JP2005505141A - Ｏｌｅｄデバイス用の封止部材 - Google Patents

Abstract

湿分および酸素に対して気密に封止しなければならないデバイス、例えばＯＬＥＤの貯蔵寿命をボンディング幅を増大せずに延長する手段を提供する。本発明では湿分または酸素の浸透路がボンディング幅の増大なしに増大される。これはキャップとデバイスのコンポーネントが形成される基板とのあいだの界面にトレンチを設けることにより達成される。トレンチの設けられた界面は種々の幾何学的形状を有することができる。

Description

【技術分野】
【０００１】
発明の属する技術分野
本発明は、ＯＬＥＤデバイス用の封止部材またはカプセル化部材に関する。
【０００２】
発明の背景
図１には例えばセルラーフォン、セルラースマートフォン、パーソナルオーガナイザー、ページャ、広告パネル、タッチスクリーンなどの種々の消費者用電子製品のディスプレイや、ＴＶ会議システム、マルチメディア製品、ヴァーチャルリアリティ製品、またディスプレイスタンドなどに用いられるＯＬＥＤデバイス１００が示されている。
【０００３】
ＯＬＥＤデバイスは基板１０１上に機能スタックとして形成されている。この機能スタックは電極（カソードおよびアノード）として用いられる２つの導電体層のあいだに１つ以上の有機層が配置されたものとして形成されている。導電体層は第１の方向に延在するカソードの行と第２の方向に延在するアノードの列とが形成されるようにパターニングされている。ＯＬＥＤのピクセルはカソードとアノードとが重畳するところに位置している。電荷担体はボンディングパッド１５０からカソードおよびアノードを介して注入され、機能層内で再結合する。電荷担体の再結合によりピクセルの機能層から可視光線が放射される。
【０００４】
デバイスはピクセルを封止するキャップ１６０によってカプセル化されている。ＯＬＥＤデバイスでは活性のコンポーネント（例えばカソード）が湿分および酸素の悪影響を受けるおそれがあるため、気密の封止部材を必要とする。典型的にはエポキシベースの接着剤がキャップと基板との接合に用いられる。ただしエポキシベースの接着剤は酸素または湿分の浸透を受ける。酸素または湿分の浸透路はキャップと基板との界面１８０に沿って延在する。この浸透路の長さはボンディング幅Ｗによって定義される。酸素または湿分の浸透率Ｑはボンディング厚さＴおよびボンディング幅Ｗに依存する。浸透率Ｑは直接にボンディング厚さＴに比例し、ボンディング幅Ｗに反比例する。低減できるボンディング厚さには限界があるので、ＯＬＥＤデバイスの貯蔵寿命を延ばすには、浸透路を延長するかまたはこれに相応にボンディング幅を増大する。しかしボンディング幅を増大するとデバイスの寸法が不要に大きくなり、不都合である。
【０００５】
前述の問題点からわかるように、不要に寸法を増大させずにＯＬＥＤデバイスの封止部材を改善することが望ましい。
【０００６】
本発明の概要
本発明は、湿分および酸素に対して保護しなければならないデバイス、特にＯＬＥＤデバイス用の封止部材を提供する。本発明では湿分または酸素の浸透路がボンディング幅の増大なしに増大される。これはキャップとデバイスのコンポーネントが形成される基板との界面にトレンチを設けることにより達成される。トレンチの設けられる界面は種々の幾何学的形状、例えば三角形状、四角形状、半球状またはこれらを組み合わせた形状を有することができる。
【０００７】
図面の簡単な説明
図１には従来技術のＯＬＥＤデバイスが示されている。図２には本発明の第１の実施例のＯＬＥＤデバイスが示されている。図３〜図５には本発明の種々の幾何学的形状のボンディング界面が示されている。図６にはＯＬＥＤデバイスの第２の実施例が示されている。
【０００８】
有利な実施例の説明
図２には本発明の第１の実施例のＯＬＥＤデバイス２００の一部が示されている。図示のように、ＯＬＥＤデバイスは基板２０１の活性領域２０５に活性コンポーネントを有している。この実施例では基板は透明であり、例えばガラスから成っている。他のタイプの透明な材料をＯＬＥＤの活性コンポーネントを支持する基板に用いることもできる。また例えばキャップ２６０を介して放射を可視にできるときには不透明な基板を使用してもよい。
【０００９】
活性コンポーネントは典型的には第１の電極１０５と第２の電極１１５とのあいだに１つ以上の有機層１１０を有している。電極はピクセル、セグメントまたはその他のデバイスを形成するようにパターニングされている。この実施例では第１の電極１０５はアノードであり、第２の電極１１５はカソードである。第１の電極をカソードとし、第２の電極をアノードとすることもできる。ボンディングパッドまたは電気コンタクト１５０はカソードおよびアノードに電気的に接続されている。
【００１０】
本発明によれば、キャップ２６０と基板との界面２８０は所定の幾何学的形状の１つ以上のトレンチ２８５を有する。有利には界面には５つ以下のトレンチが形成される。キャップと基板との界面にこのような幾何学的形状のトレンチを設けることにより酸素および湿分の浸透路が増大され、その際にもキャップの実際のボンディング幅またはＯＬＥＤデバイスの実寸法は増大しない。
【００１１】
この実施例では幾何学的形状は三角形状である。辺の長さＣの三角形状を用いると、有効幅は２Ｃ、実幅はＡとなり、ここでＡ＜２Ｃである。このような幾何学的形状のトレンチを用いるとき、浸透路は実際のボンディング幅の増大なしに増大される。
【００１２】
表１には実際のボンディング幅を増大させずに貯蔵寿命を伸ばすことのできる本発明の装置の理論的な計算結果が示されている。表１はトレンチがＤ＝０．５ｍｍの三角形状であると仮定して、次式
Ｑ＝｛Ｐ×ＡＲ×ＳＬ×δｐ｝／Ｔ 式１
によって計算されたものである。ここでＱは水の浸透量であり、ＡＲは露出領域の断面積（ボンディング厚さＴ×有効ボンディング幅Ｗまたは浸透路の長さ）であり、Ｔはボンディング厚さであり、Ｐは水蒸気の透過度（エポキシに対して０．７５ｇｍｍ／ｍ^２）であり、ＳＬは貯蔵寿命であり、δｐは定数を仮定した分圧である。
【００１３】
【表１】

ここでボンディング厚さ０．２１ｍｍ、浸透路の長さ１５ｍｍのケースで所望の貯蔵寿命を得ることを考えてみよう。表１に示されているように、１５個のトレンチを用いれば実際のボンディング幅３ｍｍで所望の貯蔵寿命が達成される。このように本発明によれば１／５程度のボンディング幅の低減が可能となる。
【００１４】
他の幾何学的形状を用いて基板とキャップとの界面を形成することもできる。例えば図３〜図５に示されているように、界面は四角形状、楕円形状または半球状を有することができる。種々の幾何学的形状を組み合わせてもよい。
【００１５】
ただしここでトレンチの深さＤが基板の構造上の一体性に悪影響を与えないように注意が必要である。この実施例ではトレンチの深さＤは基板厚さＴＳより小さく、有利には１／２ＴＳ以下である。例えばトレンチの深さは１．１ｍｍ厚さの基板に対して約０．５ｍｍである。三角形のトレンチが用いられる場合、その幅は約０．２ｍｍであり、側辺の長さは約０．５０９ｍｍである。このとき長さ１．１ｍｍ、実幅２ｍｍの浸透路が得られ、これはトレンチを設けない界面に比べて約５倍の大きさである。四角形のトレンチではトレンチの凸部の幅約０．１５ｍｍであり、凹部の幅約０．２ｍｍである。
【００１６】
前述したようにボンディング厚さＴは湿分の透過率に影響を与える。この厚さＴが小さくなるにつれて透過率は低くなる。したがってできるだけボンディング厚さＴを小さくすることが望ましい。さらに、トレンチを変調して浸透路の増大を保証するために、ボンディング厚さＴは少なくともトレンチの深さＤよりも小さくなくてはならない。有利にはＴ＜＜Ｄである。特に有利な実施例では、ボンディング厚さＴはトレンチの実幅Ａの０．１４以下である。
【００１７】
図６には本発明の第２の実施例の基板７０１の一部が示されている。この基板は例えば活性領域２０５に活性コンポーネントを有するように処理されている。この実施例においても活性コンポーネントはＯＬＥＤを含む。ＯＬＥＤは例えばJ.R.Sheats et al., Organic electroluminecent devices, Science 273, 1996の884頁〜888頁に記載された従来の技術を用いて形成することができる（この文献の内容は本発明に関連している）。基板のボンディング領域７６１、すなわちキャップが接着されるべき領域に、少なくとも１つのトレンチ２８５が設けられる。この実施例ではトレンチは基板内に凹部が形成されるように削られている。基板に取り付けられるキャップ７６０は活性コンポーネントの気密封止部材となっている。基板に取り付けられるべきキャップの領域にも少なくとも１つのトレンチが形成される。キャップのトレンチはキャップから突出してトレンチの凸部をなしている。トレンチ凹部の数はトレンチ凸部の数と同じである。キャップと基板とが接合される際にトレンチ凹部とトレンチ凸部とが相互にアライメントされる。キャップにトレンチ凹部を設け、基板にトレンチ凸部を設けることもできる。典型的にはキャップはエポキシなどの一般的な接着剤を介して基板に接着される。もちろん他のタイプの接着剤を使用してもよい。また活性コンポーネントまたは活性材料が熱に不感のデバイスを形成している場合には、はんだ付けまたは溶接を行ってキャップと基板とを接着することもできる。
【００１８】
図示の実施例では四角形状のトレンチが使用されている。先細形状または三角形状のトレンチをアライメントのために使用することもできる。他の幾何学的形状のトレンチを用いたり、種々の形状のトレンチを組み合わせたりすることもできる。この実施例ではトレンチ凸部の高さＨはトレンチ凹部の深さＤよりも大きい。これによりデバイスの活性領域にキャビティ１４５が形成される。
【００１９】
基板およびキャップはこの実施例ではガラスを含んでいる。他の材料、例えば金属、セラミック、プラスティックなども使用可能である。基板とキャップとを必ずしも同じ材料から形成しなくてもよい。トレンチの形成には従来の技術が用いられる。使用される技術はもちろん基板およびキャップに使用される材料に依存する。例えばガラスに対しては従来のカッティングおよび／またはエッチングを、金属に対してはスタンピングを、またプラスティックに対してはエンボスを使用することができる。例えばサンドブラスト、グラインド、ドリル、ソーなどを用いる他の機械的技術やレジストアンドエッチングプロセスなどをトレンチ形成に用いることもできる。スタンピング技術が使用される場合、基板は材料を軟化させるために局所的に加熱される。
【００２０】
別の実施例では、キャップ上に支持リムが形成される。例えば支持リムは例えば直接または間接にパターニング可能な材料を含む。支持リムについてはこの出願に関連する国際特許出願明細書"Encapsulation of OLED Devices"（書類整理番号９９Ｅ５７３７ＳＧ）に記載されている。トレンチは支持リムが基板に接触する表面上に形成される。ここでのトレンチはリソグラフィプロセスによりレジストコーティングおよびウェットエッチングを用いて形成される。ドライエッチングを使用してもよい。基板が延性材料から形成されるか否かに応じて、トレンチは基板のボンディング領域に形成することもできる。これに代えて支持リムを基板上に形成することもできる。
【００２１】
キャップまたは基板の一方が他方よりも延性の高い材料から成るケースでは、より剛性の高い材料（つまり延性の低い材料）から成るほうにのみトレンチを設けなければならない。キャップが充分な圧のもとで取り付けられれば、延性の高い材料はトレンチの形状にコンフォーマルに適合する。延性材料（例えばポリマー材料）に対してバリア層が必要である場合、バリア材料が形成される前にエンボス加工が行われる。これはバリア材料が典型的には脆性であって、エンボス加工によって損傷を受けるおそれがあるからである。
【００２２】
本発明を幾つかの実施例に則して説明してきたが、当該の技術分野の技術者には本発明の範囲内で種々の修正および変更が可能であることは明らかである。前述の実施例のみではなく、特許請求項の範囲、発明の詳細な説明および図に示されている特徴は全て本発明の対象となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来技術のＯＬＥＤデバイスを示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例のＯＬＥＤデバイスを示す図である。
【図３】本発明の第１の幾何学的形状のボンディング界面を示す図である。
【図４】本発明の第２の幾何学的形状のボンディング界面を示す図である。
【図５】本発明の第３の幾何学的形状のボンディング界面を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施例のＯＬＥＤデバイスを示す図である。

Claims (1)

1. 活性領域を包囲するボンディング領域を備えた基板が設けられており、該活性領域は活性コンポーネントを有しており、
   活性コンポーネントを封止するキャップが基板上に取り付けられており、該キャップはボンディング幅Ｗを有するボンディング領域で基板に接触しており、
   キャップと基板とのあいだの界面は所定の幾何学的形状を有するように成形された少なくとも１つのトレンチを含んでおり、ボンディング幅Ｗよりも大きな有効ボンディング幅ＥＷで接合が行われる
   ことを特徴とするデバイス。