JP2011508437A - 平坦な面を有する電子デバイス用封入アセンブリ - Google Patents

Abstract

基板と活性領域とを有する電子デバイスに有用な封入アセンブリが記載され、封入アセンブリは、バリアシートと、接着剤および異なる材料を含むバリア構造体とを含み、バリア構造体は、電子デバイスの上で使用される際に電子デバイスを実質的に密封するように構成される。バリア構造体は、封入アセンブリを電子デバイスに結合し、環境による劣化から保護するためにゲッタ材料を含有する。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて、２００７年１２月２１日に出願の米国仮特許出願第６０／０１５，８０２号の優先権を主張するものであり、この仮特許出願は、その全体が参照により援用される。

本開示は、電子デバイスを環境汚染物質に曝すのを防ぐための電子デバイス用封入アセンブリに関する。

多くの電子デバイスは、様々な種類の劣化を防ぐために、湿分、ならびに場合によっては酸素、水素、および／または有機蒸気からの保護が必要である。そのようなデバイスとしては、ポリマーまたは小分子構造に基づく有機発光ダイオード（「ＯＬＥＤ」）デバイス、シリコンＩＣ技術に基づくマイクロ電子デバイス、およびシリコン微細加工に基づくＭＥＭＳデバイスが挙げられる。大気に曝されると、酸化物または水酸化物の形成（これは性能／輝度の低下を招く）、腐食または静摩擦のそれぞれによってカソードの劣化が引き起こされ得る。この問題に対処する密封包装および封止技術が存在するが、これらには性能寿命および生産性に限界があり、高コストにつながる。現在の技術では、湿分および酸素の透過から電子デバイスを保護するためにキャビティ蓋およびテープゲッタを用いている。ガラスにキャビティを形成するとともに、各キャビティにゲッタ材料を設置することに伴うコストは高い。低コストの封入技術が電子デバイスに求められている。

基板と活性領域とを有する電子デバイス用の封入アセンブリであって、封入アセンブリは：
ほぼ平坦なバリアシートと；
接着剤材料および異なる材料を含むバリア構造体と
を含み、ここで：
バリア構造体は、封入アセンブリをデバイス基板に結合するために電子デバイスの上で使用される際に電子デバイスを実質的に密封するように構成され；かつバリア構造体は、デバイスが封入アセンブリに結合される際に電子デバイス基板と直接接触しないように構成される。

基板と、封止構造と活性領域とを有する電子デバイス用の封入アセンブリであって、封入アセンブリは：
ほぼ平坦な表面を有するバリアシートと；
接着剤材料および異なる材料を含有するバリア構造体と、
ゲッタ材料と
を含み；ここで：
バリア構造体は、電子デバイスの上で使用される際に電子デバイスを実質的に密封するように構成され；かつバリア構造体は、ゲッタ材料を含有するデバイス基板と係合するように構成される。

あるいは、基板と、基板からかつ活性領域の外側に延在しているバリア構造体とを有する電子デバイス用の封入アセンブリが提供され、封入アセンブリは、ほぼ平坦な表面を有するバリアシートを含み；ここで、バリアシートは、デバイス基板上のバリア構造体と係合するように構成される。

以上の概要および以下の詳細な説明は、単に例示的および説明的なものであり、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明を限定するものではない。

本発明は、例示として示され、添付図に限定されない。

電子デバイスの平面図を含む。 図１の線２−２に沿った電子デバイスの断面図を含む。 図１および図２に示される電子デバイスの別の断面図を含む。

詳細な説明はまず、用語の定義および説明に触れ、その後、電子デバイス構造体と続いている。

１．用語の定義および説明
下記の実施形態の詳細に触れる前に、いくつかの用語を定義または説明する。本明細書において使用される場合、用語「活性化」は、放射線を放出する電子部品に言及しているとき、所望の波長または波長スペクトルで放射線が放出されるように、放射線を放出する電子部品に適切な信号を提供することを意味することを意図している。

用語「接着剤」は、表面接着によって材料を保持することのできる固体または液体物質を意味することを意図している。接着剤の例としては、エチレン酢酸ビニル、フェノール樹脂、天然ゴムおよび合成ゴム、カルボン酸ポリマー、ポリアミド、ポリイミド、スチレン−ブタジエン、シリコーン、エポキシ、ウレタン、アクリル、イソシアネート、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリベンズイミダゾール、セメント、シアノアクリレートならびにそれらの混合物および組み合わせを用いたものなどの有機および無機材料が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

用語「周囲条件」は、人間が存在する部屋の条件を意味することを意図している。たとえば、マイクロエレクトロニクス産業におけるクリーンルームの周囲条件としては、約２０℃の温度、約４０％の相対湿度、蛍光灯（黄色フィルタ付きまたは黄色フィルタなし）を用いた照明、（屋外からの）日光なし、および層状空気流が挙げられる。

用語「バリア材料」は、最終的なデバイスが曝される可能性の高い条件下で懸念される汚染物質（たとえば、空気、酸素、水素、有機蒸気、湿分）の通過を実質的に防ぐ材料を意味することを意図している。バリア材料を作製するのに有用な材料の例としては、ガラス、セラミック、金属、金属酸化物、金属窒化物、およびそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

用語「バリアシート」は、スピニング加工、押出し、成形、ハンマー、鋳造、プレス加工、圧延、カレンダー加工およびそれらの組み合わせを含む、いくつかの公知の技術を用いて作製される、バリア材料の（１つまたは複数の副層または含浸された材料を有し得る）シートまたは層を意味することを意図している。一実施形態において、バリアシートは、１０^-2ｇ／ｍ²／２４ｈｒ／ａｔｍ未満の透過率を有する。バリアシートは、気体および湿分に対して低い透過率を有し、かつバリアシートが曝される処理および動作温度で安定である任意の材料で作製され得る。バリアシートに用いることのできる材料の例としては、ガラス、セラミック、金属、金属酸化物、金属窒化物、およびそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

用語「ビーズ」は、規則的または不規則な形状の粒子であって、混合物の不連続部分を形成する粒子を意味することを意図している。

用語「セラミック」は、ガラス以外の無機組成物を意味することを意図しており、それは、その製造またはその後の使用の際に無機組成物を硬化するために、たとえば、磁器または煉瓦、および耐火物を形成する焼成された粘土組成物である無機材料の少なくとも一部を焼成、か焼、焼結、または融合させることによって熱処理することができる。

用語「封入アセンブリ」は、周囲条件から、基板の電気的に活性な領域内の１つまたは複数の電子部品のためのシールの一部を覆い、密封し、かつ電子部品のための封止の一部を少なくとも形成するのに用いることのできる１つまたは複数の構造体を意味することを意図している。封入アセンブリは、１つまたは複数の電子部品を含む基板とともに、電子デバイスの外部の原因から生じる損傷からそのような電子部品の一部を実質的に保護する。一実施形態において、蓋が、単独で、あるいは１つまたは複数の他の物体と組み合わせて、封入アセンブリを形成することができる。

用語「電子活性領域」は、平面図から、１つまたは複数の回路、１つまたは複数の電子部品、またはそれらの組み合わせによって占められている、基板の領域を意味することを意図している。

用語「電子デバイス」は、適切に電気接続され適切な電位が供給されたときに、集合的にある機能を果たす回路、電子部品、またはそれらの組み合わせの集まりを意味することを意図している。電子デバイスは、システムを含むかまたはシステムの一部であり得る。電子デバイスの例としては、ディスプレイ、センサーアレイ、コンピュータシステム、アビオニクス、自動車、携帯電話、ならびに多くの他の家庭用および工業用電子製品が挙げられる。

用語「係合」は、第１の構造体を第２の構造体に対して、挿入すること、噛み合わせること、嵌合すること、設置すること、受け入れること、またはそれらの任意の組み合わせを意味することを意図しており；本明細書において使用される場合の用語「係合」は、複数の要素が１つの物質または混合物を用いて互いに結合されるときを含む。

用語「ゲッタ材料」は、水、酸素、水素、有機蒸気およびそれらの混合物などの１つまたは複数の好ましくない材料を吸収する、吸着する、または化学的に結合させるのに用いられる材料を意味することを意図している。ゲッタ材料は、固体、ペースト、液体、または気体であり得る。１種類のゲッタ材料、あるいは混合物または組み合わせ、すなわち２種以上の材料を用いることができる。

用語「ガラス」は、主に二酸化ケイ素である無機組成物を意味することを意図しており、その特性を変化させるための１つまたは複数のドーパントを含み得る。たとえば、リンがドープされたガラスを用いて、ドープされていないガラスと比較して、それを通過する可動イオンの移動を遅くするか、または実質的に停止させることができ、ホウ素がドープされたガラスを用いて、ドープされていないガラスと比較して、そのような材料の流動温度を低下させることができる。

用語「密封シール」は、周囲条件における通過を実質的に防ぐ構造体（または構造体の組み合わせ）を意味することを意図している。

用語「蓋」は、単独であるいは１つまたは複数の他の物体と組み合わせて、周囲条件から、基板の電気的に活性な領域内の１つまたは複数の電子部品のためのシールの少なくとも一部を覆い、密封し、かつ形成するのに用いることのできる構造体を意味することを意図している。

用語「金属」は、１つまたは複数の金属を含有することを意味することを意図している。たとえば、金属コーティングとしては、元素金属単独、クラッド、合金、元素金属、クラッド、または合金の任意の組み合わせの複数の層、あるいは上記のものの任意の組み合わせが挙げられる。

用語「周縁部」は、バリアシートの中心領域と境界を接している閉じた湾曲部を意味することを意図している。周縁部は、何らかの特定の幾何学形状に限定されない。

用語「有機電子デバイス」は、１つまたは複数の半導体の層または材料を含むデバイスを意味することを意図している。有機電子デバイスとしては：（１）電気エネルギーを放射線に変換するデバイス（たとえば、発光ダイオード、発光ダイオードディスプレイ、ダイオードレーザー、または照明パネル）、（２）電子的過程を介して信号を検出するデバイス（たとえば、光検出器、光導電セル、フォトレジスタ、フォトスイッチ、フォトトランジスタ、光電管、赤外（「ＩＲ」）検出器、またはバイオセンサー）、（３）放射線を電気エネルギーに変換するデバイス（たとえば、光起電性デバイスまたは太陽電池）、および（４）１つまたは複数の有機半導体層（たとえば、トランジスタまたはダイオード）を含む１つまたは複数の電子部品を含むデバイスが挙げられる。

用語「有機活性層」は、有機層の少なくとも１つが、単独で、または異なる材料と接触したときに整流接合（ｒｅｃｔｉｆｙｉｎｇ ｊｕｎｃｔｉｏｎ）を形成することができる、１つまたは複数の有機層を意味することを意図している。

用語「整流接合」は、半導体層内の接合、または半導体層と異なる材料との間の境界面によって形成される接合を意味することを意図しており、１つのタイプの電荷キャリアが、１つの方向において、反対方向と比較してより容易に接合を通って流れる。ｐｎ接合は、ダイオードとして使用可能な整流接合の一例である。

用語「構造体」は、１つまたは複数のパターン形成された層または部材を意味することを意図しており、単独でまたは他のパターン形成された層または部材と組み合わされて、意図した目的を果たすユニットを形成する。

用語「基板」は、剛性または可撓性のいずれかであり得るとともに１つまたは複数の材料の１つまたは複数の層を含み得る加工物を意味することを意図しており、そのような加工物としては、ガラス、ポリマー、金属またはセラミック材料あるいはそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

用語「実質的に連続」は、切れ目なく延在しており、閉じられた幾何学的要素（たとえば、三角形、矩形、円、ループ、不規則な形状など）を形成する構造体を意味することを意図している。

用語「透明」は、ある波長または波長スペクトル、たとえば、可視光で少なくとも７０％の放射線を透過する能力を意味することを意図している。

本明細書において使用される場合、用語「含んでなる」、「含んでなること」、「含む」、「含むこと」、「有する」、「有すること」、またはそれらの他のあらゆる変形は、非排他的な包含を扱うことを意図している。たとえば、ある一連の要素を含む方法、プロセス、物品、または装置は、それらの要素のみに必ずしも限定されるわけではなく、そのような方法、プロセス、物品、または装置に関して明示されないかまたはそれらに固有のものでもない他の要素を含むことができる。さらに、相反する明示的な記載がない限り、「または」は、包含的な「または」を意味するのであって、排他的な「または」を意味するのではない。たとえば、条件ＡまたはＢが満たされるのは：Ａが真であり（または存在する）Ｂが偽である（または存在しない）、Ａが偽であり（または存在しない）Ｂが真である（または存在する）、ならびにＡおよびＢの両方が真である（または存在する）のいずれか１つによってである。

また、本発明の要素および成分を説明するために単数形（「ａ」または「ａｎ」）も使用されている。これは単に便宜的なものであり、本発明の一般的な意味を提供するために行われている。この記述は、１つまたは少なくとも１つを含むものと読むべきであり、明らかに他の意味となる場合を除けば、単数形は複数形も含んでいる。

特に定義しない限り、本明細書において使用されるすべての技術用語および科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されている意味と同じ意味を有する。本明細書に記載されるものと類似または等価の方法および材料を、本発明の実施または試験において使用することができるが、好適な方法および材料について以下に説明する。本明細書において言及されるあらゆる刊行物、特許出願、特許、およびその他の参考文献は、それらの記載内容全体が援用される。矛盾が生じる場合には、定義を含めて本明細書に従うものとする。さらに、材料、方法、および実施例は、単に説明的なものであり、限定を意図したものではない。

２．電子デバイス構造体
本発明を使用することが有効であり得る電子デバイスとしては、発光ダイオード、有機ディスプレイ、光起電性デバイス、電界放出ディスプレイ、プラズマディスプレイ、マイクロ電子機械システム、光素子、および集積回路を用いた他の電子デバイス（たとえば、加速度計、ジャイロスコープ、運動センサーが挙げられるが、これらに限定されるものではない）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。ここで、封入アセンブリの大きさは非常に小さくすることができ、封入アセンブリが用いられる電子デバイスの種類に応じて変わり得る。

図１〜図３を参照すると、電子デバイスの一実施形態が示され、全体的に５００と示されている。特定の実施形態において、電子デバイスは有機電子デバイスであるが、電子デバイスは、封止を必要とする内部空間を含む任意の電子デバイスであり得る。図示されるように、図１〜３において、電子デバイス５００は基板５０２を含む。電子活性領域５０４が、基板５０２上に設置されている。さらに、電子デバイス５００は封入アセンブリ５０６を含む。図２および３に示されるように、封入アセンブリ５０６は、表面５０８と、（バリアシートの）表面５０８から延在するバリア構造体５１０とを含む。ゲッタ材料５１４が、バリア構造体５１０の内部に形成される。一実施形態において、ゲッタ材料５１４は、スクリーン印刷方法によって適用されて、電子活性領域５０４を囲む連続した帯が形成される。一実施形態において、（バリア材料で作製された）バリア構造体５１０は、異なる材料５１２と組み合わされた接着剤材料５１０である。別の実施形態において、バリア構造体５１０は、異なる材料５１２としてのガラスビーズと組み合わされたエポキシ接着剤である。バリア構造体５１０は、封入アセンブリ５０６の表面上に堆積されるかまたは他の方法で形成される（図２）。別の実施形態において、バリア構造体５１０は、基板５０２の表面上に堆積されるかまたは他の方法で形成される（図３）。バリア構造体５１０は、ある厚さを有する（厚さはバリアシートからその先端の伸張部において延在する寸法であり、この厚さは均一な厚さであっても、またはバリアシートの種類、バリアシートおよびバリア構造体の製造方法ならびに封入アセンブリが最終的に取り付けられることになるデバイス基板の種類に応じて変動してもよい）。たとえば、バリア構造体５１０は、まず、バリア材料をある物理的形態（ペーストまたは流体など）で堆積し、次いで材料をさらに処理して、バリア構造体を作製することによって作製されてもよく、あるいはバリア構造体５１０は、たとえば、バリア構造体がバリアシートとは別個に作製されるような他の技術によって、またはバリアシート５０８とバリア構造体５１０とが一緒に製造される他の技術によって作製されてもよい。異なる材料５１２の寸法が、封入アセンブリ５０６と基板５０２との間の距離の下限を画定する。一実施形態において、この距離は、３ｍｍ以下であり得、別の実施形態において、この距離は、１ｍｍ以下であり得る。

別の特定の実施形態において、ゲッタ材料は、バリア構造体５１０と電子活性領域５０４との間に位置する不連続の細片（図示せず）の形態であり得る。

これらの図から、バリアシート上の、使用の際にデバイス活性領域の外側になるような位置にバリア構造体を配置することができることが理解され得る。特定の実施形態のみにおいて、バリア構造体が位置するのは、デバイス基板の外縁の内部である。異なる材料５１２の厚さが、封入アセンブリ５０６と電子活性領域５０４との間の間隔を維持するのに十分であるため、デバイスの表面から封入アセンブリを持ち上げるためのスペーサは必要とされない。

本明細書に記載の実施形態のそれぞれにおいて、封入アセンブリとデバイス基板との間に設置されたシールは、主な封止要素として接着剤を用いる封入技術よりも、封止要素に対する製造上の選択幅を改善しながら、シールを通る液体または空気の透過を実質的に低減し、ここで、バリア構造体は、バリア表面およびデバイス基板の両方に融合または焼結される。

さらに、封入アセンブリのバリア構造体およびデバイス基板の厚さが３ミリメートル以下まで低減された実施形態において、汚染物質の透過が、多くの用途向けに許容可能であることが分かっており、接着剤を通る汚染物質の透過率以外の要因（いくつか挙げると、接着剤の強度、耐紫外線性、環境上の問題、価格、および利用し易さに関する接着剤の品質など）に主に基づいて接着剤の選択がなされる。

一実施形態において、バリア構造体は、１０^-2ｇ／ｍ²／２４ｈｒ／ａｔｍ未満の透過率を有するバリア材料から作製される。別の実施形態において、バリア構造体は、１０^-3ｇ／ｍ²／２４ｈｒ／ａｔｍ未満の透過率を有する。一実施形態において、バリア構造体は、気体および湿分に対して、室温で約１０^-6ｇ／ｍ²／２４ｈｒ／ａｔｍ未満の透過率を有する。一実施形態において、バリア材料は無機である。

一実施形態において、異なる材料は、ガラス、セラミック、金属、金属酸化物、金属窒化物、およびそれらの組み合わせから選択される材料から作製される。一実施形態において、異なる材料は、バリア材料のコーティング付きの非密封基材を含む。一実施形態において、バリア構造体は、デバイスの電子的に活性なディスプレイ部品をわずかに超える厚さを有する。

一実施形態において、異なる材料はガラスであり、ガラスフリット組成物として適用される。本明細書において使用される場合、用語「ガラスフリット組成物」は、ガラス粉末が有機媒体中に分散された組成物を意味することを意図している。ガラスフリット組成物がバリアシートに適用された後、それは凝固されかつ緻密化されて、ガラス構造体が形成される。本明細書において使用される場合、用語「凝固」は、組成物が好ましくない位置に許容できないほど広がること、または凝固されたフリット組成物を含む表面を保存することによって（たとえば、積層することによって）損傷が生じることなどを防ぐために、堆積されたフリット組成物を安定化させるのに十分に乾燥させることを意味する。用語「緻密化」は、実質的にすべての揮発性物質（液体媒体が挙げられるが、これらに限定されるものではない）を飛ばすために、かつガラス粉末粒子が適用されたバリアシートの表面に対するガラス粉末粒子の融合および接着をもたらすために、組成物を加熱または再加熱することを意味する。空気、窒素またはアルゴンなどの酸化または不活性雰囲気中で、組立体の層中の有機材料を揮発させ（燃焼させ）、かつ層中のいかなるガラス含有材料も焼結させることで、厚膜層を緻密化させるのに十分な温度および時間で緻密化を行うことができる。ガラスが緻密化されるにしたがい、ガラスの透過率は低下する。一実施形態において、ガラスは完全に緻密化される。一実施形態において、緻密化は、焼成されたガラスの透明度によって測定され、その際、完全な透明度は、緻密化が十分であることを示している。

ガラスフリット組成物が周知であり、多くの市販の材料が入手可能である。一実施形態において、ガラス粉末は、重量％基準で、１〜５０％のＳｉＯ₂、０〜８０％のＢ₂Ｏ₃、０〜９０％のＢｉ₂Ｏ₃、０〜９０％のＰｂＯ、０〜９０％のＰ₂Ｏ₅、０〜６０％のＬｉ₂Ｏ、０〜３０％のＡｌ₂Ｏ₃、０〜１０％のＫ₂Ｏ、０〜１０％のＮａ₂Ｏ、および０〜３０％のＭＯを含み、ここで、Ｍは、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｇおよびそれらの混合物から選択される。ガラスは、いくつかの他の酸化物成分を含有してもよい。たとえば、ＺｒＯ₂およびＧｅＯ₂が、ガラス構造体に部分的に組み込まれてもよい。

ガラス中のＰｂ、ＢｉまたはＰの含量が高いと、軟化点が非常に低くなり、ガラスフリット組成物を６５０℃未満で緻密化させることができる。これらの要素が、ガラスの良好な安定性および他のガラス要素に対する高い固溶度を提供する傾向があるため、これらのガラスは緻密化の際に結晶化されない。

他のガラス改質剤または添加剤が、所与の基板とのより優れた適合性のためにガラスの特性を改質するために添加されてもよい。たとえば、軟化温度の低いガラスにおいて、ガラスの熱膨張係数（「ＴＣＥ」）が、他のガラス成分の相対含量によって制御され得る。

好適なガラス粉末の他の例としては、ＰｂＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、Ｂ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、Ｂｉ₂Ｏ₃、Ｎａ₂Ｏ、Ｌｉ₂Ｏ、Ｐ₂Ｏ₅、ＮａＦおよびＣｄＯ、ならびにＭＯのうちの少なくとも１つを含むものが挙げられ、ここで、Ｏが酸素であり、Ｍが、Ｂａ、Ｓｒ、ＰＢ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｇ、およびそれらの混合物から選択される。たとえば、ガラスは、１０〜９０重量％のＰｂＯ、０〜２０重量％のＡｌ₂Ｏ₃、０〜４０重量％のＳｉＯ₂、０〜１５重量％のＢ₂Ｏ₃、０〜１５重量％のＺｎＯ、０〜８５重量％のＢｉ₂Ｏ₃、０〜１０重量％のＮａ₂Ｏ、０〜５重量％のＬｉ₂Ｏ、０〜４５重量％のＰ₂Ｏ₅、０〜２０重量％のＮａＦ、および０〜１０重量％のＣｄＯを含み得る。ガラスは、０〜１５重量％のＰｂＯ、０〜５重量％のＡｌ₂Ｏ₃、０〜２０重量％のＳｉＯ₂、０〜１５重量％のＢ₂Ｏ₃、０〜１５重量％のＺｎＯ、６５〜８５重量％のＢｉ₂Ｏ₃、０〜１０重量％のＮａ₂Ｏ、０〜５重量％のＬｉ₂Ｏ、０〜２９重量％のＰ₂Ｏ₅、０〜２０重量％のＮａＦ、および０〜１０重量％のＣｄＯを含み得る。ガラスは、ボールミル中で、粉末の大きさにされた粒子（一実施形態において、粉末の大きさは、２〜６ミクロンである）を提供するために磨り潰され得る。

本明細書に記載のガラスは、従来のガラス作製技術によって製造される。たとえば、ガラスは、以下のように作製され得る。５００〜２０００グラムの量のガラスフリットを作製するために、成分を秤量してから、所望の割合で混合し、ボトムローディング式炉（ｂｏｔｔｏｍ−ｌｏａｄｉｎｇ ｆｕｒｎａｃｅ）中で加熱して、白金合金るつぼ中に溶融物を形成した。加熱温度は、材料に応じて決まり、ピーク温度（１１００〜１４００℃）になるまで、溶融物が完全に液体になり、かつ均質になるような時間にわたって加熱が行われ得る。ガラス溶融物を、反転する（ｃｏｕｎｔｅｒ ｒｏｔａｔｉｎｇ）ステンレス鋼のローラによってクエンチして、厚さ１０〜２０ミルのガラスプレートレットを形成した。次に、得られるガラスプレートレットを粉砕して、１〜５ミクロンに設定された５０％の体積分布を有する粉末を形成したが、粒度は、封入アセンブリの最終的な用途に応じて変わることがある。次に、ガラス粉末を、充填剤および有機媒体と配合して厚膜組成物（または「ペースト」）にした。ガラス粉末は、ガラスと有機媒体とを含む全組成物を基準にして約５〜約７６重量％の量でガラスフリット組成物中に存在する。一実施形態において、有機媒体は水を含有する。一実施形態において、有機媒体はエステルアルコールを含む。

ガラスが分散される有機媒体は、揮発性有機溶媒に溶解された有機ポリマーバインダーと、任意選択的に、可塑剤、離型剤、分散剤、剥離剤、消泡剤および湿潤剤などの他の溶解された材料とを含む。

固体を、典型的に、機械的混合によって有機媒体と混合して、印刷に好適な稠度およびレオロジーを有する「ペースト」と呼ばれるペースト状の組成物を形成する。多種多様な液体を有機媒体として用いることができ、水が有機媒体中に含まれ得る。有機媒体は、固体が十分な安定度を有して分散可能であるものでなければならない。媒体のレオロジー特性は、組成物に良好な適用特性を与えるようなものでなくてはならない。そのような特性としては：十分な安定度での固体の分散、組成物の良好な適用、適切な粘度、チキソトロピー、基板および固体の適切な湿潤性、良好な乾燥速度、良好な焼成特性、および乱暴な取り扱いに耐えるのに十分な乾燥膜強度が挙げられる。一実施形態において、有機媒体は、好適なポリマーと、１つまたは複数の溶媒とを含む。

特定の実施形態において、有機媒体に用いられるポリマーは、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、ウッドロジン、エチルセルロースとフェノール樹脂との混合物、低級アルコールのポリメタクリレート、およびエチレングリコールモノアセテートのモノブチルエーテルあるいはそれらの混合物からなる群から選択される。

厚膜組成物に見られる最も広く用いられている溶媒は、酢酸エチル、およびα−またはβ−テルピネオールなどのテルペンあるいはそれらと、灯油、ジブチルフタレート、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、ヘキシレングリコールならびに、イソブチルアルコールおよび２−エチルヘキサニルを含む、高沸点アルコールおよびアルコールエステルなどの他の溶媒との混合物である。さらに、基板に適用した後の迅速な硬化を促進するための揮発性液体が、ビヒクルに含まれ得る。一実施形態において、媒体は、エチルセルロースおよびβ−テルピネオールから選択される。所望の粘度および揮発性要件を得るために、これらのおよび他の溶媒の様々な組み合わせが配合される。有機媒体の一部として水も同様に用いられてもよい。

厚膜組成物中の有機媒体対分散体中のガラスフリット固体の比率は、ペーストの適用方法および用いられる有機媒体の種類に応じて決まり、それは変動し得る。通常、分散体は、良好なコーティングを得るために、５０〜８０重量％のガラスフリットと、２０〜５０重量％のビヒクルとを含有し得る。この限度の範囲内で、熱分解によって除去されるべき有機物の量を低減し、かつ焼成時の収縮を低減する良好な粒子充填物（ｐａｃｋｉｎｇ）を得るために、固体に対して、できる限り最小量のバインダーを使用するのが望ましい。有機媒体の含量は、鋳造、スクリーン印刷またはインクジェット印刷などの印刷、成形、型紙捺染、押出し、あるいはスプレー、ブラシ掛け、シリンジによる分配、ドクターブレード法などによるコーティングに好適な稠度およびレオロジーを提供するように選択される。

スクリーン印刷の場合、スクリーンメッシュサイズにより、堆積される材料の厚さが決まる。一実施形態において、スクリーン印刷に用いられるスクリーンは、２５〜６００のメッシュサイズを有し；一実施形態において、メッシュサイズは５０〜５００であり；一実施形態において、メッシュサイズは２００〜３５０であり；別の実施形態において、メッシュサイズは２００〜２７５であり；および別の実施形態において、メッシュサイズは２７５〜３５０である。参照のために、メッシュサイズは、可変のワイヤサイズを有することができ、それにより、印刷プロセス中に形成される膜を変更することができる。メッシュサイズが小さくなるほど堆積が厚くなり、大きなスクリーンワイヤサイズの場合も同様である。参照のために、以下の表が示される。

堆積されたガラスフリット組成物を乾燥させ、揮発性有機媒体を除去し、凝固させる。凝固は、任意の従来の手段によって行うことができる。一実施形態において、組成物を約１００〜１２０℃のオーブン中で加熱するが、この温度は、用いられるガラスの軟化点および（ゲッタ材料が用いられる場合）用いられるゲッタ材料の種類に応じて変わり得る。さらに、他の技術を用いて、バリアシートを実質的に加熱せずにガラスフリットを加熱することができる。次に、凝固された材料を必要に応じて緻密化する。たとえば、緻密化は、任意の従来の手段によって行うことができ、凝固加熱の直後の１つの加熱サイクルの一環として行ってもよく、または加熱間にある程度の冷却を含むかまたは含まずに、２つ以上の別個の加熱サイクルとして行ってもよい。ある実施形態において、ガラスフリット組成物は、標準的な厚膜コンベアベルト炉または箱形炉中で４００〜６５０℃で加熱されると緻密化され、プログラムされた加熱サイクルにより焼成された物品が形成される。

ガラスを用いて異なる材料を作製するとき、ガラスフリット組成物から形成されるバリア構造体の最終的な厚さは、堆積方法、組成物中のガラスの含量および固形分％に応じて変わり得る。

一実施形態において、異なる材料は金属である。ほとんどすべての金属は、気体および湿分に対して必須の低い透過率を有する。その際、金属が大気に対して安定であり、かつバリアシートに付着する限り、いかなる金属も用いることができる。一実施形態において、金属は、周期表の第３〜１３族から選択される。周期表の族に左から右に１〜１８の番号を付けるＩＵＰＡＣ付番方式を全体にわたって用いる（ＣＲＣ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、第８１版、２０００）。一実施形態において、金属は、Ａｌ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、およびそれらの組み合わせから選択される。

金属は、任意の従来の堆積技術によって適用することができる。一実施形態において、金属は、マスクを介して気相堆積法によって適用される。一実施形態において、金属はスパッタリングによって適用される。

バリア材料は、１つの層として適用することができ、または所望の厚さおよび幾何学形状を得るために２つ以上の層として適用することができる。

一実施形態において、バリア構造体は、バリアシートの連続した周縁部として適用される好適なバリア材料を用いることによって作製され、またはシールは、所望の密封シールが得られるように、密封材料の位置を変え、必要に応じて交互に配置することによって作製することができる。周縁部は、三次元であるが、バリアシートの主面の外側部分の周りに材料の線として現れるか、または単に、デバイスの活性領域の周縁部の周りになるように設置され得る。それは間隙も開口も有さず、バリアシートにおける、電子デバイスの基板に封止されることになる領域を画定する。

一実施形態において、バリアシートはガラスを含む。ほとんどのガラスは、約１０^-10ｇ／ｍ²／２４ｈｒ／ａｔｍ未満の透過率を有する。一実施形態において、ガラスは、ホウケイ酸ガラスおよびソーダ石灰ガラスから選択される。バリアシートはほぼ平坦である。一実施形態において、バリアシートは矩形である。一実施形態において、バリアシートは、０．１ｍｍ〜５．０ｍｍの範囲の厚さを有する。

一実施形態において、図１に示されるように、周縁部２は、窓枠のように、バリアシート１の外縁の周りに矩形形状を有する。一実施形態において、バリア材料の周縁部は、円形状である。一実施形態において、バリア材料の周縁部は、電子デバイスの特定の基板を補完するように構成された不規則な形状を有する。

バリア構造体自体は、異なる幾何学形状を有し得る。縁部は、直線、テーパー状、または曲線状であり得る。上部は平坦であるかまたは傾斜が付いていることがある。バリア構造体は、水素および酸素気体および湿分などの汚染物質からの保護を提供し得る任意の幅および厚さ、ならびに封入アセンブリが用いられることになるデバイスまたは他の用途の要件を有し得る。一実施形態において、バリア構造体は、１０〜５０００ミクロンの範囲の幅および５〜５００ミクロンの範囲の厚さを有する。一実施形態において、バリア構造体は厚さ約７ミクロンである。一実施形態において、バリア構造体は、５００〜２０００ミクロンの範囲の幅および５０〜１００ミクロンの範囲の厚さを有する。この厚さは、２つ以上の異なる材料を用いることによって得られる。

一実施形態において、バリア構造体材料の（たとえば、デバイスの活性領域の周縁部の周りに）２つ以上の連続した堆積パターンが適用されて、バリアシート上に２つ以上の構造体が形成される。構造体を作製するのに用いられる材料は、同じかまたは異なっていてもよく、構造体の形状および寸法は、同じかまたは異なっていてもよい。一実施形態において、バリアシートからの構造体は、同じ材料から作製され、かつ同じ形状を有する。

封入アセンブリを使用するために、少なくとも１つの接着剤が、バリア構造体、バリアシート、電子デバイスの基板、またはこれらの任意の組み合わせに用いられる。接着剤を含有するバリア構造体が電子デバイスの基板のみに適用される場合、接着剤を含有するバリア構造体は、基板およびバリアシートが互いに連結されるような方法で堆積されなければならない。一実施形態において、バリア構造体は、バリアシートの底部および外縁に適用される。別の実施形態において、バリア構造体は、電子デバイスの基板に適用される。バリア構造体における接着剤の選択は、それがバリア構造体をデバイス基板に付着させるか否かを考慮してなされ、すなわち、バリア構造体がデバイス基板上にある場合、接着剤は、バリア構造体をバリアシートに結合しなければならない。

特定の実施形態の利点が考えられる。すなわち、適切に設計されたバリア構造体を使用するが、そうでない場合に必要とされるよりも少量の接着剤を使用することが可能になる。さらに、接着剤汚染物質透過率が関連する領域が小さくなるため、より多数の接着剤組成物から１つまたは複数の接着剤を選択することが可能になる。

一実施形態において、ガラスの異なる材料が用いられる場合、接着剤は紫外線硬化性エポキシである。そのような材料は周知であり、広く入手可能である。十分な接着強度および機械的強度を有する限り、他の接着剤材料を使用することができる。

一実施形態において、好適な接着剤の適用によって電子デバイスの基板に接着されたバリア構造体封入アセンブリとともにバリアシートを有する電子デバイスが提供される。基板の他の特性は、主に、電子デバイスの要件によって決まる。たとえば、有機発光ダイオード液晶ディスプレイデバイスでは、基板は、通常、生成された光を透過するように透明である。基板は、剛性または可撓性であり得るとともに、たとえば、ガラス、セラミック、金属、ポリマーフィルム、およびそれらの組み合わせを含む材料で作製され得る。一実施形態において、基板はガラスを含む。一実施形態において、基板は可撓性である。一実施形態において、基板はポリマーフィルムを含む。

一実施形態において、封入アセンブリを使用するために、封入アセンブリは、電子デバイスの基板上に設置される。この組み立て工程は、通常の周囲条件で行うことができ、あるいは必要に応じてまたは条件が適用される電子デバイスが必要とするのに応じて、減圧または不活性雰囲気を含む制御された条件下で行われてもよい。

一実施形態において、バリアシートには、ゲッタ材料が適用されている。一実施形態において、ゲッタ材料は、デバイスの組み立てが完了されたときにバリア構造体とデバイスの活性領域との間になるように、バリアシートの表面上に堆積される。必要に応じて、任意選択的な他の位置にゲッタ材料が堆積されてもよい。

ゲッタ材料は、リボン、帯、フリット、ペレット、ウエハまたはフィルムの形態であり得る。一実施形態において、同時係属中の出願である米国特許出願第１０／７１２６７０号明細書および米国仮特許出願第６０／５１９１３９号明細書に開示されているように、ゲッタ材料が、厚膜ペースト組成物の一部としてバリアシートに適用される。一実施形態において、封入アセンブリがデバイスで使用されるとき、ゲッタ材料の少なくとも一部が、デバイスの活性領域の外側に堆積される。この実施形態において、デバイスの活性領域の最終的な厚さより厚い厚さを作製するのに十分な量のゲッタ材料が堆積される。

ゲッタ材料がバリアシート上に堆積される一実施形態において、ゲッタ材料は、封入アセンブリ自体の製造とは別個の工程で、かつ封入アセンブリがデバイスに適用される前に任意選択的に活性化され得る。ここで、封入アセンブリがデバイスの製造に用いられた後にゲッタ材料が活性化され得るため、封入アセンブリは、通常の保存条件下で長期間にわたって保存され得る。そのような実施形態において、ゲッタ材料がいったん活性化されたら、封入アセンブリは、制御された環境において、かつゲッタ材料の性能容量が早期に消耗されないように保つことができる。

一実施形態において、有機発光ダイオードディスプレイデバイスを封入するのに用いられる、図３に示される封入アセンブリによって、改良されたデバイス寿命が観察された。

図４は、封入アセンブリ内の様々な量のゲッタ材料で作製されたディスプレイ試料を示す。６０℃および９０％の相対湿度における保存試験後のピクセル発光領域（１．０００＝１００％）が、各試験群内の線によって示される。全ゲッタ領域を示す試験は、保存試験の完了後に、約１００％のピクセル発光領域を示している。ＯＬＥＤディスプレイの活性領域全体を占める厚さ３５ミクロンのゲッタを示しているこれらの試験は、ほとんどないしまったくピクセルを損失せずに、１０００時間の６０×９０保存試験を達成することになる。

概要または実施例において前述したすべての行為が必要なわけではなく、特定の行為の一部は不要である場合があり、１つまたは複数のさらに別の行為が、前述の行為に加えて実施される場合があることに留意されたい。さらに、行為が列挙されている順序は、必ずしもそれらが実施される順序ではない。

以上の明細書において、具体的な実施形態を参照しながら本発明の概念を説明した。しかし、当業者であれば、特許請求の範囲に記載される本発明の範囲から逸脱せずに種々の変更および変形を行えることが理解できるであろう。したがって、本明細書および図面は、限定的な意味ではなく説明的なものであるとみなすべきであり、すべてのこのような変更は、本発明の範囲内に含まれることを意図している。

特定の実施形態に関して、利益、その他の利点、および問題に対する解決法を以上に記載してきた。しかし、これらの利益、利点、問題の解決法、ならびに、何らかの利益、利点、または解決法を発生させたり、より顕著にしたりすることがある、あらゆる特徴が、特許請求の範囲のいずれかまたはすべての重要な、必要な、または本質的な特徴として解釈されるものではない。

別々の実施形態の状況において、明確にするために本明細書に記載されている特定の複数の特徴は、１つの実施形態の中で組み合わせても提供できることを理解されたい。逆に、簡潔にするため１つの実施形態の状況において説明した種々の特徴も、別々に提供したり、あらゆる副次的な組み合わせで提供したりすることができる。本明細書において指定される種々の範囲内の数値が使用される場合、記載の範囲内の最小値および最大値の両方の前に単語「約」が付けられているかのように近似値として記載されている。この方法では、記載の範囲よりもわずかに上およびわずかに下のばらつきを使用して、その範囲内の値と実質的に同じ結果を得ることができる。また、これらの範囲の開示は、ある値の一部の成分を異なる値の一部の成分と混合した場合に生じうる分数値を含めて、最小平均値と最大平均値との間のすべての値を含む連続した範囲であることを意図している。さらに、より広い範囲およびより狭い範囲が開示される場合、ある範囲の最小値を別の範囲の最大値と一致させること、およびその逆のことが本発明の意図の範囲内である。

別々の実施形態の状況において、明確にするために本明細書に記載されている特定の複数の特徴は、１つの実施形態の中で組み合わせても提供できることを理解されたい。逆に、簡潔にするため１つの実施形態の状況において説明した種々の特徴も、別々に提供したり、またはあらゆる副次的な組み合わせで提供したりすることができる。さらに、範囲において記載される値への言及は、記載の範囲よりもわずかに上およびわずかに下のばらつきを含み、これらのばらつきを使用して、その範囲内の値と実質的に同じ結果を得ることができる。また、これらの範囲の開示は、ある値の一部の成分を異なる値の一部の成分と混合した場合に生じうる分数値を含めて、最小平均値と最大平均値との間のすべての値を含む連続した範囲であることを意図している。さらに、より広い範囲およびより狭い範囲が開示される場合、ある範囲の最小値を別の範囲の最大値と一致させること、およびその逆のことが本発明の意図の範囲内である。

Claims (20)

1. 電子デバイス用封入アセンブリであって、前記電子デバイスが基板と活性領域とを有し、前記封入アセンブリが：
   ほぼ平坦なバリアシートと；
   接着剤材料および異なる材料を含むバリア構造体と
   を含み、ここで：
   前記バリア構造体が、電子デバイスの上で使用される際に、前記ほぼ平坦なバリアシートを前記電子デバイスに実質的に密封するように構成され；かつ前記ほぼ平坦なバリアシートが、前記電子デバイスが前記封入アセンブリに結合される際に前記電子デバイス基板と直接接触しないように構成される封入アセンブリ。
2. 前記接着剤材料が、有機または無機接着剤材料を含む請求項１に記載の封入アセンブリ。
3. 前記有機接着剤材料が、エチレン酢酸ビニル、フェノール樹脂、天然および合成ゴム、カルボン酸ポリマー、ポリアミド、ポリイミド、スチレン−ブタジエン、シリコーン、エポキシ、ウレタン、アクリル、イソシアネート、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリベンズイミダゾール、シアノアクリレートならびにそれらの混合物および組み合わせからなる群から選択される請求項２に記載の封入アセンブリ。
4. 前記異なる材料が、ガラス、セラミック、金属材料またはそれらの組み合わせからなる群から選択される請求項１に記載の封入アセンブリ。
5. 前記異なる材料がガラスである請求項４に記載の封入アセンブリ。
6. 前記電子デバイスが有機電子デバイスである請求項５に記載の封入アセンブリ。
7. 前記有機電子デバイスがＯＬＥＤデバイスである請求項６に記載の封入アセンブリ。
8. 前記バリアシート上に堆積され、かつ前記電子デバイスの活性領域の外側になるように構成されるゲッタ材料であって、前記電子デバイスが前記封入アセンブリに結合される際に前記電子デバイスのデバイス活性領域にさらに曝されるゲッタ材料をさらに含む請求項１に記載の封入アセンブリ。
9. 前記ゲッタ材料が、実質的に連続した帯を含む請求項８に記載の封入アセンブリ。
10. 前記封入アセンブリが透明である請求項１に記載の封入アセンブリ。
11. 前記バリアシートおよび前記バリア構造体が、１つの要素として構成される請求項１に記載のアセンブリ。
12. 有機電子デバイスの電気的に活性な領域を含む基板と；
    前記電気的に活性な領域を覆う蓋であって、前記デバイス基板に面するほぼ平坦なバリア表面を含む蓋と；
    エポキシ接着剤およびガラスビーズを含む構造体と
    を含み、ここで、前記構造体が、前記蓋のバリア表面を前記デバイス基板に結合し、前記バリア表面が、基板から３ｍｍ以下だけ離れている電子デバイス。
13. 前記バリア表面が、前記電子活性領域に曝されるゲッタ材料をさらに含む請求項１２に記載の有機電子デバイス。
14. 前記デバイス基板が、前記電子活性領域に曝されるゲッタ材料をさらに含む請求項１２に記載の有機電子デバイス。
15. 前記有機電子デバイスがＯＬＥＤデバイスである請求項１３に記載の有機電子デバイス。
16. 電子デバイス用封入アセンブリであって、前記電子デバイスが、基板と、前記基板からかつ活性領域の外側に延在しているバリア構造体とを有し、前記封入アセンブリが：
    ほぼ平坦な表面を有するバリアシートと、エポキシ接着剤およびガラスビーズを含む前記バリア構造体と；
    前記活性領域の外側かつ前記バリア構造体の内側にあるゲッタ材料と
    を含み；
    ここで、前記バリアシートが、前記デバイス基板上の前記バリア構造体と係合するように構成される封入アセンブリ。
17. 請求項１５に記載の封入アセンブリを含む有機電子デバイス。
18. 前記有機電子デバイスがＯＬＥＤデバイスである請求項１７に記載の有機電子デバイス。
19. 前記バリアシートが、２ｍｍ未満の距離を保つように前記デバイス基板と係合する請求項１８に記載の有機電子デバイス。
20. 前記距離が１ｍｍ未満である請求項１９に記載の有機電子デバイス。

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