JP2013546154A - 電流拡散バスを備えた大面積発光電気パッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】電流拡散バスを備えた大面積発光電気パッケージを提供すること。
【解決手段】本明細書では、実質的に透明な非金属導電材料を有する第１の電極層と、第１の電極層上に配置された複数の発光素子とを含む発光電気パッケージが開示される。第１の電極層が周辺領域を含み、第１の電極層に隣接し且つ周辺領域の少なくとも一部の上に細長バスが配置される。細長バスは、第１の電極層の長さ寸法にわたって電流を拡散するよう構成されている。また、透明な非金属導電性コンタクトに沿ってその縁部又は周縁部にて抵抗損失を低減することを意図した細長バス構造体が開示される。細長バスの１つの設計は、（１）導電性接着剤／金属箔／導電性接着剤の挟装構造を含み、別の設計は、（２）１以上の材料の蒸着バスを含み、更に別の設計は、（１）及び（２）を連係して利用する。
【選択図】 図１

Description

本開示は、発光電気パッケージに関し、詳細には、透明な導電性電極に沿って電流拡散が強化された有機発光電気パッケージに関する。

有機発光ダイオードデバイス、すなわちＯＬＥＤデバイスは、当該技術分野で公知である。ＯＬＥＤデバイスは通常、電極間に配置された１以上の有機発光層を含む。例えば、カソード及び光透過性アノードなどの第１及び第２の電極が基板上に形成される。カソードとアノードの両端に電流が印加されるときに光が放出される。電流が流れる結果として、電子がカソードから有機層に注入され、正孔は、アノードから有機層に注入することができる。電子及び正孔は一般に、発光中心（通常は有機分子又はポリマー）にてこれらが再結合するまで、有機層を移動する。再結合プロセスの結果、通常は電磁スペクトルの可視領域において光子の放出が生じる。

ＯＬＥＤの複数の層は通常、有機層がカソード層とアノード層との間に配置されるように配列される。光の光子が生成されて放出されると、光子は、有機層を通って移動する。カソード（一般に金属を含む）に向かって移動する光子は、有機層に反射される可能性がある。しかしながら、有機層を通って光透過性アノードに移動し、最終的には基板に至る光子は、光エネルギーの形態でＯＬＥＤから放出することが可能である。光透過性アノードは、インジウムスズ酸化物のような実質的に透明な非金属導電材料から構成されてきた。勿論、光源構造体に追加の任意選択の層が含まれる場合があり、又は含まれない場合もある。

様々な用途に応じて、全体的に可撓性の発光又はＯＬＥＤデバイスであることが望ましい場合があり、すなわち、約１０ｃｍ未満の曲率半径を有する形状に曲げることができる。これらの発光デバイスはまた、約１０ｃｍ²以上の面積寸法を有することを意味する、大面積であるのが好ましく、場合によっては、発光デバイスが共に結合されて、大きな発光面積を有する、１以上のＯＬＥＤデバイスから構成された略可撓性で略平坦なＯＬＥＤパネルを形成する。このようなパネルは、湿分及び酸素がＯＬＥＤデバイスに悪影響をもたらすので、気密シールされるべきである。発光パネルとの電気経路が確立され、また、電気経路が可撓性を維持し、位置決めが容易且つ正確で、良好な電気的導通が確立され、低背型を維持することが望ましい。

しかしながら、特に大面積ＯＬＥＤパネルでは、一般にまた、このようなパネルの明るさの不均一性が視覚的に検知できる場合があるので、このパネルの明るさを確実に均一にすることが望ましい。１つの公知の可能性のある故障モードは、湿分及び／又は酸素の侵入を含む。湿分及び／又は酸素の侵入の作用は、場合によっては、発光エリア内に形成されるダークスポットとして視覚的に観測される可能性がある。この故障モードを軽減するために、良好な接着シール法及び障壁法、並びにゲッタリングなどが役立っている。

それでも尚、平坦で可撓性の大面積ＯＬＥＤデバイスの光出力及び審美的外観を損なう可能性がある他の要因を最小限にすることが望ましいとすることができる。

米国特許第７３０７２７８号明細書

本発明の１つの実施形態は、発光電気パッケージに関する。発光電気パッケージは、実質的に透明な非金属導電材料を有する第１の電極層と、第１の電極層上に配置された複数の発光素子とを含む。複数の発光素子は、励起時にパッケージの発光領域を定める。第１の電極層が周辺領域を含み、第１の電極層に隣接し且つ周辺領域の少なくとも一部の上に細長バスが配置される。細長バスは、第１の電極層の長さ寸法にわたって電流を拡散するよう構成されている。

本発明の別の実施形態は、透明な導電性酸化物を有するほぼ平坦なアノード層と、アノード層上に配置された複数の有機発光素子と、を含む、共形性大面積発光電気パッケージに関する。発光素子の少なくとも１つが、有機エレクトロルミネセント層及びカソード層を含む。複数の発光素子が、通電時にパッケージの発光領域を定める。アノード層が更に非発光の周辺領域を含み、アノード層に隣接し且つ非発光の周辺領域の少なくとも一部上に細長バスが配置される。細長バスが、透明な導電性酸化物の電子親和力の約３０％以内である仕事関数を有するバス材料を含む。細長バスは、アノード層の長さ寸法にわたって電流を拡散するよう構成されている。

本発明の他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明からより理解されるであろう。

典型的な発光素子の断面図。 発光素子のアレイに好適な直列電気接続の図。 典型的な発光素子の貫通構成の断面図。 導電性パッチを備えた発光素子のアレイの上面図。 本発明の実施形態による、発光素子のアレイと共に用いるように構成された細長バスの上面図。 本発明の実施形態による、蒸着バスを備えた発光素子の断面図。 本発明の実施形態による、蒸着バスと共に用いる補足的な多層バスの断面図。 本発明の実施形態による、密閉発光パッケージの分解図。

本発明の実施形態を添付の図面を参照しながらより詳細に説明する。

本発明の出願人は、透明なアノードを利用した大面積の平坦な可撓性ＯＬＥＤデバイスに関連する問題がある場合があることを理解している。このようなデバイスは大型になるので、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のようなほとんどの透明非金属導電性材料においてシート抵抗が比較的高くなることに起因して、電流が必ずしも電流注入点から透明アノード層に効果的に拡散するとは限らない可能性がある。電流レベルは、電流注入点では高くなることができるが、このシート抵抗に起因して他の場所では低下する。このシート抵抗は、５０Ω／ｓｑ程又はそれ以上となる可能性がある。

ＯＬＥＤにおける透明アノード層に沿った電流拡散は、大面積デバイスにおいて明るさ均一性問題を提示する。これにより、外部回路にコンタクトパッドが接続される場合に局所的大電流区域が生成され、この区域がデバイスの残りの部分と比べて輝度が増大した区域を生じることになる。ＩＴＯの比較的高いシート抵抗により、アノードにわたって大きなＩ２Ｒ損失、並びに対応する電流密度の不均一性を生じる可能性がある。この電流密度の変動は、場所に基づく素子の明るさに影響を及ぼし、これにより不均一なＯＬＥＤパネルをもたらす可能性がある。これは通常、生産性の観点から望ましいことではない。従って、本発明の実施形態は、大面積ＯＬＥＤデバイスにおける輝度変動を軽減することを目的とした設計を含む。

幾つかの実施形態によれば、本発明は、全体的に、実質的に透明な非金属導電材料を含む第１の電極層を備えた、発光用の（通常は平坦な）電気パッケージに関する。第１の電極層は、任意選択的には基板上に配置されたシート又はフィルムとして設けることができる。第１の電極層の上に、複数の発光素子が配置される。全体的に、複数の発光素子は、励起時のパッケージの発光領域を定める。第１の電極層は、周辺領域（「エッジ」又は「ウィング」もしくは「周囲」としても知られる）を含むようにして全体的に細長にされる。平面図（上面図又は底面図、すなわち、電気パッケージの平面に垂直に見た）として見たときに、このような周辺領域は、全体的に発光領域を「囲む」ように見える。周辺領域は、全体的にパッケージの非発光領域を定める。電流拡散を促進するため、周辺領域の少なくとも一部上に細長バスが配置され、第１の電極層に隣接している。このようにして、細長バスは、上記のような第１の電極層の長さ寸法にわたって電流を拡散するよう構成することができる。これに関連して、「隣接」は一般に、細長バスの一部ではない介在層無しの直接の隣接を意味することができる。

典型的には、細長バスは、パッケージの発光領域にわたる輝度の一様性を強化するよう構成されることになる。一部の実施形態では、「一様な輝度」は、何れかの個々の発光素子の最長寸法に沿って、光出力の分散が約３０％未満（好ましくは、約２０％未満）として定義することができる。

本開示において、「細長バス」は、第１の電極層に直接隣接し、電流注入点から電流を第１の電極層の長さ寸法にわたって拡散するあらゆるワイヤ、フィルム、又は構造体として定義することができる。このようなバスは、全体的に電流導体である。このような細長バスは、単層の材料又は多層の材料とすることができる。細長バスは通常、延性があり及び／又は可撓性でなければならない。例えば、細長バスは、第１の電極層上の金属薄膜（例えば、蒸着金属）の形態、又は引き抜き線の形態、或いは、第１の電極層に接着で取り付けられた箔形態で存在することができる。一般に、本明細書において「細長」の意味は、周辺領域の全長に対するバスの長さを指すことができる。第１の電極層の周辺領域が、第１の長さを有するエッジ（又は周囲）を含む場合、細長バスは、第１の長さの約５％以上、又は約２５％以上、又は約５０％以上の第２の長さを有することができる。それでも尚、細長バスの長さは、必ずしもこれらの値に限定されない。

上述のように、細長バスは、周辺領域の少なくとも一部上に配置され、第１の電極層に隣接している。第１の実施形態では、細長バスは、導電性材料の薄膜を含む。このような薄膜は、約１００ｎｍ〜約１０００ｎｍ、又は少なくとも約５００ｎｍ、好ましくは約５００ｎｍの厚さを有することができる。このような薄膜は、蒸着薄膜とすることができ、すなわち、細長バスは、第１の電極層の少なくとも一部に隣接する場所に蒸着によって施工することができる。利用される場合、蒸着は、スパッタ堆積、電子ビーム蒸着、及び熱蒸着堆積のうちの１以上を含むことができる。一般に、蒸着は、第１の電極層が実質的に分解されない温度（例えば、約１００℃未満）（又はそれを下回る温度）で第１の電極層が保持されるようにして実施すべきである。本明細書で使用される用語「蒸着バス」は、蒸着ステップにより第１の電極層に施工された細長バスを指す。

重要なことには、本発明は、細長バスが隣接する透明導電性の第１の電極と電気的特性の「一致」した実施形態、細長バスがバス材料を含む実施形態、及び実質的に透明な非金属導電材料が電子親和力を有し、バス材料が仕事関数を有して、該仕事関数が電子親和力の約３０％以内にある実施形態を含む。一部の実施形態では、非金属導電材料（例えば、インジウムスズ酸化物を含む）が４．０〜４．８ｅＶの電子親和力を有する。このような場合、細長バスが製造される材料は、４．２〜４．６ｅＶの仕事関数を有する材料から選択することができる。より一般的には、細長バスが製造される材料（「細長バス材料」）は、隣接する透明な非金属材料の電子親和力の約３０％の値以内（より好ましくは約２０％以内）の仕事関数を有するものの中から選ぶことができる。仕事関数の整合は一般に、細長バスと第１の電極層との間の境界面にわたる電荷注入を促進する。或いは、細長バスは、単一の層であるか、又は任意選択的に漸変的特性を有する複数の層とすることができる。すなわち、漸変的な複数の層は、透明な第１の電極層から遠位の領域にて第１の仕事関数と、透明な第１の電極層に近い領域にて第２の仕事関数とを有することができる。

十分な可撓性を提供するために、細長バス材料は、約１００ＧＰａ未満、より一般的には約５０ＧＰａ未満の剛性係数を有することができる。幾つかの実施形態では、細長バス材料は、約１×１０^-8Ω−ｍと約５０×１０^-5Ω−ｍの間の電気抵抗率を有することができる。幾つかの実施形態では、細長バス材料は、パッケージから熱を除去するのに効果的な熱伝導率（例えば、約２０Ｗ／ｍ−Ｋよりも大きな熱伝導率）を有することができる。細長バス材料は、金属、又は金属の混合物、及び／又は金属合金を含むことができる。特定の実施形態では、細長バス材料は、Ａｌ、 Ｓｎ、 Ｓｂ、 Ｎｉ、 Ｍｏ、 Ｇａ、 Ｃ、 Ｉｎ、 Ｚｎ、並びにこれらの合金、複合材及び組合せ、又は同様のものからなるグループから選択することができる。これらは、元素又は化合物形態とすることができるが、伝導率を向上させるために元素形態であることが多い。好ましくは、細長バス材料は、比較的低融点材料を含むべきであり、そのため、細長バスの蒸着は、第１の電極層を熱的に劣化させないようにする。

代替の実施形態として、細長バスは、異方性の導電性フィルム（ＡＣＦ）、又は等方性の導電性フィルム、或いは、導電性の金属充填プラスチック（例えば、銀充填エポキシ）など、導電性接着材料を含む構造体の形態をとることができる。１つの実施形態では、細長バスは、ＡＣＦ／Ａｌ箔／ＡＣＦの挟装物を含み、これは、両側部がＡＣＦのトリップで挟まれたアルミニウム箔のストリップである。多くの場合、Ａｌ箔は、約１０〜約１００μｍ（例えば、約２５μｍ）の厚さを有するように選択することができる。

更に別の代替の実施形態では、両方の形態の細長バスを同時に利用してもよい。すなわち、発光電気パッケージは、透明な第１の電極層に直ぐ隣接した蒸着バスと、該蒸着バスに直ぐ隣接した導電性接着剤とを利用することになる。このことについて、図を参照して以下でより詳細に説明する。

本明細書において、以下では発光電気パッケージの追加の特徴部について説明する。通常、複数の発光素子は第１の電極層上にタイル状に並べられ及び／又は配列される。複数の発光素子は、大部分はパッケージの発光領域内に配置されることが多い。複数の発光素子を第１の電極層の中央領域に配列することにより、発光領域及び非発光の周辺領域が効果的に設けられる。発光領域内の個々の発光素子間にスペースが存在してもよいが、これらのスペースが存在することに起因した発光領域におけるあらゆる暗線又はダークスポットは、素子を互いに極めて近接して配列することにより、及び／又はパッケージの上に覆う光ホモジナイザ（ディフューザ及び同様のもの）を使用することによって、補正することができる。

本開示の実施形態によれば、発光素子の少なくとも１つは、有機エレクトロルミネセント材料を含むことができる。このような実施形態では、各発光素子は、「ＯＬＥＤ」又は有機発光デバイスと呼ぶことができる。全体としての発光電気パッケージは、可撓性及び／又は共形性であるように構成され、すなわち、発光パッケージは、少なくとも一度は少なくとも１つの所定の形状に「共形」になるのに十分な可撓性を含む。例えば、「共形の」発光電気パッケージは、最初は、円筒体の周りに巻かれて固定具を形成するのに十分に可撓性とすることができ、その後、その耐用寿命の間に再度屈曲しなくてもよい。本開示による発光電気パッケージは、全体的に可撓性（又は共形可能）である。本明細書で使用される「可撓性」は一般に、約１０ｃｍ未満の曲率半径を有する形状に曲がることができるデバイス又はパッケージを指すことができる。

好ましくは、発光パッケージは、大面積光源であるように構成することができる。本明細書で使用される「大面積」は一般に、約１０ｃｍ²以上の寸法面積を有するデバイスを指すことができる。大面積デバイスは一般に、共に結合されて、全体的に大きな発光表面積を有するほぼ可撓性且つほぼ平坦なパネルを形成する複数の発光デバイスを指すこともできる。

他の箇所でも一般的に述べるように、第１の電極層は一般に、実質的に透明である。特定の実施形態では、第１の電極層は、パッケージにおけるアノードとして、又は一部の実施形態ではカソードとして機能するよう、或いは、パッケージの異なる領域においてカソード及びアノードの両方として機能するよう構成することができる。多くの実施形態では、第１の電極層は実質的に平坦シートの形態（すなわち、パッケージが曲がっていないときに）でパッケージ内にある。第１の電極層は、基板上に蒸着（例えば、スパッタリング）により、或いは、液相成長（例えば、スラリー又は溶液）によって形成することができる。第１の電極層は、パターン形成することができ、或いは、非パターンで形成してもよい。

多くの実施形態では、ＯＬＥＤデバイスを製作するプロセスは、基板上に透明電極（通常はアノード）層を堆積するステップを利用する。可撓性が重要となる多くの用途において、基板は、ＰＥＴ又はＰＥＮなどのプラスチックとすることができ、又は代替としてガラスであってもよい。ＩＴＯでは、この物質を基板上にスパッタし、次いで（必要であれば）、フォトリソグラフィー法により物質層を構成／パターン形成することができる。ＯＬＥＤ用途における良好な透明導電性非金属コーティング（例えば、ＩＴＯ）の要件は、要約すると、高い光透過率（＞約９０％）、１〜５０Ω／ｓｑの低いシート抵抗、高い仕事関数（場合によっては約５．０ｅＶ程の高さ）、及び１ｎｍ（ＲＭＳ）を下回る低い粗度とすることができる。しかしながら、実際問題として、このような望ましいパラメータ、特にシート抵抗は、必ずしも容易に達成できるとは限らず、処理及びフィルム形態（密度／表面粗度、その他）に基づき大きくばらつく可能性がある。更に、透明な導電性非金属コーティングは、典型的には脆弱であり、処理条件に基づき欠陥を有する場合がある。

一般に、アノード層は、実質的に透明な非金属導電材料から構成することができる。本開示の実施形態に好適な材料は、限定ではないが、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウムガリウム酸化物（ＩＧＯ）、アルミニウムドープ亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、フッ素ドープスズ酸化物（ＦＴＯ）、亜鉛酸化物、亜鉛−酸化物−フッ化物（フッ素ドープ亜鉛酸化物）、インジウムドープ亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、マグネシウムインジウム酸化物、及びニッケルタングステン酸化物などの透明導電性酸化物、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）などの導電性ポリマー、及びこれらの２以上の混合物及び組合せ、もしくは合金を含む。他の実質的に透明な非金属導電材料は、当業者には明らかであろう。

第１の電極層の厚さは、特に限定されないが、一般に、可撓性を妨げるほどあまり厚さがあってはならない。１つの実施形態では、第１の電極層は、約１２５ｎｍの厚さを有し、例えば、２〜１５％スズがドープされたインジウム酸化物であるインジウムスズ酸化物を含む。

本発明の実施形態によれば、第１の電極層は、複数の発光素子を担持することができる。一般に、複数の発光素子の少なくとも１つは、透明な導電性電極層（通常はアノード）と、第２の電極層（通常はカソード）と、透明な導電性電極層と第２の電極層との間に配置されるエレクトロルミネセント材料層とを備える。このような構造は、有機発光デバイスの当業者には一般的に周知であり、詳細に説明する必要は無い。典型的には、エレクトロルミネセント材料は、有機分子及び／又は有機ポリマーである。幾つかの実施形態によれば、第１の電極層の少なくとも一部は、複数の発光素子のうちの少なくとも１つ発光素子の透明な導電性電極層として機能することができる。複数の発光素子は、直列、並列、又は直並列配列で電気的に結合することができる。

当業者であれば容易に理解されるように、このような有機発光素子は、有機発光層を必要とすることができる。有機発光層は、第１及び第２の電極と協働して光を放出する単一の層又は２以上のサブ層を含むことができる。「有機発光層」は、有機エレクトロルミネセント発光層、任意選択の正孔注入層、任意選択の正孔輸送層、任意選択の電子輸送層、及び任意選択の電子注入層を含むことができる。第１及び第２の電極は、電荷キャリア、すなわち正孔及び電子を有機発光層に注入し、ここで正孔及び電子が再結合して励起分子又は励起子を形成し、この励起分子又は励起子が減衰したときに光が放出される。分子によって放出される光の色は、分子又は励起子の励起状態と基底状態との間のエネルギー差によって決まる。非限定的な実施例において、有機発光層は、約５０〜５００ｎｍの厚さを有することができ、電極の各々は、約１００〜１０００ｎｍの厚さを有することができる。

カソードは一般に、相対的に小電圧により電子の放出が生じるように、低い仕事関数を有する材料を含むことができる。一般的に使用される材料は、金、ガリウム、インジウム、マンガン、カルシウム、スズ、鉛、アルミニウム、銀、マグネシウム、リチウム、ストロンチウム、バリウム、亜鉛、ジルコニウム、サマリウム、ユウロピウム、及びこれらの何れかの２以上の混合物もしくは合金などの金属を含む。本発明の幾つかの実施形態では、カソードは一般に、相対的に小電圧によりカソードからの電子の放出が生じるように、低い仕事関数を有する材料を含むことができる。或いは、カソードは、電子注入を強化するため２つの層から製作してもよい。カソードの非限定的な実施例は、ＬｉＦの薄い内側層及びその後に続くアルミニウムの厚い外側層、或いはカルシウムの薄い内側層及びその後に続く銀の厚い外側層を含むことができる。

特定の実施形態では、有機発光層は、溶液相堆積法及びその後の溶媒介助ワイピング又は他のパターン形成法によって第１の電極層の上に層成され、次いで、カソード層が、蒸着によって有機発光層の上に堆積される（例えば、１００〜１０００厚のアルミニウムフィルム）。１つの実施形態では、電気パッケージは、連続した非パターンのアノード層と、複数のリボン状構造で構成された不連続のカソード層とを備える。用語「リボン状」とは、デバイスの発光区域の寸法を指し、長く狭い幅及び薄い断面とすることができる。リボンは連続的とすることができる。リボン設計は、連続的なロールツーロールプロセスでの製作に有利とすることができる。

有機発光電気パッケージは通常、湿分及び酸素がＯＬＥＤデバイスに悪影響を及ぼす可能性があるので、密閉又は気密シールされる。１以上のＯＬＥＤデバイスは、２つ（又はそれ以上）のほぼ不浸透性層（例えば、フィルム）間にシール（例えば、接着シール）することができ、その少なくとも１つは、発生した光を放出できるように透明である。多くの実施形態では、これらの不浸透性層の一方が透明障壁であり、他方が裏側層である。

典型的な透明層は、透明障壁、例えば、当該技術分野で一般的に知られた透明ウルトラ障壁（ＵＨＢ）フィルムとすることができ、ＵＨＢの構造及び機能の特定の詳細事項は、同一出願人による米国特許第７０１５６４０号において図示され記載されている。

裏側層（又はバックシート）は通常、ポリマー絶縁体で両側をコーティングしたアルミニウム箔のような金属箔又は他の導電性材料を含む。一部の実施形態では、裏側層は、金属箔の両面上のポリマーフィルム又は絶縁体内に包まれ又は密閉された金属箔を有する複合組立体とすることができる。裏側層は一般に、金属箔の導入により、優れた湿分及び酸素障壁特性を示す。裏側層として使用するのに好適な幾つかの材料は、ヒートシール可能材料のようなフィルム又はシートの形態で湿分及び任意選択的に酸素障壁特性を有する、商業的に入手可能な多層パッケージ又は施蓋材料を含む。好適な材料の１つの実施例は、米国ミシガン州グランド・ラピッズ所在のＯｌｉｖｅｒ−Ｔｏｌａｓの関連会社である、米国ペンシルベニア州Ｆｅａｓｔｅｒｖｉｌｌｅ所在のＴｏｌａｓ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ Ｐａｃｋａｇｉｎｇによって生産されたＴｏｌａｓ ＴＰＣ−０８１４Ｂ施蓋箔である。

接着剤は、裏側層に対して透明障壁をシールするのに利用する場合には、低コスト、大面積での処理の容易性、並びに透明性、低い透湿性、及び優れた接着性を目的として選択することができ、湿分及び／又は酸素を吸収する能力を有することができる。非限定的な実施例において、好適な接着材料は、エポキシ、アクリルウレタン、シリコーン、ゴム、ビニール、又はポリオレフィンなどのポリマー材料を含むことができる。

種々の電気経路を発光電気パッケージ内に確立しなければならない。発光パッケージに対して電気経路を確立する１つの方法は、他の場所では不浸透性の裏側層における選択された間隔位置に開口、バイア、又は貫通アパーチャを形成することである。アパーチャは、パンチング、打ち抜きプレス、レーザ加工、リソグラフィーエッチング、又はその他のようなあらゆる好適な方法を用いて裏側層に形成することができる。アパーチャは、円形、又は別の横型構造又は形状のものとすることができ、パッケージのレイアウト又は他の設計要因に応じて、様々な直径又はサイズ、もしくは他の形状及びアスペクト比のものとすることができる。裏側層における開口（貫通アパーチャ）を通じて密閉された発光素子に電気を提供することができる。導電性パッチを用いて裏側層の開口を覆い、密閉パッケージへの電気経路を提供することができる。

アパーチャ及びパッチを用いてデバイスに接続し、密閉パッケージを形成する幾つかの好適な方法及びシステムは、米国特許出願公開２０１０−０２９５４４３−Ａ１、２０１０−０２９６２６１−Ａ１、及び２０１０−００２９４５２６−Ａ１に記載されており、これらの各々の内容全体は引用により本明細書に組み込まれる。アパーチャに好適に対応するパッチは、湿分又は他の有害な環境汚染に対して不浸透性であるのに十分な厚さ及び均質性の導電性箔元素（アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、又は真鍮）を含む。本明細書で使用される用語「パッチ」は、裏側層における少なくとも１つのアパーチャを覆うのに使用される導電性材料の要素又はシートを指す。シールを可能にするために、パッチは、それぞれのアパーチャよりも実質的に大きいようなサイズにすることができる。パッチは、箔シートから好適に打ち抜きし、又は他の方法で製作することができ、それぞれのアパーチャの密閉シールを可能にするよう十分に平坦である必要がある。

光の取り出し又は抽出を助けるためにアウトカップリング層を発光電気パッケージの光抽出経路に配置することができる。当業者であれば認識するように、アウトカップリング層は、内部に捕捉された光を抽出するためにフィルムの形態にすることができる。アウトカップリング層は、マイクロレンズ又はプリズムのような散乱粒子又は表面テクスチャリングを含み、デバイスから放出される光の量を増大させるようにすることができる。

本発明の幾つかの実施形態では、パッケージは更に、透明障壁層と裏側層との間に配置されて湿分及び／又は酸素を吸収するゲッタ材料を含むことができる。ゲッタ材料は、異なる位置に異なる量で配置することができる。特定の実施形態では、ゲッタ材料は、透明であり、特定のアルカリ土類金属酸化物などの材料から、又は種々の金属元素から選択することができる。

ここで図１を参照すると、理想的な発光素子１００の１つの実施形態の断面図が示される。一般に、このような素子は、任意選択の（ガラス又はプラスチック製）基板１０１上に支持することができ、この上に透明ウルトラ障壁（ＵＨＢ）層１０２が配置される。アノード層１０３（一般に、透明非金属導電性材料を含む透明電極）は、障壁層１０２に隣接し、電流の流れを促進するため導電アノードコンタクト１０４を備える。一般に、アノード層１０３とカソード層１０６の間（又は両方に同時に隣接して）には、有機エレクトロルミネセント材料層１０５が挟まれ、これは、電荷修飾剤、蛍光体、又は任意選択的に存在する他の材料を有する単一の層又は複数層とすることができる。電流の流れを促進するため、カソード層１０６は、導電カソードコンタクト１０７を備える。更に障壁特性を提供するためのカソードキャップ１０８が概略的に図示されている。図１に具体的には示していないが、カソードキャップ１０８はまた、起こり得る電気的短絡問題を軽減するためにカソード１０６をより完全に覆うように更に右側に延びることができる点は理解される。この構成は、発光電気パッケージの基本的電気的活性元素の最も重要な点だけを記載することを目的としており、当業者には容易に理解されるように、他の障壁、シーラント、電気的相互接続、光修飾層、接着剤、及び同様のものを設けてもよい点は理解される。

図１に参照符号１００で示されるような、複数の発光素子は、電気パッケージ内に配列されて相互接続され、大面積発光パッケージの発光領域のサイズが増大するようにすることができる。個々の素子間の電気的接続の信頼性を向上させるために、業者には容易に理解されるように、素子は、直列、並列、又は直／並列の形態で相互接続することができる。図２は、基板２０１により支持される透明障壁層２０２上に配置された、２つの発光素子の理想的な直列アレイの断面図を示している。障壁層２０２に隣接して、パターン形成又は非パターン形成とすることができる透明のアノード層２０３が配置される。層２０５は、有機エレクトロルミネセント材料層であり、層２０６はカソード層である。各個々の素子のカソード層２０６は、隣接する素子のアノード層２０３に直列に電気接続される。このようにして、外部のバス接続された素子（及び電源）への電気的接続は、単独で又は種々の箇所で主としてアノード層２０３に対して形成され、任意選択の導電性アノードコンタクト２０４によって可能にすることができる。アノードコンタクトが基板２０１の周りに近接して配置されたこのような直列接続は、パッケージの周囲を介した貫通接続を提供するパッケージ法に好適である。

貫通接続は、電流が外部バス接続素子から裏側層の１以上のアパーチャを通って発光素子の電極コンタクトに流れる配列を指す。このような配列の例証が図３に示される。図１の参照符号を取り込むと、発光素子は、任意選択の（ガラス又はプラスチック製）基板１０１上に支持され、この上に透明ウルトラ障壁層１０２が配置される。アノード層１０３は、障壁層１０２に隣接し、導電アノードコンタクト１０４を備える。一般に、アノード層１０３とカソード層１０６の間には、有機エレクトロルミネセント材料層１０５が挟まれている。電流の流れを促進するため、カソード層１０６は、導電カソードコンタクト１０７を備えることができる。更に障壁特性を提供するため、カソードキャップ１０８が設けられ、具体的に図示していないが、カソードキャップ１０８はまた、カソード１０６をより完全に覆うように更に右側に延びることができる点は理解される。ウルトラ障壁層１０２と共に裏側層３０３を使用して、発光素子を密閉することができる。裏側層３０３には、外部導電性線路（具体的に図示せず）が送給されるアパーチャ２０４が備えられる。裏側層３０３の内側（図示せず）又は外側（具体的に図示せず）の何れかに過大な導電性パッチ３０２が設けられ、湿分及び／又は酸素の侵入からアパーチャ３０４をシールし、外部導電性線路から電流を流すようにする。パッチ３０２は、銀充填エポキシ、又は異方性もしくは等方性導電性フィルムから作ることができる任意選択の導電性接着剤３０１の助けにより、パッケージの電極コンタクト１０４、１０７にシール可能に積層することができる。

図４は、発光電気パッケージ４００を形成するようリボンとして配列された複数の発光素子４０１の概略平面図である。素子４０１は、透明アノード層４０２（インジウムスズ酸化物などの実質的に透明な非金属導電材料から構成される）及び任意選択基板４０３上に配置される。全体として、複数の発光素子４０１から放出される光は発光領域を形成し、その中心がほぼ点４０５である。アノード層４０２の裏面に電流を供給するため、導電性パッチ４０４が設けられ、この図ではアノード層４０２の平面の下側にあるので、仮想輪郭線で示されている。パッケージ内にはこの位置及び／又は他の位置に２つよりも多い導電性パッチが存在してもよい。アノード層４０２の非発光領域にてパッケージの光路内ではなくアノード層４０２の周辺（すなわち、パッケージ４００の発光領域の外側）上に２つのパッチ４０４が設けられて図示されている。パッチ４０４の仮想輪郭図から出ている水平方向の矢印は、パッチ４０４からアノード層４０２の長さを通って外向きの電流の流れの図であることを意図している。透明アノード層４０２の全体的に高いシート抵抗に起因して、パッチから注入される電流の大きさは、一般に、パッチ４０４に最も近接しているアノード層４０２の領域において最も大きく、パッチ４０４から増大する距離にて小さくなることになる。この電流の減少は、結果として発光領域の中心４０５から増大する距離にてこれに対応した輝度の減少を生じる。

本発明の幾つかの実施形態は、第１の電極層（例えば、透明導電性アノード層）の長さ寸法にわたって電流を拡散するよう構成された細長バスを提供する。このことは、図５の上面図に概略的に示され、ここでは図４の参照符号が同じ要素を示すようにされている。導電性パッチ４０４からの電流拡散を促進するため、１以上の細長バス５０１が、層４０２の周辺領域の少なくとも一部に配置される。このようなバスは薄い矩形ストリップで示されているが、実用性に有効なあらゆる形状をとることができる。結果として得られる発光電気パッケージ５００は、全体的に、パッケージの発光領域にわたってより一様な輝度を示すことになる。

図６は、蒸着バスと細長バスとして導電性テープと両方の同時利用に関する概略断面図を示す。蒸着金属フィルム６０２（通常は訳５００ｎｍ厚さ）は、基板又は透明アノード６０１上に支持される。導電性パッチ６０３は、電流拡散蒸着金属フィルム６０２を通じてアノードに電流を供給するために存在する。更に、キャップ又は障壁６０４（又は他の機械的障害物）の共用の結果として、幅「Ｗ」のギャップが導電性パッチ６０３と蒸着金属フィルム６０２との間に存在する場合がある。従って、図７において、「Ｗ」に相当する厚さの補足バス６１０をパッチ６０３と蒸着金属フィルム６０２との間のギャップに挿入することができる。補足バス６１０は、３層構造を有することができ、ここでは異方性の導電性フィルム６１１の２つの層の間に金属箔６１２が挟装される。また、補足バス６１０を含めることにより、電気パッケージに機械的安定性を提供することができる。例えば、図６において、補足バスが存在しなければ、大面積の平坦な可撓性電気パッケージが屈曲又は曲げられたときにバス６０２からのパッチ６０３の剥離が生じることが想定することができる。この剥離は、開回路をもたらす可能性があり、ＯＬＥＤから光が放出されなくなる。この問題は、図示のように幅「Ｗ」のギャップを充填することによって軽減することができる。バスは、カソードキャップ、障壁層、接着剤、及び裏側層と組み合わされて電気パッケージに対し追加の機械的保持力を与えることができる。勿論、ギャップ（Ｗ）よりも僅かに厚いバスを組み込むこともできる。これは、電気的コンタクトが残留圧縮状態となるような作用をもたらし、これにより強く堅固な電気的接触がもたらされる。このことは、残留圧縮がない場合には、電気的接続が分離又は剥離を生じ、開回路及び光出力がない状態をもたらすような、可撓性用途においては重要とすることができる。

図８は、本発明の実施形態による発光電気パッケージの分解図であり、周辺に沿って細長バスが配置されている点に特に留意されたい。図８の特徴要素が記載される順序は、それぞれの特徴要素が完全なパッケージに構成される特定の順序を示すことを意図するものではない。下から始めて、マスク８１４及び平坦な可撓性ケーブル８１３（この１つの実施例が、本明細書において他の場所で「外部バス接続素子」として表されている）がある。基本的に、ケーブル８１３は、密閉シールパッケージの外部に存在することができる駆動回路、コントローラ、及び／又は電源（具体的に図示せず）から電流を運ぶ１以上の外部導電性配線要素を表している。（有機発光デバイス用の可撓性ケーブル及び接続方式の何らかの好適なタイプのより詳細な説明は、２００９年１２月２２日出願の同一出願人による米国特許出願シリアル番号１２／６４４５２０において見出すことができ、この出願は引用により本明細書に組み込まれる）。

引き続き図８を参照すると、要素８０５は、ここでは４つのリボンとして例示的に示された複数の発光素子を示している。要素８０５の対向する縁部（周縁部）には、細長バスが配置され、この実施形態では、異方性導電性フィルム８０６の２つのストリップ間に挟装された箔８０７を含む薄いストリップの形態をとる。各細長バスは、複数の発光素子８０５と導電性パッチ８０８との間に載置される。短絡を防ぐために、導電性パッチ８０８は、パッチ８０８と裏側層との間に絶縁リング８０９を備えることができる。パッチは、裏側層８１０においてアパーチャ８１１を覆う。ある量の銀−エポキシ導電性接着剤８１２を使用することにより、裏側層８１０の両側からパッチ８０８と電気的導通するようにケーブル８１３から形成される。短絡を防ぐために別の任意選択の絶縁リング８０９を位置付けることができる。図８の上側部分にある複数の発光素子８０５の上面に移ると、光学的カップリングフィルム８０４は、複数の発光素子８０５の上に配置することができ、光学的カップリングフィルム８０４の上には透明のウルトラ障壁８０３を備える。最後に、アウトカップリングフィルム８０１は、アウトカップリング接着剤８０２を使用することにより、透明のウルトラ障壁８０３の上に固定することができる。

要約すると、本発明の出願人は、透明な非金属導電性コンタクトに沿ってその縁部又は周縁部にて抵抗損失を低減することを意図した細長バス構造体を考案した。バス設計は、電流拡散を可能にすると共に、エネルギーレベル差に起因したシステムにおける損失を最小限にすることを考案している。細長バスの１つの設計は、（１）導電性接着剤／金属箔／導電性接着剤の挟装構造を含み、別の設計が、（２）１以上の材料の蒸着バスを含むこと、更に別の設計は、（１）及び（２）を連係して利用する。

本明細書で開示される一部の実施形態は、より均一照明のＯＬＥＤを有利に達成することができる。結果として、顧客は、一般に、このような均一に発光する大面積ＯＬＥＤを審美的に優れたものとして見なすことになる。更に、電流がデバイスにわたってより均一に拡散する場合には、時間の経過に伴う何らかの偶発的な輝度の劣化がより一様になる。

本明細書で使用される近似表現は、関連する基本的機能の変更をもたらすことなく、許容範囲内で変わることのできるあらゆる定量的表現を修飾するのに適用することができる。従って、「約」及び「実質的に」などの１又は複数の用語により修飾される値は、指定される厳密な値に限定されるものではない。数量に関して使用する「約」という修飾語は、記載の数値を包含しており、前後関係によって決まる意味を有する（例えば、特定の数量の測定値に付随するある程度の誤差を含む）。「任意」又は「任意選択的に」とは、それに続いて記載されている事象又は状況が起こってもよいし起こらなくてもよいことを意味し、或いは、その後に識別される内容が存在する場合と、存在しない場合があり、また、本明細書は、事象又は状況が起こる場合と起こらない、又はその内容が存在しない場合を含む。単数形態は、前後関係から明らかに別の意味を示さない限り、複数形態も含む。本明細書で開示される全ての範囲は、端点を包含するものであり、端点は独立して互いに組合せることができる。

本明細書で使用される表現「ように適合される」、「ように構成される」、又は同様のことは、指定構造を形成する、又は指定結果を達成するようなサイズ、配列、又は製造を実施した要素を指す。限られた数の実施形態のみに関して本発明を詳細に説明してきたが、本発明はこのような開示された実施形態に限定されないことは理解されたい。むしろ、本発明は、上記で説明されていない多くの変形、改造、置換、又は均等な構成を組み込むように修正することができるが、これらは、本発明の技術的思想及び範囲に相応する。加えて、本発明の種々の実施形態について説明してきたが、本発明の態様は記載された実施形態の一部のみを含むことができる点を理解されたい。従って、本発明は、上述の説明によって限定されると見なすべきではなく、添付の請求項の範囲によってのみ限定される。また、科学技術の進歩は、表現が不正確であるという理由で現在は企図されない均等物及び代替が可能になることも予想され、これらの変形形態はまた、可能な限り添付の請求項によって保護されると見なされるべきである。

１００ 発光素子
１０１ 基板
１０２ 透明ウルトラ障壁（ＵＨＢ）層
１０３ アノード層
１０４ 導電アノードコンタクト
１０５ 有機エレクトロルミネセント材料層
１０６ カソード層
１０７ 導電カノードコンタクト
１０８ カソードキャップ

Claims (20)

1. 発光電気パッケージであって、
   実質的に透明な非金属導電材料を含む第１の電極層と、
   前記第１の電極層上に配置され、励起時に前記パッケージの発光領域を定める複数の発光素子と、
   を備え、前記第１の電極層が周辺領域を含み、前記第１の電極層に隣接し且つ前記周辺領域の少なくとも一部の上に細長バスが配置され、該細長バスが、前記第１の電極層の長さ寸法にわたって電流を拡散するよう構成されている、発光電気パッケージ。
2. 前記発光素子の少なくとも１つが、第２の電極層と、該第２の電極層及び前記第１の電極層の間に少なくとも部分的に挟装された有機エレクトロルミネセント層とを含む、請求項１に記載の発光電気パッケージ。
3. 前記電気パッケージが、可撓性及び／又は共形性であるように構成され、大面積デバイスの一部である、請求項１に記載の発光電気パッケージ。
4. 前記周辺領域の少なくとも一部が、前記パッケージの非発光領域であり、前記細長バスが前記非発光領域に少なくとも部分的に配置される、請求項１に記載の発光電気パッケージ。
5. 前記細長バスが、延性及び／又は可撓性構造を含み、導電性であり、前記パッケージの発光領域にわたって一様な輝度を強化するよう構成されている、請求項１に記載の発光電気パッケージ。
6. 前記細長バスがバス材料を含み、前記実質的に透明な非金属導電材料が電子親和力を有し、前記バス材料が、前記電子親和力の約３０％以内である仕事関数を有する、請求項１に記載の発光電気パッケージ。
7. 前記細長バスが、約１００ＧＰａ未満の剛性係数を有するバス材料を含む、請求項１に記載の発光電気パッケージ。
8. 前記細長バスが、Ａｌ、 Ｓｎ、 Ｓｂ、 Ｎｉ、 Ｍｏ、 Ｇａ、 Ｃ、 Ｉｎ、 Ｚｎ、並びにこれらの合金、複合材及び組合せから選択されたバス材料を含む、請求項１に記載の発光電気パッケージ。
9. 前記細長バスが、導電性材料の薄膜を含む、請求項１に記載の発光電気パッケージ。
10. 前記薄膜が、約１００ｎｍ〜約１０００ｎｍの厚さを有する蒸着薄膜を含む、請求項９に記載の発光電気パッケージ。
11. 前記薄膜が、少なくとも約５００ｎｍの厚さを有する蒸着薄膜を含む、請求項９に記載の発光電気パッケージ。
12. 前記薄膜に隣接した導電性接着材料を含む補足的な細長バスを更に備える、請求項９に記載の発光電気パッケージ。
13. 前記細長バスが、導電性接着材料を含む、請求項１に記載の発光電気パッケージ。
14. 前記細長バスが、導電性接着材料のフィルム間に挟装された金属箔の構造体を含む、請求項１３に記載の発光電気パッケージ。
15. 前記複数の発光素子が、直列、並列、又は直並列配列で電気的に結合される、請求項１に記載の発光電気パッケージ。
16. 前記非金属導電性材料が、透明な導電性酸化物又は透明な導電性有機ポリマーを含む、請求項１に記載の発光電気パッケージ。
17. 前記複数の発光素子の密閉のため透明障壁と裏側層とを更に備える、請求項１に記載の発光電気パッケージ。
18. 裏側層が、前記複数の発光素子を外部バスに電気的に結合するのを促進するための少なくとも１つの貫通アパーチャを含み、前記パッケージのアノード又はカソードに導電性パッチが電気的に結合され、該パッチが前記少なくとも１つの貫通アパーチャを覆う、請求項１７に記載の発光電気パッケージ。
19. 前記導電性パッチが前記細長バスと電気的に導通している、請求項１８に記載の発光電気パッケージ。
20. 共形性大面積発光電気パッケージであって、
    透明な導電性酸化物を含むほぼ平坦なアノード層と、
    前記アノード層上に配置された複数の有機発光素子と、
    を備え、前記発光素子の少なくとも１つが、有機エレクトロルミネセント層及びカソード層を含み、前記複数の発光素子が、通電時に前記パッケージの発光領域を定め、前記アノード層が更に非発光の周辺領域を含み、前記アノード層に隣接し且つ前記非発光の周辺領域の少なくとも一部上に細長バスが配置され、該細長バスがバス材料を含み、前記透明な導電性酸化物が電子親和力を有し、前記バス材料が、前記電子親和力の約３０％以内である仕事関数を有し、前記細長バスが、前記アノード層の長さ寸法にわたって電流を拡散するよう構成されている、発光電気パッケージ。