JP2018107134A - フレキシブル有機電子デバイスの製造 - Google Patents

Abstract

【課題】光のアウトカップリングが良好で、封止性能に優れたフレキシブル有機電子デバイスの作製方法を提供する。
【解決手段】フレキシブル有機電子デバイスの作製方法は、第１のフレキシブル基板を含む第１の部分を、バリアシステムを提供する第１の条件下で形成することと、第２のフレキシブル基板に堆積される少なくとも１つの有機電子デバイス領域を含む第２の部分を、第１の条件と異なる第２の条件下で別に形成することと、第１の部分を第２の部分の上に載置して（必ずしも接触している必要はないが）、有機電子デバイス領域を被覆することとを含む。有機電子デバイス領域は、第１の部分を第２の部分の上に載置する前に、他の固形材料と物理的に接触して載置されることはない。
【選択図】なし

Description

特許請求されている発明は、大学・企業の共同研究契約の下記の当事者：Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｃｈｉｇａｎ、Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ、Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ、及びＵｎｉｖｅｒｓａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの理事らの１又は複数によって、その利益になるように、且つ／又は関連して為されたものである。該契約は、特許請求されている発明が為された日付以前に発効したものであり、特許請求されている発明は、該契約の範囲内で行われる活動の結果として為されたものである。

本明細書の多くの実施形態が、有機発光ダイオードデバイスなどの有機電子デバイス、システム、及び方法に関する。

以下の情報は、後に開示される技術及びこれらの技術を通常用いることができる環境に対する読み手の理解を助けるために提供される。本明細書中において明確に具体的な狭い解釈に限定する旨の記載がない限り、本明細書中に使用される用語は、具体的な狭い解釈に限定されること意図しない。本明細書に示される文献は、技術又は背景の理解を助ける。本明細書に引用される全ての文献の開示内容を参照により援用する。

有機材料を利用する光電子デバイスは、いくつもの理由から、次第に望ましいものとなりつつある。そのようなデバイスを作製するために使用される材料の多くは比較的安価であるため、有機光電子デバイスは無機デバイスを上回るコスト優位性の可能性を有する。加えて、柔軟性等の有機材料の固有の特性により、該材料は、フレキシブル基板上での製作等の特定用途によく適したものとなり得る。有機光電子デバイスの例は、有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）、有機光トランジスタ、有機光電池及び有機光検出器を含む。ＯＬＥＤについて、有機材料は従来の材料を上回る性能の利点を有し得る。例えば、有機発光層が光を放出する波長は、概して、適切なドーパントで容易に調整され得る。

ＯＬＥＤはデバイス全体に電圧が印加されると光を放出する薄い有機膜を利用する。ＯＬＥＤは、フラットパネルディスプレイ、照明及びバックライティング等の用途において使用するためのますます興味深い技術となりつつある。数種のＯＬＥＤ材料及び構成は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、特許文献１、特許文献２及び特許文献３において記述されている。

リン光性発光分子の１つの用途は、フルカラーディスプレイである。そのようなディスプレイの業界標準は、「飽和（ｓａｔｕｒａｔｅｄ）」色と称される特定の色を放出するように適合された画素を必要とする。特に、これらの標準は、飽和した赤色、緑色及び青色画素を必要とする。色は、当技術分野において周知のＣＩＥ座標を使用して測定することができる。

緑色発光分子の一例は、下記の構造：
を有する、Ｉｒ（ｐｐｙ）_３と表示されるトリス（２−フェニルピリジン）イリジウムである。
この構造では、本発明者らは、窒素から金属（ここではＩｒ）への配位結合を直線として描写する。

本明細書において使用される場合、用語「有機」は、有機光電子デバイスを製作するために使用され得るポリマー材料及び小分子有機材料を含む。「小分子」は、ポリマーでない任意の有機材料を指し、且つ「小分子」は実際にはかなり大型であってよい。小分子は、いくつかの状況において繰り返し単位を含み得る。例えば、長鎖アルキル基を置換基として使用することは、「小分子」クラスから分子を排除しない。小分子は、例えばポリマー骨格上のペンダント基として、又は該骨格の一部として、ポリマーに組み込まれてもよい。小分子は、コア部分上に構築された一連の化学的シェルからなるデンドリマーのコア部分として役立つこともできる。デンドリマーのコア部分は、蛍光性又はリン光性小分子発光体であってよい。デンドリマーは「小分子」であってよく、ＯＬＥＤの分野において現在使用されているデンドリマーは全て小分子であると考えられている。

本明細書中、基板のデバイス側「の上に配置された」要素について言及するときに、「頂部」は基板から最遠部を意味するのに対し、「底部」は基板の最近部を意味する。第一層が第二層「の上に配置されている」と記述される場合、第一層のほうが基板から遠くに配置されている。第一層が第二層「と接触している」ことが指定されているのでない限り、第一層と第二層との間に他の層があってもよい。例えば、間に種々の有機層があるとしても、カソードはアノード「の上に配置されている」と記述され得る。基板「の下に配置された」要素において（即ち、基板のデバイス側の反対側）、第一層が第二層「の下に配置されている」と記述される場合、第一層のほうが第二層よりも基板から遠くに配置されている。再度述べるが、第一層が第二層「と接触している」ことが指定されているのでない限り、第一層と第二層との間に他の層があってもよい。

本明細書において使用される場合、「溶液プロセス可能な」は、溶液又は懸濁液形態のいずれかの液体媒質に溶解、分散若しくは輸送することができ、且つ／又は該媒質から堆積することができるという意味である。

ＯＬＥＤについての更なる詳細及び上述した定義は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる特許文献４において見ることができる。

最も剛性の高いＯＬＥＤは、ガラス基板上に形成され、ガラス又は金属プレートで封入され、エッジの周りをＵＶ硬化性エポキシなどの接着剤のビーズで封止される。ＯＬＥＤの上に直接堆積させた薄膜防湿バリアで封入したフレキシブルディスプレイに関する幾つかの研究が公開されている。これらの場合において、前記バリアは、無機薄膜か又は複合有機−無機多層積層体である。有機−無機積層体は、特に、ＯＬＥＤ表面の粒状の欠陥を被覆するのに優れる（しかしながら、この場合、ＴＡＣ時間が延び、材料構造が複雑化する）。

いずれの場合も、バリア品質に対する制約の１つは、ＯＬＥＤにダメージを与えることなくバリア層を高密度化するなどのために、高エネルギー及び／又は高温プロセスを利用することができないことである。ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホンなどのプラスチック基板もまた、その加工温度に制約を有するが、このような基板上に作製されるＯＬＥＤは、通常、より低い下限温度を有する。何も堆積されていない基板は、高エネルギー及び／又は酸化プロセス（例えば、プラズマへの曝露など）により、不利な影響を受けないかも知れないが、このような高エネルギー及び／又は酸化プロセスは、ＯＬＥＤに深刻なダメージを与え得る。

１つの態様においては、フレキシブル有機電子デバイスの作製方法は、第１のフレキシブル基板を含む第１の部分を、バリアシステムを提供する第１の条件下で形成することと、第２のフレキシブル基板に堆積される少なくとも１つの有機電子デバイス領域を含む第２の部分を、前記第１の条件と異なる第２の条件下で別に形成することと、前記第１の部分を前記第２の部分の上に載置して（必ずしも接触している必要はないが）、前記有機電子デバイス領域を被覆することとを含む。前記有機電子デバイス領域は、第１の部分を第２の部分の上に載置する前に、他の固形材料と物理的に接触して載置されることはない。１つ以上のシール接合部を（例えば、第１の部分と第２の部分との間、又は第１の部分と他の部品との間に）第１の部分が少なくとも１つの有機電子デバイス領域の封入部を提供するように作製してもよい。フレキシブル有機電子デバイスは、例えば、フレキシブル有機発光ダイオードデバイスであってもよい。

多くの実施形態においては、有機電子デバイス領域は、ロール・ツー・ロールプロセスで形成される。第１の部分を第２の部分に付着させるとき、第１の部分が動いていてもよいし、第２の部分が動いていてもよい。多くの実施形態においては、第１の部分は、第２の部分の上にロール・ツー・ロールプロセスで載置される。

第２のフレキシブル基板は、例えば、金属箔などであってもよい。第２のフレキシブル基板は、例えば、ポリマー又はバリア被覆ポリマーなどを含んでいてもよい。

有機電子デバイス領域は、例えば、上部保護層などを更に含んでいてもよい。

多くの実施形態においては、第１の部分は、その形成時点と、第１の部分を第２の部分の上に載置し、有機電子デバイス領域の封止部を形成する時点との間において、環境雰囲気に曝露されない。第１の部分及び第２の部分は、例えば、第１の部分を第２の部分の上に載置するために、不活性雰囲気下に移してもよい。第１の部分及び第２の部分は、例えば、第１の部分を第２の部分の上に載置するために、真空下に移してもよい。有機電子デバイス領域は、例えば、第２のフレキシブル基板上に堆積することができ、第１の部分は、真空状態を破壊することなく第２の部分の上に載置してもよい。多くの実施形態においては、有機電子デバイス領域は、第２のフレキシブル基板に堆積され、第１の部分は、同一の真空チャンバー中で第２の部分の上に載置される。

多くの実施形態においては、第１の条件の少なくとも１つの条件が、有機電子デバイス領域の少なくとも１層にダメージを与え得る。第１の条件は、例えば、高エネルギー条件、酸化条件、及び高温条件を少なくとも１つを含み得る。第１の条件の温度条件は、例えば、第２の部分の少なくとも１つの有機材料のガラス転移温度より１０℃低い温度を超える温度であってもよいし、そのガラス転移温度を超える温度であってもよい。第１の部分の形成は、例えば、プラズマプロセスなどを含むことができる。

多くの実施形態においては、第１の部分及び第２の部分をカットして所定の外周を有する個々の有機電子デバイス（１つ以上の有機電子デバイス領域を含む）を形成することができるように、複数の離間された有機電子デバイス領域が第２のフレキシブル基板の上に堆積されている。前記方法は、例えば、第２の部分に付着される第１の部分の実質的に全面が略均一にフェースシールで被覆されるように、第２の部分に付着される第１の部分の表面にフェースシールを適用することを更に含んでもよい。第１の部分の第２の部分への付着は、例えば、圧力の印加などを含んでもよい。前記方法は、フェースシールを硬化させることを更に含んでもよい。フェースシールとしては、例えば、フレキシブル接着剤又は金属はんだなどを含んでもよい。フレキシブル接着剤は、例えば、フレキシブルエポキシを含んでもよい。多くの実施形態においては、フェースシールは、水分伝導を防ぐ粒子を含む。フェースシールは、例えば、１００μｍ以下の厚みを有することができる。

多くの実施形態においては、個々の有機電子デバイスは、少なくとも１つの有機電子デバイス領域の外周と個々の有機電子デバイスの外周との間に、所定の幅を有するフレキシブル基板を含む。前記方法は、例えば、第１の部分に所定の幅を有するエッジシールを適用することを更に含んでもよく、前記第１の部分に適用される前記エッジシールの所定の幅は、第２の部分に第１の部分が付着された後に、前記エッジシールの内周が個々の有機電子デバイスの有機電子デバイス領域と接触しないように設定される。第１の部分の第２の部分への付着は、例えば、圧力の印加などを含んでもよい。前記方法は、エッジシールを硬化させることを更に含んでもよい。エッジシールとしては、例えば、フレキシブル接着剤、又は低融点金属はんだ（例えば、インジウム又はインジウム−スズ共晶混合物）などの金属はんだなどを含んでもよい。エッジシールは、例えば、フレキシブルエポキシを含んでもよい。多くの実施形態においては、エッジシールは、水分伝導を防ぐ粒子を含む。多くの実施形態においては、エッジシールは、例えば、１００μｍ以下の厚みを有することができる。

多くの実施形態においては、第１の部分は、薄い金属層を含む。このような実施形態においては、前記方法は、例えば、薄い金属層と有機電子デバイス領域との間に誘電体層を設けることを更に含んでもよい。

多くの実施形態においては、第１の部分が第２の部分の上に載置する前に、第２の部分はローラーに巻回されない。多くの実施形態においては、第１の部分は、単一層のバリアを含む。

前記方法は、第３のフレキシブル基板を含む第３の部分を、バリアシステムを提供する、第２の条件と異なる第３の条件下で形成することと、前記第３の部分を、第１の部分が位置する側と反対側の、第２の部分の下に載置（必ずしも接触している必要はないが）することとを更に含んでもよい。第２の部分は、その形成時点と、第３の部分がその下に載置される時点との間において、環境雰囲気に曝露されない。多くの実施形態においては、第１の部分は、その形成時点と、第１の部分を第２の部分の上に載置し、有機電子デバイス領域の封止部を形成する時点との間において、環境雰囲気に曝露されない。第３の部分は、その形成時点と、第３の部分を、第１の部分が位置する側と反対側の、第２の部分の下に載置する時点との間において、環境雰囲気に曝露されない。

多くの実施形態においては、フレキシブル有機電子デバイスは、有機発光ダイオードデバイスであり、前記方法は、光学的アウトカップリングを向上させるフレキシブル構造体を、有機電子デバイス領域と第３の部分との間の載置することを更に含む。光学的アウトカップリングを向上させるフレキシブル構造体は、例えば、マイクロレンズアレイなどを含んでもよい。マイクロレンズアレイは、例えば、第２の基板と同一の材料を用いて形成することができる。多くの実施形態においては、光学的アウトカップリングを向上させるフレキシブル構造体は、有機電子デバイス領域の発光層の屈折率よりも０．１以下低い屈折率を有する少なくとも１つ材料で形成される。光学的アウトカップリングを向上させるフレキシブル構造体は、有機電子デバイス領域の発光層の屈折率よりも高い屈折率を有する少なくとも１つの材料で形成されてもよい。

多くの実施形態においては、フレキシブル有機電子デバイスは、フレキシブル有機発光ダイオードデバイスであり、前記方法は、基板を修飾しそのアウトカップリングを向上することを更に含んでもよい。

多くの実施形態においては、前記方法は、第３のフレキシブル基板を含む第３の部分を、バリアシステムを提供する、第２の条件と異なる第３の条件下で形成することと、前記第１の部分を第３の部分に対して封止し、それらの間に第２の部分を含ませる又は捕捉することを更に含んでもよい。第２の部分は、例えば、不十分なバリア性能を示してもよい。第１の部分は、例えば、第１のフレキシブル基板の上の単一のバリア層などを含んでもよい。

他の態様においては、フレキシブル有機電子デバイスの作製方法は、第１のフレキシブル基板を含む第１の部分を、バリアシステムを提供する第１の条件下で形成することと、第２のフレキシブル基板に堆積される少なくとも１つの有機電子デバイス領域を含む第２の部分を、前記第１の条件と異なる第２の条件下で別に形成することと、前記第１の部分を前記第２の部分の上に載置して前記有機電子デバイス領域を被覆することと、第３のフレキシブル基板を含む第３の部分を、バリアシステムを提供する、第２の条件と異なる第３の条件下で形成することと、前記第１の部分を第３の部分に対して封止し、第２の部分を含ませる又は捕捉することと含む。

更なる態様においては、フレキシブル有機発光ダイオードデバイスの作製方法は、第１の部分を形成して第１のフレキシブルバリアシステムを設けることと、有機発光ダイオードデバイス領域の発光層の屈折率よりも０．１以下低い屈折率を有する第２のフレキシブル基板の上に堆積される少なくとも１つの有機発光ダイオードデバイス領域を含む第２の部分を別に形成することと、第３の部分を形成して第２のフレキシブルバリアシステムを別に設けることと、第１の部分を第２の部分の上に載置して前記有機発光ダイオードデバイス領域を被覆することと、光学的アウトカップリングを向上させるフレキシブル構造体を、第１の部分が付着する側と反対側の、第２の部分の下に載置することと、前記第３の部分を、前記光学的アウトカップリングを向上させるフレキシブル構造体の下に載置することと、少なくとも１つのシール接合部を設けて、第１の部分と第３の部分との間の第２の部分と光学的アウトカップリングを向上させるフレキシブル構造体とを気密に封入することとを含む。第１の部分は、例えば、第３の部分に対して封止されて、第２の部分を捕捉してもよい。多くの実施形態においては、第１の部分は、気密に第２の部分に取り付けられ、第３の部分は、気密に第２の部分に取り付けられる。

上述の記載は、要約であるので、簡略化、一般化、細部の省略を含むことがあり、それ故、当業者であれば、この要約がほんの例示に過ぎず、何ら限定することを意図するものではないことが理解されよう。

他の更なる特徴及び利点と共に、実施形態がよりよく理解されるために、添付の図面と共に、以下の記載を参照されたい。特許請求される発明の範囲は、添付の特許請求の範囲に示される。

図１は、有機発光デバイスの実施形態を模式的に示す。

図２は、別個に設けられた電子輸送層がない逆構造有機発光デバイスの実施形態を模式的に示す。

図３Ａは、ロールコーター上のＯＬＥＤなどのフレキシブル有機電子デバイスの封入を模式的に示す。

図３Ｂは、多層バリアシステム、及びＯＬＥＤなどのフレキシブル有機電子デバイスに水分が到達するとき通る経路を模式的に示す。

図４は、ロール・ツー・ロールプロセスで作製されるＯＬＥＤなどのフレキシブル有機電子デバイスにエッジシールを（フェイスシールがある場合又はない場合）適用する方法を模式的に示す。

図５は、分解状態（上）及び組み立て状態（下）における水分バリア基板を含むエッジシールされた有機電子デバイスの側面を模式的に示す。

図６は、ロールコーター上のＯＬＥＤなどのフレキシブル有機電子デバイスの二重封入を模式的に示す。

図７は、有機電子デバイス基板の上にマイクロレンズアレイ又は他のアウトカップリング向上要素を含むＯＬＥＤなどの二重に封止された有機電子デバイスの分解側面模式図を示す。

図８は、図７のデバイスの一部組み立てられた側面模式図を示す。

図９は、図７のデバイスの完全に組み立てられた側面模式図を示す。

図１０は、ＯＬＥＤなどの二重に封止された有機電子デバイスの分解側面模式図を示し、アウトカップリング向上要素が、水分バリア基板の１つの有機電子デバイス側に適用されてもよい。

図１１は、図１０のデバイスの分解側面模式図を示し、アウトカップリング向上要素が底部の水分バリア基板に適用されている。

図１２は、図１１のデバイスの完全に組み立てられた側面模式図を示す。

本明細書の方法、デバイス、及びシステムは、一般に、有機電子デバイスに関連して用いることができる。ある実施形態においては、このような有機電子デバイスは、可撓性であっても剛性であってもよく、バッチ、半連続、又は連続プロセスで作製されてもよい。しかしながら、多くの代表的な実施形態が、連続ロール・ツー・ロールプロセスで形成されるフレキシブルＯＬＥＤの代表的な実施形態に関連して論じられる。

概して、ＯＬＥＤは、アノード及びカソードの間に配置され、それらと電気的に接続された少なくとも１つの有機層を含む。電流が印加されると、アノードが正孔を注入し、カソードが電子を有機層（複数可）に注入する。注入された正孔及び電子は、逆帯電した電極にそれぞれ移動する。電子及び正孔が同じ分子上に局在する場合、励起エネルギー状態を有する局在電子正孔対である「励起子」が形成される。光は、励起子が緩和した際に、光電子放出機構を介して放出される。いくつかの事例において、励起子はエキシマー又はエキサイプレックス上に局在し得る。熱緩和等の無輻射機構が発生する場合もあるが、概して望ましくないとみなされている。

初期のＯＬＥＤは、例えば、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第４，７６９，２９２号において開示されている通り、その一重項状態から光を放出する発光分子（「蛍光」）を使用していた。蛍光発光は、概して、１０ナノ秒未満の時間枠で発生する。

ごく最近では、三重項状態から光を放出する発光材料（「リン光」）を有するＯＬＥＤが実証されている。参照によりその全体が組み込まれる、Ｂａｌｄｏら、「Ｈｉｇｈｌｙ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｆｒｏｍ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅｓ」、３９５巻、１５１〜１５４、１９９８；（「Ｂａｌｄｏ−Ｉ」）及びＢａｌｄｏら、「Ｖｅｒｙ ｈｉｇｈ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｇｒｅｅｎ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｃｅ」、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．、７５巻、３号、４〜６（１９９９）（「Ｂａｌｄｏ−ＩＩ」）。リン光については、参照により組み込まれる米国特許第７，２７９，７０４号５〜６段において更に詳細に記述されている。

図１は、有機発光デバイス１００の実施形態を示す。図は、模式的に描かれており、必ずしも一定の縮尺ではない。デバイス１００は、基板１１０、アノード１１５、正孔注入層１２０、正孔輸送層１２５、電子ブロッキング層１３０、発光層１３５、正孔ブロッキング層１４０、電子輸送層１４５、電子注入層１５０、保護層１５５、カソード１６０及びバリア層１７０を含み得る。カソード１６０は、第一の導電層１６２及び第二の導電層１６４を有する複合カソードである。デバイス１００は、記述されている層を順に堆積させることによって製作され得る。これらの種々の層の特性及び機能並びに材料例は、参照により組み込まれるＵＳ７，２７９，７０４、６〜１０段において更に詳細に記述されている。

これらの層のそれぞれについて、更なる例が利用可能である。例えば、フレキシブル及び透明基板−アノードの組合せは、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第５、８４４、３６３号において開示されている。ｐ−ドープされた正孔輸送層の例は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号において開示されている通りの、５０：１のモル比でｍ−ＭＴＤＡＴＡにＦ_４−ＴＣＮＱをドープしたものである。発光材料及びホスト材料の例は、参照によりその全体が組み込まれるＴｈｏｍｐｓｏｎらの米国特許第６，３０３，２３８号において開示されている。ｎ−ドープされた電子輸送層の例は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号において開示されている通りの、１：１のモル比でＢＰｈｅｎにＬｉをドープしたものである。参照によりその全体が組み込まれる米国特許第５，７０３，４３６号及び同第５，７０７，７４５号は、上を覆う透明の、導電性の、スパッタリング蒸着したＩＴＯ層を持つＭｇ：Ａｇ等の金属の薄層を有する複合カソードを含むカソードの例を開示している。ブロッキング層の理論及び使用は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第６，０９７，１４７号及び米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号において更に詳細に記述されている。注入層の例は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００４／０１７４１１６号において提供されている。保護層についての記述は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００４／０１７４１１６号において見ることができる。

図２は、反転させたＯＬＥＤ２００の実施形態を示す。デバイスは、基板２１０、カソード２１５、発光層２２０、正孔輸送層２２５、及びアノード２３０を含む。デバイス２００は、記述されている層を順に堆積させることによって製作され得る。最も一般的なＯＬＥＤ構成はアノードの上に配置されたカソードを有し、デバイス２００はアノード２３０の下に配置されたカソード２１５を有するため、デバイス２００は「反転させた」ＯＬＥＤと称されることがある。デバイス１００に関して記述されたものと同様の材料を、デバイス２００の対応する層において使用してよい。図２は、いくつかの層が如何にしてデバイス１００の構造から省略され得るかの一例を提供するものである。

図１及び２において例証されている単純な層構造は、非限定的な例として提供されるものであり、本発明の実施形態は多種多様な他の構造に関連して使用され得ることが理解される。記述されている特定の材料及び構造は、事実上例示的なものであり、他の材料及び構造を使用してよい。機能的なＯＬＥＤは、記述されている種々の層を様々な手法で組み合わせることによって実現され得るか、又は層は、設計、性能及びコスト要因に基づき、全面的に省略され得る。具体的には記述されていない他の層も含まれ得る。具体的に記述されているもの以外の材料を使用してよい。単一材料を含むものとして種々の層を記述しているが、ホスト及びドーパントの混合物等の材料の組合せ、又はより一般的には混合物を使用してよいことが理解される。また、層は種々の副層を有してもよい。本明細書における種々の層に与えられている名称は、厳しく限定することを意図するものではない。例えば、デバイス２００において、正孔輸送層２２５は正孔を輸送し、正孔を発光層２２０に注入し、正孔輸送層又は正孔注入層として記述され得る。１つの実施形態において、ＯＬＥＤは、カソード及びアノードの間に配置された「有機層」を有するものとして記述され得る。有機層は単層を含んでいてよく、又は、例えば図１及び２に関して記述されている通りの異なる有機材料の多層を更に含んでいてよい。

参照によりその全体が組み込まれるＦｒｉｅｎｄらの米国特許第５，２４７，１９０号において開示されているもののようなポリマー材料で構成されるＯＬＥＤ（ＰＬＥＤ）等、具体的には記述されていない構造及び材料を使用してもよい。更なる例として、単一の有機層を有するＯＬＥＤが使用され得る。ＯＬＥＤは、例えば、参照によりその全体が組み込まれるＦｏｒｒｅｓｔらの米国特許第５，７０７，７４５号において記述されている通り、積み重ねられてよい。ＯＬＥＤ構造は、図１及び２において例証されている単純な層構造から逸脱してよい。例えば、基板は、参照によりその全体が組み込まれる、Ｆｏｒｒｅｓｔらの米国特許第６，０９１，１９５号において記述されている通りのメサ構造及び／又はＢｕｌｏｖｉｃらの米国特許第５，８３４，８９３号において記述されている通りのくぼみ構造等、アウトカップリングを改良するための角度のついた反射面を含み得る。

別段の規定がない限り、種々の実施形態の層のいずれも、任意の適切な方法によって堆積され得る。有機層について、好ましい方法は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第６，０１３，９８２号及び同第６，０８７，１９６号において記述されているもの等の熱蒸着、インクジェット、参照によりその全体が組み込まれるＦｏｒｒｅｓｔらの米国特許第６，３３７，１０２号において記述されているもの等の有機気相堆積（ＯＶＰＤ）、並びに参照によりその全体が組み込まれる米国特許第７，４３１，９６８号において記述されているもの等の有機気相ジェットプリンティング（ＯＶＪＰ）による堆積を含む。他の適切な堆積法は、スピンコーティング及び他の溶液ベースのプロセスを含む。溶液ベースのプロセスは、好ましくは、窒素又は不活性雰囲気中で行われる。他の層について、好ましい方法は熱蒸着を含む。好ましいパターニング法は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第６，２９４，３９８号及び同第６，４６８，８１９号において記述されているもの等のマスク、冷間圧接を経由する堆積、並びにインクジェット及びＯＶＪＤ等の堆積法のいくつかに関連するパターニングを含む。他の方法を使用してもよい。堆積する材料は、特定の堆積法と適合するように修正され得る。例えば、分枝鎖状又は非分枝鎖状であり、且つ好ましくは少なくとも３個の炭素を含有するアルキル及びアリール基等の置換基は、溶液プロセシングを受ける能力を増強するために、小分子において使用され得る。２０個以上の炭素を有する置換基を使用してよく、３〜２０個の炭素が好ましい範囲である。非対称構造を持つ材料は、対称構造を有するものよりも良好な溶液プロセス性を有し得、これは、非対称材料のほうが再結晶する傾向が低くなり得るからである。溶液プロセシングを受ける小分子の能力を増強するために、デンドリマー置換基が使用され得る。

ＯＬＥＤデバイスは、バリア層を更に含んでいてもよい。バリア層の１つの目的は、電極及び有機層を、酸素、水蒸気及び／又は他の有害なガス等を含む環境における有害な種への損傷性暴露から保護することである。バリア層は、基板、電極の上、下若しくは隣に、又はエッジを含むデバイスの任意の他の部分の上に堆積し得る。バリア層は、単層又は多層を備えてよい。バリア層は、種々の公知の化学気相堆積技術によって形成され得、単相を有する組成物及び多相を有する組成物を含み得る。任意の適切な材料又は材料の組合せをバリア層に使用してよい。バリア層は、無機若しくは有機化合物又は両方を組み込み得る。バリア層は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第７，９６８，１４６号、ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０２３０９８号及び同第ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４２８２９号において記述されている通りの、ポリマー材料及び非ポリマー材料の混合物を備える。「混合物」とみなされるためには、バリア層を構成する前記のポリマー及び非ポリマー材料は、同じ反応条件下で及び／又は同時に堆積されるべきである。ポリマー材料対非ポリマー材料の重量比は、例えば、９５：５から５：９５の範囲内となり得る。ポリマー材料及び非ポリマー材料は、同じ前駆体材料から作成され得る。一例において、ポリマー材料及び非ポリマー材料の混合物は、ポリマーケイ素及び無機ケイ素から本質的になる。

本発明の実施形態に従って製作されたデバイスは、フラットパネルディスプレイ、コンピュータモニター、テレビ、掲示板、屋内若しくは屋外照明及び／又は信号送信用のライト、ヘッドアップディスプレイ、完全透明ディスプレイ、フレキシブルディスプレイ、レーザープリンター、電話、携帯電話、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ラップトップコンピュータ、デジタルカメラ、カムコーダー、ファインダー、マイクロディスプレイ、車、大面積壁、劇場又はスタジアムのスクリーン、或いは看板を含む多種多様な消費者製品に組み込まれ得る。パッシブマトリックス及びアクティブマトリックスを含む種々の制御機構を使用して、本発明に従って製作されたデバイスを制御することができる。デバイスの多くは、摂氏１８度から摂氏３０度、より好ましくは室温（摂氏２０〜２５度）等、ヒトに快適な温度範囲内での使用が意図されている。

上述のように、材料及び構造は、ＯＬＥＤ以外のデバイス（例えば、有機電子デバイス）における用途を有し得る。例えば、有機太陽電池及び有機光検出器等の他の光電子デバイスが、該材料及び構造を用い得る。より一般的には、有機トランジスタ等の有機デバイスが、該材料及び構造を用い得る。

ハロ、ハロゲン、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリルキル、複素環式基、アリール、芳香族基及びヘテロアリールの用語は当技術分野において公知であり、参照により本明細書に組み込まれるＵＳ７，２７９，７０４の３１〜３２段において定義されている。

本明細書に一般的に述べられ、図に示される各実施形態の構成要素は、述べられる例示的な実施形態以外にも様々な異なる構成で配置及び設計することができる点はただちに理解されよう。したがって、図に示されるような例示的な実施形態の以下のより詳細な説明は、主張されるものに各実施形態の範囲を限定することを目的としたものではなく、例示的な実施形態をあくまで代表するものにすぎない。

本明細書の全体を通じて、「１つの実施形態」又は「ある実施形態」（又はこれに類する表現）と言う場合、その実施形態に関連して述べられる特定の機能、構造、又は特徴が少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書の全体を通じて異なる箇所に「１つの実施形態において」又は「ある実施形態において」又はこれに類する語句が用いられている場合、全てが必ずしも同じ実施形態を示しているわけではない。

更に、述べられる機能、構造、又は特徴は、１以上の実施形態において任意の適当な態様で組み合わせることができる。以下の説明文では、各実施形態の完全な理解を与えるために数多くの具体的な詳細を示す。しかしながら、当業者であれば、これらの具体的な詳細の１以上を欠いても、又は他の方法、要素、材料などを用いて異なる実施形態を実施することが可能であることは認識されるところであろう。その他の場合では、周知の構造、材料、又は動作は、混乱を避けるために詳細に示すことも述べることもしない。

本明細書及び付属の特許請求の範囲において使用するところの単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、そうでないことが文脈上明らかでない限り、複数の対象物を含むものである。したがって、例えば、「ａ ｌａｙｅｒ」と言った場合には、複数のこうした層及び当業者には周知のその均等物が含まれるといった具合であり、「ｔｈｅ ｌａｙｅｒ」と言った場合には、１以上のこうした層及び当業者には周知のその均等物が含まれるといった具合である。

上記に述べたように、ＯＬＥＤは、例えば、ディスプレイ、看板の装飾用照明、大面積のフレキシブル照明、自動車用途、及び一般的な照明を初めとする広範な用途での使用が考えられる。一般的には、ロール・ツー・ロール加工法を用いることにより、ＯＬＥＤの製造における大幅なコスト削減が実現可能であると考えられている。この点に関して、こうした加工法における処理能力は比較的高い。更に、比較的安価な金属箔及びプラスチックウェブを基材として使用することができる。

ＯＬＥＤなどの有機電子デバイスは、長い保管寿命及び長い動作寿命を実現するためには酸素及び水蒸気から保護されなければならない。長い動作寿命を実現するためには、ＯＬＥＤが水分及び酸素に曝される前にＯＬＥＤを封入することが望ましい。本発明の多くの実施形態において、封入は、真空を一切破壊せずに実現されるが、例えばＮ_２又はＡｒなどの乾燥した不活性ガスで満たされたグローブボックスに移すことが適当である場合もある。

しかしながら、上記に述べたように、バリア品質の制約は、例えばＯＬＥＤなどの有機電子デバイスを破損することなくバリア層を高密度化するために高エネルギー及び／又は高温のプロセスを用いることができない点である。本発明の多くの代表的な実施形態において、フレキシブルＯＬＥＤを作製するために、ロール・ツー・ロール加工法のような連続的なプロセス（即ち、本発明の有機電子デバイスの基板が概ね連続した運動をするプロセス）が用いられる。例えば、図３Ａに示されるように、ＯＬＥＤの複数層は、例えば１以上のコーティングドラム２００の周囲の各堆積又は処理ステーション１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ及び１００ｆを使用してフレキシブル基板１０上に堆積される。フレキシブル基板１０は、例えば供給ロール（図に示されていない）から巻き出される。多くの実施形態において、フレキシブル基板１０上には、パターン形成された第１の電極（例えば酸化インジウムスズＩＴＯ）が堆積され得る。各堆積又は処理ステーション１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ及び１００ｆは、例えば順番に配置することによって、正孔注入層（ＨＩＬ）、正孔輸送層（ＨＴＬ）、発光層（ＥＭＬ）、電子輸送層（ＥＴＬ）、電子注入層（ＥＩＬ）及び第２の電極としてのＡｌ又はＡｇなどの薄い金属などの材料を堆積してフレキシブル基板１０上に有機電子デバイス（例えばＯＬＥＤ）領域１５０を形成することができる。当業者には明らかであるように、特定の実施形態では、より少ない、又はより多くの堆積／処理ステーションを使用することができる。

上記の課題を解決するため、水分及び酸素の少なくともいずれかに対するバリア層又はシステム３２０が、高品質のバリア材料をコーティングドラム２１０の周囲に堆積するために最適化された、例えば各堆積又は処理ステーション４００ａ、４００ｂ、４００ｃ、４００ｄ及び４００ｅを使用して異なるフレキシブル基板３１０上に堆積される。次いで、このバリア層を有する基板は、有機デバイスを有する基板に、いずれの基板も環境雰囲気に曝されることなく被覆される。当業者には明らかであるように、特定の実施形態では、より少ない、又はより多くの堆積／処理ステーションを使用することができる。

バリアシステム３２０は、単一層又は複数層を含み得る。バリアシステム３２０は、様々な公知の物理的又は化学的蒸着法により形成することが可能であり、単一の相を有する組成、及び複数の相を有する組成を有し得る。任意の適当な材料又は材料の組み合わせをバリアシステム３２０において使用することができる。バリアシステム３２０は、無機若しくは有機化合物又はその両方を含み得る。

図３Ｂは、５つの無機層３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃ、３１２ｄ及び３１２ｅ（それぞれ約５０ｎｍの厚みを有する）、並びにそれらの間に挟まれた４つのポリマー層３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ及び３１４ｄ（それぞれ約８００ｎｍの厚みを有する）を有する５層の積層体を含む多層封入バリアシステム３２０ａを示している。バリアシステム３２０ａは、水蒸気が単一のポリマー組成物（ポリマー層３１４ａ）に亘って水平方向に移動して、１層のみの無機層（無機層３１２ａ）を透過することによって（基板１０ａ上に堆積した）有機電子デバイス１５０ａに到達する直接的経路（経路１）を与えることができる。このため、このタイプの多層バリアシステムによって与えられるシールの質は、ポリマーを透過する水蒸気の透過速度に大きく依存しているが、この透過速度は比較的高い場合がある。効果的なバリアを製造するためには、その開示内容を本明細書に援用するところの米国特許第６，８６６，９０１号、同第７，１９８，８３２号、又は同第７，７２７，６０１号に述べられるようなエッジシール技術を用いることができる。

単一層のバリアシステムは、垂直及び水平方向の両方に優れた保護を与えることから上記の課題を解決し得るものである。単一層のバリアシステムとしては、上記及び米国特許第７，９６８，１４６号、及び国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０２３０９８号に述べられるポリマー材料と非ポリマー材料との混合物が挙げられる。

バリアシステム３２０を各ＯＬＥＤ領域１５０とは別に形成することにより、ＯＬＥＤ領域１５０を形成するために用いられる条件群とは異なる、バリアシステム３２０の形成のために選択又は最適化された条件群を、ＯＬＥＤ領域１５０、その任意の部分、又は基板１０を破損する恐れなく用いることができる。次に、各ＯＬＥＤ領域１５０が形成されたフレキシブルＯＬＥＤ基板１０（本明細書では第２の部分と称する場合もある）と、バリアシステム３２０（本明細書では第１の部分と称する場合もある）とが、例えば、下記に更に述べるようなフレキシブルフェースシール及びエッジシールの少なくともいずれかを用いて、室内雰囲気に曝されることなく互いに貼り合わされる（例えばピンチローラ２２０ａ及び２２０ｂ又は他の圧力を加える手段を通過する際に）。

したがって、得られる製品は、バリアシステム３２０（バリア基板３１０上に形成された）で形成された第１の部分と、各ＯＬＥＤ領域１５０が形成されたＯＬＥＤ基板１０で形成された第２の部分とのアセンブリ又は複合材であり、バリアシステム３２０が各ＯＬＥＤ領域１５０を封入する。この場合もやはり、アセンブリ又は複合材の各要素は、それ用に独自に最適化された条件下で別々に堆積するか、又は他の方法で形成することができる。

多くの実施形態において、第１の部分を第２の部分の上に載置する前に、各ＯＬＥＤ領域１５０が別の固形材料と物理的に接触しないよう、各ＯＬＥＤ領域１５０が形成されたＯＬＥＤ基板１０を含む第２の部分に、第１の部分／バリアシステム３２０が被覆される。固形材料、表面、又は物体が、各ＯＬＥＤ領域１５０の異なる有機層、電極などと、それらの堆積後、且つバリア層の被覆又は封入の前に接触すると、傷つきやすいＯＬＥＤ及び他の有機電子デバイスが破損する可能性がある。例えば、巻取りローラ上にフレキシブル基板を巻き取ると、傷つきやすいＯＬＥＤ及び他の有機電子デバイスに大きな破損が生じかねない。その際、巻き取りによって、各層が隣接層と機械的に接触することにより、傷つきやすいＯＬＥＤ及び他の有機電子デバイスが容易に破損し得る。更に、１個の粒子が他の全ての層に突起を生じ得る。また、各隣接層間の相対運動によってもＯＬＥＤに容易に破損が生じ得る。巻き取りの際に保護インターリーフ層を使用することにより、巻き取りにともなう破損をある程度低減させることはできるが、なくすことはできない。更に、インターリーフ層の固形表面との接触は、別の潜在的な破損の原因を導入する。また、インターリーフ層は、大きな粒子を持ち込むことにより、更なる破損を生じ得る。破損はまた、基板のデバイス側の面と接触する引張りローラとの、及び／又は、他の位置決め、引張り及び他の装置の少なくともいずれかとの接触によっても生じ得る。

第１の部分を第２の部分に被覆する前に各ＯＬＥＤ領域１５０が別の固形材料と物理的に接触しないよう、第１の部分／バリアシステムを、各ＯＬＥＤ領域１５０が形成されたＯＬＥＤ基板１０を含む第２の部分に被覆することにより、上記の課題が解決される。第１の部分は、下層のＯＬＥＤデバイスに機械的な保護を与える。更に、被覆又は封入されたＯＬＥＤデバイスは、後の工程又は処理により、水分／酸素曝露の点で影響を受けなくなる。更に、上記に述べたように、第１の部分によって被覆又は封入することによって、特に水蒸気及び酸素の透過を制限するバリア層又はコーティングとして機能し得る。以下に更に述べるように、第１の部分（例えば基板１０及び別の要素又は構成要素の少なくともいずれかと作動連結される）が基板１０の少なくともデバイス側の面を見かけ上封入するように、少なくとも１つのシール接合部が形成される。求められる不透過性の度合いは異なる用途で異なり得る。例えば、約１０^−２ｇ／ｍ^２／日〜１０^−６ｇ／ｍ^２／日の範囲の値よりも低い水蒸気透過速度、及び１０^−２ｇ／ｍ^２／日よりも低い、又は１０^−３ｇ／ｍ^２／日よりも低い酸素透過速度の少なくともいずれかを有する封入又はバリア層（又はバリア特性を示す他の層）がＯＬＥＤを保護する上で適当であり得る。

シール接合部又はシール（例えば下記に更に述べられるような接着剤又は金属はんだを用いて実現される）に求められる最小の可撓性は、例えば、アセンブリが巻回される回収又は巻き取りローラの曲率半径によって規定される。フレキシブルディスプレイ又は照明の用途では、より高度な可撓性が望ましい場合もあるが、コーティングシステムの最小のマンドレルの曲率半径に等しい実現可能な最小の曲率半径を有するロールコーターを使用して、比較的剛性の高い製品を作ることもできる。一般的なロールコーティングツールでは、マンドレルは引張り又は巻き上げ用には約３インチよりも小さい曲率半径は一般的には必要としない。したがって、あるシステムの適当な半径は、ＯＬＥＤ基板１０をバリア基板３１０に接着するシールの最小の曲率半径を規定する。

上記で述べたように、本発明のシステム及び方法の重要な利点の１つは、連続的なロール・ツー・ロールプロセスにおけるバリア堆積からのＯＬＥＤ堆積の分離である。このような分離は、各ＯＬＥＤ領域１５０が、バリアシステム３２０が形成されるのと同時に、しかし異なるドラム上で堆積されるか、或いはバリアシステム３２０がＯＬＥＤ堆積システムとは別の完全に異なるシステムで形成され、後で合わされるかとは無関係に生じる。しかしながら、多くの実施形態において、バリアシステム３２０と、各ＯＬＥＤ領域が形成された基板１０とは、いずれも湿度環境に曝さられることなく合わされる（例えば、直接的な真空転写によるか又は不活性ガス環境中での転写により）。

上記に述べたように、多くの実施形態において、各ＯＬＥＤ領域又は層構造１５０は、予めパターン形成された電極を有する連続的な基板１０上に堆積される。間隔をおいて配される各ＯＬＥＤ領域１５０は、上記に述べたような組み立ての完了後、得られる連続的なロールが別々のＯＬＥＤ装置若しくはシステム（又は他の有機電子デバイス若しくはシステム）に切断され、各ＯＬＥＤ又は他の装置若しくはシステムが所定の外周を有するようにパターン形成される。ＯＬＥＤ装置又はシステムは、例えば、１個のＯＬＥＤ装置領域１５０、又は複数の若しくはアレイとしてのＯＬＥＤ装置領域１５０を含み得る。長方形の外周を有するＯＬＥＤ装置又はシステムの１つの例では、個々のＯＬＥＤ装置又はシステムは、例えば幅ｘｍｍ×長さｙｍｍとすることができる（例えば図４を参照）。このようなパターン形成は、例えば、インクジェット印刷、有機蒸気ジェット印刷、又はシャドーマスクを用いた蒸着によって行うことができる。最後者の場合では、別のシャドーマスクのループをＯＬＥＤ基板１０とともに移動するように構成するか、又は、蒸着ゾーンの両側にアキュムレータステージが配され、固定シャドーマスクが固定ゾーン内で基材に対して割り出しされるステップ・アンド・リピート式堆積システムを使用することができる。上記に述べたように、１乃至複数のバリア層（例えば１以上の水分バリア層）を、高温（例えばＯＬＥＤ領域１５０及び／又は基板１０の少なくとも１つの層のガラス転移温度よりも高い温度）及びプラズマの少なくともいずれかへの曝露を行うことが可能な、バリアの一体性について最適化された方法により、バリア基材３１０上（別のロールコーティングドラム上）に均一に堆積することができる。

多くの実施形態において、バリアシステム３２０の形成（例えば１以上のバリア層の堆積）後、基板１０に接着されるバリアシステム３２０の表面全体がほぼ均一にコーティングされるように、薄いフェースシールをバリアシステム３２０に塗布する。例えば、１組のピンチローラ２２０ａ及び２２０ｂを有するシステムを例えば後で使用して圧力を加え、バリアシステム３２０をＯＬＥＤ基板１０のデバイス側の面又は表面にラミネートすることができる。フェースシールの硬化中は、圧力を加え続けることができる。代表的な１つの実施形態では、フェースシール接着剤として例えば可撓性エポキシを使用することができる。多くの実施形態において、フェースシール材料には、例えば、フェースシール材料を通過する水分の伝導又は輸送を抑制する材料（例えば微粒子材料）を充填することができる。例えば、粉末又はナノスケールのクレイ材料をフェースシール材料に添加することにより、水分が複合製品中に横方向に輸送されることを抑制することができる。これに関して、クレイ小板は、水分に対して曲がりくねった経路を形成することにより、透過速度を低下させることが知られている（例えば、その開示内容を本明細書に援用するところのＬ．Ｅ．Ｎｅｉｌｓｏｎ，Ｊ．Ｍａｃｒｏｍｏｌ．Ｓｃｉ．（Ｃｈｅｍ．），Ａ１（５），９２９−９４２（１９６７）を参照。）。こうしたシステムでは、１０^−２ｇ／ｍ^２／日といった低い水分の透過速度が示されている。多くの実施形態において、ＯＬＥＤ領域１５０の堆積部は、最終的な切断されたデバイスの外周よりも小さい外周を有するように制限されるため（例えば、幅＜ｘｍｍ、且つ長さ＜ｙｍｍに制限される）、フェースシールによる封入部はＯＬＥＤ領域１５０の縁部を超えて延びることになる。

他の代表的な実施形態では、ＯＬＥＤ領域１５０は、予めパターン形成された連続的な基板１０上に、堆積の完了後、個々に切断されたＯＬＥＤデバイスがＯＬＥＤデバイス領域の外周と個々のシステム（上記に述べたような１以上のＯＬＥＤ領域を含む）の外周との間に所定の幅のフレキシブル基板を有するように堆積される。例えば、図４を参照すると、連続的なロールを、幅ｘｍｍ×長さｙｍｍで、ＯＬＥＤパターン／ＯＬＥＤ領域１５０の縁部と基板１０の縁部との間にｚｍｍの剥き出しの基板を有するほぼ長方形の個々のデバイスに切断することができる。上記に述べたように、バリアシステム３２０は、別に均一に形成される（例えばロールコーティングドラム上で）。バリアシステム３２０の形成後、所定の幅ｗを有する比較的薄いエッジシール３３０（例えばエポキシ）をバリアシステム３２０に塗布することができる。幅ｗは、ｘ及びｙがやはり最終的に切断された製品の寸法であるものとして、例えば圧縮後にエッジシール３３０の外縁部が約ｘｍｍ×約ｙｍｍとなり、シールの幅がｚｍｍよりも小さくなるように決定される。この過程により、シール材料がそこから能動デバイス領域内に横方向に拡散し得るＯＬＥＤ領域１５０の外周とシール材料とが接触することが防止される。エッジシール３３０は、例えば、印刷、エンボス加工、インプリントリソグラフィー、又は押出し成形によってパターン形成することができる。次いで、ピンチローラー２２０ａ及び２２０ｂにより、バリアシステム３２０のバリア面又は表面をＯＬＥＤ基材１０のデバイス面にラミネートすることができる。この場合もやはり、エッジシール２２０の硬化中は圧力を加え続けることができる。

図５は、上記に述べたプロセスによって形成された、エッジシールされたＯＬＥＤ又は他の有機電子デバイスの側面図を示している。しかしながら、図５では、エッジシール材料３３０は、バリアシステム３２０によって形成された第１の部分、及び基板１０と基板１０上に形成されたＯＬＥＤ領域１５０とによって形成された第２の部分のそれぞれに塗布されている。図の実施形態では、バリアシステム３２０は、基板３１０上に形成された水分バリア３１６を有している。基板１０もまた水分バリア１６を有している。図５の上側部分が、展開図又は分解図を示しているのに対して、図５の下側部分は、圧力を加え、エッジシール材料３３０が硬化した後の組み立て図を示している。

ピンチローラ２２０ａ及び２２０ｂは、例えば紫外線硬化を可能とするように紫外線照射に対して透過性のものとすることができる。多くの実施形態において、ピンチローラ２２０ａ及び２２０ｂを、２個の空間的に間隔をおいたピンチローラに更に分割し、２組のローラ間に紫外線照射が行われるようにしてもよい。ピンチローラ２２０ａ及び２２０ｂは更に加熱することもできる。エッジシール３３０（例えばエポキシ）には、上記に述べたようにナノクレイ又は他の水分抑制材料を充填することができる。

例えばフェースシール及びエッジシールの両方を使用することができる。フェースシール及びエッジシールは、例えば順次塗布することができる。フェースシールが複合材の一体性を向上させる機能を有するのに対して、エッジシールは複合材パッケージ内への水分の横方向の透過を制限する。

フェースシール材料の例としては、アドヒーシブズ・リサーチ社（Ａｄｈｅｓｉｖｅｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｉｎｃ．）（ペンシルベニア州グレンロック）より販売されるＡＲｃｌｅａｎ（商標）及びＡＲｃｌａｄ（登録商標）低アウトガス性接着剤、いずれもスリー・エム社（３Ｍ）の接着システム部門（Ｂｏｎｄｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ）（ミネソタ州セントポール）より販売される、Ｕｌｔｒａ−Ｃｌｅａｎ Ｌａｍｉｎａｔｉｎｇ Ａｄｈｅｓｉｖｅ ５０１ＦＬ及びＯｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｌｅａｒ Ｌａｍｉｎａｔｉｎｇ Ａｄｈｅｓｉｖｅ ８１４１、並びにクレイグ・アドヒーシブズ・アンド・コーティングス社（Ｃｒａｉｇ Ａｄｈｅｓｉｖｅｓ ａｎｄ Ｃｏａｔｉｎｇｓ Ｃｏｍｐａｎｙ）（ニュージャージー州ニューアーク）より販売される１０３４シリーズの接着剤が挙げられる。エッジシール材料の例としては、インジウム、インジウムスズ共晶合金、及び他の低融点の金属が挙げられる。金属はんだシールが用いられる場合、強い複合材を製造するためには接着層が望ましい場合がある。接着層の例としては、クロム及びニッケルが挙げられる。金属はんだシールが用いられる場合、はんだシールと任意の電極との間に、シールを貫通してＯＬＥＤを外部回路に接続することが可能な誘電体層を塗布する必要もある。誘電体層の例としては、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ、ＳｉＣ又はポリマー材料が挙げられる。最後者の場合、ポリマーは金属の融点を超えても安定でなければならない。充分な可撓性を有するエッジシールの他の例としては、各種のエポキシ樹脂が挙げられる。例えば、イリノイ州セントチャールズ所在のアディソン・クリアーウェーブ社（Ａｄｄｉｓｏｎ Ｃｌｅａｒｗａｖｅ）は、フレキシブルＯＬＥＤ用途に特に配合されたエポキシであるＡＣ Ａ１４２９−Ｆ１ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｓｅａｌａｎｔ ｆｏｒ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ＯＬＥＤ Ｄｅｖｉｃｅｓを製造している。また、マサチューセッツ州ビレリカ所在のエポキシ・テクノロジー社（Ｅｐｏｘｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ．）は、ＯＬＥＤシール用途に特に配合された製品であるＥＰＯ−ＴＥＫ（登録商標）ＯＧ１４２を製造している。

更に、ＯＬＥＤ基材上の平坦化バッファーとしての紫外線硬化性エポキシ層が、本明細書にその開示内容を援用するところのＬ．フイ（Ｌ． Ｈｕｉ）らによる“Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅｓ ｗｉｔｈ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｂｙ Ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ ｏｆ ａｎ ＵＶ−Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｌａｙｅｒ”， Ｊ． Ｖａｃ． Ｓｃｉ． Ｔｅｃｈｎｏｌ． Ｂ ２６， １３７９ （２００８）に述べられている。得られたＯＬＥＤは、５０回以上、２０ｍｍの曲率半径に折り曲げても破損しなかった。このような可撓性の範囲は、本明細書に述べられるロールコーティング用途で適当な可撓性よりも高いものである。エッジシール材料には、水分透過性を更に低下させるためにナノクレイ又はナノ粒子を充填してもよい。多くの実施形態において、エッジシールは、横方向の透過性を最小に抑えるために少なくとも１ｍｍ、又は更には少なくとも１ｃｍの幅を有する。

複合材の可撓性を最適化し、ＯＬＥＤ領域１５０内への横方向の水分透過を最小に抑えるためには、フェースシール及びエッジシールの両方の厚みを最小とする必要がある。エポキシ樹脂をシーリング剤として使用する多くの実施形態において、シール層の厚みは１００μｍ以下、１０μｍ以下、又は更には５μｍ以下である。簡単な計算により、入手可能な材料を用いて良好なエッジシールを実現することが可能であることが示される。これに関し、バリアを透過する透過速度は、（質量移動速度）＝（透過率）×（面積）×（分圧差）により述べられる。透過率はフィルム厚に依存し得るが、水分透過性は主として欠陥を通じた拡散によって生じる傾向があるため、この依存性は弱く、且つ複雑であり得る。エッジシールは、例えば、エッジシールを透過する透過速度が水分バリア基板の両面及び封入材を透過する透過速度よりも小さい場合に「充分である」と定義することができる。実際、このレベルを超えてエッジシールを向上させると、基板の面及び封入フィルムを通じた拡散によって動作寿命が制限されることになるため、マイナス効果となる。長さｘの正方形のデバイスでは、基材及び封入フィルムの全透過面積は、２ｘ^２である。エッジシールが厚みＴに圧縮される場合、エッジシールの全透過面積は４ｘＴである。したがって、フェースシール面積に対するエッジシール面積の比は、４ｘＴ／２ｘ^２即ち２Ｔ／ｘとなる。新規な「ウルトラバリア」基板によって、１０^−６ｇ／ｍ２／日の水分透過速度が与えられている。これに対して、単純なクレイ充填されたエポキシ複合材は、１０^−２ｇ／ｍ^２／日の透過速度を与えるものである。したがって、前者をバリア基板として、後者をエッジシールとして使用すると、２Ｔ／ｘ＜１０^−２／１０^−６即ち２Ｔ＜１０^−４ｘとなる場合にフェースシールは動作寿命を制限することになる。１ｍ（３９インチ）のデバイスでは、Ｔ＜５ｘ１０^−５ｍ即ち５０μｍである。

より小さなデバイスでは、この限界値を実現するためにはより薄いエッジシールが一般的に必要とされるが、この単純な代表的推定によれば、公知の技術によって有効なエッジシールが実現可能であることが示される。

上記に述べたように、硬化機構として紫外線及び熱の少なくともいずれかを使用することができる。硬化機構は、シール／接着剤に局所的に適用するか、又は基板全体に全体的に適用することができる。多くの実施形態では、ピンチローラ２２０ａ及び２２０ｂのような１乃至複数の加圧機構によって基板の縁部にのみ圧力を加えることによってエッジシールが得られる。他の実施形態では、ピンチローラ２２０ａ及び２２０ｂによって基板全体に亘って圧力を加えることによってフェースシールが得られる。ピンチローラ２２０ａ及び２２０ｂによって、より高い圧力及び硬化機構の少なくともいずれかを縁部領域に適用しながら基板全体に亘って圧力を加えることにより、強化されたエッジシールを有するフェースシールを得ることもできる。シールの周囲に均一な圧力を分配するプレス装置又は往復動スタンプなどの他の加圧システムを使用することもできる。金属はんだシールの場合では、はんだを溶かすのに熱を必要とする。熱は、例えば、高温の表面から伝導によって直接加えるか、又は例えばはんだ線にレーザーを照射することなどにより間接的に加えることができる。

多くの実施形態において、バリア基板として、プラスチック基板ではなく、例えば薄い金属箔を使用することができる。金属箔は、フェースシール又はエッジシールのいずれかを用いてＯＬＥＤに直接ラミネートすることができる。ＯＬＥＤの上部電極、及び／又は各ＯＬＥＤデバイス領域１５０から延びる電気リード線／接点の短絡を防止するために誘電体層が必要とされる場合もある。このような誘電体層は、例えば、ＳｉＮ_ｘ、ＳｉＯ_ｘ、ＳｉＯ_ｘＣ_２−ｘ、ＳｉＣ、Ａｌ_２Ｏ_ｘなどの無機材料若しくは関連する材料、又は硬化エポキシ、アクリル樹脂、若しくは他の非伝導性炭素系材料などの有機層とすることができる。誘電体層は、金属はんだシールとＯＬＥＤの電極リード線との接触を可能とするようなピンホール欠陥を含んではならない。

図６は、ロールコーター上のＯＬＥＤなどのフレキシブル有機電子デバイスの二重封入の代表的な１つの実施形態を示している。この実施形態では、ＯＬＥＤ領域１５０は、上記に述べたような高いバリア特性をもたないか、又は不充分なバリア特性を有する基板１０（例えばポリプロピレン）上に形成することができる。例えば、このような基板は、１０^−２ｇ／ｍ^２／日〜１０^−６ｇ／ｍ^２／日の範囲内の値よりも高い水蒸気透過速度、及び１０^−２ｇ／ｍ^２／日よりも高い、又は１０^−３ｇ／ｍ^２／日よりも高い酸素透過速度の少なくともいずれかを有することがＯＬＥＤを保護する上で適当であり得る。この場合もやはり、透過性又は透過率の上限は、異なる用途／デバイスで異なり得る。ＯＬＥＤ基板は、バリア特性を考慮せずに、例えば任意の数の特性について最適化することができる（例えば光学的アウトカップリング）。例えば、多くの可能性がある高屈折率基板は低いバリア特性、及び基板上に良好なバリアフィルムを堆積するには低すぎるガラス転移温度の少なくともいずれかを有している。バリアシステム３２０は、上記に述べたようにして形成され、ＯＬＥＤ基板１０のデバイス表面に被覆される。別のバリアシステム５２０（即ち第３の部分）が、ＯＬＥＤ基板１０の、デバイス表面とは反対側の表面の下側に被覆される。バリアシステム５２０は、例えばコーティングドラム２１０’の周囲の各堆積又は処理ステーション４００ａ’、４００ｂ’、４００ｃ’、４００ｄ’及び４００ｅ’により１以上のバリア層が堆積されるフレキシブル基板５１０を有している。当業者には明らかであるように、特定の実施形態では、より少ない、又はより多くの堆積／処理ステーションを使用することができる。上記に述べたようなシステムの３つの部分のそれぞれに堆積がなされた後、３つの部分は例えば互いに貼り合わせることができる。このプロセスにより、（ｉ）ＯＬＥＤ、その電極、及び任意の集積駆動電子回路が、複合構造の自然の折り曲げ面に近くなることにより複合材料が折り曲げられる際の能動電子部品の歪みが最小に抑えられること、及び（ｉｉ）ＯＬＥＤ基板があらゆるバリア／堆積要求条件から解放されることにより、極めて低コストであるか又は他の態様の最適化された材料を選択することが可能となること、を含む多くの利点が与えられる。図６の実施形態では、バリアシステム３２０と５２０とを見かけ上、互いに接着させることにより（例えばエッジシールにより）、基板１０及び基板１０上に形成されたＯＬＥＤ領域をバリアシステムに対してシール／接着することなく捕捉することができる。また、バリアシステム３２０及び５２０の一方又は両方を基板１０に対してシール／接着することもできる。

例えば図７〜９に示されるように、多くの実施形態において、ＯＬＥＤ基板１０は、基板１０のデバイス側の面（即ち各ＯＬＥＤ領域１５０が形成される面）とは反対側の面に、光学的アウトカップリングを向上させる構造体６００を有してもよい。基板１０及びアウトカップリング構造体６００は、例えば、ＯＬＥＤ領域１５０の発光層よりも０．１以下低い屈折率を有することにより、ほぼ全ての光を発光構造体からアウトカップリングすることができる。例えば、屈折率が１．８である発光層の場合、アウトカップリング構造体６００は、１．７以上の屈折率を有さなければならない。多くの実施形態において、基板１０及びアウトカップリング構造体６００は、ＯＬＥＤ領域１５０の発光層の屈折率よりも高い屈折率を有する。バリアシステム３２０の水分バリア層３１６と同様、図の実施形態におけるバリアシステム５２０もまた、水分バリア層５１６を有している。

例えば図１０〜１２に示されるように、多くの他の実施形態では、下側バリアシステム５２０の基板５１０は、その水分バリア層又は構造体５１６の上に更なる光学的アウトカップリング層又は構造体６００ａを有している。バリア基板５１０及び光学的アウトカップリング構造体６００ａの屈折率を例えばＯＬＥＤ領域１５０の発光層よりも高くすることにより、ＯＬＥＤ領域１５０からの光のほぼ全てをアウトカップリングさせることができる。

多くの実施形態において、基板１０の表面は、アウトカップリング性を与えるように（例えばアウトカップリング構造体６００に関して上記に述べた屈折率を与えるように）適合させることができる。例えば、基板１０の表面をエンボス加工するか他の方法により粗面化することによりアウトカップリング性を与えることができる。

本開示は、例示及び説明を目的として示されるものであるが、網羅的又は限定的なものであることを意図したものではない。当業者には多くの改変例及び変形例が明らかであろう。例示的な各実施形態は、原理及び実際の応用を説明するため、また、想到される特定の用途に適合するように様々な改変が行われた様々な実施形態の他の当業者による理解を可能ならしめるために選択及び説明したものである。

したがって、本明細書において実例となる例示的な実施形態を付属の図面を参照しつつ説明したが、この説明文は、限定的なものではなく、当業者によって本開示の範囲又は趣旨から逸脱することなく様々な他の変更及び改変を本発明に行い得る点は理解されるべきである。

Claims (13)

1. フレキシブル有機電子デバイスの作製方法であって、
   第１のフレキシブル基板を含む第１の部分を、第１のバリアシステム（ただし、セパレータを有しない）を提供する第１の条件下で形成することと；
   第２のフレキシブル基板に堆積される少なくとも１つの有機電子デバイス領域を含む第２の部分を、前記第１の条件と異なる第２の条件下で別に形成することと；
   前記第１の部分を前記第２の部分の上に載置して、前記有機電子デバイス領域を被覆することとを含み、
   前記有機電子デバイス領域は、前記第１の部分を前記第２の部分の上に載置する前に、他の固形材料と物理的に接触して載置されることはなく、
   同一の真空チャンバー中において、前記有機電子デバイス領域が前記第２のフレキシブル基板上に堆積され、且つ前記第１の部分が前記第２の部分に載置されること特徴とする方法。
2. 有機電子デバイス領域がロール・ツー・ロールプロセスで形成される請求項１に記載の方法。
3. 有機電子デバイス領域が上部保護層を更に含む請求項１に記載の方法。
4. 第１の部分が、その形成時点と、前記第１の部分を第２の部分の上に載置し、有機電子デバイス領域の封入部を形成する時点との間において、環境雰囲気に曝露されない請求項１に記載の方法。
5. 第１の部分及び第２の部分をカットして所定の外周を有する個々の有機電子デバイスを形成することができるように、複数の離間された有機電子デバイス領域が第２のフレキシブル基板の上に堆積されている請求項１に記載の方法。
6. 個々の有機電子デバイスが少なくとも１つの有機電子デバイス領域の外周と個々の有機電子デバイスの外周との間に、所定の幅を有するフレキシブル基板を含む請求項５に記載の方法。
7. 第１の部分に所定の幅を有するエッジシールを適用することを更に含み、前記第１の部分に適用される前記エッジシールの前記所定の幅は、第２の部分に前記第１の部分が付着された後に、前記エッジシールの内周が個々の有機電子デバイスの有機電子デバイス領域と接触しないように設定される請求項６に記載の方法。
8. フレキシブル有機電子デバイスがフレキシブル有機発光ダイオードデバイスである請求項１に記載の方法。
9. 第３のフレキシブル基板を含む第３の部分を、第２のバリアシステムを提供する、第２の条件と異なる第３の条件下で形成することと；
   前記第３の部分を、第１の部分が位置する側と反対側の、第２の部分の下に載置することとを更に含み、
   前記第２の部分は、その形成時点と、前記第３の部分がその下に載置される時点との間において、環境雰囲気に曝露されない請求項１に記載の方法。
10. フレキシブル有機電子デバイスが有機発光ダイオードデバイスであり、光学的アウトカップリングを向上させるフレキシブル構造体を、有機電子デバイス領域と第３の部分との間に載置することを更に含む請求項９に記載の方法。
11. 光学的アウトカップリングを向上させるフレキシブル構造体がマイクロレンズアレイである請求項１０に記載の方法。
12. 光学的アウトカップリングを向上させるフレキシブル構造体が有機電子デバイス領域の発光層の屈折率よりも０．１以下低い屈折率を有する少なくとも１つの材料で形成される請求項１０に記載の方法。
13. 第３のフレキシブル基板を含む第３の部分を、バリアシステムを提供する、第２の条件と異なる第３の条件下で形成することと；
    第１の部分を前記第３の部分に対して封止し、それらの間に第２の部分を捕捉することとを更に含む請求項１に記載の方法。