JP6216710B2 - 有機光電子デバイス及びその封止法 - Google Patents
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Description
この封止は、代表的には、特別な接着剤(特に、低透水性を有するもの)を用いて有機デバイスに接着接合されたガラスキャップを使用して達成され得る。デバイス寿命を延ばすため、一般には、固体水分吸収材又は吸着材を基板とキャップとの間に入れる。
時間費用が少ない他のタイプの堆積(例えば、液相堆積)の使用は考え難い。なぜならば、このタイプの堆積は、下地の発光ユニット層を溶解させる傾向がある溶媒を含有するポリマー溶液の使用を必要とするからである。
この特許出願はまた、被覆レジスト層の現像後、この層のドライエッチング(例えば、反応性イオンエッチング(RIE)又は酸素プラズマ中でのエッチング)を、その厚さ、よって多層の全厚を減少させ、したがってクロストークに関するマイクロディスプレイの仕様を満足させるために(すなわち、カラーフィルターを使用したときに近隣ピクセルからの出射光のオーバーラップを予防するために)行う可能性に言及している。
しかし、ブリスター発生を予防するためにフォトレジストを有意な程度薄くすることから本質的になるこの解決法の1つの欠点は、そのことに起因して、厚さの均一性がデバイスの端部と中心部との間及び(端部と中心部との間の不均一性により)集積回路規模で損なわれるリスクにある。このリスクは、デバイスのサイズが大きければ大きいほど、尚一層顕著である。加えて、封止体のバリア特性が、レジストの薄層化により損なわれ得る。
−遠位電極の上方に位置する少なくとも1つの内側無機膜;
−この内側膜を覆う少なくとも1つの感光性ポリマー層;及び
−このポリマー層を覆う少なくとも1つの外側無機誘電バリア膜と
を備える。
また、感光層のエッチング構造は、フォトリソグラフィーによって、すなわち感光層をマスクを用いて局所的に露光し、この層を現像することによって、正確に得られ得、このエッチングにより、パッドが構造決定され、したがって正確に形成されることにも注目すべきである。
有利には、全パッドの展開表面積(脱気が生じる交換表面積に相当)は、前記少なくとも1つのポリマー層が前記少なくとも1つの内側膜をパッドの高さに等しい高さで連続的に覆う場合に有する外表面積より大きい。
有利には、前記少なくとも1つの内側膜及び/又は前記少なくとも1つの外側膜は、ALD又はPECVDにより堆積されてもよく、任意に金属と組み合わされてもよい式AlxOy、SiOx、SixNy、SiOxNy、ZnSe、Sb2O3の化合物及び透明導電性酸化物(TCO)からなる群より選択される少なくとも1つの無機化合物をベースにしてもよい。
また、有利には、前記少なくとも1つの内側膜及び/又は外側膜は、ALDにより堆積されてもよく、任意に式SiOx、SixNy又はSiOxNyの化合物と組み合わされてもよい少なくとも1つの酸化アルミニウムAl2O3をベースにしてもよい。
1つの変形として、このAMOLEDデバイスは、前記パッドが、前記ポリマー層により形成された第1の媒体とデバイスに対して外側の第2の(屈折性がより小さい)媒体との間の多くの屈折面(dioptre)を形成する、屈折により光を取り出すデバイスであり得る。この場合、パッドは、対応する波状(ondulation)の外側膜で覆われたレンズ態様の凸状外面を有していてもよい。
1つの変形として、マトリクスのピクセルは、例えば照明パネルを形成するためには、AMOLEDデバイスの場合のようには、個別にアドレス指定されていなくてもよい。
a)前記内側無機膜を、前記有機構造体及び前記ビーズの上方に、例えば前記遠位電極の直上に、原子層堆積(ALD)又はプラズマ強化化学蒸着(PECVD)により堆積させる工程であって、この膜が、任意に金属と組み合わされてもよい式AlxOy、SiOx、SixNy、SiOxNy、ZnSe、Sb2O3の化合物及び透明導電性酸化物(TCO)からなる群より好ましくは選択される少なくとも1つの無機化合物をベースにする、工程;
b)この内側膜を感光層で連続的に覆う工程であって、該感光層が、溶媒に溶解した少なくとも1つのポリマーの形態である液相で堆積され、任意に、事前に接着促進剤(例えば、シランタイプのもの)がこの膜上に堆積されていてもよい、工程;
c)この層を、予め設定した位置で、露光放射線から選択的にマスクすることによって、露光後に、一方で、各有機構造体上及び取り囲むビーズに沿って終端する各有機構造体の突出周縁部で重合し、他方で、その他の場所では脱重合して、工程d)において保護されるようにコーティングすることで有機構造体の上方にそれぞれ位置する前記離間パッドが形成されるように露光する工程;
d)この重合層を浴(例えば水酸化テトラメチルアンモニウムの浴)中に浸漬することによって現像する工程;及びその後
e)前記外側バリア膜を、前記パッドを連続して覆う層の形態で、コンフォーマル低温堆積により、好ましくは少なくとも1つの誘電化合物の原子層堆積(ALD)又はプラズマ強化化学蒸着(PECVD)により行われるコンフォーマル低温堆積により堆積させる工程。
有利には、感光層の脱気のために、工程d)の後又は工程e)の後に、熱処理工程を有機材料の耐熱温度に適合する温度であって60℃〜100℃であり得る温度にて行い得る。
また、ALDで堆積されたこの内側膜により、極性又は非極性溶媒(例えば、エタノール、水、アセトン)及びフォトレジスト現像液/ストリッパー(例えば、TMAH及びRORと呼ばれるもの)の使用が可能になる。
好ましくは、感光性ポリマーとしてポジ型フォトリソグラフィーレジストを使用し、工程c)では、各有機構造体の上方に位置する感光層は、この層が露光から保護される結果として重合する一方、残る部分が露光により脱重合される結果として溶解するように、該構造体の範囲を超えて広がるマスクにより選択的にマスクされる。
本発明の他の利点、特徴及び詳細は、単に例示の目的で提供する添付の図面を参照すると共に下記の説明から明らかとなる。
図5及び6にそれぞれ示された光電子デバイス2及び2'は各々、例えば、公知のように、代表的にはケイ素から作製され、発光ユニット4でコーティングされ、活性領域及び隣接の電気接続領域(図示せず)を規定する基板3を備えるOLEDである。発光ユニット4は内側電極6及び外側電極7を備え、その間に発光構造体8が挟まれ(図2を参照。ディスプレイという特定の場合には、例えばピクセル又はサブピクセルを形成する)、少なくとも一方の電極(この例では、外側電極7、すなわち、おそらくカソード)は、活性領域からデバイス2,2'外部への放射を可能にするため、出射光に対して透明又は半透明である。
公知でもあるように、電気絶縁体(例えば、電気絶縁性のレジスト若しくは樹脂又は酸化物若しくは窒化物)から作製された分離ビーズ9は、内側電極6のそれぞれの周縁端から広がることによって、対をなす隣り合う発光構造体8を分離する。
−内側無機「予備-封止」膜10、これは、好ましくは、OLEDユニット4の全ての活性領域の上方にALDで堆積され、例えば、5nm〜50nm(代表的には10nm〜25nm)の厚さで堆積されたAl2O3酸化物をベースにする;
−フォトレジストR(例えば、TELR-P002及びJSR420と呼ばれるポジ型レジストのいずれか)をベースにするn個のパッド12, 12'、これらは、n個の発光構造体8をそれぞれ覆い、対をなす隣り合うパッド12, 12'がビーズ9の幅d1(d1は図4及び5中横断方向で測定される)より小さい距離2Δxで離間するように、ビーズ9と一致して発光構造体8の範囲を越えて終端する;及び
−外側無機誘電バリア膜13, 13'(図5及び6中に見られ得る)、これらは、パッド12, 12'の面、該パッド12, 12'が覆っていない膜10の部分、及びユニット4の電気接続領域を連続且つ完全に覆い、膜13, 13'は、好ましくは、ALD-堆積Al2O3をベースにする。
次に、図2に見られ得るように、フォトレジストRを、湿潤プロセス(例えばスピンコーティング)で内側膜10上に堆積する。フォトレジストRは、膜10を連続的に覆うように溶媒に溶解する。この段階で、レジストRを薄層化することが可能である。
−レジストRを、予め設定した位置で、露光放射線から選択的にマスクすることによって、各発光構造体8上及び各構造体8の範囲を超えて突出し且つ該構造体を取り囲むビーズ9と一致して終端する周縁部d0で重合し、その他の場所では脱重合することにより現像工程の間に保護されるようにコーティングすることで構造体8の上方にそれぞれ位置し且つ互いに距離2Δxで離間するパッド12が形成されるように露光し;次いで
−こうして露光された重合レジストRを、浴(例えば水酸化テトラメチルアンモニウムの浴)中に浸漬することによって現像する。
これらパッド12を覆う外側膜13に関して、図5は、この実施形態において、該膜がパッド12の平坦な頂部及び同様に平坦な側部のプロフィールを酷似して追随することを示す。ここで、側部又は側面は、各パッド12の頂部に実質的に垂直である。しかし、本発明の範囲から逸脱することなく、1つの変形として、各パッドが、図4のもの以外の幾何形状の頂部及び/又は側部を有する、例えば、頂部に垂直な方向に関して少なくとも部分的に傾斜するような側部を有し、湾曲形状であり得ることも可能であることに留意すべきである(図6中のデバイス2'を参照)。
V = (d2 − 2Δx)・<z> (これは、x-及びz-方向に直交する水平方向yの単位長さ当たりの体積である)。
出願人は、図5に従うAMOLEDディスプレイ(d1 = 1.569μm、d2 = 5.098μm)を作製した。ここでも、各パッド12の突出部d0の必要条件は、幅がd1/2未満、すなわちd0<0.784μmであることである。
大きな面積について、使用するフォトレジストRの面積を縮小することにより、下地のOLEDユニット4の許容可能温度で堆積した後のレジストの効果的な脱気が可能になることに留意すべきである。
しかし、本願では、媒体の屈折率を考えなければならず、例えば、パッド12'の屈折率は1.5に設定され、デバイス2'に対して外部の媒体の屈折率は1に等しい。出射した後に構造体8により屈折する光の光路Lは、図6に概略図示される。読者は、改善された出力結合係数を有する光取り出しデバイスの動作の詳細について、例えば、論文、High-Efficiency Organic Light-Emitting Diodes, Patel, N. K、Cina, S.及びBurroughes, J. H.、IEEE Jour. Sel. Topics Quant. Elec. 8 (2002) 346-361を参照してもよい。
Claims (16)
- 有効な出射面又は吸収面と、この面の内部に向かって、基板に関して近位の電極(6)及び遠位の電極(7)の間に挿入され且つこれら電極と電気的接触をなすn個の放射線出射又は吸収有機構造体(8)のマトリクスでコーティングされた基板(3)と、有機構造体間に配置され且つ構造体のそれぞれの近位電極の間に近位電極の周縁端から広がる電気絶縁体から作製された分離ビーズ(9)とを備え、薄膜を含む気密封止体(1)を更に備え、該薄膜を含む気密封止体(1)が、
−遠位電極の上方に位置する少なくとも1つの内側無機膜(10);
−この内側膜を覆う少なくとも1つの感光性ポリマー層(R);及び
−このポリマー層を覆う少なくとも1つの外側無機誘電バリア膜(13)
を備え、
前記少なくとも1つのポリマー層は、それぞれがn個の有機構造体の上方に位置するn個のパッド(12)から形成された不連続の幾何形状にエッチングされており、該n個のパッドは、対をなす隣り合うパッドがビーズ幅(d1)より短い距離で離間するように、ビーズに沿って有機構造体の領域を超えて終端し、各パッドは頂部及び該頂部に実質的に垂直である側面を有し、
気密封入体(1)にはカラーフィルタ又は色変換層は含まれず、気密封入体(1)の上方にカラーフィルタが設けられているか又は設けられていないことを特徴とする、有機発光ダイオード(OLED)又は有機光電池(OPVC)を備えるディスプレイ、照明デバイス又は信号デバイスのような有機光電子デバイス(2)。 - カラーフィルタが気密封止体(1)の上方に設けられていることを特徴とする請求項1に記載のデバイス(2)。
- 前記パッド(12)の各々の頂部及び側面が平面であり、各パッドが1μm以上の高さであることを特徴とする請求項1又は2に記載のデバイス(2)。
- 前記パッド(12)の各々の周縁突出部が、該パッドが中央に位置する有機構造体(8)の領域を超えて突出しており、該周縁突出部が対応するビーズ(9)の幅(d1)の半分より短い幅(d0)を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のデバイス(2)。
- 前記パッド(12)の全ての展開表面積が、前記少なくとも1つのポリマー層(R)が前記少なくとも1つの内側膜(10)をパッドの高さに等しい高さ(z)で連続して覆う場合に有する外表面積より大きいことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のデバイス(2)。
- 前記パッド(12)が、ポジ型フォトレジスト(R)をベースにしていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のデバイス(2)。
- 前記少なくとも1つの内側膜(10)及び/又は前記少なくとも1つの外側膜(13)が、式AlxOy、SiOx、SixNy、SiOxNy、ZnSe、Sb2O3の化合物及び透明導電性酸化物(TCO)からなる群より選択される少なくとも1つの無機化合物をベースにしていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のデバイス(2)。
- 前記少なくとも1つの内側膜(10)及び/又は前記少なくとも1つの外側膜(13)が、少なくとも1つの酸化アルミニウムAl2O3をベースにしていることを特徴とする請求項7に記載のデバイス(2)。
- 前記少なくとも1つの酸化アルミニウムAl 2 O 3 が式SiO x 、Si x N y 又はSiO x N y の化合物と組み合わされていることを特徴とする請求項8に記載のデバイス(2)。
- アクティブマトリクス有機発光ダイオード又はAMOLEDであることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載のデバイス(2)。
- 前記出射有機構造体(8)がそれぞれピクセル又はサブピクセルを形成しているディスプレイであることを特徴とする請求項10に記載のデバイス(2)。
- 各ピクセルが、前記パッド(12)が上方に位置する前記出射有機構造体(8)によりそれぞれ形成されたR、G、Bサブピクセルにより規定されるカラーディスプレイであることを特徴とする請求項11に記載のデバイス(2)。
- 以下の工程:
a)前記内側無機膜(10)を、前記有機構造体(8)及び前記ビーズ(9)の上方に、前記遠位電極(7)の直上に、原子層堆積(ALD)又はプラズマ強化化学蒸着(PECVD)により堆積させる工程であって、該膜が、式AlxOy、SiOx、SixNy、SiOxNy、ZnSe、Sb2O3の化合物及び透明導電性酸化物(TCO)からなる群より選択される少なくとも1つの無機化合物をベースにする、工程;
b)該内側膜を前記感光層(R)で連続して覆う工程であって、該感光層(R)が、溶媒に溶解した少なくとも1つのポリマーの形態である液相で、例えばスピンコーティングにより堆積される工程;
c)この層を、予め設定した位置で、露光放射線から選択的にマスクすることによって、露光後に、一方で、各有機構造体上及び取り囲むビーズに沿って終端する各有機構造体の突出周縁部(d0)で重合し、他方で、その他の場所では脱重合して、工程d)において保護されるようにコーティングすることで有機構造体の上方にそれぞれ位置する前記離間パッド(12)が形成されるように露光する工程;
d)この重合層を浴、例えば水酸化テトラメチルアンモニウム浴中に浸漬することによって現像する工程;及びその後
e)前記外側バリア膜(13)を、前記パッドを連続的に覆う層の形態で、少なくとも1つの誘電化合物の原子層堆積(ALD)又はプラズマ増強化学蒸着(PECVD)により行われるコンフォーマル低温堆積により堆積させる工程
を連続して含むことを特徴とする、請求項1〜12のいずれか1項に記載のデバイス(2)を封止する方法。 - 工程b)において、事前に、接着促進剤が前記内側無機膜(10)に堆積されることを特徴とする請求項13に記載の封止方法。
- 工程c)の前及び/又は工程d)の後に、感光層(R)を薄層化する工程を行うことを特徴とする請求項14に記載の封止方法。
- 前記感光層(R)の脱気を容易にするために、工程d)の後又は工程e)の後に、熱処理工程を有機材料の耐熱温度に適合する温度であって60℃〜100℃であり得る温度にて行うこと
を特徴とする請求項13〜15のいずれか1項に記載の封止方法。
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