JP6072253B2 - 気密のキャビティを製造するための装置および方法 - Google Patents

気密のキャビティを製造するための装置および方法 Download PDF

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Description

関連する出願
本願は、2013年7月18日に出願されたPCT出願No.:PCT/EP2013/065220の米国特許法第371に従った国際段階での出願であり、2012年8月14日付けで出願されたドイツ国出願No.:10 2012 214 411.0からの優先権を主張するものであり、かつその開示内容は、参照のために本明細書に援用される。
技術分野
さまざまな実施態様は、気密のキャビティを製造する装置およびこの装置を製造するための方法に関する。
発明の背景
平面状有機素子、例えば有機発光ダイオードまたは有機光電素子は、有害物質の侵入から、例えば酸素および水の侵入から保護(カプセル化)されるべきであった。さもないと、有機層の有機物質または有機物質混合物の無制御の老化または崩壊をまねきうるからである。
平面状素子の従来のカプセル化法は、ゲッターを有するキャビティガラスが平面状素子上に接合されるキャビティカプセル化である。この方法は、比較的安価であり、かつ機械的に剛性の平面状素子にだけ適している。
さらに、薄手のカプセル化層を直接に平面状素子上に製造し(カプセル化)および任意に前記素子(バリア)の下方の基体上にも製造する、インサイチュ(in−situ)での薄膜カプセル化は、平面状素子には慣用のことである。その際に、このカプセル化は、インサイチュ(in−situ)で行なわなければならず、それによってプロセスの流れを延長し、かつ前記素子上での完成時の深さを増加させる。
さらに、平面状素子をバリアフィルムと貼り合わせることも慣用のことである。その際に、平面状バリアフィルムは、平面状素子の上下に接合され、通常、下方バリアフィルムが直接上方バリアフィルム上に接合されることにより、保護縁部が形成される。前記バリアフィルムは、例えばプラスチックフィルムであり、これは、例えばSiO2、SiNまたは金属フィルムからなるバリア層を備えている。しかし、水および酸素の侵入は、前記バリアフィルムの縁部上で貼合せ用接着剤によって制限されるにすぎない。しかし、従来公知の接着剤は、水および酸素に対して制限された密封性だけを有する。それゆえに、貼合された平面状素子の縁部上で、縁部での漏れをまねきうる、貼合された構造部のバリア効果における弱点を結果として生じる。
発明の概要
さまざまな実施態様において、例えば、水および酸素に敏感な物質、物質混合物またはバリアフィルムを有する素子を、従来の接着剤なしに気密にカプセル化しうる、水および酸素に対して気密のキャビティを製造するための装置および方法が提供される。
本明細書の範囲内で、有機物質とは、そのつどの凝集体状態にもかかわらず、化学的に単一の形で存在する、特有の物理的性質および化学的性質によって特徴付けられた炭素化合物であると解釈されうる。さらに、本明細書の範囲内で、無機物質とは、そのつどの凝集体状態にもかかわらず、化学的に単一の形で存在する、特有の物理的性質および化学的性質によって特徴付けられた、炭素または簡単な炭素化合物なしの化合物であると解釈されうる。本明細書の範囲内で、有機−無機物質(ハイブリッド物質)とは、そのつどの凝集体状態にもかかわらず、化学的に単一の形で存在する、特有の物理的性質および化学的性質によって特徴付けられた、炭素を含む結合部分および炭素を含まない結合部分を有する化合物であると解釈されうる。本明細書の範囲内で、“物質”の概念は、全ての上記物質、例えば有機物質、無機物質および/またはハイブリッド物質を含む。さらに、本明細書の範囲内で、物質混合物とは、例えば、成分が2つ以上のさまざまな物質からなり、これらの物質の成分が例えば極めて微細に分配されている物質であると解釈されうる。1つ以上の有機物質、1つ以上の無機物質または1つ以上のハイブリッド物質からなる物質または物質混合物は、1つの物質種として解釈されうる。“材料(Material)”の概念は、“物質(Stoff)”の概念と同義で使用されうる。
原子層堆積(ALD:“atomic layer deposition”)させる方法により、再現可能に極めて薄手の機能層は、さまざまな技術的範囲において、例えばオプティックス、半導体製造およびオプトエレクトロニクスにおいて製造されうる。
“原子層堆積”の概念とは、層の製造に必要とされる出発生成物(プリカーサ)が、同時にではなく、交互に順次に被覆チャンバー(反応器とも呼称される)中に、その中で被覆すべき基板と一緒に供給される方法であることが知られている。その際に、出発材料は、被覆すべき基板の表面上に堆積されうるかまたは先に堆積された出発材料上に交互に堆積されることができ、それによって化学結合が生じうる。それによって、サイクルの繰返し毎に、すなわち必要な出発生成物の供給毎に、順次に続く部分工程において、そのつど最大1つの単層の施与すべき層を成長させることができる。前記サイクルの数により、層厚の良好な制御が可能である。最初に供給された出発材料は、被覆すべき表面上でのみ堆積することができ、その後に供給された第2の出発材料は、はじめて第1の出発材料との化学反応を生じうる。出発生成物の化学反応は、前記表面上の反応成分の数により制限されており、すなわち自己制御性である。類似の自己制御性の表面反応は、有機フィルム、例えばポリマーフィルム、例えばポリアミドの形成に使用されうる。前記有機フィルムの形成は、分子層堆積法(molecular layer deposition MLD)と呼称されうる。それというのも、サイクル毎に分子の一部が表面上に施与されるからである。MLDプリカーサは、ホモ二官能性反応体を有することができ、換言すれば、出発生成物は、そのつど2個の同じ官能基を有することができる。すべての位置での自己末端MLD反応(eine selbstterminierende MLD Reaktion)は、ヘテロ二官能性反応体を用いて形成されていてよく、すなわちすべての出発生成物は、2個の異なる官能基を有する。前記官能基の一方は、表面化学基と反応可能であるが、他方は、反応しえない。それによって、ヘテロ二官能性反応体は、単官能的にだけ形成されていてよく、こうして、例えばポリマー鎖の終端化をまねきうる二重反応を互いに避けることができる。ヘテロ二官能性反応体のほかに、二重反応は、マスキングされたかまたは保護された官能基を用いて実現されてもよく、その際にマスキングされたかまたは保護された官能基は、この反応の場合にのみ開示されている。
ヒドロキシル(−OH)、アミン(−NH2)またはカルボン酸(−COOH)を生じる数多くの開環反応がある。例えば、エポキシ環は、基板表面のアミノ基と反応でき、ヒドロキシル基を生じる。環状アザシラン、例えば2,2−ジメトキシ−1,6−ジアザ−2−シラシクロオクタンは、基板表面上のヒドロキシル基と反応してアミノ基を生じうる。環状カーボネート、例えばエチレンカーボネートは、基板表面上のアミノ基と反応してヒドロキシル基をもたらしうる。
有機ポリマーおよび有機−無機ハイブリッドポリマーの前記分子層堆積法は、三段階法により形成されてもよい。三段階法は、分子層堆積法の融通性を向上させることができかつさまざまな有機組成物を含むことができる。さらに、三段階法により、MLD法を規定するために使用されうる、考えられうるヘテロ二官能性反応体のさまざまな組合せの数を高めることができる。三段階法の1例は、例えばトリメチルアルミニウムとエタノールアミンと無水マレイン酸との逐次反応である。前記方法は、アルキル金属反応体、ヘテロ二官能性反応体および開環反応体を有する。前記三段階法は、二重反応の可能性を回避させかつ分子層の極めて力強い、分子層の線状の成長をもたらしうる。ヘテロ二官能性反応体、開環反応体およびマスキングされたかまたは保護された官能基を有する反応体を用いる、他の考えられうる三段階法は、有機MLDフィルムおよび有機−無機ハイブリッドMLDフィルムの分子層堆積法の範囲を大幅に拡大しうる。さらに、一般的に四段階以上を有する方法も考えられうる。四段階法の1例は、例えばポリジメチルシロキサンフィルム(シリコーン)を形成させるためのトリメチルアルミニウム/水/ジメチルメトキシクロロシラン/水を有することができる。ALDおよびMLDを用いて、極めて適合した層成長を可能にすることができ、その際に大きなアスペクト比を有する表面も一様に含むことができる。
さまざまな実施態様において、少なくとも1つのALDプリカーサおよび/または少なくとも1つのMLDプリカーサで被覆されている第1の担体;第1の担体のALDプリカーサおよび/またはMLDプリカーサに対して相補的である、少なくとも1つのALDプリカーサおよび/またはMLDプリカーサで被覆されている第2の担体を有する装置が提供され、その際に第1の担体と第2の担体とは、少なくとも部分的に、第1の担体のALDプリカーサと第2の担体のALDプリカーサとの間の原子接合により、ALD層が形成されるように接合されており、および/または第1の担体のMLDプリカーサと第2の担体のMLDプリカーサとの間の原子接合により、MLD層が形成されるように接合されている。
1つの態様において、第1の担体は、機械的に弾性に形成されていてよい。
さらに1つの態様において、第1の担体は、平面状であってよい。
さらに1つの態様において、第1の担体は、幾何学的に複雑な立体形状を有することができる。
さらに1つの態様において、第1の担体は、有害物質、例えば水および/または酸素に対して拡散バリアを有することができる。
さらに1つの態様において、第1の担体の物質または物質混合物は、有害物質、例えば水および/または酸素に対して固有拡散バリアを有することができる。
さらに1つの態様において、第1の担体は、第1のシステム担体および第1のカプセル化層を有しうるかまたは第1のシステム担体および第1のカプセル化層から形成されていてよく、かつ第1の担体の拡散バリアは、有害物質、例えば水および/または酸素に対して、第1のカプセル化層により形成されていてよい。その際に、システム担体は、自立した基板、例えばフィルムまたはガラス基板として解釈されてよく、その際にこのシステム担体は、最初にカプセル化層により気密に密閉されてもよく、それによって気密の担体となりうる。
さらに1つの態様において、第1の担体は、無機物質を有しうるかまたは無機物質から形成されていてよい。
さらに1つの態様において、第1の担体の物質は、鉄、鋼、アルミニウム、銅、銀、金、パラジウム、マグネシウム、チタン、白金、ニッケル、錫、亜鉛からなる物質の群からの物質または合金を有することができる。
さらに1つの態様において、第1の担体の物質は、ガラス、石英ガラス、サファイア、炭化ケイ素、グラフェン、ダイヤモンドからなる物質の群からの物質を有することができる。
さらに1つの態様において、第1の担体の物質は、半導体材料:元素状半導体:ケイ素、ゲルマニウム、αスズ、炭素化合物、例えばフラーレン、ホウ素、セレン、テルル;化合物半導体:インジウム、ガリウム、砒素、燐、アンチモン、窒素、亜鉛、カドミウム、ベリリウム、水銀;有機半導体:テトラセン、ペンタセン、フタロシアニン、ポリチオフェン、PTCDA、MePTCDI、キナクリドン、アクリドン、インダントロン、フラバントロン、ペリノン、Alq3;ならびに混合系:ポリビニルカルバゾール、TCNQ錯体からなる物質の群からの物質または物質混合物を有することができる。
さらに1つの態様において、第1の担体は、有機物質を有することができるかまたは有機物質から形成されていてよい。
さらに1つの態様において、第1の担体の物質は、ポリオレフィン(例えば、高密度ポリエチレン(PE)もしくは低密度ポリエチレン(PE)、またはポリプロピレン(PP))、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリスチレン(PS)、ポリエステル、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリイミド(PI)、ポリエーテルケトン(PEEK)からなる物質の群からの物質を有しうるかまたは当該物質から形成されていてよい。
さらに1つの態様において、第1の担体は、有機−無機ハイブリッド物質を有しうるかまたは有機−無機ハイブリッド物質から形成されていてよい。
さらに1つの態様において、第1の担体の物質は、有機変性セラミックからなる物質の群からの物質を有しうるかまたは当該物質から形成されていてよい。
さらに1つの態様において、第1の担体は、物質混合物を有しうるかまたは物質混合物から形成されていてよい。
さらに1つの態様において、第1の担体の物質は、無機物質、有機物質および/またはハイブリッド物質からなる物質の群からの物質混合物を有しうるかまたは当該物質混合物から形成されていてよい。
さらに1つの態様において、第1の担体は、約1.0μm〜約5μmの厚さを有することができ、その際にこの担体は、自立型である。
さらに1つの態様において、第1の担体は、約5μm〜約200μmの厚さを有することができる。
さらに1つの態様において、第1の担体は、約200μm〜約20cmの厚さを有することができる。
さらに1つの態様において、第1の担体の表面は、構造化を有することができる。
さらに1つの態様において、第1の担体の表面は、微視的に変えられた表面地形を有することができる。
その際に、前記表面地形は、約100nm〜約5cmの高さまたは深さ、および約100nm〜約1mの長さおよび/または幅で、周期的に、任意に、または散り散りに配置された隆起部および/または凹所を有することができる。前記の隆起部または凹所は、全ての考えられるかぎりの幾何学的形状、例えば球形または球セグメント、例えば半球または球の2/3、円筒形、立方形、ピラミッド状または3つ以上の辺を有する多角形、または幾何学的に複雑な形、例えばフックまたはリングの形、例えばアイレットの形を有することができる。
さらに1つの態様において、第1の担体の表面は、さまざまなALDプリカーサおよび/またはさまざまなMLDプリカーサを有することができる。
例えば、前記表面の微細構成的に構造化された領域は、構造化されていない領域とは異なるALDプリカーサおよび/またはMLDプリカーサを有することができる。
さらに1つの態様において、第2の担体は、機械的弾性を有することができる。
さらに1つの態様において、第2の担体は、平面状であることができる。
さらに1つの態様において、第2の担体は、幾何学的に複雑な立体形状、例えば灯油缶、樽、チューブ、羽根、ボートの胴体の形状を有することができる。
さらに1つの態様において、第2の担体は、有害物質、例えば水および/または酸素に対する拡散バリアを有することができる。
さらに1つの態様において、第2の担体の物質または物質混合物は、有害物質、例えば水および/または酸素に対する固有拡散バリアを有することができる。
さらに1つの態様において、第2の担体は、第2のシステム担体および第2のカプセル化層を有しうるかまたは第2のシステム担体および第2のカプセル化層から形成されていてよく、かつ第2の担体の拡散バリアは、有害物質、例えば水および/または酸素に対して、第2のカプセル化層により形成されていてよい。その際に、システム担体は、自立した基板、例えばフィルムまたはガラス基板として解釈されてよく、その際にこのシステム担体は、最初にカプセル化層により気密に密閉されてもよく、それによって気密の担体となりうる。
さらに1つの態様において、第2の担体は、無機物質を有しうるかまたは無機物質から形成されていてよい。
さらに1つの態様において、第2の担体の物質は、鉄、鋼、アルミニウム、銅、銀、金、パラジウム、マグネシウム、チタン、白金、ニッケル、錫、亜鉛からなる物質の群からの物質または合金を有することができる。
さらに1つの態様において、第2の担体の物質は、ガラス、石英ガラス、サファイア、炭化ケイ素、グラフェン、ダイヤモンドからなる物質の群からの物質を有することができる。
さらに1つの態様において、第2の担体の物質は、半導体材料:ケイ素、ゲルマニウム、αスズ、炭素化合物、例えばフラーレン、ホウ素、セレン、テルル;化合物半導体:インジウム、ガリウム、砒素、燐、アンチモン、窒素、亜鉛、カドミウム、ベリリウム、水銀;有機半導体:テトラセン、ペンタセン、フタロシアニン、ポリチオフェン、PTCDA、MePTCDI、キナクリドン、アクリドン、インダントロン、フラバントロン、ペリノン、Alq3;ならびに混合系:ポリビニルカルバゾール、TCNQ錯体からなる物質の群からの物質を有することができる。
さらに1つの態様において、第2の担体は、有機物質を有しうるかまたは有機物質から形成されていてよい。
さらに1つの態様において、第2の担体の物質は、ポリオレフィン(例えば、高密度ポリエチレン(PE)もしくは低密度ポリエチレン(PE)、またはポリプロピレン(PP))、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリスチレン(PS)、ポリエステル、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリイミド(PI)、ポリエーテルケトン(PEEK)からなる物質の群からの物質を有しうるかまたは当該物質から形成されていてよい。
さらに1つの態様において、第2の担体は、有機−無機ハイブリッド物質を有しうるかまたは有機−無機ハイブリッド物質から形成されていてよい。
さらに1つの態様において、第2の担体の物質は、有機変性セラミックからなる物質の群からの物質を有しうるかまたは当該物質から形成されていてよい。
さらに1つの態様において、第2の担体は、物質混合物を有しうるかまたは物質混合物から形成されていてよい。
さらに1つの態様において、第2の担体の物質は、無機物質、有機物質および/またはハイブリッド物質からなる物質の群からの物質混合物を有しうるかまたは当該物質混合物から形成されていてよい。
さらに1つの態様において、第2の担体は、約0.1μm〜約5μmの厚さを有することができ、その際にこの担体は、自立型である。
さらに1つの態様において、第2の担体は、約5μm〜約200μmの厚さを有することができる。
さらに1つの態様において、第2の担体は、約200μm〜約20cmの厚さを有することができる。
さらに1つの態様において、第2の担体の表面は、構造化を有することができる。
さらに1つの態様において、第2の担体の表面は、微視的に変えられた表面地形を有することができる。
前記表面地形は、約100nm〜約5cmの高さまたは深さ、および約100nm〜約100mの長さおよび/または幅で、周期的に、任意に、または散り散りに配置された隆起および/または凹所を有することができる。前記の隆起部または凹所は、全ての考えられるかぎりの幾何学的形状、例えば球形または球セグメント、例えば半球または球の2/3、円筒形、立方形、ピラミッド状または3つ以上の辺を有する多角形、または幾何学的に複雑な形、例えばフックまたはリングの形、例えばアイレットの形を有することができる。
さらに1つの態様において、第2の担体の表面は、さまざまなALDプリカーサおよび/またはさまざまなMLDプリカーサを有することができる。
その際に、前記表面の微細構成的に構造化された領域は、構造化されていない領域とは異なるALDプリカーサおよび/またはMLDプリカーサを有することができる。その際に、構造化された領域または構造化されていない領域は、前記担体の表面の大部分を構成する、前記表面の高さの基準面に対するものである。
さらに1つの態様において、第1の担体の化学的に構造化された表面および/または微細構成的に構造化された表面は、第2の担体の化学的に構造化された表面および/または微細構成的に構造化された表面に対して相補的な構造を有することができ、すなわちキーロック原理を化学的、微細構成的に満たすことができる。
第2のシステム担体に対する第1のシステム担体の微視的に相補的な構造化により、接合層の剪断負荷性および引張負荷性が物理的に向上されうる。それによって、例えば過圧または低圧がキャビティに作用する場合には、キャビティの機械的耐久性は、向上されうる。相補的構造とは、例えば微視的なフックとアイレットまたは隆起部と凹所であることができる。
その際に、前記システム担体の表面地形は、約100nm〜約5cmの高さまたは深さ、および約100nm〜約100mの長さおよび/または幅で、周期的に、任意に、または散り散りに配置された隆起部および/または凹所を有することができる。前記の隆起部または凹所は、全ての考えられるかぎりの幾何学的形状、例えば球形または球セグメント、例えば半球または球の2/3、円筒形、立方形、ピラミッド状または3つ以上の辺を有する多角形、または幾何学的に複雑な形、例えばフックまたはリング(アイレット)の形を有することができる。しかし、第1の担体だけを構造化しかつ第2の担体を構造化せずにおくこと、すなわち第2の担体が平滑な表面を有することも好ましい。さらに、前記構造化は、カプセル化された実施態様として、例えばカプセル化部を通過するキャビティ中の光電子素子の電気的接触に使用されうる。
さらなる態様において、第1の担体の微細構成的に相補的に構造化された表面領域は、第2の担体のプリカーサを有することができ、かつ第2の担体の微細構成的に相補的に構造化された表面領域は、第1の担体のプリカーサを有することができる。さらに、接合層は、担体の化学的に相補的に一致した場合と担体の地理学的に相補的に一致した場合にのみ、形成されうる。それによって、例えばキャビティの気密の電気的接触のために、複数の前記担体の互いの正確な方向付けが可能である。
さらに1つの態様において、第1の担体の構造化および/または第2の担体の構造化は、局在的な加熱により行なうことができるか、またはALDプリカーサおよび/またはMLDプリカーサの接合プロセスの触媒反応により行なうことができる。
さらに1つの態様において、第1の担体および/または第2の担体の単数または複数のALDプリカーサは、有機物質、無機物質または有機−無機物質を有しうるかまたは有機物質、無機物質または有機−無機物質から形成されていてよい。
ALDプリカーサとしての物質の制限されていないとみなすべき選択は、例えば以下の概要に表わされている。
Figure 0006072253
さらに前記方法の態様において、第1の担体および/または第2の担体のMLDプリカーサは、有機物質、無機物質または有機−無機物質を有しうるかまたは有機物質、無機物質または有機−無機物質から形成されていてよい。
MLDプリカーサとしての物質の制限されていないとみなすべき選択は、例えば以下の概要に表わされている。
Figure 0006072253
Figure 0006072253
MLD層は、純粋な無機層よりも高い可撓性によって傑出している。また、MLD層によりポリイミドまたはALD層とMLD層との他の組合せは、相応するプリカーサの組合せによって形成されうる。当該層は、殊に表面反応の基礎として特に適しうる。
さらに1つの態様において、第1の担体または第2の担体の表面上へのALDプリカーサおよび/またはMLDプリカーサの施与は、第1の担体または第2の担体の表面上で反応性プリカーサをもたらしうる。
さらに1つの態様において、第1の担体のALDプリカーサおよび/またはMLDプリカーサと第2の担体のALDプリカーサおよび/またはMLDプリカーサとの接合によるALD層および/またはMLD層は、前記のALD層および/またはMLD層が第1の担体と第2の担体との間でキャビティを囲むように、第2の担体につながって隙間なしに第1の担体を接合することができる。
さらに1つの態様において、第1の担体のALDプリカーサおよび/またはMLDプリカーサと第2の担体のALDプリカーサおよび/またはMLDプリカーサとを、温度変化および/または電磁線での照射により原子接合してALD層またはMLD層とすることができる。
さらに1つの態様において、温度変化によるALDプリカーサとMLDプリカーサとの原子接合は、温度上昇を示しうる。
さらに1つの態様において、ALDプリカーサとMLDプリカーサとの原子接合は、約150℃までの温度上昇により行なうことができる。
さらに1つの態様において、ALDプリカーサとMLDプリカーサとを、X線またはUV線の作用により接合してALD層および/またはMLD層とすることができる。
さらに1つの態様において、ALDプリカーサまたはMLDプリカーサは、電磁線を用いて、かつ第1の担体と第2の担体との接合部をマイクロ波で照射した後の温度上昇による温度変化により接合されて、ALD層またはMLD層とされうる。
さらに1つの態様において、前記キャビティは、有害物質、例えば水および酸素の拡散流に対して気密であるように密閉されていてよい。
さらに1つの態様において、キャビティ中で有機素子がカプセル化されていてよい。
さらに1つの態様において、第1の担体または第2の担体の表面は、同時にカプセル化すべき素子の担体またはカプセル化すべき素子であることができる。
さらに1つの態様において、第1の担体と第2の担体との気密の接合により、液体またはガスは、第1の担体と第2の担体との間のキャビティ中でカプセル化されていてよい。
拡散バリアを有する担体は、気密の担体と同義あると解釈されうる。隙間なしにつながっている、気密な第1の担体と気密な第2の担体との接合は、第1のカプセル化層と第2のカプセル化層との間にキャビティを形成する。その際に、2つの担体の拡散バリア同士の直接の接合は、重要である。前記キャビティからの、または前記キャビティ中への、ガス状物質または液状物質、例えば水および/または酸素の拡散は、不可能である。その際に、前記キャビティは、第1の担体および第2の担体によって張設されている、第1の担体と第2の担体との間の空間である。平面状の可撓性に形成された担体は、例えばフィルムであることができ、かつフィルムの折り畳みにより形成される、幾何学的に複雑な形状であることができる。その際に、第1の担体と第2の担体は、共通のシステム担体を有することができる。その際に、システム担体は、自立した基板、例えばフィルムまたはガラス基板として解釈されることができ、その際に、前記システム担体は、カプセル化層により初めて気密に密閉されていてもよく、それによって気密の担体とすることができる。第1の担体と第2の担体との共通のシステム担体は、例えば当該システム担体上の異なる領域、例えば平面状の可撓性のシステム担体、例えばフィルムの幾何学的に対向する縁部であることができる。幾何学的に複雑な形状は、例えば灯油缶、樽、チューブ、羽根、主翼、ボートの胴体の形状をとることができる。第1の担体および/または第2の担体の平面状延長部、すなわちその長さおよび幅は、約1cm〜約100mを有することができる。前記担体の平面状延長部は、正方形、長方形、円形または調製された形を有することができる。約100mのシステム担体の長さは、例えばロールツーロール方式におけるロールでのフィルムの際に好ましい。その際に、例えば第2の担体を第1の担体のための修復用小片として使用する場合には、第2のシステム担体の平面状延長部、例えば数cm2は、第1の担体の平面状延長部、例えば数m2よりも極めて狭くともよい。修復用小片としての使用における第2の担体の平面状延長部は、例えば調製されて(接合層に対するオーバーラップで)修復箇所の平面状延長部に、第1の担体の中、上方または下方で適合させることができる。
複雑に形成された平面状担体は、元通りに、ボートの胴体の例における担体であってよい、複雑に構造化された部分領域、例えばボートの胴体における穴を有することができる。第2の担体が修復用小片として形成されていてよい一方で、さらに、第1の担体は、穴を有するボートの胴体の範囲であることができる。前記修復用小片は、ボートの胴体中の穴を、ALD層またはMLD層により水の拡散から密閉することができ、すなわちボートの胴体中の穴は、第1の担体と第2の担体との間のキャビティ中で水拡散から保護すべき対象であることができ、すなわち第1の担体は、開いた平面状表面を有することができる。
前記キャビティは、例えば侵入する水および/または酸素に対する有機素子用保護空間として使用されうる。しかし、このキャビティは、例えば腐敗しやすい液体、例えば水、ワイン、医薬品のための気密の、例えば無気的な保護空間として、水漏れと同時に酸素の侵入を避けることもできる。水および酸素に対する拡散バリアとしての性質の他に、カプセル化層は、例えばカプセル化層の銀含有物質または銀含有物質混合物の場合に消毒作用を有することもできる。銀は、その消毒特性が知られており、かつ例えば密閉されたキャビティ、いわゆるチューブ中での水、ワインまたは医薬品の貯蔵に対して、細菌類の形成を阻止することができるかまたは減少させることができる。
さまざまな実施態様において、以下の方法:少なくとも1つのALDプリカーサおよび/または少なくとも1つのMLDプリカーサを第1の担体上に施与し;少なくとも1つのALDプリカーサおよび/または少なくとも1つのMLDプリカーサであって、第2の担体上に施与されている、前記のALDプリカーサおよび/またはMLDプリカーサが第1の担体上に施与されているALDプリカーサおよび/またはMLDプリカーサに対して相補的である、当該の少なくとも1つのALDプリカーサおよび/または少なくとも1つのMLDプリカーサを第2の担体上に施与し;および前記の第1の担体上に施与されている、少なくとも1つのALDプリカーサおよび/または少なくとも1つのMLDプリカーサと、前記の第2の担体上に施与されている、相補的な少なくとも1つのALDプリカーサおよび/または相補的な少なくとも1つのMLDプリカーサとを接合し;その際に第1の担体と第2の担体とは、少なくとも部分的に、第1の担体上に施与されているALDプリカーサと第2に担体上に施与されているALDプリカーサとの間の原子接合により、ALD層が形成されるように接合されており、および/または第1の担体上に施与されているMLDプリカーサと第2の担体上に施与されているMLDプリカーサとの間の原子接合により、MLD層が形成されるように接合されている、装置を製造する方法が提供される。
前記方法の1つの態様において、第1の担体は、機械的に弾性に形成されていてもよく、ただし、この弾性は、可撓性とも呼称される。
さらに前記方法の1つの態様において、第1の担体は、平面状であることができる。
さらに前記方法の1つの態様において、第1の担体は、幾何学的に複雑な立体形状を有することができる。
さらに前記方法の1つの態様において、第1の担体は、水および/または酸素に対して拡散バリアを有することができる。
さらに前記方法の1つの態様において、第1の担体の物質または物質混合物は、水および/または酸素に対して固有拡散バリアを有することができる。
さらに前記方法の1つの態様において、第1の担体は、第1のシステム担体および第1のカプセル化層を有しうるかまたは第1のシステム担体および第1のカプセル化層から形成されていてよく、かつ第1の担体の拡散バリアは、水および/または酸素に対して、第1のカプセル化層により構成されていてよい。
さらに前記方法の1つの態様において、第1の担体は、第1の担体は、無機物質を有しうるかまたは無機物質から形成されていてよい。
さらに1つの態様において、第1の担体の物質は、鉄、鋼、アルミニウム、銅、銀、金、パラジウム、マグネシウム、チタン、白金、ニッケル、錫、亜鉛からなる物質の群からの物質または合金を有することができる。
さらに1つの態様において、第1の担体の物質は、ガラス、石英ガラス、サファイア、炭化ケイ素、グラフェン、ダイヤモンドからなる物質の群からの物質を有することができる。
さらに1つの態様において、第1の担体の物質は、半導体材料:ケイ素、ゲルマニウム、αスズ、炭素化合物、例えばフラーレン、ホウ素、セレン、テルル;化合物半導体:インジウム、ガリウム、砒素、燐、アンチモン、窒素、亜鉛、カドミウム、ベリリウム、水銀;有機半導体:テトラセン、ペンタセン、フタロシアニン、ポリチオフェン、PTCDA、MePTCDI、キナクリドン、アクリドン、インダントロン、フラバントロン、ペリノン、Alq3;ならびに混合系:ポリビニルカルバゾール、TCNQ錯体からなる物質の群からの物質を有することができる。
さらに1つの態様において、第1の担体は、有機物質を有することができるかまたは有機物質から形成されていてよい。
さらに1つの態様において、第1の担体の物質は、ポリオレフィン(例えば、高密度ポリエチレン(PE)もしくは低密度ポリエチレン(PE)、またはポリプロピレン(PP))、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリスチレン(PS)、ポリエステル、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリイミド(PI)、ポリエーテルケトン(PEEK)からなる物質の群からの物質を有しうるかまたは当該物質から形成されていてよい。
さらに前記方法の1つの態様において、第1の担体は、有機−無機ハイブリッド物質を有しうるかまたは有機−無機ハイブリッド物質から形成されていてよい。
さらに前記方法の1つの態様において、第1の担体の物質は、有機変性セラミックからなる物質の群からの物質を有しうるかまたは当該物質から形成されていてよい。
さらに前記方法の1つの態様において、第1の担体は、物質混合物を有しうるかまたは物質混合物から形成されていてよい。
さらに前記方法の1つの態様において、第1の担体の物質は、無機物質、有機物質および/またはハイブリッド物質からなる物質の群からの物質混合物を有しうるかまたは当該物質混合物から形成されていてよい。
さらに前記方法の1つの態様において、第1の担体は、約0.1μm〜約5μmの厚さを有することができ、その際にこの担体は、自立型である。
さらに前記方法の1つの態様において、第1の担体は、約5μm〜約200μmの厚さを有することができる。
さらに前記方法の1つの態様において、第1の担体は、約200μm〜約20cmの厚さを有することができる。
さらに前記方法の1つの態様において、第1の担体の表面は、構造化されていてよい。
さらに前記方法の1つの態様において、第1の担体の表面は、微視的に変えられた表面地形を、ALDプリカーサおよび/またはMLDプリカーサでの第1の担体の表面への施与前に構造化することができる。
さらに前記方法の1つの態様において、第1の担体の表面は、さまざまなALDプリカーサおよび/またはさまざまなMLDプリカーサを有することができるかまたはさまざまなALDプリカーサおよび/またはさまざまなMLDプリカーサから形成されていてよい。
さらに前記方法の1つの態様において、第2の担体は、機械的に弾性に構成されていてよい。
さらに前記方法の1つの態様において、第2の担体は、平面状であることができる。
さらに前記方法の1つの態様において、第2の担体は、幾何学的に複雑な立体形状を有することができる。
さらに前記方法の1つの態様において、第2の担体は、水および/または酸素に対して拡散バリアを有することができる。
さらに前記方法の1つの態様において、第2の担体の物質または物質混合物は、水および/または酸素に対して固有拡散バリアを有することができる。
さらに前記方法の1つの態様において、第2の担体は、第2のシステム担体および第2のカプセル化層を有しうるかまたは第2のシステム担体および第2のカプセル化層から形成されていてよく、かつ第2の担体の拡散バリアは、水および/または酸素に対して、第2のカプセル化層により形成されていてよい。
さらに前記方法の1つの態様において、第2の担体は、無機物質を有しうるかまたは無機物質から形成されていてよい。
さらに1つの態様において、第2の担体の物質は、鉄、鋼、アルミニウム、銅、銀、金、パラジウム、マグネシウム、チタン、白金、ニッケル、錫、亜鉛からなる物質の群からの物質または合金を有することができる。
さらに1つの態様において、第2の担体の物質は、ガラス、石英ガラス、サファイア、炭化ケイ素、グラフェン、ダイヤモンドからなる物質の群からの物質を有することができる。
さらに1つの態様において、第2の担体の物質は、半導体材料:ケイ素、ゲルマニウム、αスズ、炭素化合物、例えばフラーレン、ホウ素、セレン、テルル;化合物半導体:インジウム、ガリウム、砒素、燐、アンチモン、窒素、亜鉛、カドミウム、ベリリウム、水銀;有機半導体:テトラセン、ペンタセン、フタロシアニン、ポリチオフェン、PTCDA、MePTCDI、キナクリドン、アクリドン、インダントロン、フラバントロン、ペリノン、Alq3;ならびに混合系:ポリビニルカルバゾール、TCNQ錯体からなる物質の群からの物質を有することができる。
さらに1つの態様において、第2の担体は、有機物質を有することができるかまたは有機物質から形成されていてよい。
さらに1つの態様において、第2の担体の物質は、ポリオレフィン(例えば、高密度ポリエチレン(PE)もしくは低密度ポリエチレン(PE)、またはポリプロピレン(PP))、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリスチレン(PS)、ポリエステル、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリイミド(PI)、ポリエーテルケトン(PEEK)からなる物質の群からの物質を有しうるかまたは当該物質から形成されていてよい。
さらに前記方法の1つの態様において、第2の担体は、有機−無機ハイブリッド物質を有しうるかまたは有機−無機ハイブリッド物質から形成されていてよい。
さらに前記方法の1つの態様において、第2の担体の物質は、有機変性セラミックからなる物質の群からの物質を有しうるかまたは当該物質から形成されていてよい。
さらに前記方法の1つの態様において、第2の担体は、物質混合物を有しうるかまたは物質混合物から形成されていてよい。
さらに前記方法の1つの態様において、第2の担体の物質は、無機物質、有機物質および/またはハイブリッド物質からなる物質の群からの物質混合物を有しうるかまたは当該物質混合物から形成されていてよい。
さらに前記方法の1つの態様において、第2の担体は、約0.1μm〜約5μmの厚さを有することができ、その際にこの担体は、自立型である。
さらに前記方法の1つの態様において、第2の担体は、約5μm〜約200μmの厚さを有することができる。
さらに前記方法の1つの態様において、第2の担体は、約200μm〜約20cmの厚さを有することができる。
さらに前記方法の1つの態様において、第2の担体の表面は、構造化を有することができる。
さらに前記方法の1つの態様において、第2の担体の表面または第2のシステム担体の表面の構造化は、微視的に変えられた表面地形を、ALDプリカーサおよび/またはMLDプリカーサでの第2の担体の表面への施与前に有することができるか、またはカプセル化層での第2のシステム担体への施与前に有することができる。
さらに前記方法の1つの態様において、第2の担体の表面は、さまざまなALDプリカーサおよび/またはさまざまなMLDプリカーサを有することができるかまたはさまざまなALDプリカーサおよび/またはさまざまなMLDプリカーサから形成されていてよい。
さらに前記方法の1つの態様において、第1の担体の化学的に構造化された表面および/または微細構成的に構造化された表面は、第2の担体の化学的に構造化された表面および/または微細構成的に構造化された表面に対して相補的に形成されうる。
さらに前記方法の1つの態様において、第1の担体の構造化および/または第2の担体の構造化は、局在的な加熱により行なうことができるか、またはALDプリカーサおよび/またはMLDプリカーサの接合プロセスの触媒反応により行なうことができる。
前記担体の構造化は、普通のフォトリソグラフィー法(前記システム担体のマスキング、露光およびエッチング)により形成させることができるか、または普通のフォトリソグラフィー法、プリカーサの化学的触媒反応、または局在的な加熱による、微細構成的にさまざまな厚さのコネクター層の施与により形成させることができる。
さらに前記方法の1つの態様において、第1の担体のALDプリカーサおよび/または第2の担体のALDプリカーサは、有機物質、無機物質または有機−無機物質を有しうるかまたは有機物質、無機物質または有機−無機物質から形成されていてよい。
さらに前記方法の1つの態様において、第1の担体または第2の担体の表面上へのALDプリカーサおよび/またはMLDプリカーサの施与は、第1の担体または第2の担体の表面上で反応性プリカーサをもたらしうる。
さらに前記方法の1つの態様において、第1の担体のALDプリカーサおよび/またはMLDプリカーサと第2の担体のALDプリカーサおよび/またはMLDプリカーサとの接合によるALD層および/またはMLD層は、前記のALD層および/またはMLD層が第1の担体と第2の担体との間でキャビティを囲むように、第2の担体につながって隙間なしに第1の担体を接合することができる。
第1の担体に対して第2の担体を方向付けした後に、熱型押し法(hot embossing)を用いて前記接合層は形成させることができ、その際に前記熱型押し法におけるラムは、コネクター層とともに、前記担体の幾何学的縁部に適合されている。
さらに前記方法の1つの態様において、第1の担体のALDプリカーサおよび/またはMLDプリカーサと第2の担体のALDプリカーサおよび/またはMLDプリカーサとを、温度変化および/または電磁線での照射により接合してALD層またはMLD層とすることができる。
さらに前記方法の1つの態様において、ALDプリカーサとMLDプリカーサとを温度上昇による温度変化により接合してALD層および/またはMLD層とすることができる。
さらに前記方法の1つの態様において、前記接合は、約150℃までの温度上昇により行なうことができる。
さらに前記方法の1つの態様において、ALDプリカーサとMLDプリカーサとを、電磁線を用いてX線またはUV線の作用により接合してALD層および/またはMLD層とすることができる。
さらに前記方法の1つの態様において、ALDプリカーサとMLDプリカーサとは、電磁線を用いて、かつ第1の担体と第2の担体との接合部をマイクロ波で照射した後の温度上昇による温度変化により接合して、ALD層またはMLD層とされうる。
さらに前記方法の1つの態様において、前記キャビティは、水および酸素の拡散流に対して気密であるように密閉されていてよい。
さらに前記方法の1つの態様において、キャビティ中で有機素子がカプセル化されていてよい。
さらに前記方法の1つの態様において、第1の担体または第2の担体の表面は、同時にカプセル化すべき素子の担体またはカプセル化すべき素子であることができる。
さらに前記方法の1つの態様において、第1の担体と第2の担体との気密な接合により、水性液体は、第1の担体と第2の担体とのキャビティ中でカプセル化されうる。
本発明の実施例は、図中に示されており、かつ以下に詳説される。
図中、同じ参照符号は、一般に異なる視点から見た同じ部分に適用する。図は、必ずしも一定の縮尺で記載されておらず、代わりに、一般に、開示された実施態様の原理が強調されて説明されている。以下の図には、さまざまな実施態様が記載されている。
気密のキャビティを示す略示横断面図。 構造化されたシステム担体を示す略示横断面図。 ALDプリカーサまたはMLDプリカーサの接合の原理を示す略示横断面図。 カプセル化装備品で包まれた有機素子を示す略示横断面図。 カプセル化装備品で包まれた有機素子を示す略示横断面図。 バリアフィルムを有する従来のカプセル化部で包まれた有機素子を示す略示横断面図。 従来のインサイチュ(in−situ)薄膜カプセル化部で包まれた有機素子を示す略示横断面図。
以下の詳細な説明には、この詳細な説明の一部をなす図に関連して、具体化するために、本開示内容が実施されうる特別な実施態様が示されている。この点に関して、方向を示す専門用語、例えば“oben:上に”、“unten:下に”、“vorne:前に”、“hinten:後ろに”、“vorderes:前方の”、“hinteres:後方の”等は、複数の図中に記載された方向決めに関連して使用される。実施態様の構成要素は、さまざまな方向決めの数において位置決定されうるので、前記の方向を示す専門用語は、具体例を示すために使用されるが、しかし、これに制限されるものではない。他の実施態様を利用し、かつ本開示内容の保護範囲を逸脱することなく、構造的または論理的に変更することができることは、自明のことである。特に別記しない限り、本明細書中に記載されたさまざまな例示的な実施態様の特徴を互いに組み合わせることができることは、自明のことである。したがって、以下の詳細な記載は、制限されて理解されるべきではなく、かつ本開示内容の保護範囲は、請求の範囲によって規定される。
本明細書の範囲内で、“verbunden:接合された”、“angeschlossen:隣接された”および“gekoppelt:連結された”の概念は、直接的な接合ならびに間接的な接合、直接的な隣接または間接的な隣接、および直接的な連結または間接的な連結を説明するために、使用される。前記図中で、同一要素または類似した要素は、有利である限り、同一の参照符号を有する。
図1は、気密な第1の担体102と気密な第2の担体104との間の気密のキャビティ100を示す。気密な第1の担体102は、第1のシステム担体106、第1のカプセル化層108および第1のコネクター層110を有することができる。気密な第2の担体104は、第2のシステム担体112、第2のカプセル化層114および第2のコネクター層116を有することができる。接合層118中で、気密な第1の担体102は、気密な第2の担体104とのボディーコンタクト領域120内にあり、かつ原子接合されていてよい。
第1のカプセル化層108、第2のカプセル化層114および接合層118は、水および酸素に対して不透過性であってよく、すなわち、水および酸素に対して気密であると解釈すべきである。カプセル化層108、114を用いると、システム担体106、112は、気密の担体102、104に対して密閉されうる。気密な第1の担体102と気密な第2の担体104との隙間のない当該接合は、第1のカプセル化層108と第2のカプセル化層114との間にキャビティ100を形成することができる。キャビティ100、すなわち担体102と104との間に張設された空間に具体化されているキャビティ100は、カプセル化層108、114および接合層118により、キャビティ122からの水および酸素124、126、128、130の拡散またはキャビティ内への水および酸素124、126、128、130の拡散から保護されうる。
第1のシステム担体106および/または第2のシステム担体112は、機械的に弾性に形成されていてよく、平面状に形成されていてよく、および/または幾何学的に複雑に形成されていてよい。平面状に可撓性の形状物は、例えばフィルムであってよく、かつ幾何学的に複雑な形状物は、フィルムを折り畳むことから引き起こされる形状物であってよい。
第1のシステム担体106および/または第2のシステム担体112は、無機物質または物質混合物、例えばポリオレフィン(例えば、高密度ポリエチレン(PE)もしくは低密度ポリエチレン(PE)、またはポリプロピレン(PP))、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリスチレン(PS)、ポリエステル、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリイミド(PI)、ポリエーテルケトン(PEEK);鉄、鋼、アルミニウム、銅、銀、金、パラジウム、マグネシウム、チタン、白金、ニッケル、錫、亜鉛からなる物質の群からの無機物質または合金から形成されていてよく;ガラス、石英ガラス、サファイア、炭化ケイ素、グラフェン、ダイヤモンドからなる物質の群からの物質、半導体材料:ケイ素、ゲルマニウム、αスズ、炭素化合物、例えばフラーレン、ホウ素、セレン、テルル;化合物半導体:インジウム、ガリウム、砒素、燐、アンチモン、窒素、亜鉛、カドミウム、ベリリウム、水銀;有機半導体:テトラセン、ペンタセン、フタロシアニン、ポリチオフェン、PTCDA、MePTCDI、キナクリドン、アクリドン、インダントロン、フラバントロン、ペリノン、Alq3;ならびに混合系:ポリビニルカルバゾール、TCNQ錯体、またはハイブリッド物質、例えば有機変性セラミックからなる物質の群から形成されていてよい。
第1のシステム担体106および/または第2のシステム担体112は、約1μm〜約20cm、例えば約1μm〜約200μm;例えば約200μm〜約2mm;例えば約2mm〜約1cm;例えば約1cm〜約20cmの厚さを有することができる。
第1のシステム担体106および/または第2のシステム担体112の平面状延長部、すなわち当該平面状延長部の長さおよび幅は、約1cm〜約100mを有することができる。前記システム担体106、112の平面状延長部は、正方形、矩形、円形または調整された形を有することができる。約100mの前記システム担体106、112の長さは、ロール・ツー・ロール方式におけるロール上のフィルムの場合に好ましい。その際に、第2のシステム担体112の平面状延長部、例えば数cm2は、例えば第2の担体104を第1の担体102のための修復小片として使用する際に、第1の担体106の平面状延長部、例えば数m2よりも極めて小さくともよい。修復小片としての使用における、第2の担体104の平面状延長部は、例えば調整して(接合層118に対する重なりとともに)第1の担体102中、第1の担体102上または第1の担体102の下の修復箇所の平面状延長部に適合させることができる。
第1のカプセル化層108、第2のカプセル化層114および接合層118は、キャビティ100内への第1のシステム担体106または第2のシステム担体112の平面側を通しての水または酸素124、128の拡散を阻止することができるか、またはキャビティ100からの第1のシステム担体106または第2のシステム担体112の平面側を通しての水または酸素124、128の拡散を阻止することができる。カプセル化層108、114は、それぞれのシステム担体106、112に対するボディーコンタクト領域内にあり、かつ約1nm〜最大約1mm、
例えば約1nm〜約50nm、
例えば約50nm〜約200nm、
例えば約200nm〜約100μm
の層厚を有することができる。カプセル化層108、114のための物質として、例えば酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化ランタニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、オキシ窒化ケイ素、インジウム錫オキシド、インジウム亜鉛オキシド、アルミニウムをドープした酸化亜鉛、ならびにこれらの混合物および合金が適当でありうる。
第1のカプセル化層108および第2のカプセル化層114は、同一かまたは異なる化学組成および/または層厚を有することができる。例えば、キャビティ100が片側で、例えば124の水および/または酸素に強力に晒されている場合には、第1のカプセル化層108は、第2の担体104とは異なる物質、第2の担体104よりも高い密度および/または層厚を有することができる。
システム担体106または112が既に水および酸素に対して固有拡散バリアを有する場合、例えばシステム担体がガラスまたは金属から形成されている場合には、さらなるカプセル化層108または114は、省略されてよい。さらに、システム担体106または112は、気密の担体102または104となりうる。
キャビティ100は、侵入する水および/または酸素124、126、128、130からの有機素子に対する保護空間として使用されうる。しかし、前記キャビティは、気密の、例えば腐りやすい液体、例えば水、ワイン、医薬品のための嫌気性保護空間として、水漏れと同時に酸素の侵入を防止する。水および酸素に対する拡散バリアとしての特性とともに、カプセル化層108または114は、例えばカプセル化層の銀含有物質または銀含有物質混合物の場合に消毒作用を有することもできる。銀は、その消毒特性が知られており、かつ例えば水、ワインまたは医薬品の貯蔵に対して、細菌類の形成を阻止することができるかまたは減少させることができる。
図2は、構造化されたシステム担体の略示横断面を示す。用途に応じて、カプセル化層108、114およびコネクター層110、116の施与前に、またはコネクター層110、116の施与前のシステム担体106または112の固有のカプセル化の際に、第1のシステム担体106および/または第2のシステム担体112を微細構成的に構造化すること202、204、208、210、212、および他の領域を構造化せずにそのままにしておくこと206は、好ましく、その際に第1の担体102および第2の担体104の構造化されていない平面206は、隆起部および凹所に対する基準高さを表わす。
第1のシステム担体106および第2のシステム担体112の構造は、微細構成的に相補的に、204に対して202、210に対して208のように互いに形成されていてよいか、または前記システム担体の一方だけが構造化されていてよく、他方のシステム担体は、構造化されずにそのままである。
第2のシステム担体112に対する第1のシステム担体106の微視的に相補的な構造202、204、208、212により、接合層118の剪断強さおよび/または引裂強さは、物理的に高められる。それによって、例えばキャビティ100に対する過圧または低圧が影響を及ぼす場合には、キャビティ100の機械的耐久性は、高められうる。相補的構造とは、例えば微視的なフックとアイレットまたは隆起部204、210と凹所208、202であることができる。
その際に、前記システム担体106、112の表面地形は、約100nm〜約5cmの高さまたは深さ、および約100nm〜約100mの長さおよび/または幅で、周期的に、任意に、または散り散りに配置された隆起部204、210および/または凹所202、208、212を有することができる。前記の隆起部204、210または凹所202、208、212は、全ての考えられるかぎりの幾何学的形状、例えば球形または球セグメント、例えば半球または球の2/3、円筒形、立方形、ピラミッド状または3つ以上の辺を有する多角形、または幾何学的に複雑な形、例えばフックまたはリング(アイレット)の形を有することができる。しかし、第1の担体106だけを構造化しかつ第2の担体112を構造化せずにそのままにしておくこと206も好ましく、すなわち、第2の担体112は、平滑な表面206を有することができる。さらに、構造212は、カプセル化された実施態様として、例えばカプセル化層108、114を通してのキャビティ100内での光電子素子の電気的接触に使用されうる。
前記担体102、104の構造化は、普通のフォトリソグラフィー法(前記システム担体106、112のマスキング、露光およびエッチング)により行なうことができるか、または微細構成的にさまざまな厚さのコネクター層110、116の施与、前記プリカーサの化学的触媒反応、または局在的な加熱または型押しにより行なうことができる。
図3は、ALD接合またはMLD接合の原理を示す略示横断面であるか、または接合層118の形成による、気密な第1の担体102と気密な第2の担体104との気密の接合300を示す。
第1の担体102および第2の担体104の上で、コネクター層110、116は、反応性表面302、304により分離されている。その際に、反応性表面302、304は、反応性ALDプリカーサおよび/または反応性MLDプリカーサを有する。その際に、第1の担体302のプリカーサは、第2の担体304のプリカーサに対して相補的に形成されていてよい。
制限されていないと見なすことができる、ALDプリカーサまたはMLDプリカーサとしての物質の選択は、例えば次の概要に表わされている。
Figure 0006072253
Figure 0006072253
Figure 0006072253
気密の担体102、104の表面上へのALDプリカーサまたはMLDプリカーサの施与は、一般的な制限なしに、第1の担体102の例につき示されるであろう。
気密の担体102の表面上への前記プリカーサの施与前に、当該表面は、任意に前処理されていてよく、例えば気密の担体102の表面の平滑化、気密の担体102の表面の粗面化、気密の担体102の表面上でのヒドロキシル基または金基の湿式化学的形成を示す。
気密の担体102の表面上には、1つ以上のALDプリカーサおよび/またはMLDプリカーサの1つ以上の層が堆積されてよい。その際に、全ての表面202、206、208上へのプリカーサの施与、または部分的に気密の担体102の表面の領域上だけ、例えば202、208の領域上だけへのプリカーサの施与、または第1の担体102の平面状表面の幾何学的縁部(図示されていない)上へのプリカーサの施与は、行なうことができない。第1の担体102の表面の部分領域上へのプリカーサの施与は、普通のフォトリソグラフィー法により制限されていてよい。
反応性表面302を有するコネクター層110の施与のために、逐次に反応性の相補的プリカーサは、ガス状で、または湿式化学的に、気密の担体102の表面上に導かれうる。そのつどの表面がそのつどのプリカーサ補体を有する場合には、ALDプリカーサまたはMLDプリカーサは、第1の担体102のそのつど露出された表面と反応するかまたはコネクター層110の既に形成された部分と反応し、かつ原子接合を形成しうる。前記反応は、全てのプリカーサに対して、自己停止されていてよく、過剰のALDプリカーサまたはMLDプリカーサは、ポンプ排出されうる。相補的プリカーサの連続して続く層状の堆積により、コネクター層110は、前記の気密の担体の表面上に施与されることができ、したがって、ALD原子層堆積(atomic layer deposition ALD)またはMLD分子層堆積(molecular layer deposition MLD)の概念が形成される。その際に、コネクター層110の露出されたプリカーサ層は、反応性プリカーサ表面302を形成することができる。このことは、第2の担体104のプリカーサ補体304を有する、接合層118における原子接合の形成にとって本質的なことであってよい。
コネクター層110の反応性ALD表面もしくは反応性MLDプリカーサ表面302、またはコネクター層116の反応性ALD表面もしくは反応性MLDプリカーサ表面304は、ボディーコンタクト領域120内で接合層118を形成させることができ、すなわち反応性表面302および304のALDプリカーサおよび/またはMLDプリカーサは、ボディーコンタクト領域120内で原子接合ALD層および/または原子接合MLD層を形成することができる。
前記原子接合は、例えばエネルギー供給を用いる乾式化学プロセスにおいて形成させることができる。前記エネルギー供給は、ALDプリカーサまたはMLDプリカーサに応じて、例えば温度上昇、電磁線、例えばX線またはUV線の供給により行なうことができるか、または温度上昇に続いて電磁線、例えばマイクロ波の作用により行なうことができる。
前記接合層118は、第1の担体102を、前記担体102、104の一方のカプセル化層の少なくとも幾何学的縁部に対して隙間なしに第2の担体106と接合させることができる。その際に、接合層118は、水および酸素に対して不透過性であることができる。コネクター層110および116は、第1の担体102と第2の担体104との接触領域120内で、プリカーサ302と304との原子接合後に接合層118とすることができる。
第1の担体102上への前記プリカーサの層状の施与は、例えば第2の担体104の反応性表面304との接合または微細構成的な構造204、210に対して、平面状206の反応性表面302を形成させるために、前記表面の構造化を生じさせてもよい。
さらなる実施例において、第1の担体202、208の微細構成的に相補的に構造化された表面領域上に、第2の担体104のプリカーサを施与することができ、かつ第1の担体102に対して、微細構成的に相補的に構造された、第2の担体204、210の表面領域上に、第1の担体302のプリカーサを施与することができる。さらに、接合層118は、担体102、104が化学的かつ微細構成的に相補的に一致している場合にのみ形成させることができる。それによって、担体102、104の方向付けは、例えばキャビティの電子的接触に対して、互いに簡易化されうる。反応性表面302、304としての異なるプリカーサ領域は、普通のリソグラフィー法(マスキング)を使用して製造することができ、例えば反応性表面302、304を形成させる前の110、116を製造する最後の工程において、既に形成されたコネクター層110または116上にマスクをもたらすことができ、このマスクは、前記表面の構造化すべき部分において、プリカーサ層302または304とコネクター層110または116との原子接合を防止する。
図4は、カプセル化装備品400で包まれた有機素子を示す略示横断面図である。
平面状素子402、例えば光電子素子、例えば有機発光ダイオード(organic light emitting diode OLED)は、有機機能性膜構造体404を素子担体406上、例えば約0.1〜5mmの厚さを有するガラス担体上に有し、かつ機械的保護部408、例えばエポキシドを有することができる。電気的接触部410は、有機機能性膜構造体404の電流供給を確保する。前記素子担体406は、気密な第1の担体102上に置かれていてよいかまたは固定されていてよく、または気密な第1の担体102の上方に置かれていてよいかまたは固定されていてよい。その際に、第1の担体102の平面寸法は、素子担体406と少なくとも同じ大きさであるかまたは素子担体406よりも大きい。第1の担体102は、機械的に剛性であり、例えば2mmの厚さおよび約15×15cm2の2つの平面状表面積を有するガラスを有することができる。ガラスは、水および酸素に対して固有の拡散バリアを有することができ、したがって、第1の担体102上のさらなるカプセル化層108を省略することができる。反応性表面302は、例えばトリメチルアルミニウム(TMA)を有することができる。コネクター層110は、TMAプリカーサおよびTMAプリカーサ補体から生じる物質であるAluconeおよび/またはAl23を有することができるかまたは前記物質であるAluconeおよび/またはAl23から形成されていてよい。
前記機械的保護部408上または前記機械的保護部408の上方には、気密な第2の担体104が置かれているかまたは固定されている。その際に、第2の担体104の平面寸法は、機械的保護部408と少なくとも同じ大きさであるかまたは機械的保護部408よりも大きく、かつそのうえ、第1の担体102に対して隙間がなく周囲を回る接触領域120を有する。第2の担体104は、例えば約0.1mmの厚さおよび約15×15cm2の平面状表面積を有するシステム担体112としての機械的に可撓性のPETフィルムを有することができる。カプセル化層114として、第2のシステム担体112上には、1つ以上の酸化物相および/または窒化物層が、例えばPECVD法および/またはALD法を用いて0.5μmで堆積されうる。カプセル化層114上またはカプセル化層114の上方で、第2の担体104は、約0.1μmの層厚を有するコネクター層114であるAluconeを有することができる。コネクター層114の反応性表面304は、ヒドロキシルを含むTMA補体、例えばエチレングリコールを有することができる。他の実施例において、前記寸法は簡単に他の寸法が選択されてもよく、したがって、上記に例示的に記載された寸法は、制限された特性を示すものではないことを指摘することができる。
第1の担体102および第2の担体104は、仮のキャビティを形成する。素子担体406、第1の担体102および第2の担体104は、互いに方向付けされ、したがって、電気的引き込み線212中には、電気的接触部410が存在する。素子担体406、第1の担体102および第2の担体104の互いの方向付けは、微細構成的な構造化部202、204、208、210を用いて簡易化されうる。
第1の担体102および第2の担体104は、方向付け後に、接触領域120内で化学的、微細構成的に相補的な反応性表面302、304を有する。担体102、104および素子402の方向付け後に、反応性表面302、304を通しての接触領域120内での温度の局在的な高まりにより、気密の接合層118は、形成されうる。それによって、仮のキャビティは、気密のキャビティ100となる。
その際に、前記カプセル化装備品400の態様は、真空下で形成されうる。微細構成的な構造化部202、204、208、210および212は、110および116の構造化により製造されうる。
さらなる実施例において、機械的保護部408を有する光電子層構造体404は、例えば直接にガラス板102上で製造されてよく、すなわち素子担体406は、該素子担体406がガラス、例えば2〜2000μmの厚さおよび15×15cm2の平面状表面積を有するガラス板から形成されている場合には、第1のシステム担体106および気密な第1の担体102に対応する。機械的保護部408を有する平面状光電子素子402は、第1の担体102の平面寸法よりも小さい平面寸法、例えば14.5×14.5cm2の平面状表面積および約20μmの厚さを有する。機械的保護部408を有する素子402は、中心部に、すなわち軸対称に、第1の担体102上に方向付けされていてよい。光電子層構造体404および機械的保護部408なしの第1の担体102の平面状縁部上には、約0.1μmの層厚を有するAlconeと反応性TMA表面302とからなるコネクター層110が施与されていてよい。気密な第2の担体104として、例えば、システム担体112としての500μmの厚さおよび15×15cm2の平面状表面積、およびカプセル化層114としての約0.5μmの厚さの酸化物層および窒化物層を有するPETフィルムが使用されうる。カプセル化層114の表面上には、0.1μmの層厚を有する、Alconeからなるコネクター層116が堆積されていてよい。コネクター層116の反応性表面304は、コネクター層上に原子接合された層であるエチレングリコールをTMA補体として有することができる。第2の担体104を第1の担体102に対して方向付けした後に、熱型押し法(hot embossing)を用いて前記接合層118は形成させることができ、その際に前記熱型押し法におけるラムは、コネクター層110、116とともに、前記担体102、104の幾何学的縁部に適合されている。
図5は、カプセル化装備品500で包まれた有機素子を示す略示横断面図である。
機械的に可撓性の担体102、104は、可撓性の平面状素子402の機械的に可撓性の性質がキャビティ100内で得られる場合に好ましく、例えば素子担体406は、プラスチックフィルム、例えば100μmの層厚を有する、PET、PEN、PC、PIから形成されていてよい。
第1の担体102および第2の担体104は、双方が機械的に弾性であることができ、例えば100μmの厚さおよび約15×15cm2の平面状表面積を有するPETフィルム106、112を有することができる。カプセル化層108、114のための物質として、0.5μmの層厚を有するSiNは、フィルム106、112上に施与されていてよい。第1の担体の反応性表面302は、例えばテレフタロイルクロリドを有することができる。第2の担体の反応性表面304は、テレフタロイルクロリド補体、例えばp−フェニレンジアミンを有することができる。コネクター層110、116は、0.1μmの厚さを有することができ、かつテレフタロイルクロリドとp−フェニレンジアミンとの原子接合から生じる物質であるポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)を有することができるかまたは該ポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)から形成されていてよい。
図6は、バリアフィルムを有する従来のカプセル化部600で包まれた有機素子を示す略示横断面図である。積層されたバリアフィルム102、104を有する有機光電素子402のカプセル化装備品において、バリアフィルム102、104は、従来、貼合せ用接着剤602で互いに接合されている。貼合せ用接着剤602は、バリアフィルム102、104の間の空間を充たした素子402を含む。バリアフィルムを用いて、前記光電子素子は、バリアフィルム方向からの水および酸素124、126から保護されている。しかし、水および酸素は、(方向を示す矢印604により表示された)側面から貼合せ用接着剤602および有機光電素子402中に侵入することができる。
図7は、従来のインサイチュ(in−situ)薄膜カプセル化部700で包まれた有機素子402を示す略示横断面図である。
インサイチュ(in−situ)薄膜カプセル化部700を有する有機光電素子402のカプセル化装備品において、有機光電素子402は、気密の担体上に施与されていてよく、例えば製造または固定されていてよい。有機光電素子402を(インサイチュ(in−situ)で)製造する場合、薄手のカプセル化層702は、有機光電素子402の上方に施与されうるかまたは有機光電素子402上に施与されうる。このインサイチュ(in−situ)での方法は、プロセスの流れを延長しかつカプセル化すべき素子のプロセスとは無関係に実施することができないという欠点を有する。
さまざまな実施態様において、水および酸素に敏感な物質、物質混合物またはバリアフィルムを有する素子を接着剤なしに気密にカプセル化することを可能にする、水および酸素に対して気密のキャビティを製造するための装置および方法を提供することである。それによって、前記の物質または素子のインサイチュ(in−situ)でのカプセル化被覆を可能な限り省略することができるが、それにもかかわらず、前記担体の任意の物質を使用することができる。そのうえ、素子担体をシステム担体として使用する場合には、さらにバリアフィルムを節約することができる。
開示された実施態様は、特別な実施態様に関連して、特に提示されかつ記載されたものであるが、当業者であれば、形式上の詳細なさまざまな変更が、係属された特許請求の範囲によって規定されたように、開示された実施態様の精神および範囲から逸脱することなく可能であることは、理解されるべきである。したがって、開示された実施態様の範囲は、係属された特許請求の範囲によって示されており、それゆえに、請求の範囲が意味する等価の範囲内での全ての変更は、本明細書中に包含される。
100 キャビティ、 102 第1の担体、 104 第2の担体、 118 原子接合部、 302 第1の担体のALDプリカーサまたはMLDプリカーサ、 304 第2の担体のALDプリカーサまたはMLDプリカーサ、 402 有機素子、 406 素子担体

Claims (14)

  1. ・ 少なくとも1つのALDプリカーサ(302)および/または少なくとも1つのMLDプリカーサ(302)で被覆されている第1の担体(102)と
    前記第1の担体(102)のALDプリカーサ(302)および/またはMLDプリカーサ(302)に対して相補的である、少なくとも1つのALDプリカーサ(304)および/または少なくとも1つのMLDプリカーサ(304)で被覆されている第2の担体(104)
    を有する、気密に密閉された有機素子を有する装置であって、
    前記第1の担体(102)と前記第2の担体(104)とは、少なくとも部分的に、前記第1の担体(102)のALDプリカーサ(302)と前記第2の担体(104)のALDプリカーサ(304)との間の原子接合部(118)により、ALD層(118)が形成されるように接合されており、たは前記第1の担体(102)のMLDプリカーサ(302)と前記第2の担体(104)のMLDプリカーサ(304)との間の原子接合部(118)により、MLD層(118)が形成されるように接合されており、
    第1の担体(102)のALDプリカーサ(302)および/またはMLDプリカーサ(302)と第2の担体(104)のALDプリカーサ(304)および/またはMLDプリカーサ(304)との接合によるALD層(118)および/またはMLD層(118)には、前記ALD層(118)および/またはMLD層(118)が第1の担体(102)と第2の担体(104)との間でキャビティ(100)を囲むように、第2の担体(104)につながって隙間なしに第1の担体(102)が接合されており、且つ
    キャビティ(100)中で有機素子(402)がカプセル化されており、前記有機素子(402)は、素子担体(406)と機械的保護部(408)との間に有機機能性膜構造体(404)を有し、
    前記素子担体(406)は、前記第1の担体(102)上に置かれているかまたは固定されており、且つ
    前記第2の担体(104)は前記機械的保護部(408)上に置かれているかまたは固定されている
    、前記装置。
  2. 前記第1の担体(102)および前記第2の担体(104)が、水および/または酸素に対して拡散バリアを有する、請求項1記載の装置。
  3. 前記キャビティ(100)が、水および酸素の拡散流に対して気密であるように密閉されている、請求項記載の装置。
  4. 前記有機素子が、有機発光ダイオードである、請求項1記載の装置。
  5. 前記第1の担体(102)の表面または前記第2の担体(104)の表面は、カプセル化すべき素子(402)の素子担体(406)であるかまたはカプセル化すべき素子(402)を有する、請求項記載の装置。
  6. カプセル化によるキャビティ内の前記有機素子(402)と電気的に接触するためのカプセル化された電気的接触部(410)をさらに含む、請求項1記載の装置。
  7. 前記電気的接触部(410)が、第1の担体(102)と第2の担体(104)との間に配置されている、請求項6記載の装置。
  8. ・ 少なくとも1つのALDプリカーサ(302)および/または少なくとも1つのMLDプリカーサ(302)を第1の担体(102)上に施与し;
    ・ 少なくとも1つのALDプリカーサ(304)および/または少なくとも1つのMLDプリカーサ(304)を、第2の担体(104)上に施与し、その際、前記第2の担体(104)上に施与されているALDプリカーサ(304)および/またはMLDプリカーサ(304)が前記第1の担体(102)上に施与されているALDプリカーサ(302)および/またはMLDプリカーサ(302)に対して相補的であり;および
    ・ 前記第1の担体(102)上に施与されている、少なくとも1つのALDプリカーサ(302)および/または少なくとも1つのMLDプリカーサ(302)と、前記第2の担体(104)上に施与されている、相補的な少なくとも1つのALDプリカーサ(304)および/または相補的な少なくとも1つのMLDプリカーサ(304)とを接合する、気密に密閉された有機素子を有する装置を製造する方法であって、
    前記第1の担体(102)と前記第2の担体(104)とは、少なくとも部分的に、前記第1の担体(102)上に施与されているALDプリカーサ(302)と前記第2の担体(104)上に施与されているALDプリカーサ(304)との間の原子接合により、ALD層(118)が形成されるように接合されており、または前記第1の担体(102)上に施与されているMLDプリカーサ(302)と前記第2の担体(104)上に施与されているMLDプリカーサ(116)との間の原子接合により、MLD層(118)が形成されるように接合されており、
    第1の担体(102)のALDプリカーサ(302)および/またはMLDプリカーサ(302)と第2の担体(104)のALDプリカーサ(304)および/またはMLDプリカーサ(304)との接合によるALD層(118)および/またはMLD層(118)には、前記のALD層(118)および/またはMLD層(118)が第1の担体(102)と第2の担体(104)との間でキャビティ(100)を囲むように、第2の担体(104)につながって隙間なしに第1の担体(102)が接合されており、且つ、
    前記キャビティ(100)中で有機素子(402)がカプセル化されており、前記有機素子(402)は、素子担体(406)と機械的保護部(408)との間に有機機能性膜構造体(404)を有し、
    前記素子担体(406)は、前記第1の担体(102)上に置かれているかまたは固定されており、且つ
    前記第2の担体(104)は前記機械的保護部(408)上に置かれているかまたは固定されている
    前記の装置を製造する方法。
  9. 前記第1の担体(102)の表面および/または前記第2の担体(104)の表面を構造化する、請求項8記載の方法。
  10. 前記第1の担体(102)の表面および/または前記第2の担体(104)の表面を複数の互いに異なるALDプリカーサで被覆し、および/または複数の互いに異なるMLDプリカーサで被覆する、請求項記載の方法。
  11. 前記第1の担体(102)の化学的に構造化された表面および/または微細構成的に構造化された表面は、前記第2の担体(104)の化学的に構造化された表面および/または微細構成的に構造化された表面に対して相補的である、請求項10記載の方法。
  12. 前記第1の担体の構造化および/または前記第2の担体の構造化は、ALDプリカーサまたはMLDプリカーサの局在的な加熱または接合プロセスの触媒反応により形成される、請求項記載の方法。
  13. ALDプリカーサおよび/またはMLDプリカーサによる前記第1の担体(102)または前記第2の担体(104)の表面被覆が、反応性ALDプリカーサおよび/または反応性MLDプリカーサを、前記第1の担体(102)または前記第2の担体(104)の表面上で形成する、請求項記載の方法。
  14. 前記有機素子が有機発光ダイオードである、請求項8記載の方法。
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