JP2008535177A - 外部バリア層を有する有機電子デバイス - Google Patents

Abstract

有機デバイスパッケージ（２０）は上面および下面を有する可撓性基板（２４）を含む。さらに、有機デバイスパッケージ（２０）は、可撓性基板（２４）の上面に配置された、第１の面および第２の面を有する有機電子デバイス（２８）を含む。さらに、有機デバイスパッケージ（２０）は可撓性基板（２４）の下面に配置された第１のバリア層（３２）を含む。可撓性基板はプラスチック、金属フォイル、または可撓性ガラスのうちの１つを含むことができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、一般に有機電子デバイスに関し、より詳細には有機照明デバイスに関する。

近年、限定はしないが、有機発光デバイス、有機光電池、有機エレクトロクロミックデバイス、有機トランジスタ、有機集積回路、および有機センサなどの有機電子デバイスが、低コストおよび可撓性基板との適合性のためにシリコン電子デバイスに対する高性能代替案として多くの注目を引いている。

最近の十年間に有機電子デバイスの分野で非常に大きな進歩があった。これまで液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）はほとんどのディスプレイ用途で使用された。しかし、ＬＣＤディスプレイは高い生産量および商業費用を必要とする。現在、限定はしないが、有機発光デバイスなどの有機電子デバイスはディスプレイ用途および面照明用途などの用途での使用が増加している。

当業者によって理解されるように、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）などの有機発光デバイスは２つの電極の間にはさまれた薄い有機層のスタックを含む。有機層は少なくとも１つの放出層を含む。他の層は正孔注入層、正孔輸送層、および電子輸送層を含むことができる。一般に２ボルトと１０ボルトとの間の適切な電圧をＯＬＥＤ照明デバイスに印加するとき、注入された正電荷および負電荷は放出層で再結合して光を生成する。さらに、有機層の構造ならびにアノードおよびカソードの選択は、放出層の再結合プロセスを最大化し、それによりＯＬＥＤデバイスからの光出力を最大化するように設計が行われる。この構造は大きくかつ環境上望ましくない水銀灯の必要をなくし、より薄くより多用途でより小型のディスプレイまたは面照明デバイスをもたらす。さらに、ＯＬＥＤは有利にはほとんど電力を消費しない。特徴を組み合わせると、ＯＬＥＤディスプレイは、付加される重量を少なくかつ占めるスペースを少なくしながら、魅力的な方法でより多くの情報を有利に伝達することができる。

現在、ＯＬＥＤなどの有機電子デバイスは一般にガラス基板を含む。ガラス基板は、光がＯＬＥＤから漏れ出ることを可能にするとともに、ＯＬＥＤが水分および酸素にさらされないようにする。以下で理解されるように、大気中に存在する水分および酸素は、ＯＬＥＤの光学的特性および／または電気的特性の劣化などの悪影響をもたらすことが当技術分野で知られている。例えば、ＯＬＥＤ中の有機材料を酸素および水分にさらすとＯＬＥＤの寿命が厳しく制限されることがある。さらに、水分および酸素はＯＬＥＤに関連する「ダークスポット」およびピクセル収縮を増加させることが当技術分野で知られている。

一般に、ＯＬＥＤはバッチ処理を使用して製造される。しかし、製造コストを低減するために、連続的な方法でデバイスを処理することが望ましいことがある。連続処理を容易にするための１つの機構は、ロールツーロール可撓性基板を組み込み、その上にＯＬＥＤを製作することである。その結果、基板は剛性のガラスから可撓性のガラスまたはプラスチックに移行している。ＯＬＥＤの製作にプラスチック基板を使用するには、一般に、水分および酸素がプラスチック基板を通り抜けないように内部バリア層を有するプラスチック基板を使用するかまたはバリア特性を有するプラスチック基板を使用することになる。可撓性ガラスおよびバリア被覆プラスチック基板は共に脆弱になる傾向があり、処理中に気密特性を損なわないようにかなりの注意を必要とする。さらに、電極に微細な形体を生成させるために一般に使用されるスクライビングまたはエンボシングなどの処理段階が脆弱な基板に物理的損傷をもたらすことがある。
米国特許出願公開第２００５／００２３９７４号公報 米国特許第６，８３５，９５０号公報

したがって、ＯＬＥＤを製作する準備ができた後、ＯＬＥＤが確実に環境要素の浸透を受けないようにしながらバリア層のない可撓性で丈夫なプラスチック基板上にＯＬＥＤを高いコスト効果で連続的に処理しやすくする技法を開発し、それによって現在の技法の制約を回避することが望ましい。

手短に言えば、本技法の態様によれば有機デバイスパッケージが提示される。有機デバイスパッケージは上面および下面を有する可撓性基板を含む。さらに、有機デバイスパッケージは、可撓性基板の上面に配置された、第１の面および第２の面を有する有機電子デバイスを含む。さらに、有機デバイスパッケージは撓性基板の下面に配置された第１のバリア層を含む。

本技法の別の態様によれば、有機デバイスパッケージを製作する方法が提示される。この方法は上面および下面を有する可撓性基板を供給する段階を含む。さらに、この方法は第１の面および第２の面を有する有機電子デバイスを可撓性基板の上面に配置する段階を含む。この方法は第１のバリア層を可撓性基板の下面に配置する段階も含む。さらに、第２のバリア層の周囲が有機デバイスパッケージの縁部のまわりを包むように構成されるように、有機電子デバイスの第１の面に隣接して第２のバリア層を配置する段階を含む。さらに、この方法は第２のバリア層を可撓性基板の反対側の第１のバリア層の面に結合する段階を含む。

本技法のさらに別の態様によれば、有機デバイスパッケージが提示される。有機デバイスパッケージは上面および下面を有する可撓性基板を含む。さらに、有機デバイスパッケージは、可撓性基板の上面に配置された、第１の面および第２の面を有する有機電子デバイスを含む。さらに、有機デバイスパッケージは、可撓性基板の下面に配置された、内側表面および外側表面を有する第１のバリア層も含む。さらに、有機デバイスパッケージは、有機電子デバイスの第１の面に隣接して配置された、内側表面および外側表面を有する第２のバリア層を含む。有機デバイスパッケージは、第１のバリア層と第２のバリア層との間の有機電子デバイスの周囲の近くに配置された縁部封入材料も含み、縁部封入材料は有機デバイスパッケージの周辺縁部を気密封止するように構成される。

本技法のさらに別の態様によれば、有機デバイスパッケージを製作する方法が提示される。この方法は上面および下面を有する可撓性基板を供給する段階を含む。この方法は第１の面および第２の面を有する有機電子デバイスを可撓性基板の上面に配置する段階も含む。さらに、この方法は内側表面および外側表面を有する第１のバリア層を可撓性基板の下面に配置する段階を含む。さらに、この方法は内側表面および外側表面を有する第２のバリア層を有機電子デバイスの第１の面に隣接して配置する段階を含む。さらに、この方法は第１のバリア層および第２のバリア層を結合する段階を含む。

本技法のさらに別の態様によれば、有機デバイスパッケージが提示される。有機デバイスパッケージは上面および下面を有する可撓性基板を含む。さらに、有機デバイスパッケージは、可撓性基板の上面に配置された、第１の面および第２の面を有する有機電子デバイスを含む。さらに、有機デバイスパッケージは、可撓性基板の下面に配置された、第１の内側表面および第１の外側表面を有する第１のバリア層を含む。有機デバイスパッケージは、有機電子デバイスの第１の面に隣接して配置された、第２の内側表面および第２の外側表面を有する第２のバリア層も含み、第２のバリア層の周囲が可撓性基板の反対側の第１のバリア層の面に結合されるように、第２のバリア層は有機デバイスパッケージの縁部のまわりを包むように構成された周囲を含む。さらに、有機デバイスパッケージは、第１の外側表面の一部に配置された、第１の面および第２の面を有する機能層を含み、機能層は有機デバイスパッケージの出力を増強するように構成される。

本発明のこれらおよび他の特徴、態様、利点は、同様の記号が図面全体を通して同様の部分を表す添付図面を参照しながら以下の詳細な説明が読まれるときよりよく理解されるであろう。

傷つきやすいＯＬＥＤ構成要素は、水分および酸素の悪影響を回避するために様々な技法によって封入されている。例えば、バリア層を使用すると、外部環境からＯＬＥＤ領域への水分および酸素の浸透が防止される。現在、封入されたＯＬＥＤを製作するために使用される基板は、剛性ガラス、可撓性ガラス、またはプラスチックを含む。プラスチック基板を使用すると、水分および酸素が基板に浸透しないようにバリア被覆の使用を必要とすることがある。さらに、可撓性ガラスおよびバリア被覆プラスチック基板は共に脆弱になる傾向があり、処理およびその先の使用中に気密特性を損ねないようにかなりの注意を必要とすることがある。したがって、有機電子デバイスの気密性を確実に維持しながらＯＬＥＤなどの有機電子デバイスを高いコスト効果で処理する技法を開発することが望ましいであろう。本明細書で説明される技法はこれらの問題のいくつかまたはすべてに対処する。

図１を参照して、有機デバイスパッケージの例示的実施形態の断面側面図１０が示される。当業者なら理解されるように、図は例示的目的用であり、原寸に比例して描かれていない。現在意図されている構成では、有機デバイスパッケージ１０は上面および下面を有する基板１２を含むように概略図で示される。本技法の態様によれば、基板１２は可撓性基板を含むことができる。

本技法の他の態様によれば、可撓性基板１２は、限定はしないが、プラスチック、金属フォイル、または可撓性ガラスなどの材料を含むことができる。さらに、可撓性基板１２は、ロールツーロール処理に適合する可撓性基板を含むことができる。可撓性基板１２は一般に薄く、約６．４マイクロメートル（０．２５ミル）から約１．２７ミリメートル（５０．０ミル）の範囲、好ましくは約１２．７マイクロメートル（０．５ミル）から約２５４マイクロメートル（１０．０ミル）の範囲の厚さを有する。「可撓性」という用語は、一般に約１００ｃｍ未満の曲率半径を有する形状に曲げることができることを意味する。有利には、可撓性基板１２用のフィルムのロールを組み込むと、大量で低コストのリールツーリール処理の使用および有機デバイスパッケージの製作が可能になる。フィルムのロールは、例えば幅は３０．５センチメートル（１フィート）を有し、その上にいくつかの構成要素（例えば、有機電子デバイス）を製作することができる。可撓性基板１２は単層を含むことができ、または様々な材料の複数の隣接した層を有する構造を含むことができる。回転可能な基板を使用することによって、デバイスの製造性を改善することができる。

さらに、可撓性基板１２は、約１から約２．５の範囲、好ましくは約１から約２の範囲の屈折率を有することができる。可撓性基板１２は一般に任意の可撓性に好適な高分子材料を含むことができる。さらに、可撓性基板１２は、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルフォン、Ｋａｐｔｏｎ ＨまたはＫａｐｔｏｎ Ｅ（Ｄｕｐｏｎｔによって製作された）またはＵｐｉｌｅｘ（ＵＢＥ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ， Ｌｔｄ．によって製作された）などのポリイミド、環状オレフィン（ＣＯＣ）などのポリノルボルネン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの液晶高分子（ＬＣＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、およびポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を含むことができる。

用途に応じて、以下でより詳細に説明されるように、可撓性基板１２は実質的に透明なフィルムを含むこともできる。本明細書で使用されるように、「実質的に透明な」とは、材料が可視光（すなわち、約４００ｎｍから約７００ｎｍの範囲の波長を有する）の少なくとも約５０％、好ましくは少なくとも約８０％の全透過を可能にすることを指す。

さらに、有機デバイスパッケージ１０は、可撓性基板１２の上面に配置された、第１の面および第２の面を有する有機電子デバイス１４を含むことができる。有機電子デバイス１４は、有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）、有機光電池、有機光検出器、有機エレクトロクロミックデバイス、有機センサ、またはそれの組合せのうちの１つを含むことができる。さらに、一実施形態では、有機電子デバイス１４は、２つの導体または電極の間に配置された、いくつかの有機半導体層を含むことができる。したがって、図１に示されていないが、有機電子デバイス１４の電極は、有機電子デバイス１４内で光生成反応を開始するのに使用される外部電流源に電気的に結合される。本技法の態様によれば、有機電子デバイス１４はロールツーロール処理を使用して可撓性基板１２上に製作することができる。

本技法の例示的態様によれば、第１のバリア層１６は可撓性基板１２の下面に配置することができる。一実施形態によれば、可撓性基板１２上への有機電子デバイス１４の製作が完成した後、第１のバリア層１６を配置することができる。第１のバリア層１６は、水分および酸素が可撓性基板１２を通って有機電子デバイス１４の領域に拡散しないように構成することができる。第１のバリア層１６が可撓性基板１２の下面を完全に覆うように、有機電子デバイス１４が製作される表面の反対側の可撓性基板１２の表面上に第１のバリア層１６を配置するか、さもなければ形成することができる。第１のバリア層１６は、約１０ｎｍから約１０ｍｍの範囲、好ましくは約１０００ｎｍから約１ｍｍの範囲の厚さで配置することができる。

さらに、光が可撓性基板１２を透過するのを妨げない第１のバリア層１６の厚さを選択することが一般に望ましい。例えば、第１のバリア層１６は光透過の低減が約２０％未満、好ましくは約５％未満になるように第１のバリア層１６の厚さを選択することが有利であろう。さらに、基板１２の可撓性を著しく低減せず、特性が曲げによって著しく劣化しない第１のバリア層の材料および厚さを選択することも望ましい。第１のバリア層１６は、物理気相蒸着、プラズマ強化化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）、高周波プラズマ強化化学気相蒸着（ＲＦＰＥＣＶＤ）、膨張熱プラズマ化学気相蒸着（ＥＴＰＣＶＤ）、反応性スパッタリング、電子サイクロドローンレジデンスプラズマ強化化学気相蒸着（ＥＣＲＰＥＣＶＤ）、誘導結合プラズマ強化化学気相蒸着（ＩＣＰＥＣＶＤ）、スパッタ蒸着、蒸発、原子層蒸着（ＡＬＤ）、またはそれの組合せなどの任意の適切な堆積技法によって配置することができる。

第１のバリア層１６は、限定はしないが、例えば、有機被覆、無機被覆、有機ハイブリッド被覆、無機ハイブリッド被覆、または金属フォイルを含むことができる。有機被覆材料は、炭素、水素、酸素、および反応物のタイプに応じて適宜に硫黄、窒素、ケイ素などの他の二次的な元素を含むことができる。被覆の有機構成物になる適切な反応物は、１５個までの炭素原子を有する、線状アルカンまたは分枝アルカン、アルケン、アルキン、アルコール、アルデヒド、エーテル、アルキレンオキシド、芳香族などである。無機被覆材料およびセラミック被覆材料は、一般に、ＩＩＡ、ＩＩＩＡ、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ、ＶＩＩＡ、ＩＢおよびＩＩＢ族の元素、ＩＩＩＢ、ＩＶＢおよびＶＢ族の金属、ならびに希土類金属の酸化物、窒化物、炭化物、ホウ化物、酸窒化物、酸炭化物、またはそれの組合せを含む。例えば、炭化ケイ素はシラン（ＳｉＨ_４）、およびメタンまたはキシレンなどの有機材料から生成されたプラズマの再結合によって基板上に堆積することができる。酸炭化ケイ素は、シラン、メタンおよび酸素から、またはシランおよび酸化プロピレンから生成されたプラズマから堆積することができる。酸炭化ケイ素は、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳＮ）、またはオクタメチルシクロテトラシロキサン（Ｄ４）などの有機ケイ素前駆物質から生成されたプラズマからも堆積することができる。窒化ケイ素はシランおよびアンモニアから生成されたプラズマから堆積することができる。酸炭窒化アルミニウムはアルミニウムチタネートおよびアンモニアの混合物から生成されたプラズマから堆積することができる。金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素などの反応物の他の組合せを所望の被覆構成物を得るために選択することができる。

さらに、第１のバリア層１６はハイブリッド有機／無機材料または多層の有機／無機材料を含むことができる。有機材料はアクリル酸樹脂、エポキシ樹脂、エポキシアミン、キシレン、シロキサン、シリコーンなどを含むことができる。特定の反応物の選択は当業者なら理解することができる。さらに、可撓性基板１２の透明性が必要でない用途では大部分の金属が第１のバリア層１６に適合することができる。以下で理解されるように、可撓性基板１２は、気密基板を供給するために第１のバリア層１６を組み込む構成物を含むことができる。

本技法の例示的態様によれば、気密バリアを有機デバイスパッケージに適用することができる。一実施形態では、気密バリアは、有機電子デバイス１４の第１の面に隣接して配置することができる第２のバリア層１８とすることができる。さらに、第２のバリア層１８は、限定はしないが、有機被覆、無機被覆、有機ハイブリッド被覆、無機ハイブリッド被覆、または金属フォイルなどの材料を含むことができる。

第２のバリア層１８は、約１０ｎｍから約１０ｍｍの範囲、好ましくは約１０００ｎｍから約１ｍｍの範囲の厚さで配置することができる。第１のバリア層１６を参照しながら先に説明されたように、光が可撓性基板１２を透過するのを妨げない第２のバリア層１８の厚さを選択することが一般に望ましい。例えば、第２のバリア層１８は光透過の低減が約２０％未満、好ましくは約５％未満になるように第２のバリア層１８の材料および厚さを選択することが有益であろう。さらに、前述のように、第２のバリア層１８は、プラズマ強化化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）、高周波プラズマ強化化学気相蒸着（ＲＦＰＥＣＶＤ）、膨張熱プラズマ化学気相蒸着（ＥＴＰＣＶＤ）、反応性スパッタリング、電子サイクロドローンレジデンスプラズマ強化化学気相蒸着（ＥＣＲＰＥＣＶＤ）、誘導結合プラズマ強化化学気相蒸着（ＩＣＰＥＣＶＤ）、スパッタ蒸着、蒸発、原子層蒸着（ＡＬＤ）、またはそれの組合せなどの任意の適切な堆積技法によって配置することができる。

一実施形態では、有機デバイスパッケージの縁部のまわりを包むように第２のバリア層１８の周囲をパターン化して第２のバリア層１８の周囲が可撓性基板１２の反対側の第１のバリア層１６の面に結合することができるように第２のバリア層１８は配置することができる。言い換えれば、第２のバリア層１８の周囲は第１のバリア層１６の第２の面に結合され、それによって有機デバイスパッケージを気密封止するように構成することができる。この例示的実施形態は図２を参照しながら示されさらに説明される。代替の実施形態では、有機デバイスパッケージの周辺縁部を気密封止するように構成された縁部封入用材料は、第１のバリア層１６と第２のバリア層１８との間の有機電子デバイス１４の周囲に沿って配置することができる。

一実施形態によれば、第１のバリア層１６および第２のバリア層１８は第１の材料を使用して形成することができる。前述のように、第１の材料は、有機被覆、無機被覆、有機ハイブリッド被覆、無機ハイブリッド被覆、金属フォイル、またはそれの組合せのうちの１つを含むことができる。あるいは、第２のバリア層１８は第２の材料を使用して形成することができ、第２の材料は第１の材料と異なる。

用途に応じて、可撓性基板１２ならびに第１のバリア層１６および第２のバリア層１８は不透明または透明にすることができる。以下で理解されるように、底面放出ＯＬＥＤ構造では、光は有機電子デバイス１４から可撓性基板１２および第１のバリア層１６を介して送出することができる。したがって、底面放出ＯＬＥＤ構造では、可撓性基板１２および第１のバリア層１６は実質的に透明であり、一方、第２のバリア層１８は不透明にすることができる。前述のように、「実質的に透明な」とは、材料が可視光の少なくとも約５０％、好ましくは少なくとも約８０％の全透過を可能にすることを指す。第２のバリア層１８は、限定はしないが、金属などの反射材料を含むことができる。例えば、金属はアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、またはクロミウム（Ｃｒ）を含むことができる。さらに、本技法の態様によれば、反射材料の被覆を有する材料も第２のバリア層１８として使用することができる。例えば、金属はガラスまたはプラスチック上に被覆することができる。本技法の態様によれば、反射被覆（図示せず）をもつ第２のバリア層１８は、実質的に透明な可撓性基板１２から別の方向に放出されたどのような放射も反射し、そのような放射を可撓性基板１２の方に向け、この方向に放出された全放射量が増加するように組み込むことができる。さらに、第２のバリア層１８は、有利には、酸素および水分などの反応しやすい環境要素を有機電子デバイス１４に拡散させないための材料を含むことができる。

しかし、上面放出ＯＬＥＤ構造では、光は有機電子デバイス１４から第２のバリア層１８を通して送出することができる。その結果、可撓性基板１２および第１のバリア層１６は不透明にすることができ、一方、第２のバリア層１８は実質的に透明であろう。本実施形態では、第１のバリア層１６は金属を含むことができる。あるいは、第１のバリア層１６は反射材料で被覆されたガラスまたはプラスチックを含むことができる。前述のように、反射被覆（図示せず）をもつ第１のバリア層１６は、第１のバリア層１６からのどのような放射も第２のバリア層１８の方に反射し、それによってこの方向に放出された放射を増大するように組み込むことができる。さらに、前述のように、第１のバリア層１８は、有機デバイスパッケージ１０に気密性を与えるための材料を含むこともできる。

さらに、光が有機デバイスパッケージ１０の上部および下部の両方から送出される透明なＯＬＥＤ構造の場合、可撓性基板１２ならびに第１のバリア層１６および第２のバリア層１８は実質的に透明になるように構成されるであろう。以下で理解されるように、本実施形態では、光が有機デバイスパッケージ１０の上部および下部の両方から送出されるので、第１のバリア層１６および第２のバリア層１８の反射被覆の使用は省かれるであろう。

さらに、第１のバリア層１６および第２のバリア層１８は、有機デバイスパッケージ１０の可撓性を不利に低減させないように、十分に薄くなるように構成されるであろう。さらに、第１のバリア層１６および第２のバリア層１８は、有機電子デバイス１４への酸素および水分の拡散をさらに低減するために様々な金属または金属化合物のいくつかの層を含むことができる。一実施形態では、有機電子デバイス１４に直接隣接している第１および第２のバリア層１６、１８の内側層は反射性であり、一方、外側層は、有機電子デバイス１４への酸素および水の拡散速度を低減させるために組み込むことができる金属酸化物、窒化物、炭化物、酸窒化物、または酸炭化物などの非反射性の材料または化合物を含むことができる。

図２は、本技法の態様に従って有機デバイスパッケージを製作する例示的プロセス２０を示す。プロセスは段階２２で始まり、上面および下面を有する可撓性基板２４が選択される。前述のように、可撓性基板２４は、プラスチック、金属フォイル、または可撓性ガラスのうちの１つを含むことができる。段階２６で、第１の面および第２の面を有する有機電子デバイス２８を可撓性基板２４の上面に形成することができる。有機電子デバイス２８は、ＯＬＥＤ、有機光電池、有機光検出器、有機エレクトロクロミックデバイス、有機センサ、またはそれの組合せのうちの１つを含むことができる。前述のように、有機電子デバイス２８は２つの導電性電極の間にはさまれたいくつかの有機層を含むことができる。

続いて、段階３０で、第１のバリア層３２を可撓性基板２４の下面に配置することができる。前述のように、第１のバリア層３２は、デバイスの動作を不利に妨げることがある有機電子デバイス２８への酸素および水分の浸透を防止するように構成される。上面および下面を有する第１のバリア層３２は、接着層３４を介して可撓性基板２４に結合することができる。言い換えれば、接着層３４は第１のバリア層３２の上面を可撓性基板２４の下面に取り付けるのに役立つ。本実施形態では、接着層３４は光学的に透明な特性を示すように選択することができる。例えば、接着層３４は、硬化性エポキシ樹脂、アクリル酸樹脂、熱可塑性樹脂および／またはそれの組合せのうちの１つを含むことができ、硬化には熱、圧力、もしくは紫外線および／またはそれの組合せを必要とすることがある。さらに、接着層３４の厚さは約０．１ミクロンから約１ｍｍの範囲にすることができる。このように第１のバリア層３２を付加すれば、完成した有機電子デバイス２８が確実に動作することができるものよりも高いかまたは低い処理条件／温度で第１のバリア層３２を製作することができることに留意されたい。

さらに、段階３６で、第２のバリア層３８を有機電子デバイス２８の第１の面に隣接して配置することができる。本実施形態では、第２のバリア層３８は、第２のバリア層３８の周囲が有機デバイスパッケージのまわりを包むように配置される。言い換えれば、第２のバリア層３８の周囲が第１のバリア層３２の第２の面に結合し、それによって有機デバイスパッケージを気密封止するように、第２のバリア層３８の周囲は有機デバイスパッケージを封入するように構成することができる。

第１のバリア層３２と第２のバリア層３８との間の結合は、第１のバリア層３２および第２のバリア層３８を結合するように構成された封止材料４０を介して達成することができる。図示された実施形態では、第２のバリア層３８は封止材料４０を介して第１のバリア層３２の下面に結合される。一実施形態では、封止材料４０はエポキシ樹脂を含むことができる。あるいは、封止材料４０は低融点を有する金属および／または金属合金を含むことができる。例えば、封止材料４０はガリウムまたはインジウムの一方を含むことができる。低融点をもつ金属は、インジウム、スズ、インジウムのビスマス合金、スズの合金、またはそれの組合せを含むことができる。さらに、金属の融点は摂氏約２５度から摂氏約２００度の範囲、好ましくは摂氏約１００度から摂氏約１５０度の範囲にすることができる。以下で理解されるように、封止材料４０は、プラスチック基板へのどのような損傷も、またはどのような有機高分子の電気的性能への悪影響も回避するように低融点をもつ金属および／または金属合金を含むことができる。

さらに、結合の段階は、第１のバリア層３２および第２のバリア層３８を結合しやすくするために有機デバイスパッケージを加熱する段階を含むこともできる。あるいは、結合は、封止材料４０を介して、第１のバリア層３２および第２のバリア層３８を結合しやすくするために有機デバイスパッケージに圧力を加えることによって達成することもできる。第１のバリア層３２および第２のバリア層３８の結合は、有機デバイスパッケージを紫外線にさらすことによって達成することもできる。本技法の態様によれば、加熱すること、圧力を加えること、および紫外線にデバイスをさらすことの組合せを使用して第１のバリア層３２および第２のバリア層３８を結合することができる。

図３は、本技法の態様に従って有機デバイスパッケージを製作する例示的プロセス４２を示す。プロセス４２は段階４４で始まり、上面および下面を有する可撓性基板４６が選択される。さらに、段階４８で、第１の面および第２の面を有する有機電子デバイス５０を可撓性基板４６の上面に形成することができる。

続いて、段階５２で、第１のバリア層５４および第２のバリア層５６を配置することができる。現在意図されている構成では、内側表面および外側表面を有する第１のバリア層５４を可撓性基板４６の下面に配置することができる。さらに、限定はしないが、エポキシ樹脂などの接合材料（図示せず）を第１のバリア層５４の内側表面に被覆することができる。

以下で理解されるように、接合材料は、物理的特性および機械的特性において変性を受ける材料と定義することができる。構造体の変性は、接合材料を高エネルギー放射にさらすことによって、または過酸化物を使用する化学プロセスによって引き起こすことができる。両方の方法は、材料内の分子結合、架橋、物理的混合を促進する。架橋によって生成される反応は、材料、および照射のレベルなどの処理の変数にとりわけ依存する。架橋は、熱機械的特性の強化、寸法安定性の改善、応力亀裂の低減、および物理的靱性の改善などの重要な特性の利点を生成することができる。紫外光または温度にさらすとき、接合材料は硬化され第１のバリア層５４を可撓性基板４６に取り付けることができる。

同様に、内側表面および外側表面を有する第２のバリア層５６を有機電子デバイス５０の上面に配置することができる。接合材料（図示せず）は第２のバリア層５６の内側表面に被覆することができる。前述のように、接合材料は第２のバリア層５６を有機電子デバイス５０に取り付けやすくする。

一実施形態では、第１のバリア層５４および第２のバリア層５６は第１の材料を使用して形成することができる。前述のように、第１の材料は、有機被覆、無機被覆、有機ハイブリッド被覆、無機ハイブリッド被覆、金属フォイル、またはそれの組合せのうちの１つを含むことができる。あるいは、第２のバリア層５６は第２の材料を使用して形成することができ、第２の材料は第１の材料と異なる。さらに、前述のように、デバイスの用途に応じて、光を送出する方向に誘導しやすくするように反射被覆を第１のバリア層５４または第２のバリア層５６のいずれかに配置することができる。しかし、以下で理解されるように、有機電子デバイス５０が透明なＯＬＥＤである場合、反射被覆は省かれるであろう。

段階５２に続いて、第１のバリア層５４および第２のバリア層５６は段階５８で有機電子デバイス５０を気密封止するように結合することができる。本技法の態様によれば、第１のバリア層５４と第２のバリア層５６との間の結合は、縁部封入材料６０の使用を介して達成することができる。

縁部封入材料６０は第１のバリア層５４と第２のバリア層５６との間の有機電子デバイス５０の周囲の近くに配置され、それによって有機デバイスパッケージの周辺縁部を気密封止することができる。したがって、一実施形態では、縁部封入材料６０は第１のバリア層５４に配置することができる。あるいは、縁部封入材料６０は第２のバリア層５６に配置することができる。一方、縁部封入材料６０は第１のバリア層５４および第２のバリア層５６の両方に配置することができる。さらに、一例示的実施形態では、第１のバリア層５４および第２のバリア層５６をそれぞれ可撓性基板４６および有機電子デバイス５０に隣接して配置する段階の前に、縁部封入材料６０を、第１のバリア層５４、第２のバリア層５６、またはそれの組合せのうちの１つに配置することができる。本技法のさらなる態様によれば、縁部封入材料６０は第１のバリア層５４と第２のバリア層５６との間の有機電子デバイス５０の周囲のまわりに注入することができる。

さらに、一実施形態では、縁部封入材料６０は第１のバリア層５４の材料と同様の材料を含むことができる。あるいは、縁部封入材料６０は第２のバリア層５６の材料と同様の材料を含むことができる。さらに、図示の実施形態で示されるように、本技法の態様に従って、縁部封入材料６０は第１のバリア層５４および第２のバリア層５６の材料の組合せを含むこともできる。

さらに、前述のように、結合の段階は、第１のバリア層５４および第２のバリア層５６を結合しやすくするために有機デバイスパッケージを加熱する段階を含むこともできる。あるいは、結合は、縁部封入材料６０を介して、第１のバリア層５４および第２のバリア層５６を結合しやすくするために有機デバイスパッケージに圧力を加えることによって達成することもできる。第１のバリア層５４および第２のバリア層５６の結合は、有機デバイスパッケージを紫外線にさらすことによって達成することもできる。本技法の態様によれば、加熱すること、圧力を加えること、および有機デバイスパッケージを紫外線にさらすことの組合せを第１のバリア層５４および第２のバリア層５６に対して使用することができる。

次に図４に移って、本技法の態様に従って有機デバイスパッケージを製作する例示的プロセス６２が示される。図示の実施形態では、段階６４〜６８を図３を参照しながら先に説明されたように行うことができる。

段階６４がプロセス６２の最初の段階であり、上面および下面を有する可撓性基板４６が選択される。第１の面および第２の面を有する有機電子デバイス５０を段階６６で可撓性基板４６の上面に形成することができる。

段階６８で、内側表面および外側表面を有する第１のバリア層５４を可撓性基板４６の下面に配置することができる。さらに、内側表面および外側表面を有する第２のバリア層５６を有機電子デバイス５０の第１の面に隣接して配置することができる。さらに、前述のように、接合材料（図示せず）を第１のバリア層５４および第２のバリア層５６のそれぞれの内側表面に配置することができる。接合材料は、第１のバリア層５４および第２のバリア層５６をそれぞれ可撓性基板４６および有機電子デバイス５０に取り付けるように構成することができる。

続いて、段階７０で、第１のバリア層５４および第２のバリア層５６は、有機電子デバイス５０を気密封止するように結合することができる。第１のバリア層５４と第２のバリア層５６との間の結合は縁部封入材料７２の使用を介して達成することができる。縁部封入材料７２は第１のバリア層５４と第２のバリア層５６との間の有機電子デバイス５０の周囲の近くに配置され、それによって有機デバイスパッケージの周辺縁部を気密封止しやすくすることができる。さらに、図４の図示された実施形態では、縁部封入材料７２は、本技法の態様に従って低融点を有する金属を含むことができる。低融点をもつ金属は、インジウム、スズ、ビスマス合金、またはそれの組合せを含むことができる。さらに、前述のように、金属の融点は摂氏約５０度から摂氏約２００度の範囲、好ましくは摂氏約１００度から摂氏約１５０度の範囲にすることができる。

前述のように、縁部封入材料７２は、第１のバリア層５４、第２のバリア層５６、またはそれの組合せのうちの１つに配置することができる。あるいは、本技法のさらなる態様によれば、縁部封入材料７２は第１のバリア層５４と第２のバリア層５６との間の有機電子デバイス５０の周囲のまわりに注入することができる。

さらに、前述のように、結合の段階は、有機デバイスパッケージを加熱すること、有機デバイスパッケージに圧力を加えること、または有機デバイスパッケージを紫外線にさらすことのうちの１つを含むこともできる。本技法の態様によれば、加熱すること、圧力を加えること、および有機デバイスパッケージを紫外線にさらすことの組合せを使用して第１のバリア層５４および第２のバリア層５６を結合することができる。

次に図５に移って、本技法の態様に従って有機デバイスパッケージを製作する例示的プロセス７４が示される。プロセスは段階７６で始まり、上面および下面を有する可撓性基板７８が選択される。前述のように、可撓性基板７８は、プラスチック、金属フォイル、または可撓性ガラスのうちの１つを含むことができる。段階８０で、第１の面および第２の面を有する有機電子デバイス８２を可撓性基板７８の上面に形成することができる。前述のように、有機電子デバイス８２は、ＯＬＥＤ、有機光電池、有機光検出器、有機エレクトロクロミックデバイス、有機センサ、またはそれの組合せのうちの１つを含むことができる。さらに、有機電子デバイス８２は、前述のように、２つの導電性電極の間にはさまれたいくつかの有機層を含むことができる。

続いて、段階８４で、第１のバリア層８６を可撓性基板７８の下面に配置することができる。前述のように、第１のバリア層８６は、デバイスの動作を不利に妨げることがある有機電子デバイス８２への酸素および水分の浸透を防止するように構成される。上面および下面を有する第１のバリア層８６は、第１の接着層８８を介して可撓性基板７８に結合することができる。言い換えれば、第１の接着層８８は第１のバリア層８６の上面を可撓性基板７８の下面に取り付けるのに役立つ。本実施形態では、第１の接着層８８は光学的に透明な特性を示すように選択することができる。例えば、第１の接着層８８は、硬化性エポキシ樹脂、アクリル酸樹脂、熱可塑性樹脂および／またはそれの組合せのうちの１つを含むことができ、硬化には熱、圧力、もしくは紫外線および／またはそれの組合せを必要とすることがある。さらに、接着層８８の厚さは約０．１ミクロンから約１ｍｍの範囲にすることができる。このように第１のバリア層８６を付加すれば、完成した有機電子デバイス８２が確実に動作することができるものよりも高いかまたは低い処理条件／温度で第１のバリア層８６を製作することができることに留意されたい。

さらに、段階９０で、第２のバリア層９２を有機電子デバイス８２の第１の面に隣接して配置することができる。本実施形態では、第２のバリア層９２は、第２のバリア層９２の周囲が有機デバイスパッケージのまわりを包むように配置される。言い換えれば、第２のバリア層９２の周囲が第１のバリア層８６の第２の面に結合し、それによってデバイスを気密封止するように、第２のバリア層９２の周囲は有機デバイスパッケージを封入するように構成することができる。

結合の段階は、第１のバリア層８６および第２のバリア層９２を結合しやすくするために有機デバイスパッケージを加熱する段階を含むことができる。あるいは、結合は、第１のバリア層８６および第２のバリア層９２を結合しやすくするために有機デバイスパッケージに圧力を加えることによって達成することもできる。第１のバリア層８６および第２のバリア層９２の結合は有機デバイスパッケージを紫外線にさらすことによって達成することもできる。本技法の態様によれば、加熱すること、圧力を加えること、および有機デバイスパッケージを紫外線にさらすことの組合せを使用して第１のバリア層８６および第２のバリア層９２を結合することができる。

続いて、段階９４で、本技法の態様に従って、１つまたは複数の機能層９６を第１のバリア層８６の一部に配置することができる。図示の実施形態では、第１の面および第２の面を有する機能層８６は可撓性基板７８の反対側の第１のバリア層９６の側の一部に配置される。機能層９６は有機デバイスパッケージの出力を増強するように構成することができる。さらに、機能層９６は所望の光学特性および電気特性を示すように選択することができる。例えば、機能層９６は、フォトルミネセント材料、色フィルタ、エレクトロクロミック材料、輝度増強膜、反射防止膜、またはそれの組合せのうちの１つを含むことができる。さらに、機能層９６の厚さは約０．１ミクロンから約１ｍｍの範囲にすることができる。さらに、図５に示されるように、第２の接着層９８を使用して機能層９６を第１のバリア層８６に取り付けることができる。

図６は、図５の例示的有機デバイスパッケージの断面線６−６に沿った断面側面図１００を示す。図６において、有機デバイスパッケージ１００は第１のバリア層８６の外側表面の一部に配置された機能層９６を含むように示されている。

図７を参照すると、図５に示された有機デバイスパッケージの代替の実施形態の断面側面図１０２が示される。図示の実施形態では、前述のように、有機電子デバイス８２は可撓性基板７８の上面に配置される。本実施形態では、第１の面および第２の面を有する機能層９６は可撓性基板７８の下面に配置することができる。さらに、第１の接着層８８は機能層９６の第１の面を可撓性基板７８の下面に取り付けやすくすることができる。さらに、第１のバリア層８６は機能層９６の第２の面に配置することができる。さらに、第２の接着層９８は第１のバリア層８６を機能層９６に取り付けるように構成することができる。

前述の有機デバイスパッケージおよびそれを製作する方法の様々な実施形態により、気密封止された有機電子デバイスを高いコスト効果で製作できるようになる。さらに、前述の製作方法を使用すると、有機電子デバイスが脆弱な可撓性基板上で連続的に処理されるのではなく、有機電子デバイスは気密の性質のない可撓性で丈夫な基板上で連続的に処理される。有機電子デバイス製作の後で、脆弱な気密バリアが有機電子デバイスに付加され、それによって気密有機デバイスパッケージが形成される。スクライビングおよびエンボシングなどの処理技法を有利に使用して、脆弱な気密バリアを損なうことなく有機電子デバイスの電極に微細な形体を生成することができる。これらの有機デバイスパッケージは、ディスプレイ用途、面照明用途、および他の用途などの様々な分野での用途を見いだすことができる。

本明細書において本発明のいくつかの特徴だけが示され説明されたが、多くの改変および変更が当業者により行われるであろう。したがって、添付の特許請求の範囲はすべてのそのような改変および変更を本発明の真の趣旨に入るものとして含むように意図されていることが理解されるべきである。

本技法の態様による例示的有機デバイスパッケージを示す断面側面図である。 本技法の態様に従って有機デバイスパッケージを製作する例示的プロセスを示す図である。 本技法の態様に従って有機デバイスパッケージを製作する別の例示的プロセスを示す図である。 本技法の態様に従って有機デバイスパッケージを製作するさらに別の例示的プロセスを示す図である。 本技法の態様に従って有機デバイスパッケージを製作する別の例示的プロセスを示す図である。 本技法の態様による、図５に示された有機デバイスパッケージの例示的実施形態の断面線６−６に沿った断面側面図である。 本技法の態様による図５に示された有機デバイスパッケージの代替の例示的実施形態の断面側面図である。

Claims (29)

1. 上面および下面を有する可撓性基板と、
   前記可撓性基板の前記上面に配置された、第１の面および第２の面を有する有機電子デバイスと、
   前記可撓性基板の前記下面に配置された第１のバリア層と
   を備える有機デバイスパッケージ。
2. 前記可撓性基板が、プラスチック、金属フォイル、または可撓性ガラスのうちの１つを含む、請求項１記載の有機デバイスパッケージ。
3. 前記有機電子デバイスが、有機発光デバイス、有機光電池、有機光検出器、有機エレクトロクロミックデバイス、有機センサ、またはそれの組合せのうちの１つを含む、請求項１記載の有機デバイスパッケージ。
4. 前記第１のバリア層が、プラスチック、金属フォイル、または可撓性ガラスのうちの１つを含む第１のタイプの材料を含む、請求項１記載の有機デバイスパッケージ。
5. 前記有機電子デバイスの前記第１の面に隣接して配置された第２のバリア層をさらに含む、請求項１記載の有機デバイスパッケージ。
6. 前記第２のバリア層が、プラスチック、金属フォイル、または可撓性ガラスのうちの１つを含む第２のタイプの材料を含む、請求項５記載の有機デバイスパッケージ。
7. 前記第２のバリア層が、前記第１のタイプの材料と異なる第２のタイプの材料を含む、請求項５記載の有機デバイスパッケージ。
8. 前記第２のバリア層の周囲が前記可撓性基板の反対側の前記第１のバリア層の面に結合されるように、前記第２のバリア層が前記有機デバイスパッケージの縁部のまわりを包むように構成された前記周囲を含む、請求項５記載の有機デバイスパッケージ。
9. 前記第１のバリア層と前記第２のバリア層との間の前記有機電子デバイスの周辺の近くに配置され、前記有機デバイスパッケージの周辺縁部を気密封止するように構成される縁部封入材料をさらに含む、請求項１記載の有機デバイスパッケージ。
10. 有機デバイスパッケージを製作する方法であって、
    上面および下面を有する可撓性基板を供給する段階と、
    第１の面および第２の面を有する有機電子デバイスを前記可撓性基板の前記上面に配置する段階と、
    第１のバリア層を前記可撓性基板の前記下面に配置する段階と、
    第２のバリア層の周囲が前記有機デバイスパッケージの縁部のまわりを包むように構成されるように、前記有機電子デバイスの前記第１の面に隣接して第２のバリア層を配置する段階と、
    前記第２のバリア層を前記可撓性基板の反対側の前記第１のバリア層の面に結合する段階と
    を含む方法。
11. 前記可撓性基板と前記第１のバリア層との間に、前記可撓性基板および前記第１のバリア層を結合するように構成される接合材料を配置する段階を含む、請求項１０記載の方法。
12. 前記第２のバリア層の一部に、前記有機デバイスパッケージの出力を増強するように構成される機能層を配置する段階を含む、請求項１０記載の方法。
13. 上面および下面を有する可撓性基板と、
    前記可撓性基板の前記上面に配置された、第１の面および第２の面を有する有機電子デバイスと、
    前記可撓性基板の前記下面に配置された、第１の内側表面および第１の外側表面を有する第１のバリア層と、
    前記有機電子デバイスの前記第１の面に隣接して配置された、第２の内側表面および第２の外側表面を有する第２のバリア層と、
    前記第１のバリア層と前記第２のバリア層との間の前記有機電子デバイスの周囲の近くに配置され、前記有機デバイスパッケージの周辺縁部を気密封止するように構成される縁部封入材料と
    を備える有機デバイスパッケージ。
14. 前記第１および第２のバリア層の内側表面の各々に配置され、前記第１のバリア層および前記第２のバリア層をそれぞれ前記可撓性基板および前記有機電子デバイスに取り付けるように構成される接合材料をさらに含む、請求項１３記載の有機デバイスパッケージ。
15. 前記縁部封入材料が、前記第１のバリア層、前記第２のバリア層、またはそれの組合せのうちの１つに配置される、請求項１３記載の有機デバイスパッケージ。
16. 前記縁部封入材料が前記第１のバリア層と前記第２のバリア層との間に注入される、請求項１３記載の有機デバイスパッケージ。
17. 前記縁部封入材料が、前記第１のバリア層の材料、前記第２のバリア層の材料、またはそれの組合せと同様である材料を含む、請求項１３記載の有機デバイスパッケージ。
18. 前記縁部封入材料が、低融点を有する金属または金属合金を含む、請求項１３記載の有機デバイスパッケージ。
19. 有機デバイスパッケージを製作する方法であって、
    上面および下面を有する可撓性基板を供給する段階と、
    第１の面および第２の面を有する有機電子デバイスを前記可撓性基板の前記上面に配置する段階と、
    内側表面および外側表面を有する第１のバリア層を前記可撓性基板の前記下面に配置する段階と、
    内側表面および外側表面を有する第２のバリア層を前記有機電子デバイスの前記第１の面に隣接して配置する段階と、
    前記第１のバリア層および前記第２のバリア層を結合する段階と
    を含む方法。
20. 前記第１のバリア層および前記第２のバリア層を結合する段階が、前記第２のバリア層の周囲が前記有機デバイスパッケージの縁部のまわりを包むように構成されるように前記第２のバリア層をパターン化する段階と、前記第２のバリア層を前記可撓性基板の反対側の前記第１のバリア層の面に結合する段階とを含む、請求項１９記載の方法。
21. 前記第１のバリア層と前記第２のバリア層との間の前記有機電子デバイスの周囲の近くに、前記有機デバイスパッケージの周辺縁部を気密封止するように構成される縁部封入材料を配置する段階をさらに含む、請求項１９記載の方法。
22. 前記縁部封入材料を配置する段階が、前記縁部封入材料を前記第１のバリア層に配置する段階、前記縁部封入材料を前記第２のバリア層に配置する段階、またはそれの組合せのうちの１つを含む、請求項２１記載の方法。
23. 縁部封入材料を配置する段階が前記第１のバリア層と前記第２のバリア層との間に前記縁部封入材料を注入する段階を含む、請求項２１記載の方法。
24. 前記縁部封入材料が、前記第１のバリア層の材料、前記第２のバリア層の材料、またはそれの組合せと同様である材料を含む、請求項２１記載の方法。
25. 前記縁部封入材料が低融点を有する金属または金属合金を含む、請求項２１記載の方法。
26. 前記第１のバリア層および前記第２のバリア層の一方または両方に圧力を加える段階、前記第１のバリア層および前記第２のバリア層を加熱する段階、前記第１のバリア層および前記第２のバリア層を紫外線にさらす段階、またはそれの組合せをさらに含む、請求項１９記載の方法。
27. 前記第１および第２のバリア層の内側表面の各々に、前記第１のバリア層および前記第２のバリア層をそれぞれ前記可撓性基板および前記有機電子デバイスに取り付けるように構成される接合材料を配置する段階をさらに含む、請求項１９記載の方法。
28. 上面および下面を有する可撓性基板と、
    前記可撓性基板の前記上面に配置された、第１の面および第２の面を有する有機電子デバイスと、
    前記可撓性基板の前記下面に配置され、第１の内側表面および第１の外側表面を有する第１のバリア層と、
    前記有機電子デバイスの前記第１の面に隣接して配置され、第２の内側表面および第２の外側表面を有する第２のバリア層であって、前記第２のバリア層の周囲が前記可撓性基板の反対側の前記第１のバリア層の面に結合されるように、前記有機デバイスパッケージの縁部のまわりを包むように構成された前記周囲を含む第２のバリア層と、
    前記第１の外側表面の一部に配置された、第１の面および第２の面を有する機能層であって、前記有機デバイスパッケージの出力を増強するように構成される機能層と
    を備える有機デバイスパッケージ。
29. 前記第１および第２のバリア層の内側表面の各々に配置され、前記第１のバリア層および前記第２のバリア層をそれぞれ前記可撓性基板および前記有機電子デバイスに取り付けるように構成される接合材料をさらに含む、請求項２８記載の有機デバイスパッケージ。

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