JP4608182B2 - Ｏｌｅｄデバイスのカプセル化 - Google Patents

Description

【０００１】
発明の分野
本発明は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイスに関する。より詳細には、本発明は、例えばＯＬＥＤデバイスをカプセル化することに関する。
【０００２】
発明の背景
図１は、通常のＯＬＥＤデバイス１００を示す。ＯＬＥＤデバイスは、セル電話、セルスマート電話、パーソナル・オルガナイザ、ポケットベル、看板、タッチスクリーンディスプレイ、テレコンフェレンシング装置、マルチメディア装置、バーチャルリアリティ製品及びディスプレイキオスクを含む種々の消費者用電子製品におけるディスプレイとして使用することができる。
【０００３】
ＯＬＥＤデバイスは、透明な導電性層１０５と導電性層１１５の間の１つ以上の機能層１１０の機能スタックからなる。機能スタックは、透明な基板１０１上に形成されている。導電性層は、基板上に１つ以上のセル又はピクセルを形成するためにパターン化することができる。ＯＬＥＤピクセルを制御するために、カソード及びアノードにボンドパッド１５０が結合されている。作動時には、電荷坦体が機能層内での再結合のためにカソードとアノードを経て注入される。電荷坦体の再結合は、ピクセルの機能層に可視放射線を放出させる。
【０００４】
基板上に、キャップとピクセルの間にキャビティ１４５を形成するキャップ１６０が取り付けられている。キャップが基板に接触するキャップの縁部の周りにシーラント１８７が施されている。キャップに圧力は加えられないので、キャップと基板の間に毛管力によりシーラントがクリープすることができかつデバイスを気密にシールする。しかしながら、キャップと基板の間に存在するギャップＧに基づき、シーリング幅Ｗは、シーラントを通って酸素及び湿気が浸透するのを防止するために十分な幅を有する必要がある。典型的には、シーリング幅は、約０．０１〜０．１ｍｍのギャップで約１〜２ｍｍである。このような大きなシーリング幅は、結果としてチップ領域の不十分な使用を生じ、ＯＬＥＤデバイスの小型化を制限する。
【０００５】
前記説明から明らかなように、シーリング幅を減少し、シーリングギャップＧを制御しかつ能動デバイス層の機械的損傷を防止する、ＯＬＥＤデバイスの改良されたカプセル化を提供することが所望される。
【０００６】
発明の概要
本発明は、一般にＯＬＥＤデバイスに関する。特に、本発明は、ＯＬＥＤデバイスのカプセル化に関する。１実施態様においては、基板のセル領域を包囲するシーリング囲い枠を設ける。該シーリング囲い枠は、キャップを基板上に支持しかつシーリング囲い枠の外側面に位置するシーリング領域を形成する。１実施態様においては、シーリング領域はキャップの縁部と囲い枠の間に位置し、ここにＯＬＥＤデバイスをシールするために接着剤を施す。シーリング囲い枠を使用することは、キャップと基板の間のギャップ（それにより機械的保護のためにダイオードとキャップのキャビティスペースが設けられる）及びシーリング幅を決定する。
【０００７】
発明の有利な実施例
図２は、本発明の１実施例に基づくＯＬＥＤデバイス２００を示す。該ＯＬＥＤデバイスは基板２０１を有し、該基板上にピクセルが形成される。１実施例においては、基板はガラスのような透明な基板からなる。ＯＬＥＤピクセルを支持するために基板として役立つ別のタイプの透明な材料を使用することもできる。ＯＬＥＤピクセルは、カソード１０５とアノード１１５の間に挟まれた１つ以上の有機層２１０からなる。１実施例においては、アノード及びカソードは第１及び第２の方向のストリップとして形成されている。典型的には、第１と第２の方向は互いに直交している。ＯＬＥＤピクセルは、基板のセル領域内に形成されている。カソード及びアノードにボンドパッド２５０が電気的に結合されている。ＯＬＥＤピクセルをカプセル化するためにキャップ２６０が設けられている。該キャップは、キャップをＯＬＥＤセルから分離するためにキャビティ１４５を提供する。
【０００８】
本発明によれば、キャップを支持するためにＯＬＥＤデバイスのセル領域の周辺部にシーリング囲い枠２８０が設けられている。シーリング囲い枠の高さは、キャビティ１４５を規定する。１実施例においては、シーリング囲い枠は、電極の短絡を防止するために非導電性材料からなる。少なくとも基板と接触した層が非導電性材料からなる多層シーリング囲い枠を使用することもできる。シーリング囲い枠は、シーリング囲い枠の外面２８１に当接するシーリングスペース又は領域２８５を形成する。１実施例においては、シーリング囲い枠は、キャップの縁部と囲い枠の間にシーリングスペース２８５を残す、キャップの縁部からの距離に配置されている。シーラント２８７がシーリングスペースに充満し、デバイスを気密にシールする。シーリング囲い枠の使用は、有利に、通常のカプセル化において存在するギャップ（図１におけるギャップＧ）を排除する。このことは、例えば＜１ｍｍの狭いシーリング幅で形成されたデバイスを可能にする。１実施例においては、シーリング幅は、約０．２ｍｍから１ｍｍ未満である。
【０００９】
図３〜６は、本発明の実施例に基づくＯＬＥＤデバイスの製造プロセスを示す。図３によれば、カプセル化キャップとして働く基板３６０を準備する。該基板は、例えば金属又はガラスからなる。環境から能動素子を保護することができる別のタイプの材料、例えばセラミック又は金属化フォイルを使用することもできる。基板の厚さは、例えば０．４〜２ｍｍであってよい。特にフレキシブルなデバイスを製造するために、薄い基板（０．０１〜０．２ｍｍ）を準備することも有用である。
【００１０】
シーリング囲い枠を形成するデバイス層３８０を、キャップの大部分の表面に付着させる。１実施例においては、該デバイス層は、非導電性の感光性材料、例えばフォトレジストからなる。その他の非導電性の感光性材料、例えばフォトパターン化可能なポリイミド、フォトパターン化可能なポリベンゾキサゾール、フォトパターン化可能なポリグルタルイミド及びその他の樹脂も使用可能である。囲い枠の高さ（例えば１μｍ）は、デバイス層の高さ（約０．５μｍ）よりも大きい。
【００１１】
図４によれば、シーリング囲い枠２８０を形成するためにデバイス層をパターン化する。該パターン化プロセスは、例えば選択的にレジスト層を露光し、引き続き選択された部分を除去する（即ち、ポジ型又はネガ型レジスト層の使用に基づいて露光された又は露光されなかった部分を除去する）ための現像プロセスよりなる。１実施例においては、シーリング囲い枠を、シーリング領域２８５を残す、基板２６０に縁部から一定の距離に形成する。典型的には、シーリング領域は、約０．２〜２ｍｍ幅である。該囲い枠及び基板は、ＯＬＥＤデバイスをカプセル化するためのキャップ２６０を形成する。
【００１２】
選択的に、シーリング囲い枠層として役立てるために、非導電性である非感光性材料、例えばスピンオンガラス（Spin On Glass）、ポリイミド、ポリベンゾキサゾール、ポリグルタルイミド又はベンゾシクロブテンを使用することができる。その他の非感光性材料、例えばポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレンを含むポリマー、又は酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウムのような無機材料を使用することもできる。非感光性材料のためには、デバイス層をパターン化するために、レジストのようなエッチングマスクを準備する。
【００１３】
なお別の実施例においては、シーリング囲い枠スタックを形成するために多重層を使用する。少なくともＯＬＥＤ基板に接触する最も上の層は、非導電性材料からなる。層を例えばエッチングマスクを使用してパターン化して、シーリング囲い枠を形成する。
【００１４】
図５によれば、上に形成されたＯＬＥＤデバイスを有する基板２０１を準備する。１実施例においては、該基板はガラスのような透明な材料からなる。他のタイプの材料を、基板を形成するために使用することもできる。有利な実施例においては、基板は、透明なフレキシブルな基板、例えば薄いガラス（例えば５０μｍ）、又は例えば透明なポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）、ポリ（ブチレンテレフタレート）（ＰＢＴ）、ポリ（エチレンナフタレート）（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリスルホン（ＰＳＯ）及びポリ（ｐ−フェニレンエーテルスルホン）（ＰＥＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ（ビニルクロリド）（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）又はポリ（メチルメチルアクリレート）（ＰＭＭＡ）を含むプラスチックフィルムのような別の材料からなる。１実施例においては、基板は約２０〜３００μｍの厚さである。
【００１５】
基板のセル領域に、ＯＬＥＤセルを形成する。該ＯＬＥＤセルは、第１と第２の電極１０５及び１１５を含み、それの間に少なくとも１つの有機機能層１１０を有する層のスタックからなる。ＯＬＥＤセルの製造は、例えばBurroughes et al., Nature (London) 347, 539 (1990) （これは全ての目的のために引用によって本願発明に含まれる）に記載されている。ＯＬＥＤセルへのアクセスのために、例えばボンドパッド（図示せず）を設けることができる。
【００１６】
ＯＬＥＤピクセルを有する基板上にキャップ２６０を取り付け、ＯＬＥＤデバイスのセル領域を包囲するためにシーリング囲い枠をアライニングする。キャップ及び／又は基板に圧力を加え、それらを一緒にプレスしてシーリング囲い枠と基板の間のギャップ内にシーラントがクリープするのを回避する。シーラント２８７をキャップの周りの基板上に施す。該シーラントは、例えばＵＶ硬化性エポキシからなる。その他のタイプのシーラント、例えば熱硬化性エポキシ又はアクリレートを使用することも可能である。シーラントはクリープして、キャップと基板の間のシーリング領域２８５に充満する。シーラントを例えば硬化させる（例えばＵＶ又は熱）、それによりＯＬＥＤデバイス２００を気密にシールする。
【００１７】
実施例
ＡＺ５２１４Ｅフォトレジストの１μｍ厚さの層をガラス基板上に付着させた。該ガラス基板は、約２２ｍｍ^２及び１００μｍの厚さであった。フォトレジストを付着させるためには、カール・スエス（Karl Suess）ＲＣ８スピンコーターを使用した（約１０００ｒｐｍで約２０秒間）。引き続き、レジストを９０℃で約２分間ベーキングして溶剤を除去し、その結果約１．２μｍの厚さの乾燥レジストフィルムが生じた。該乾燥レジストフィルムを、カール・スエスＭＪＢ３コンタクト露光システムを使用してＵＶ光の線量５０ｍＪ／ｃｍ^２で選択的に露光した。
【００１８】
露光後に、レジストをＡＺ７２６アルカリ性現像剤中で室温で約１分間現像した。レジストの露光された領域が溶解し、基板上にシーリング囲い枠が残った。次いで、ＯＬＥＤデバイスを有する準備した基板上にキャップ（囲い枠を有する基板）を取り付けた。囲い枠の縁部に沿って接着剤を施し、デバイスをカプセル化した。別の実施例では、準備したＯＬＥＤ基板上ににキャップを取り付ける前に、基板を約２２０℃で約１時間ベーキングしてレジストを架橋させた。架橋は、付着力を向上させると同時にレジストを例えば引き続いての処理において使用される溶剤に対して不活性にする。
【００１９】
本発明を特に種々の実施例を参照して示しかつ記載してきたが、当業者にとっては、本発明に対してその思想及び範囲を逸脱することなく修正及び変更を行うことができることは当業者にとっては自明のことである。従って、本発明の範囲は、前記記載に関連してではなく、特許請求の範囲と、その等価思想の完全な範囲とに関連して決定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 通常のＯＬＥＤデバイスを示す図である。
【図２】 本発明の１実施例を示す図である。
【図３】 本発明の１実施例に基づくＯＬＥＤデバイスの製造プロセスを示す図である。
【図４】 本発明の１実施例に基づくＯＬＥＤデバイス製造プロセスを示す図である。
【図５】 本発明の１実施例に基づくＯＬＥＤデバイス製造プロセスを示す図である。
【符号の説明】
１０１，２０１，３６０ 基板、１０５ 第１の電極（カソード）、１１０ 有機機能層、１１５ 第２の電極（アノード）、１４５ キャビティ、１５０ ボンドパッド、２００ ＯＬＥＤデバイス、２６０ キャップ、２８０ シーリング囲い枠、２８１ シーリング囲い枠の外面、２８５ シーリングスペース（領域）、２８７ シーラント、３８０ デバイス層、Ｗ シーリング幅

Claims (37)

1. セル領域、キャップ及びシーリング面を有し、該シーリング面がシーリング囲い枠及び接着剤によって形成されている基板からなるデバイスであって、
   −該シーリング囲い枠はセル領域を包囲し、
   −該キャップはシーリング囲い枠によって支持されており、
   −シーリング領域はシーリング囲い枠の外側表面に当接し、
   −接着剤は該シーリング領域内に配置されており、該接着剤がデバイスを気密にシールし、
   −該シーリング囲い枠は、シーリング面が接着剤のみによって形成されている相応するデバイスと比較してデバイスのシーリング幅を減少させ、
   −該シーリング囲い枠の高さは、キャップから基板上に配置された導電性層までの距離を規定し、かつ
   −シーリング幅はシーリング面の内面から外面までの距離であることを特徴とするデバイス。
2. セル領域がＯＬＥＤセルからなる、請求項１記載のデバイス。
3. 基板が透明な基板からなる、請求項１又は２記載のデバイス。
4. 基板がフレキシブルな基板からなる、請求項１から３までのいずれか１項記載のデバイス。
5. シーリング囲い枠が非導電性材料からなる、請求項１から４までのいずれか１項記載のデバイス。
6. 非導電性材料が、スピンオンガラス、ポリイミド、ポリベンゾキサゾール、ポリグルタルイミド、ベンゾシクロブテン又は非感光性材料、例えばポリマー又は無機材料からなる、請求項５記載のデバイス。
7. 非感光性ポリマーが、ポリエチレン、ポリスチレン又はポリプロピレンを包含し、かつ、その際、非感光性無機材料が、酸化ケイ素、窒化ケイ素又は酸化アルミニウムを包含する、請求項６記載のデバイス。
8. 接着剤が熱硬化した接着剤からなる請求項１から７までのいずれか１項記載のデバイス。
9. シーリング囲い枠が感光性材料からなる、請求項１から８までのいずれか１項記載のデバイス。
10. 感光性材料が、フォトレジスト、フォトパターン化可能なポリイミド、フォトパターン化可能なポリベンゾキサゾール又はフォトパターン化可能なポリグルタルイミドである、請求項９記載のデバイス。
11. シーリング囲い枠が多重層からなる、請求項１から１０までのいずれか１項記載のデバイス。
12. 基板と接触したシーリング囲い枠の少なくとも１つの底部層が非導電性材料からなる、請求項１１記載のデバイス。
13. シーリング囲い枠は、キャップの縁部と囲い枠の間にシーリングスペースを残す、キャップの縁部からの距離に配置されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載のデバイス。
14. 接着剤がシーリングスペースに充満する、請求項１０記載のデバイス。
15. シーリング幅Ｗが１ｍｍ未満である、請求項１から１４までのいずれか１項記載のデバイス。
16. シーリング囲い枠と基板の間のギャップＧが排除されている、請求項１から１５までのいずれか１項記載のデバイス。
17. シーリング囲い枠と基板の間に接着剤が存在しない、請求項１から１６までのいずれか１項記載のデバイス。
18. シーリング囲い枠の材料が架橋している、請求項１から１７までのいずれか１項記載のデバイス。
19. ＯＬＥＤセルは、第１と第２の電極及びその間に配置された少なくとも１つの有機層からなり、その際、導電性層及びキャップに向いている電極が、オーバーラップ領域中で直接重なり合って配置されている、請求項２から１８までのいずれか１項記載のデバイス。
20. シーリング囲い枠が基板と接触するのを確保し、かつシーリング囲い枠と基板の間のギャップ内に接着剤がクリープするのを回避するためにキャップを基板上に取り付け、かつ圧力を及ぼす間にシーリング囲い枠が寸法的に安定し続けるようにシーリング囲い枠の材料が選択される、請求項１から１９までのいずれか１項記載のデバイス。
21. セル領域、キャップ及びシーリング面を有し、該シーリング面がシーリング囲い枠及び接着剤によって形成されている基板からなるデバイスを形成する方法において、
    該セル領域を含む基板を準備し、
    該シーリング囲い枠を有するキャップを準備し、
    キャップを基板上に取り付け、その際、シーリング囲い枠はセル領域を包囲し、かつシーリング囲い枠の外側表面に当接するシーリング領域を形成し、
    基板に対するシーリング囲い枠の接触を確保するために圧力を及ぼし、かつ
    シーリング領域に接着剤を施し、該接着剤は基板を気密にシールし、その際、該シーリング囲い枠は、シーリング面が接着剤のみによって形成されている相応するデバイスと比較してデバイスのシーリング幅を減少させるために、該シーリング囲い枠の高さが、キャップから基板上に配置された導電性層までの距離を規定するように基板とキャップの間のギャップを排除し、その際、シーリング幅はシーリング面の内面から外面までの距離である、ことからなるカプセル化を含むことを特徴とする、デバイスを形成する方法。
22. 基板を準備することが、基板のセル領域内にＯＬＥＤセルを形成することを含む、請求項２１記載の方法。
23. 基板がフレキシブルな基板からなる、請求項２１又は２２記載の方法。
24. 基板が透明な基板からなる、請求項２１から２３までのいずれか１項記載の方法。
25. 囲い枠を有するキャップを準備することが、キャップ基板上にシーリング囲い枠を形成することよりなる、請求項２１から２４までのいずれか１項記載の方法。
26. シーリング囲い枠の形成が、
    キャップ基板上にデバイス層を付着させ、かつ
    デバイス層をパターン化して、キャップ基板上にシーリング囲い枠を形成することよりなる、請求項２５記載の方法。
27. デバイス層が感光性層からなる、請求項２６記載の方法。
28. 更に、接着剤を硬化させることよりなる、請求項２１から２７までのいずれか１項記載の方法。
29. シーリング囲い枠が感光性材料からなる、請求項２１から２８までのいずれか１項記載の方法。
30. セル領域、キャップ及びシーリング面を有し、該シーリング面がシーリング囲い枠及び接着剤によって形成されている基板からなるデバイスを形成する方法において、
    該セル領域を含む基板を準備し、
    該基板上にシーリング囲い枠を形成し、その際、該シーリング囲い枠はセル領域を包囲し、
    キャップを基板上に取り付け、その際、シーリング領域はシーリング囲い枠の外側表面に当接し、
    シーリング囲い枠に対するキャップの接触を確保するために圧力を及ぼし、かつ
    シーリング領域に接着剤を施し、該接着剤は基板を気密にシールし、その際、該シーリング囲い枠は、シーリング面が接着剤のみによって形成されている相応するデバイスと比較してデバイスのシーリング幅を減少させるために、該シーリング囲い枠の高さが、キャップから基板上に配置された導電性層までの距離を規定するようにキャップと基板の間のギャップを排除し、その際、シーリング幅はシーリング面の内面から外面までの距離である、ことからなるカプセル化を含むことを特徴とする、デバイスを形成する方法。
31. 基板を準備することが、基板のセル領域内にＯＬＥＤセルを形成することを含む、請求項３０記載の方法。
32. 基板がフレキシブルな基板からなる、請求項３０又は３１
    記載の方法。
33. 基板が透明な基板からなる、請求項３０から３２までのいずれか１項記載の方法。
34. シーリング囲い枠の形成が、
    基板上にデバイス層を付着させ、かつ
    デバイス層をパターン化して、基板上にシーリング囲い枠を形成することよりなる、請求項３０から３３までのいずれか１項記載の方法。
35. デバイス層が感光性層からなる、請求項３０から３４までのいずれか１項記載の方法。
36. シーリング囲い枠が感光性材料からなる、請求項３０から３５までのいずれか１項記載の方法。
37. 更に、接着剤を硬化させることよりなる、請求項３０から３６までのいずれか１項記載の方法。

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