、電解質など封止対象の漏れが有効に防止され、かつ外部からの水蒸気の透過による電解質など封入物質の劣化も有効に防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る電子デバイス用基材一体シール材を、電子デバイスの一部と共に示す説明図である。
【図２】本発明に係る電子デバイス用基材一体シール材を未装着状態で示すもので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図３】カップ法によってゴムの透湿性を評価する試験を行った結果を示すグラフである。
【図４】従来の電子デバイスとして色素増感型太陽電池の基本構造の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る電子デバイス用基材一体シール材を色素増感型太陽電池の封止手段として適用した好ましい実施の形態について、図１を参照しながら説明する。
【００１６】
図１に一部を示す電子デバイス１において、参照符号１１，１２は積層体で、互いに対向配置され、このうちの一方の積層体１１は、例えば色素増感型太陽電池における一方の透明基板と、その内側面に形成された透明電極と、光増感色素を吸着させた多孔質半導体層からなるものであり、他方の積層体１２は、例えば前記色素増感型太陽電池における他方の透明基板と、その内側面（一方の積層体１１との対向面）に形成された対向電極からなるものである。なお、積層体１１，１２は、請求項１に記載された基板に相当するものである。
【００１７】
積層体１１，１２の間には、ヨウ素及びヨウ化物を含有する液状又はゲル状の電解質などの封入物質１３が封入されており、その周囲は、本発明による基材一体シール材１４によって封止されている。
【００１８】
詳しくは、この基材一体シール材１４は、水蒸気に対するバリア性を有し、かつ電解質に対して不活性の材料、好ましくは例えば厚さｔ１が60μｍ程度の金属箔（例えばアルミ箔）又はＬＣＰ（液晶ポリマー：例えば株式会社プライマテック製ＳＴＡＢＩＡＸなど）の薄板からなる基材１４１と、この基材１４１における積層体１１，１２との対向面のうち封入物質１３側に一体的に設けられ、耐電解質性の高いＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）等のゴム材によって一体的に形成されたガスケット１４２，１４３と、前記対向面のうち封入物質１３と反対側に塗布されると共に積層体１１，１２に密着した状態で硬化したＵＶ硬化型接着剤層１４４，１４５からなるものである。なお、ＵＶ硬化型接着剤層１４４，１４５は、請求項１に記載された接着層に相当する。
【００１９】
ガスケット１４２，１４３は、積層体１１，１２に密接されるものであって、ガスケット１４２，１４３の厚さは基材１４１に比較して薄いものであり、基材１４１の両面に液状ゴムを薄膜状に塗布して架橋硬化させることによって、例えば厚さｔ２が5〜50μｍ程度となっている。なお、液状ゴムを薄膜状に塗布するにはスクリーン印刷法を採用することが好適である。
【００２０】
ＵＶ硬化型接着剤層１４４，１４５は、基材１４１におけるガスケット１４２，１４３の外側（封入物質１３と反対側）にＵＶ硬化型接着剤を塗布し、これに透明基板や透明電極などからなる積層体１１，１２を積層してこの積層体１１，１２にガスケット１４２，１４３及びＵＶ硬化型接着剤を密着させた状態で、積層体１１，１２を介して紫外線を照射することにより硬化させて形成したものである。図２に示すように、ＵＶ硬化型接着剤の塗布厚さｔ３は、図１に示す電子デバイス１の組立状態におけるガスケット１４２，１４３のつぶし代を考慮して、ガスケット１４２，１４３の厚さｔ２よりもわずかに薄くすることが望ましい。なお、この場合ＵＶ硬化型接着剤の塗布厚さｔ３とガスケット１４２，１４３の厚さｔ２の差が大きいと、接着しにくくなり、またガスケット１４２，１４３のつぶし代による反発力で接着剥がれを生じやすくなるため、これを考慮してｔ２−ｔ３の大きさは適切に設定する。
【００２１】
上記構成の基材一体シール材１４によれば、ＵＶ硬化型接着剤層１４４，１４５によって積層体１１，１２間に接着され、接着剤からなるシール材を用いた場合と同様に積層体１１，１２が固定されるので、積層体１１，１２間をボルト・ナットなどによって締結しなくても良い。このため積層体１１，１２の透明基板がガラス基板であるような場合の破損を防止することができる。
【００２２】
そして、ＥＰＤＭは例えば色素増感型太陽電池の電解液として用いられるアセトニトリルに85℃で1000時間浸漬試験をしたところ、膨潤は1.1Vol％程度にとどまり、アセトニトリルに酸化還元剤成分であるヨウ素とヨウ化リチウムを加えた液に85℃で300時間浸漬試験をしたところ、膨潤は2.2Vol％程度にとどまり、すなわち耐電解質性が高いことが確認された。また、図３にカップ法によってゴム（ＥＰＤＭ）の透湿性を評価する試験を行った結果を示すように、ゴムの厚さを薄くするほど、水蒸気の透過量はそれに比例して減少することがわかる。
【００２３】
このため、上記構成の基材一体シール材１４によれば、ＥＰＤＭからなるガスケット１４２，１４３が積層体１１，１２に密接することによって、積層体１１，１２の間に封入された液状又はゲル状の電解質などの封入物質１３が外部へ漏れるのを防止することができると共に、ガスケット１４２，１４３の間に、水蒸気に対するバリア性を有し電解質に対して不活性の金属（例えばアルミ）又はＬＣＰからなる基材１４１を備えるため、水蒸気の透過面積が小さくなり、したがって外部からの水蒸気の透過による電解質等の封入物質１３の劣化が抑制される。
【００２４】
また、金属箔等からなる基材１４１を一体に有することによって、取り扱い性や組み付け性が向上し、しかも電解質に対する耐性が高いガスケット１４２，１４３によって、ＵＶ硬化型接着剤層１４４，１４５が電解質等の封入物質１３から保護され、すなわちＵＶ硬化型接着剤層１４４，１４５が封入物質１３との接触によって膨潤したり劣化したりすることがない。このため、長期にわたって積層体１１，１２とガスケット１４２，１４３の密接によるシール性が確保される。
【００２５】
なお、上述の実施の形態は、電子デバイス１が色素増感型太陽電池である場合について説明したが、本発明の基材一体シール材１４は、電子デバイス１が例えば有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイの対向基板間の封入ガスの封止手段としても適用することができる。
【００２６】
すなわち、有機ＥＬディスプレイは、互いに対向配置された一対のガラス基板を有し、このうち一方のガラス基板における他方のガラス基板との対向面に有機ＥＬ膜及び電極膜が形成されており、他方のガラス基板との間にシール材によって画成された密閉隙間に乾燥窒素が封入された構造を有する。そしてこの種の有機ＥＬディスプレイも、従来はシール材が紫外線硬化型エポキシ樹脂をベースとしたものであるが、外部からの水蒸気の浸入は、電極膜の酸化や、有機ＥＬ膜の性能の低下を来たすため、透湿を可及的に抑制する必要がある。したがって、シール材として、上述の形態のような基材一体シール材を採用することで、水蒸気の透過を有効に抑制することができると共に、接着剤からなるシール材を用いた場合と同様に基板を固定することができる。
【００２７】
また、接着層としては、上述したＵＶ硬化型接着剤以外の接着剤や、粘着剤あるいは両面粘着テープなども採用することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１  電子デバイス
１１，１２  積層体（基板）
１３  封入物質
１４  基材一体シール材
１４１  基材
１４２，１４３  ガスケット
１４４，１４５  ＵＶ硬化型接着剤層（接着層）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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