JP5486756B2 - 有機電子デバイス用の垂直相互接続 - Google Patents

Description

本発明は一般に、電子デバイスに関し、より詳細には有機電子デバイスに関する。

ここ数年、低コスト及び可撓性プラスチック基板との適合性により、限定ではないが、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、又は有機センサなどの有機電子デバイスが多くの関心を惹き付けている。

現在のところ、限定ではないが、有機発光デバイスなどの有機電子デバイスは、ディスプレイへの適用及び面照明応用などの用途で次第に採用されつつある。ここ最近の十年において、有機電子デバイス分野は素晴らしい進歩を遂げた。既に、ほとんどのディスプレイ用途で液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）が使用されている。しかしながら、ＬＣＤディスプレイは高い生産コストと営業費用を必要とする。

変革の途上にあるイメージング機器では、コンピュータ、個人用携帯情報端末（ＰDＡ）、及び携帯電話の特質を組み合わせたより先進の携帯用機器に対する必要性が増えつつある。加えて、新しい軽量、低電力、及び広視野角のデバイスは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に付随する生産コスト及び営業費用が高いことを回避しながら、フラットパネルディスプレイの開発における新たな関心をかき立てた。その結果として、フラットパネル業界は、有機発光デバイスなどの他の技術からのデバイスを活用する新しいディスプレイの採用に注目している。

当業者には理解されるように、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）などの有機発光デバイスは、２つの荷電電極間に挟まれる薄い有機層のスタックを含む。この有機層は、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、及び電子輸送層を含む。ＯＬＥD発光デバイスに適切な電圧を印加（この場合の電圧は通常２ボルトと１０ボルトの間である）すると、注入された正及び負の電荷は、発光層中で再結合して光を発生する。更に、有機層の構造及びアノードとカソードの選択は、発光層における再結合プロセスを最大にし、従って、ＯＬＥＤデバイスからの発光出力を最大にするように設計される。この構造により、嵩高で環境的に好ましくない水銀ランプが必要でなくなり、より薄く、より用途の広い、よりコンパクトなディスプレイがもたらされる。加えて、ＯＬＥＤは、消費電力が少ない利点を有する。これらの特徴を組み合せることで、ＯＬＥＤディスプレイは、有利には、追加の重量がほとんどなく且つ占有スペースが小さいと同時に、より魅力的な方法で多くの情報を伝達することが可能になる。

多くの場合、ＯＬＥＤなどの有機電子デバイスは、電子活性材料又は受動材料とすることができる中間層によって隔てられた第１層と第２層との間の相互接続を含む。理解されるように、第１層と第２層とを電気的に結合するために垂直相互接続が必要とされる。通常、垂直相互接続は、中間層を貫通してバイアをパターン付けした後、第１層と第２層との間に電気接続を形成するようにバイアを貫通して導電性材料を堆積させることによって達成される。
米国特許公開第２００２０１３６９２５号

しかしながら、バイアの選択的パターン付け及び導電性材料の堆積は、欠陥を生ずる恐れのあるデブリを生成する場合がある。更に、この製造技術は、追加の処理工程を必要とする。従って、現状技術の限界を有利に回避する、２つのデバイス層間及び中間層を貫通する電気的相互接続を形成する技術を開発することが望ましい。

要約すると、本技術の態様によるデバイスが提示される。デバイスは、基板上に配置された複数の有機電子デバイスを含み、該有機電子デバイスの各々は第１電極と第２電極とを備える。更に、デバイスは、複数の有機電子デバイスの各々の第１及び第２電極間に配置された有機層を含む。加えて、デバイスは、相互接続要素を含み、該相互接続要素は、複数の有機電子デバイスの各々のそれぞれ第１及び第２電極を電気的に結合するように構成される。

本技術の別の態様によるデバイスが提示される。デバイスは、基板上に配置された複数の有機電子デバイスを含み、該有機電子デバイスの各々は、第１電極及び第２電極を備える。更に、デバイスは、複数の有機電子デバイスの各々の第１及び第２電極間に配置された有機層を含む。デバイスはまた、相互接続要素を含み、該相互接続要素は、第１有機電子デバイスの第１電極と第１有機電子デバイスに隣接して配置された第２有機電子デバイスの第１電極とを電気的に結合するように構成される。

本技術の更に別の態様によるデバイスが提示される。デバイスは、基板上に配置された複数の有機電子デバイスを含み、該有機電子デバイスの各々は、第１電極と第２電極を備える。加えて、デバイスは、複数の有機電子デバイスの各々の第１及び第２電極間に配置された有機層を含む。更に、デバイスは、有機層上に配置された第１相互接続要素を含み、該第１相互接続要素は、互いに隣接して配置された第１及び第２有機電子デバイスの第１及び第２電極間の直列電気結合を形成するように構成される。デバイスはまた、有機層上に配置された第２相互接続要素を含み、該第２相互接続要素は、互いに隣接して配置された第１及び第２有機電子デバイスの第１及び第２電極間の並列電気結合を形成するように構成される。

更に本技術の別の態様による相互接続構造体が提示される。相互接続構造体は、第１導電層を含む。更に、相互接続構造体は、第１導電層上に配置された有機層を含む。加えて、相互接続層は、有機層を貫通して配置された１つ又はそれ以上の相互接続要素を含み、該１つ又はそれ以上の相互接続要素の各々は、貫通する１つ又はそれ以上の導電性要素を有する非導電性材料から構成される。相互接続構造体はまた、１つ又はそれ以上の相互接続要素の少なくとも１つ又はそれ以上の導電性要素を貫通して第１導電層に電気的に結合された第２導電層を含む。

本技術の更に別の態様による有機電子デバイスを製造する方法が提示される。この方法は、第１導電層を準備する段階を含む。該方法はまた、第１導電層上に有機材料層を配置する段階を含む。更に、この方法は、第２導電層を準備する段階を含む。加えて、この方法は、第１導電層又は有機材料層の一方の上に相互接続要素を配置する段階を含む。更に、この方法は、相互接続要素を介して第１及び第２導電層を電気的に結合する段階を含む。

本発明の、これら及び他の特徴、態様、並びに利点は、図面全体を通じて同じ符号が同じ要素を表す添付図面を参照ししながら、以下の詳細な説明を読むことによってより良く理解されるであろう。

有機材料は、回路及びディスプレイ技術の世界を変貌させる状況にあり、有機電子デバイス及び光電子デバイスによってもたらされる低コスト並びに高性能により、大きな関心が寄せられている。例えば、有機電子デバイスディスプレイは、コントラスト、薄さ、消費電力、明るさ、応答速度及び視野角の領域における近年の優れた性能に対して多大な注目を集めている。理解されるように、ＯＬＥＤ構造は通常、２つの荷電電極間に挟まれた薄い有機層のスタックからなる。通常、相互接続は、第１層と第２層との間に配置された中間層を介してバイアをパターン付けし、続いて、第１層と第２層との間に電気結合が形成されるようにバイアを介して導電性材料を堆積させることによって達成される。しかしながら、バイアの形成及び導電性材料の堆積は、欠陥を生ずる可能性のあるデブリを生成する場合がある。本明細書で論じられる技術は、これらの課題の一部又は全てに対処する。

図１は、本発明の技術の態様による、デバイスを製造する例示的な方法を示すフローチャートである。デバイスは、複数の有機電子デバイスを含むことができる。更に、複数の有機電子デバイスの各々は、それぞれの第１電極及び第２電極を含む。１つの実施形態においては、デバイスは、少なくとも第１有機電子デバイス及び第２有機電子デバイスを含み、該第１及び第２有機電子デバイスの各々は、それぞれ第１電極及び第２電極を含む。複数の有機電子デバイスの各々は、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、有機センサ、又は光検出器のうちの１つを含むことができる。

図１にまとめられている方法は、段階１０で始まる。段階１０においては、第１基板と第２基板とが準備される。１つの実施形態においては、第１基板、第２基板、又はその両方は、限定ではないが、プラスチック、金属箔、又は可撓性ガラスなどの可撓性基板を含むことができる。もしくは、第１基板及び／又は第２基板は、限定ではないが、プラスチック、ガラス、シリコン、金属箔又はこれらの組み合わせなどの非可撓性基板を含むことができる。

段階１２では、複数の第１電極を第１基板上にパターン付けすることができる。１つの実施形態では、複数の第１電極の各々は、アノードを含むことができる。複数の第１電極は、デバイスによって放出された光に対して透明な第１材料を含むことができる。例えば、第１材料は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、又はスズ酸化物を含むことができる。加えて、第１電極の厚みは、約１０ｎｍから約１００μｍの範囲であり、好ましくは約１０ｎｍから約１μｍの範囲、より好ましくは約１０ｎｍから２００ｎｍの範囲であり、更に好ましくは約５０ｎｍから約２００ｎｍの範囲とすることができる。幾つかの実施形態においては、複数の第１電極は、デバイスによって吸収される光に対し透明な第１材料を含むことができる。更に、幾つかの別の実施形態においては、複数の第１電極は、デバイスによって変調された光に対し透明な第１材料を含むことができる。

更に、段階１２では、複数の第２電極を第２基板上にパターン付けすることができる。１つの実施形態においては、複数の第２電極の各々は、カソードを含むことができる。複数の第２電極は、デバイスによって放出された光に対し透明な第２材料を含むことができる。例えば、第２材料は、ＩＴＯ或いは、アルミニウム（Ａｌ）又は銀（Ａｇ）などの金属のうちの１つを含むことができる。同様に、第２電極の厚みは、約１０ｎｍから約１００μｍの範囲、好ましくは約１０ｎｍから約１μｍ、より好ましくは約１０ｎｍから約２００ｎｍの範囲であり、更に好ましくは約５０ｎｍから約２００ｎｍの範囲とすることができる。幾つかの実施形態においては、複数の第２電極は、デバイスによって吸収される光に対し透明な第２材料を含むことができる。更に別の幾つかの実施形態においては、複数の第２電極は、デバイスによって変調される光に対し透明な第２材料を含むことができる。

続いて、段階１４では、１つ又はそれ以上の有機層を、複数の第１電極、複数の第２電極、又はその両方のうちの少なくとも１つに配置することができる。有機層は、複数の有機電子デバイスの各々のそれぞれの電極間の中間層として機能することができる。通常、有機層の厚みは、約１ｎｍから約１μｍの範囲、好ましくは約１ｎｍから約２００ｎｍ、より好ましくは約３０ｎｍから約２００ｎｍの範囲、更に好ましくは約３０ｎｍから約１５０ｎｍの範囲とすることができる。段階４での有機層の堆積に続いて、段階１６で相互接続要素を有機層の少なくとも１つの上に配置することができる。例えば、相互接続要素は、複数の第１電極上に形成されている有機層上に配置することができる。代替として、相互接続要素は、複数の第２電極上に形成されている有機層上に配置してもよい。

相互接続要素は、複数の有機電子デバイスの各々のそれぞれの第１及び第２電極間の電気結合を促進することができる。この実施形態においては、電気結合は、有利には、有機層を貫通するバイアをパターン付け又は形成することなく達成することができる。電気結合は、直列接続、並列接続、又はこれらの組み合わせのうちの１つを含むことができる。加えて、相互接続要素はまた、第１又は第２電極の１つと母線との間の電気結合を促進する。理解されるように、母線は、複数の第１及び第２電極間の共通接続部を形成するよう構成することができる。相互接続要素の厚みは、約１０ｎｍから約２００μｍの範囲、好ましくは約１００ｎｍから約１００μｍの範囲、より好ましくは約１ｎｍから約１００μｍの範囲、更に好ましくは約１０μｍから約１００μｍの範囲とすることができる。更にまた相互接続要素を用いて、有利には、限定ではないが強化された界面接着などの望ましい機械的特性を与えることができる。更にまた相互接続要素を用いて、以下により詳細に説明されるように、デバイスと外部デバイスとの間の電気結合を形成することができる。

本技術の例示的な実施形態によれば、相互接続要素は、相互接続層を含むことができる。相互接続層は、貫通して配置された導電性充填材を有する非導電性マトリクスを含むことができる。非導電性マトリクスは、有機材料を含むことができる。通常、非導電性マトリクスは、加熱、加圧、及び／又は照射を行ったときに硬化する絶縁材料を含むことができる。同様に、非導電性母体は、１つ又はそれ以上の有機層を形成するため使用される材料とは異なる材料を含むことができる。現在企図されている構成において、非導電性マトリクスは接着材料を含むことができる。或いは、非導電性マトリクスはまた、限定ではないが、エポキシ、アクリル又は熱可塑性プラスチックスなどの材料を含むことができる。

更に、現在企図されている構成においては、非導電性マトリクス中に分散させることができる導電性充填材は、限定ではないが、ニッケル、金、銀などの金属の固体粒子を含むことができる。加えて、導電性充填材は、限定ではないが、インジウムスズ酸化物、又は酸化スズなどの導電性金属酸化物の固体粒子を含むことができる。或いは、導電性充填材は、導電性被膜で被覆された非導電性コアを有する粒子を含むことができる。例えば、導電性充填材は、金属で被覆されたプラスチック及び／又は樹脂粒子を含むことができる。加えて、導電性充填材は、導電性材料の繊維を含むことができる。同様に、導電性充填材は、球形又は不整形な形状を示すことができる。

この実施形態において、導電性充填材の大きさは、おおよそ、約１０ｎｍから約２００μｍの範囲、好ましくは約１００ｎｍから約１００μｍの範囲、より好ましくは約１μｍから約１００μｍの範囲、更に好ましくは約１０μｍから約１００μｍの範囲とすることができる。上述のように、非導電性マトリクスの厚みは、約１０ｎｍから約２００μｍの範囲、好ましくは約１００ｎｍから約１００μｍの範囲とすることができる。同様に、有機層の厚みは、おおよそ、約１ｎｍから約１μｍの範囲、好ましくは約１ｎｍから約２００ｎｍの範囲，より好ましくは約３０ｎｍから約２００ｎｍの範囲、更に好ましくは約３０ｎｍから約１５０ｎｍの範囲とすることができる。１つの実施形態においては、導電性充填材の大きさは、実質的に非導電性マトリクスの厚みより大きい点に留意されたい。結果として、この実施形態においては、導電性充填材は、非導電性マトリクスの表面から突出するように構成することができる。代替的には、導電性充填材の大きさはまた、非導電性マトリクスの厚みより実質的に小さくてもよい。結果として、導電性充填材は、熱及び／又は圧力を加えたときに非導電性マトリクスの表面から突出するように構成することができる。
引き続き相互接続要素に関して、相互接続要素は固体形態であってもよい。例えば、固体形態の相互接続要素は、テープ又はフィルムのうちの１つを含むことができる。或いは、相互接続要素は液体状態であってもよい。例えば、相互接続要素は、ペースト又はインクのうちの１つを含むことができる。

更に、相互接続要素は、実質的に構造化された層を含むことができる。言い換えると、導電性充填材は、非導電性マトリクス中で固有のパターンで分布することができる。加えて、非導電性マトリクス中の導電性充填材の位置は固定することができる。更に、非導電性マトリクス中の導電性充填材の密度は低くても良い。言い換えると、導電性充填材は、近接して配置された２つの導電性充填材が物理的に接触しないように配置される。通常、導電性充填材間の最小ピッチは、例えば、３０μｍとすることができる。加えて、上述のように、導電性充填材の直径は、非導電性母体の厚みよりも実質的に大きくすることができ、有利には、２つの電極を電気的に結合するために充填材が非導電性マトリクスを貫通して突き抜けることができる。

非導電性マトリクス中の導電性充填材の分布パターンに基づいて、相互接続要素は、等方性材料又は異方性材料を含むように構成することができる。１つの実施形態においては、相互接続要素は、等方性材料を含むことができる。理解されるように、等方性材料は、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向などの任意の所与の方向で同様の導電性を示すものである。従って、導電性充填物は、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向における導電性を促進するため非導電性マトリクス中にランダムな様式で分布させることができる。例えば、相互接続要素を形成するため使用される等方性材料には、ＡＲｃｌａｄ（商標）８００１（Ａｄｈｅｓｉｖｅ ｒｅｓｅｃｈ Ｉｎｃ，ＰＡ，ＵＳＡ）、１６９２Ｔｒａｎｓｆｅｒ（５０ミクロン導電性不支持転写接着材）（Ｋｅｍｔｒｏｎ Ｌｔｄ，Ｕｎｉｔｅｄ Ｋｎｇｄｏｍ）、３Ｍ（商標）ＸＹＺ軸導電性テープ９７１２、又は３Ｍ（商標）ＸＹＺ軸導電性テープ９７１３のうちの１つを含むことができる。

或いは、相互接続要素は非等方材料を含むことができる。理解されるように、非等方材料は、異なる方向で異なる導電性を示す材料である。例えば、非等方性材料は、Ｚ方向などの１つの方向にのみ導電するように構成することができる。従って、導電性充填材は、Ｘ及びＹ方向に配置された導電性充填材が接触せず、これによりＺ方向にのみ導電可能とするように非導電性マトリクス内に配置される。例えば、相互接続要素の形成に使用される非等方性材料は、ＡＲｃｌａｄ（商標）９０３２（Ａｄｈｅｓｉｖｅ ｒｅｓｅｃｈ Ｉｎｃ，ＰＡ，ＵＳＡ）、３Ｍ Ｚ軸接着フィルム５３０３Ｒ（３Ｍ，ＭＮ，ＵＳＡ），３Ｍ Ｚ軸接着フィルム５３５２Ｒ（３Ｍ，ＭＮ，ＵＳＡ），３Ｍ Ｚ軸接着フィルム５４６０R（３Ｍ，ＭＮ，ＵＳＡ），３Ｍ Ｚ軸接着フィルム５５５２R（３Ｍ，ＭＮ，ＵＳＡ），３Ｍ Ｚ軸接着フィルム７３０３R（３Ｍ，ＭＮ，ＵＳＡ）、又は３Ｍ Ｚ軸導電性テープ９７０３（３Ｍ，ＭＮ，ＵＳＡ）うちの１つを含むことができる。

段階１６での相互接続要素の配置に続いて、段階１８で、第１及び第２基板を結合して組立体を形成することができる。段階１８では、第２基板は、第２基板上に配置された複数の第２電極が第１基板上に配置された複数の第１電極に実質的に相対する位置にあるように配置される。

本技術の態様によれば、第１及び第２基板間の結合は、形成された組立体に圧力を加えることによって達成することができる。圧力を加えた結果、非導電性マトリクス中に配置された導電性充填材は、非導電性マトリクスの表面を突き抜ける。更に、突出する導電性充填材はまた、複数の第１及び第２電極間に配置させることができる有機層を突き抜ける。加えて、導電性充填材はまた、複数の第１及び第２電極を突き抜けて、これにより複数の第１及び第２電極間の所望の電気結合を確立する。或いは、第１及び第２基板間の結合は、導電性充填材が非導電性マトリクスを突き抜けて、有機層を通って、複数の第１及び第２電極中に入るように組立体を加熱することによって形成することができる。更に、加圧及び加熱の組み合わせを用いて第１及び第２基板を結合して組立体を形成することができ、ここでは導電性充填材が電極間の電気結合を可能にする。

本技術の更なる態様によれば、段階２０で組立体を硬化させることができる。１つの実施形態においては、組立体は加熱することにより硬化することができる。代替方法として、組立体は、紫外線に該組立体を曝露することにより硬化することができる。当業者には理解されるように、相互接続要素が熱硬化性材料を使用して形成される条件では、相互接続要素は１回だけ硬化することができる。しかしながら、相互接続要素が熱可塑性材料を使用して形成される条件下では、相互接続要素は、再設定して複数回再硬化することができる。

上述の方法を用いて形成することができるデバイスは、複数の有機電子デバイスを含むことができる。従って、デバイスは、それぞれ第１及び第２電極を有する少なくとも第１有機電子デバイスと第２有機電子デバイスとを含むことができ、第１及び第２有機電子デバイスは互いに隣接して配置することができる。

図２を参照すると、デバイスの第１の例示的な実施形態の第１の側断面図２２が示されている。当業者には理解されるように、各図は例証の目的のものであり、縮尺通りに描かれていない。現在企図される構成においては、デバイスは、基板２４を含むよう概略的に示されている。１つの実施形態において、基板２４は、可撓性基板を含むことができる。例えば、可撓性基板２４は、ロール・ツー・ロール処理に対応できる可撓性基板を含むことができる。可撓性基板２４は、一般的には薄く、約０．２５ミルから約５０ミルの範囲、好ましくは約０．５ミルから約１０．０ミルの範囲の厚みを有する。用語「可撓性」とは、一般的には、おおよそ１００ｃｍよりも小さい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２４用のロール状フィルムを実施することにより、デバイスの高容量、低コストのリール・ツー・リール処理及び製造が可能になる。フィルムのロール幅は、幾つかの構成要素（例えば有機電子デバイス）を製造することができる、例えば１フィートとすることができる。可撓性基板２４は、単層から構成することができ、又は異なった材料の複数の隣接する層を有する構造を含むことができる。ロール可能な基板を使用することによって、デバイスの生産性を向上させることができる。

可撓性基板２４は、一般的に、任意の好適な可撓性ポリマー材料を含む。例えば、可撓性基板２４は、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルフォン、Ｋａｐｔｏｎ Ｈ又はＫａｐｔｏｎ Ｅ（Ｄｕｐｏｎｔ製）又はＵｐｉｌｅｘ（宇部興産製）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）などの液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエチレンテレフタレート（PＥT），ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、金属箔、及び可撓性ガラスを含むことができる。或いは、基板２４は、シリコン、ガラス、又はプラスチックなどの非可撓性基板を含むことができる。

更に、複数の第１電極２６は、基板２４上にパターン付けすることができる。１つの実施形態においては、複数の第１電極２６の各々はアノードとすることができる。第１電極２６は、限定ではないが、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの材料を含むことができる。また、第１電極２６の厚さは、約１０ｎｍから約１００μｍの範囲、好ましくは約１０ｎｍから約１μｍの範囲、より好ましくは約１０ｎｍから約２００ｎｍの範囲、更に好ましくは約５０ｎｍから約２００ｎｍの範囲とすることができる。加えて、図示の実施形態においては、有機材料層２８は、複数の第１電極２６上に配置することができる。有機材料２８は、デバイスの層間の中間層として機能することができる。有機材料は、発光材料、光吸収材料、又はエレクトロクロモフォア（ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｏｐｈｏｒｅ）のうちの１つを含むことができる。別の実施形態においては、有機材料はまた、有機マトリクス中に分散された非有機材料を含むことができる。非有機材料は、無機蛍光体などのフォトルミネッセンス材料、又は金属酸化物などの電子活性材料を含むことができる。例えば、電子活性材料は、酸化チタン又は酸化タングステンなどの金属酸化物を含むことができる。

本技術による例示的な実施形態によれば、相互接続要素３０は、有機層２８上に配置することができる。相互接続要素３０は、デバイス中の２つの電極を電気的に結合するように構成することができる。相互接続層３０の厚さは、約１０ｎｍから約２００μｍの範囲、好ましくは約１００ｎｍから約１００μｍの範囲、より好ましくは約１μｍから約１００μｍの範囲、更に好ましくは約１０μｍから約１００μｍの範囲とすることができる。

１つの例示的な実施形態においては、相互接続層などの相互接続要素３０は、上述のように非導電性マトリクス（図示せず）を含むことができる。非導電性マトリクスは、限定ではないが、接着性材料、アクリル、又はエポキシなどの有機材料を含むことができる。加えて、複数の導電性充填材（図示せず）は、非導電性マトリクス中に分散させることができる。更に、複数の第２電極３２は相互接続層上に配置することができる。

更に、デバイスの第１の例示的な実施形態の第２の側断面図３４が図３に示されている。第２の側断面図３４に描かれているように、相互接続要素３０はまた、外部接続を促進するために使用することができる。更に、図４には、本技術の態様によるデバイスの第１の例示的な実施形態の平面図３６が示されている。更に、デバイスは、複数の有機電子デバイスに電圧を供給するよう構成された電源（図示せず）を含むことができる。

図２−４の図示された実施形態において、相互接続要素３０は、第１有機電子デバイスの第１電極を第２有機電子デバイスの第１電極に結合する並列接続を促進する。１つの実施形態においては、第１及び第２有機電子デバイスの第１電極はアノードとすることができる。従って、図２−４の図示された実施形態は、互いに隣接して配置することができる２つの有機電子デバイスのアノード間の並列結合を示している。或いは、第１及び第２有機電子デバイスの第１電極はカソードであってもよい。

図５は、本技術の態様によるデバイスの詳細な側断面図３８を示している。図示された実施形態では、相互接続層などの相互接続要素３０の非導電性マトリクス内に配置された導電性充填材４０、４２の構造を貫通するパンチが例示されている。理解されるように、説明の図は縮尺通りには描かれていない。更に上述のように、第１及び第２電極は、加熱及び／又は加圧によって相互接続層３０を介して電気的に結合することができる。加熱及び／又は加圧により、導電性充填材４０、４２は相互接続層の表面を貫通して突出する。加えて、図５に例示された実施形態において描かれているように、導電性充填材４０の第１のセットは、複数の第２電極３２内へ穴をあけている。更に、導電性充填材４２の第２のセットは、有機層２８を突き抜けて、複数の第１電極２６内に入り、これにより複数の第１電極２６と複数の第２電極３２との間の電気結合が確立される。

図６は、本技術の態様による、デバイスの第２の例示的な実施形態の第１の側断面図４４を示す。更に、第２の例示的な実施形態の第２の側断面図が図７に示されている。第２の例示的な実施形態の平面図が図８に示されている。図６−８の図示された実施形態において、相互接続要素３０は、有機層２８上に配置された。これらの実施形態における相互接続要素３０は、第１有機電子デバイスの第２電極を第２有機電子デバイスの第１電極に結合する直列接続を促進するよう構成されている。１つの実施形態においては、第１有機電子デバイスの第２電極はカソードとすることができ、第２有機電子デバイスの第１電極はアノードとすることができる。結果として、図６−８の図示の実施形態は、第１有機電子デバイスのカソードと第２有機電子デバイスのアノードとの間の直列接続を示している。上述のように、非導電性マトリクス（図５を参照）中に配置された導電性充填材４０、４２は、第１有機電子デバイスのカソードと第２有機電子デバイスのアノードとの間の直列結合を形成することができる。

本技術の態様による、デバイスの第３の例示的な実施形態の第１の側断面図５０が図９に示されている。図９の図示の実施形態は、図６に示された実施形態の代替の実施形態を表している。更に、第３の例示的な実施形態の第２の側断面図５２が図１０に示されている。加えて、第３の例示的な実施形態の平面図５４が、図１１に示されている。図９−１１に示された実施形態では、相互接続要素３０は、第２電極３２上に配置される。これらの実施形態における相互接続要素３０は、第１有機電子デバイスの第２電極を第２有機電子デバイスの第１電極に結合する直列接続を促進するよう構成される。１つの実施形態においては、第１有機電子デバイスの第２電極はカソードとすることができ、第２有機電子デバイスの第１電極はアノードとすることができる。結果として、図９−１１の図示された実施形態は、第１有機電子デバイスのカソードと第２有機電子デバイスのアノードとの間の直列結合を示している。

次に、図１２を参照すると、本技術の態様による第４の例示的な実施形態の第１の側断面図５６が示されている。図示された実施形態は、それぞれ第１及び第２有機電子デバイスの第１及び第２電極間の直列及び並列接続の組み合わせを促進するように構成することができる。

現在企図されている構成においては、デバイスは、２つの相互接続要素を含むことができる。第１相互接続要素３０は、第１有機電子デバイスの第２の電極を第２有機電子デバイスの第１の電極に結合する直列接続を形成するよう構成することができる。１つの実施形態においては、第１有機電子デバイスの第２電極はカソードとすることができ、第２有機電子デバイスの第１電極はアノードとすることができる。結果として、図示された実施形態は、第１有機電子デバイスのカソードと第２有機電子デバイスのアノードとの間の直列結合を表している。

更に、貫通して配置された導電性充填材を有する非導電性マトリクスを含む第２相互接続層などの第２相互接続要素５８を備えることができる。第２相互接続層５８は、第１有機電子デバイスの第１電極を第２有機電子デバイスの第１電極に結合する並列接続を促進するよう構成することができる。１つの実施形態では、第１有機電子デバイスの第１電極はアノードとすることができ、第２有機電子デバイスの第１電極はアノードとすることができる。結果として、図示された実施形態は、第１有機電子デバイスのアノードと第２有機電子デバイスのアノードとの間の並列結合を示している。しかしながら、理解されるように、図示された実施形態はまた、第１有機電子デバイスのカソードと第２有機電子デバイスのカソードとの間の並列結合を形成するよう構成してもよい。

図１３は、デバイスの第４の例示的な実施形態の第２の側断面図６０を示す。本技術の態様によるデバイスの第４の例示的な実施形態の平面図６２が、図１４に示されている。加えて、第１相互接続要素３０は、第１材料を使用して形成することができる。第２相互接続要素５８は、第２材料を使用して形成することができ、この第２材料は第１材料とは異なっている。或いは、第１及び第２相互接続要素３０，５８は、第１材料などの材料を使用して形成してもよい。

図１５を参照すると、デバイスの第５の実施形態の第１の側断面図６４が示されている。図１２−１４に関連して上述されたように、図１５の図示された実施形態は、それぞれ第１及び第２有機電子デバイスの第１及び第２電極間の直列及び並列接続の組み合わせを促進するよう構成することができる。

更に、図１５の図示された実施形態は、母線６６を含むことができる。母線６６は、第１有機電子デバイスの第１電極と第２有機電子デバイスの第１電極とを結合する並列接続を形成するよう構成することができる。１つの実施形態においては、第１及び第２有機電子デバイスの第１電極の各々は、アノードを含むことができる。加えて、第１有機電子デバイスの第２電極は、第１相互接続要素３０を介して第２有機電子デバイスの第１電極と直列に結合することができる。図１６は、本技術の態様による、第５の例示的な実施形態の第２の側断面図６８を示す。加えて、デバイスの第５の例示的な実施形態の平面図７０が図１７に示される。

次に図１８を参照すると、第１導電性材料７４と第２導電性材料７６とを電気的に結合する前の例示的な相互接続組立体７２が示されている。相互接続組立体７２は、第１導電性材料７４と第２導電性材料７６とを含むことができる。１つの実施形態では、第１及び第２導電性材料７４、７６は、有機電極デバイスの電極とすることができる。換言すると、第１導電性材料７４はアノードとすることができ、第２導電性材料７６は有機電子デバイスのカソードとすることができる。更に、有機材料層７８は、第１又は第２導電性材料７４、７６のうちの１つに配置することができる。図示された実施形態７２では、有機材料層７８は、第２導電性材料７６上に配置される。

相互接続要素８０は、第１導電層７４上に配置することができる。或いは、相互接続要素８０は、図１８に示されるように有機材料層７８上に配置することができる。１つの実施形態では、相互接続要素８０は導電性材料を含むことができる。更に、別の実施形態では、相互接続要素８０は非導電性材料（図示せず）によって囲まれた導電性領域を含むことができる。この実施形態では、相互接続要素８０は、両側にある非導電性材料によって囲むことができる。相互接続要素８０の上側及び下側は、第１及び第２導電性材料７４、７６を電気的に結合するのを促進するために露出させることができる。別の実施形態では、相互接続要素８０は、相互接続層を含むことができる。相互接続層は、非導電性マトリクス内に配置された複数の導電性領域を含むことができ、この複数の導電性領域は、第１及び第２導電性材料７４，７６を電気的に結合するのを促進することができる。

図１９は、相互接続組立体８２の組み立てられた構成を示しており、第１導電性材料７４、相互接続材料８０、有機材料層７８、及び第２導電性材料７６が組み立てられて、相互接続組立体８２を形成している。相互接続組立体８２は、相互接続組立体８２を加熱することにより形成されて、相互接続要素８０が有機材料層７８を突き抜け、第１及び第２導電性材料７４、７６に入るのを促進することができる。その結果、相互接続要素８０は、第１及び第２導電性材料７４、７６間の導電路の確立を促進する。結果として、第１及び第２導電性材料７４、７６は、相互接続要素８０を介して電気的に結合される。この実施形態では、第１導電性材料７４は、有機材料層７８上への直接配置を必要としない可能性がある。

或いは、相互接続組立体８２は、該組立体に圧力を加えることによって形成されて、相互接続要素８０が有機材料層７８を突き抜けて、第１及び第２導電性材料７４、７６内に入るのを促進することができる。相互接続組立体８２はまた、該組立体を紫外線に曝露することにより形成されて、相互接続要素８０が有機材料層７８を突き抜けて、第１及び第２導電性材料７４、７６内に入るのを促進することができる。本技術の態様において、相互接続組立体８２の加熱、加圧、及び紫外線曝露の組み合わせを用いて、相互接続組立体８２を形成することができる。

図１５に示された実施形態において、第１相互接続要素３０は、異方性材料を含むことができる。しかしながら、第２相互接続要素５８は等方性材料又は異方性材料を含むことができる。更に、第１及び第２相互接続要素３０、５８は、有機層２８上に配置することができる。加えて、母線６６を形成するために使用される材料は、第１電極２６を形成するために使用される材料よりもより導電性があるものとすることができる。しかしながら、図２−１４に示された例示的な実施形態において、相互接続要素３０を形成するために使用される材料は、等方性材料及び／又は異方性材料を含むことができる。

デバイス及び上述のデバイスを製造する方法の種々の実施形態は、デバイスのコスト効率の高い製造を可能にする。更に、上述の製造方法を使用することで、本技術の限界を有利に回避する２つのデバイス層間及び中間層を介した電気的相互接続を達成することができる。加えて、電気結合は、直列接続、並列接続、又はこれらの組み合わせを含むことができる。更に、相互接続層は、高い界面接着などの機械的特性を与えるよう構成することができる。

本発明の幾つかの特徴だけを本明細書に図示し且つ説明してきたが、当業者であれば多くの修正及び変更が想起されるであろう。従って、添付の請求項は、本発明の真の精神に含まれるこうした全ての修正及び変更を保護するものとされる点を理解されたい。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。

本技術の態様によるデバイスを形成する段階を説明するフローチャート。 本技術の態様によるデバイスの第１の例示的な実施形態の第１の側断面図。 本技術の態様によるデバイスの第１の例示的な実施形態の第２の側断面図。 本技術の態様によるデバイスの第１の例示的な実施形態の平面図。 本技術の態様による構造を貫通するパンチを描いたデバイスの例示的な実施形態の側断面図。 本技術の態様によるデバイスの第２の例示的な実施形態の第１の側断面図。 本技術の態様によるデバイスの第２の例示的な実施形態の第２の側断面図。 本技術の態様によるデバイスの第２の例示的な実施形態の平面図。 本技術の態様による図６のデバイスの別の例示的な実施形態であるデバイスの第３の例示的な実施形態の第１の側断面図。 本技術の態様による図７のデバイスの別の例示的な実施形態であるデバイスの第３の例示的な実施形態の第２の側断面図。 本技術の態様による図８のデバイスの別の例示的な実施形態であるデバイスの第３の例示的な実施形態の平面図。 本技術の態様によるデバイスの第４の例示的な実施形態の第１の側断面図。 本技術の態様によるデバイスの第４の例示的な実施形態の第２の側断面図。 本技術の態様によるデバイスの第４の例示的な実施形態の平面図。 本技術の態様によるデバイスの第５の例示的な実施形態の第１の側断面図。 本技術の態様による、デバイスの第５の例示的な実施形態の第２の側断面図。 本技術の態様によるデバイスの第５の例示的な実施形態の平面図。 組立体の前の相互接続構造体の例示的な実施形態の側断面図。 相互接続構造体の例示的な実施形態の側断面図。

符号の説明

２４ 基板
２６ 第１電極
２８ 有機材料層（有機層）
３０ （第１）相互接続要素
３２ 第２電極
４０ 導電性充填材
４２ 導電性充填材
５８ 第２相互接続要素
６６ 母線
７２ 相互接続組立体
７４ 第１導電性材料
７６ 第２導電性材料
７８ 有機材料層
８０ 相互接続要素
８２ 相互接続組立体

Claims (8)

1. 各々が第１電極（２６）と第２電極（３２）とを含む、基板（２４）上に配置された複数の有機電子デバイスと、
   前記複数の有機電子デバイスの各々の第１及び第２電極（２６、３２）間に配置された有機層（２８）と、
   非導電性基材中に分散されかつ前記非導電性基材を貫通して配置された導電性充填材（４０、４２）を有する前記非導電性基材を含む相互接続層を備えた相互接続要素（３０）と、
   を備え、
   前記導電性充填材（４０、４２）が、前記非導電性基材および前記有機層を突き抜けて、前記複数の有機電子デバイスの各々の第１又は第２電極（２６、３２）のいずれかと電気的に結合する導電性粒子を含む、
   デバイス（２２）。
2. 前記デバイス（２２）が、第１有機電子デバイスと第２有機電子デバイスとを備え、
   該第１及び第２有機電子デバイスが、それぞれ第１電極（２６）と第２電極（３２）とを備える、
   請求項１に記載のデバイス（２２）。
3. 前記それぞれの第１電極（２６）の各々がアノードであり、
   前記それぞれの第２電極（３２）の各々がカソードである、
   請求項２に記載のデバイス（２２）。
4. 前記複数の有機電子デバイスの各々が、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、又はこれらの組み合わせのうちの１つを含む、請求項１に記載のデバイス（２２）。
5. 前記導電性粒子が繊維を含む、請求項１から４のいずれかに記載のデバイス（２２）。
6. 前記相互接続要素が等方性材料を含む、請求項１から５のいずれかに記載のデバイス（２２）。
7. 前記相互接続要素が非等方性材料を含む、請求項１から５のいずれかに記載のデバイス（２２）。
8. 前記導電性充填材の大きさが前記非導電性基材の厚さよりも大きい、請求項１から７のいずれかに記載のデバイス（２２）。