(57)【要約】      （修正有）【課題】新規の、薄膜により封入されたＯＬＥＤパネル構造、及び改善された寿命を有するパネルを作製する方法。【解決手段】ＯＬＥＤパネル１０は、複数のＯＬＥＤピクセルからなり；各ＯＬＥＤピクセルは、個別に密封封止され、隣接するピクセルから分離されている。前記ＯＬＥＤの有機積層体は、密封封止構造内に含まれ、バリア塗布された基板上に構造を作製し、グリッド１２として第１のバリア材料、ＯＬＥＤピクセル全体を封入するための第２のバリアを使用することで、達成される。第１のバリア材料は、端部の封止を提供し、ピクセルの上に堆積された第２のバリアは、上下の水分拡散からの保護を提供する。それぞれのピクセルを分離して、密封封止することで、欠陥又はパーティクル、剥離、割れ目等による水蒸気及び酸素の侵入等のダメージはいずれも、効果的にピクセル内に封じ込めることができ、それによってパネル内の他のピクセルを保護する。【選択図】図１
2020181824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と；
前記基板上に配置される、ＯＬＥＤピクセルをそれぞれ含む、複数のＯＬＥＤピクセルと；
前記基板上に配置され、前記ＯＬＥＤピクセルを囲む絶縁グリッドを形成する第１のバリア要素と； 
前記ＯＬＥＤピクセル及び前記第１のバリア要素上に配置される第２のバリア要素と、
を含む有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）であって、
前記第１のバリア要素は、主に各ＯＬＥＤピクセルに端部の封止を提供し、前記第２のバリア要素は、前記ＯＬＥＤピクセルを封入して頂部の封止を提供し、
前記第１のバリア要素及び前記第２のバリア要素が、互いに直接接触しており、
前記第１のバリア要素が、ＳｉＯ２／ＳｉＮｘの交互の層、ＳｉＯｘＣｙＨｚ／ＩＺＯ／ＳｉＯｘＣｙＨｚの交互の層、酸化インジウム亜鉛の薄膜、酸化アルミニウムの薄膜、酸化亜鉛と酸化アルミニウムの交互の薄い積層体、ＳｉＯｘＣｙＨｚのハイブリッドバリア層、及び無機ＳｉＯ２とポリマーシリコーンとのハイブリッドバリア層のいずれかであることを特徴とする有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）。
【請求項２】
前記基板が第１の表面及び第２の表面を含み、前記デバイスが更に、前記基板の前記第２の表面と、前記基板と前記ＯＬＥＤピクセルの間の前記基板の前記第１の表面と、の１つに配置される第３のバリア要素を含み、底部の封止を提供する請求項１に記載の有機発光デバイス。
【請求項３】
各ＯＬＥＤピクセルがカソード層、有機層、及びアノード層を有する積層体を含み、
各積層体がパターン形成され、第１のバリア要素によって囲まれ、前記各積層体が、隣接する積層体の有機層からの前記各ＯＬＥＤピクセルの前記有機層の分離、隣接する積層体のカソード層からの前記各ＯＬＥＤピクセルの前記カソード層の分離、及び隣接する積層体のアノード層からの前記各ＯＬＥＤピクセルの前記アノード層の分離の少なくともいずれかを行う請求項１に記載の有機発光デバイス。
【請求項４】
前記カソード層が第１のカソード層及び第２のカソード層を含み、
前記各ＯＬＥＤピクセルの前記第１のカソード層が、隣接する積層体の第１のカソード層と連続的であり、前記各ＯＬＥＤピクセルの有機層が、隣接する積層体の有機層と非連続的である、又は
前記各ＯＬＥＤピクセルの前記第１のカソード層が、隣接する積層体の第１のカソード層と連続的であり、前記各ＯＬＥＤピクセルの前記第２のカソード層及び前記有機層が、隣接する積層体の第２のカソード層及び有機層とそれぞれ非連続的である請求項３に記載の有機発光デバイス。
【請求項５】
前記基板がポリカーボネート材料、ポリイミド材料、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）材料、及びポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）材料の１つ以上を含む可撓性ポリマー材料を含む請求項１に記載の有機発光デバイス。
【請求項６】
可撓性である請求項１に記載の有機発光デバイス。
【請求項７】
前記基板、前記第１のバリア要素、前記第２のバリア要素、及び前記第３のバリア要素の少なくとも１つが耐衝撃性の透明構造を含む請求項２に記載の有機発光デバイス。
【請求項８】
有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）を作製する方法であって、
基板上に第１のバリア要素を形成して、前記基板上に配置されるＯＬＥＤピクセルのための絶縁グリッドを提供すること；
前記第１のバリア要素の境界内において、各ＯＬＥＤピクセルを前記基板上に形成し、前記第１のバリア要素が前記ＯＬＥＤピクセルを囲むようにして、前記基板上に複数のＯＬＥＤピクセルを形成すること；及び
前記ＯＬＥＤピクセル及び前記第１のバリア要素上に第２のバリア要素を形成すること、
を含み、
前記第１のバリア要素が前記各ＯＬＥＤピクセルに端部の封止を提供し、前記第２のバリア要素が前記ＯＬＥＤピクセルを封入して頂部の封止を提供し、
前記第１のバリア要素及び前記第２のバリア要素が、互いに直接接触しており、
前記第１のバリア要素が、ＳｉＯ２／ＳｉＮｘの交互の層、ＳｉＯｘＣｙＨｚ／ＩＺＯ／ＳｉＯｘＣｙＨｚの交互の層、酸化インジウム亜鉛の薄膜、酸化アルミニウムの薄膜、酸化亜鉛と酸化アルミニウムの交互の薄い積層体、ＳｉＯｘＣｙＨｚのハイブリッドバリア層、及び無機ＳｉＯ２とポリマーシリコーンとのハイブリッドバリア層のいずれかであることを特徴とする方法。
【請求項９】
前記第１のバリア要素のパターン形成が下記からなる群から選択される期間において行われる請求項８に記載の方法：
堆積中で、所望のグリッドプロファイルを得るために、１つ又は複数のシャドーマスクを用いる；
堆積後で、フォトリソグラフィーを用いる；及び
堆積後で、湿式化学エッチング及びドライエッチングの１つ以上を用い、前記ドライエッチングは、非プラズマ系エッチング、プラズマ系エッチング、及びイオンビームエッチングを含む。
【請求項１０】
前記基板がポリカーボネート材料、重合材料、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）材料、及びポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）材料の１つ以上を含む可撓性ポリマー材料を含み、薄膜バリアがアノードの形成前に前記基板の少なくとも１つの表面に形成される請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記各ＯＬＥＤピクセルがカソード層、有機層、及びアノード層を有する積層体を含み、
各積層体がパターン形成され、前記第１のバリア要素によって囲まれ、前記各積層体が、隣接する積層体の有機層からの前記各ＯＬＥＤピクセルの前記有機層の分離、隣接する積層体のカソード層からの前記各ＯＬＥＤピクセルの前記カソード層の分離、及び隣接する積層体のアノード層からの前記各ＯＬＥＤピクセルの前記アノード層の分離の少なくともいずれかを行う請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
基板と；
前記基板上に配置される、ＯＬＥＤピクセルをそれぞれ含む、複数のＯＬＥＤピクセルと；
前記基板上に配置され、前記ＯＬＥＤピクセルを囲む絶縁グリッドを形成する第１のバリア要素と；
前記ＯＬＥＤピクセル及び前記第１のバリア要素上に配置される第２のバリア要素と、
を含む有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）であって、
前記第１のバリア要素は、主に各ＯＬＥＤピクセルに端部の封止を提供し、前記第２のバリア要素は、前記ＯＬＥＤピクセルを封入して頂部の封止を提供し、
前記第１のバリア要素及び前記第２のバリア要素が、互いに直接接触しており、
前記基板が第１の表面及び第２の表面を含み、前記有機発光デバイスが更に、前記基板の前記第２の表面と、前記基板と前記ＯＬＥＤピクセルの間の前記基板の前記第１の表面と、の１つに配置される第３のバリア要素を含み、底部の封止を提供し、
前記第１のバリア要素が、金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物、金属炭化物、金属酸ホウ化物、又はそれらの組合せを含み、
前記基板が、ポリカーボネート材料、ポリイミド材料、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）材料、及びポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）材料の１つ以上を含む可撓性ポリマー材料を含み、
前記有機発光デバイスが可撓性であることを特徴とする有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づき、その出願内容の全体を参照によって援用する、２０１４年３月２７日出願の出願番号６１／９７０，９３７、Ｓｉｄｄｈａｒｔｈ  Ｈａｒｉｋｒｉｓｈｎａ  Ｍｏｈａｎらによる、 “Ｈｅｒｍｅｔｉｃａｌｌｙ  Ｓｅａｌｅｄ  Ｉｓｏｌａｔｅｄ  ＯＬＥＤ  Ｐｉｘｅｌｓ”に対する利益を主張する。
【０００２】
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の有効出願日、又はそれ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。
【０００３】
本発明は、一般に、高効率のＯＬＥＤデバイスの作製に関し、より具体的には、パネルの各ＯＬＥＤピクセルが個別に密封封止され且つ、隣接するピクセルから分離されているＯＬＥＤパネルの作製に関する。
【背景技術】
【０００４】
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ及び照明パネルは、特に水蒸気及び酸素等の大気ガスからの確実に保護することを必要とする。従来、保護は、ＯＬＥＤ及び乾燥剤を２つのガラスプレートの間に封入し、該ガラスプレートの端の周りで接着剤を用いて封止することで提供されている。この従来的な封入方法は、ディスプレイを剛性にするが、それ故に可撓性ＯＬＥＤの封入には使うことができない。ＯＬＥＤディスプレイ及び照明パネルを可撓性且つ、軽量にするために、剛性なガラスプレートに代わって、薄膜による封入を使用しなくてはならない。ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリマー基板上に作製された、可撓性ＯＬＥＤディスプレイ及び照明パネルは、基板の水蒸気バリア性が不十分であるため、デバイスの上側及び下側のいずれにおいても水蒸気からの保護を必要とする。例えば、１００μｍ厚のＰＥＴの水蒸気透過速度（ＷＶＴＲ）は、３７．８℃及び４０℃において、それぞれ約３．９ｇ／ｍ２／日及び１７ｇ／ｍ２／日である。１０，０００時間のＯＬＥＤ寿命のために必要とされる水蒸気透過速度（ＷＶＴＲ）としての最も広く引用される値は、１０−６ｇ／ｍ２／日である。同様に、同じ寿命のために必要とされる酸素透過率（ＯＴＲ）は、１０−５ｃｍ３／ｍ２／日〜１０−３ｃｍ３／ｍ２／日の間の値として報告されている（Ｌｅｗｉｓ  ａｎｄ  Ｗｅａｖｅｒ）。
【０００５】
薄膜による封入は、基板及び電子デバイスを封入するために実証されてきた。特許文献１は、水蒸気に敏感なデバイス（ＯＬＥＤ等）及び基板を封入するために「多数の」バリア積層体／ダイアド（ｄｙａｄｓ）の使用を示す。それぞれのバリア積層体又は「ダイアド（対）」は、無機材料／ポリマー層対からなる。特許文献２は、ＯＬＥＤ及び基板を封入するための勾配組成の拡散バリアの使用を開示する。この方法では、多数の交互のＳｉＯｘＮｙ／ＳｉＯｘＣｙ層をＰＥＣＶＤによって室温で堆積する。１つのハイブリッドバリア層は、例えば、ＨＭＤＳＯ／Ｏ２等、酸素等の反応性気体と有機前駆体のプラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）によって成長させることができる。バリア塗布工程は、特許文献３に記載される。バリア層は、高度に極めて不浸透性であるが、可撓性である。この材料は、室温で堆積される、無機ＳｉＯ２と高分子シリコーンとのハイブリッドである。前記バリア膜は、ガラスの透過特性及び光学特性を有するが、薄いバリア膜に低い透過性及び可撓性を付与する、ポリマーとしての性質も一部有する。
【０００６】
典型的な、ガラス又は金属箔等の剛性な基板上の薄膜が封入されたＯＬＥＤパネルを図１に示す。図１のパネル１０は、基板１５と薄膜バリア１６との間に、第１の電極（アノード）１１、絶縁グリッド１２、有機積層体１３、及び第２の電極（カソード）１４からなる。前記アノード１２は、一般に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）又は酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）等の高い仕事関数を有する透明導電性酸化物である。シート抵抗は、一般に５０〜２００ｎｍの厚さの範囲において、１０〜１００オーム／スクエアの範囲にある。これは、多くは反射カソードに使用される、シート抵抗が１オーム／スクエアよりも小さい金属とは対照的である。アノードの高いシート抵抗は、照度不均一性をもたらし、大面積の照明パネルを調整するときにより明らかになる。不均一性を改善するために、高導電性金属であるバスラインをＴＣＯ電極と電気的に接触して堆積し、図２に示されるようにパネル２０を渡る、改善された電流分布を提供することができる。図２のパネル２０は、基板２５と薄膜バリア２６との間に、第１の電極（アノード）２１、絶縁グリッド２２、有機積層体２３、及び第２の電極（カソード）２４からなる。前記絶縁グリッド２２は、図１に示されるように、作用面積を限定するために通常は前記第１の電極（アノード）２１の一部分を覆って配置される。更に、前記絶縁グリッド層２２は、バスライン２７と第２の電極（カソード）２４との間で起こる電気ショートを防ぐための、バスライン２７を覆うために必要とされる。ポリイミド等のポリマー材料及びＳｉＯ２又はＳｉ３Ｎ４等の無機絶縁材料は、従来は、アクティブマトリックス及びパッシブマトリックス有機発光ダイオードデバイスにおいてグリッドとして使われる。金属バスラインをパターン形成するための従来の方法は、フォトリソグラフィー法によるものである。幾つかのデバイス構造において、従来のシャドーマスクによって堆積された有機材料も、絶縁グリッドとして使用されてきた。有機積層体は、通常、正孔注入層（ＨＩＬ）、正孔輸送層（ＨＴＬ）、発光層（ＥＭＬ）、ブロッキング層（ＢＬ）、及び電子注入層（ＥＩＬ）を含む幾つかの層からなる。有機層は、従来の真空熱蒸着（ＶＴＥ）法によって堆積される。一般的に、発光層は、ＲＧＢサブピクセルを得るためにシャドーマスクを使ってパターン形成され、輸送層は、「ブランケットに（全面に）」堆積される。マイクロキャビティＯＬＥＤ等、他のデバイス構造において、１つ以上の注入／輸送層は、最大効率を得るためにパターン形成される。ブランケット堆積中、有機材料は、絶縁グリッドの上部と側壁（グリッドの形状による）上に堆積される。その後、デバイスを完成させるために、カソードを有機積層体の上に堆積する。バリア層を上部に堆積して、ＯＬＥＤパネルを密封して封止する。
【０００７】
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の可撓性ポリマー基板上に、典型的な薄膜により封入されたＯＬＥＤパネルを図３及び図４に示す。パネル構造は、基板の上側（アノードの前）又は基板の下側のいずれかの上に薄膜バリアを追加した以外は、剛性な基板のものと同じである。これらの薄膜バリアは、デバイスを水蒸気から保護するためにパネルの基板側に必要である。図３に示される構造において、バリア３７は、基板３５の裏側に堆積される。図３のパネル３０は、基板３５と薄膜バリア３６との間に、第１の電極（アノード）３１、絶縁グリッド３２、有機積層体３３、及び第２の電極（カソード）３４からなる。バリア３７は、基板３５の裏側に堆積される。図４において、パネル４０は、基板４５と薄膜バリア４６との間に、第１の電極（アノード）４１、絶縁グリッド４２、有機積層体４３、及び第２の電極（カソード）４４とからなる。バリア４７は、前記基板４５の上で、前記アノード４１の前に堆積される。
【０００８】
図１〜４に示される、上記の（現在の技術）薄膜により封入されたＯＬＥＤデバイス構造は、実証されてきたが、これらのパネルは、どの様な「ダメージ」に対しても丈夫なわけではない。「ダメージ」は、パネル等を曲げたり切断しているときに引き起こされる、欠陥／パーティクル、ピンホール、剥離／割れ目を含むことができる。例えば、欠陥、又はピクセル又はポリマー中に埋められた粒子がデバイスの上部に堆積された薄膜バリアを貫通した場合、有機物及びポリマー材料はいずれも、水蒸気に対して極めて透過性であるため、大気からの水蒸気がパネルを横切って広がるであろう。これは、最終的に、ダークスポット及び粗悪なパネルの原因となる。更に、ポリイミド等のポリマー材料からなる絶縁グリッドは、ポリマー中に含まれる水蒸気が放出されると、それ自身が水蒸気のリザーバーとなり、ＯＬＥＤデバイスに損傷を与えることがある。ポリマー材料が低浸透性材料によって置き換わる場合、水蒸気はいずれも放出せず、１つのピクセルから他のピクセルへの水蒸気の移動を防ぐであろう。ＳｉＯ２及びＳｉ３Ｎ４等の無機材料は、この用途のために使用されてきた。無機グリッドは効果的ではあるが、低温で、特に可撓性ポリマー基板上で加工することは難しい。ほとんどの場合、これらの層は、曲げると非常に砕けやすく、割れる。ＯＬＥＤデバイス構造内において、有機物及びカソードとの境界面における接着強さが弱いことはよく知られている。特に、高い圧縮性バリア膜がカソード上に堆積されるとき、この境界面は剥離に対して影響を受けやすくなる。更に、有機積層体はブランケットに堆積（連続的）されるため、特に曲げた後、ピクセル中の弱い部分で生じている、局所剥離／割れ目はいずれも、パネル全体を渡って伝播することがある。同様に、ダメージは、パネルの切断／成形工程中に引き起こされ、ａ）電気ショート；ｂ）有機物からのカソード及びバリアの剥離（有機物に対するカソードの接着強さは非常に弱い）；及びｃ）パネルを曲げたときの割れ目の伝播に結びつく剥離が挙げられる。更に、切断されたパネルは、切断された側で晒された端を残す。有機物又は／及びポリマーグリッドの晒された端は、パネルの突発故障の原因である水蒸気からの保護がない。例えば、図３に示されるパネルがＡＡ’に沿って切断されると；（即ち、上部バリア、カソード、有機物、アノード、基板、及び下部薄膜バリアを通って切断すること）、パネル全体は物理的にダメージを受け、光らない。有機物−カソード間の弱い境界面がパネルを渡って連続的であるため、切断工程によって引き起こされた剥離又は割れ目は、パネル全体を渡って伝播する傾向があり、突発故障をもたらす。
【０００９】
長もちするパネルを実現するために、切断後における、ダメージの伝播及び水の浸透を防ぐ確実な方法が必要である。言い換えれば、分離された密封封止ピクセルが必要である。前記分離された密封封止ピクセルは、下記から１つ以上使って実現することができる。
【００１０】
１）バリアグリッド：グリッド、特に曲げやすいディスプレイ及び電気的用途のための良いバリア性を有する可撓性材料。これは、低温で加工されるべきである。また、
【００１１】
２）分離された有機積層体：有機積層体は、パターン形成される必要があり、ピクセルを渡って連続的ではない。これによって有機物−カソード領域が除去されるので、剥離／割れ目の伝播を防ぐであろう。
【発明の概要】
【００１２】
開示される主題の実施形態によれば、従来技術に関連する問題を実質的に扱い、高効率ＯＬＥＤデバイスの作製を提供するため、更に具体的には、各パネルのＯＬＥＤピクセルが個別に密封封止され、隣接するピクセルから分離されているＯＬＥＤパネルの作製のためにシステム及び方法が提供される。
【００１３】
開示される主題の幾つかの実施形態は、新規の薄膜により封入されたＯＬＥＤパネル構造、及び改善された寿命を有するパネルを作製する方法を開示する。前記ＯＬＥＤパネルは、複数のＯＬＥＤピクセルからなり；各ＯＬＥＤピクセルは、個別に密封封止され、隣接するピクセルから分離されている。より具体的には、前記ＯＬＥＤの有機積層体は、密封封止構造内に含まれている。バリア塗布された基板上に前記構造を作製し、グリッドとして第１のバリア材料、ＯＬＥＤピクセル全体を封入するための第２のバリアを使用することで、密封封止は達成される。前記第１のバリア材料は、端部の封止を提供し、ピクセルの上に堆積された前記第２のバリアは、上下の水分拡散からの十分な保護を提供する。各ピクセルを分離して、密封封止することで、欠陥又はパーティクル、剥離、割れ目等による水蒸気及び酸素の侵入等のダメージはいずれも、効果的にピクセル内に含有されることができ、それによってパネル内の他のピクセルを保護する。従って、長い寿命のＯＬＥＤ照明パネルを製造することができる。
【００１４】
開示される主題の幾つかの実施形態は、またＯＬＥＤデバイスを作製する方法を開示する。焦点としては、バリア材料、特にバリアグリッドの作製及び有機積層体を分離するための工程を選択することである。最終的には、開示される主題の幾つかの実施形態は、実験的に試験されたときに、切断後の密封封止及びＯＬＥＤデバイスの構想を実証する。
【００１５】
多くの実施形態は、上記に記載されるが、様々な特徴及び／又は特徴の組合せを含むため、当業者は、本開示を読んだ後、幾つかの例において、これらの１つ以上の構成要素が上記で記載される構成要素又は特徴のいずれとも結びつくことができるということを理解するであろう。即ち、いずれの実施形態からの１つ以上の特徴を本発明の範囲を逸脱することなく他の実施形態の１つ以上の特徴と結びつけることができる。前述したように、明細書内又は図面内の測定値、寸法、及び材料はいずれも、一例に過ぎない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本明細書で組み入れられ、明細書の一部を形成する、添付された図面は、記述と共に本発明の実施形態を図示し、更に、発明の原理を説明し、関連する技術分野の当業者が本発明を作製し使用することを可能にするよう役立つ。
【００１７】
【図１】図１は、剛性な基板上に薄膜により封入されたＯＬＥＤパネルの断面図である。
【００１８】
【図２】図２は、剛性な基板上に薄膜により封入されたＯＬＥＤパネルの断面図である。金属バスラインが含まれる。
【００１９】
【図３】図３は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の可撓性ポリマー基板上に薄膜により封入されたＯＬＥＤパネルの断面図である。薄膜バリアは、前記基板の裏側に堆積される。
【００２０】
【図４】図４は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の可撓性ポリマー基板上に薄膜により封入されたＯＬＥＤパネルの断面図である。薄膜バリアは、アノードの前に前記基板の上に堆積される。
【００２１】
【図５】図５は、開示された主題の実施形態に係る、４つのピクセルを含む剛性な基板上に薄膜により封入されたＯＬＥＤパネルの断面図である。ＡＡ’及びＢＢ’は、切断軸である。
【００２２】
【図６】図６は、開示された主題の実施形態に係る、４つのピクセルを含む剛性な基板上に薄膜により封入されたＯＬＥＤパネルの断面図である。ＡＡ’及びＢＢ’は、切断軸である。
【００２３】
【図７】図７は、開示された主題の実施形態に係る、４つのピクセルを含む剛性な基板上に薄膜により封入されたＯＬＥＤパネルの断面図である。ＡＡ’及びＢＢ’は、切断軸である。カソードは、分離されたバスラインを通して配置される。
【００２４】
【図８】図８は、開示された主題の実施形態に係る、４つのピクセルを含む剛性な基板上に薄膜により封入されたＯＬＥＤパネルの断面図である。ＡＡ’及びＢＢ’は、切断軸である。金属バスラインが含まれる。
【００２５】
【図９】図９は、開示された主題の実施形態に係る、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の可撓性ポリマー基板上に薄膜により封入された４つのピクセルを含むＯＬＥＤパネルの断面図である。薄膜バリアは、基板の裏側に堆積される。金属バスラインが含まれる。
【００２６】
【図１０】図１０は、開示された主題の実施形態に係る、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の可撓性ポリマー基板上に薄膜により封入された、４つのピクセルを含むＯＬＥＤパネルの断面図である。薄膜バリアは、アノードの前に、基板上に堆積される。金属バスラインが含まれる。
【００２７】
【図１１】図１１は、開示された主題の実施形態に係る、４つのピクセルを含む剛性な基板上に薄膜により封入されたＯＬＥＤパネルの断面図である。ＡＡ’及びＢＢ’は、切断軸である。上部の薄膜バリアは、パターン形成される。
【００２８】
【図１２】図１２は、開示された主題の実施形態に係る、４つのピクセルを含む剛性な基板上に薄膜により封入されたＯＬＥＤパネルの断面図である。ＡＡ’及びＢＢ’は、切断軸である。上部の薄膜バリアは、パターン形成される。
【００２９】
【図１３】図１３は、開示された主題の実施形態に係る、４つのピクセルを含む剛性な基板上に薄膜により封入されたＯＬＥＤパネルの断面図である。ＡＡ’及びＢＢ’は、切断軸である。上部の薄膜バリアは、パターン形成される。金属バスラインが含まれる。
【００３０】
【図１４】図１４は、開示された主題の実施形態に係る、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の可撓性ポリマー基板上に薄膜により封入された、４つのピクセルを含むＯＬＥＤパネルの断面図である。薄膜バリアは、基板の裏側に堆積される。金属バスラインが含まれる。上部の薄膜バリアは、パターン形成される。
【００３１】
【図１５】図１５は、開示された主題の実施形態に係る、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の可撓性ポリマー基板上に薄膜により封入された、４つのピクセルを含むＯＬＥＤパネルの断面図である。薄膜バリアは、アノードの前で、基板上に堆積される。金属バスラインが含まれる。
【００３２】
【図１６】図１６は、開示された主題の実施形態に係る、４つのピクセルを含む剛性な基板上に薄膜により封入されたＯＬＥＤパネルの断面図である。ＡＡ’及びＢＢ’は、切断軸である。カソードは、ブランケットに堆積される
【００３３】
【図１７】図１７は、開示された主題の実施形態に係る、４つのピクセルを含む剛性な基板上に薄膜により封入されたＯＬＥＤパネルの断面図である。ＡＡ’及びＢＢ’は、切断軸である。カソード１はパターン形成され、カソード２はブランケットに堆積される。
【００３４】
【図１８】図１８は、開示された主題の実施形態に係る、パターン形成されたカソード部分がバリアグリッドの側壁及び上部に堆積された構造を示す。
【００３５】
【図１９】図１９は、開示された主題の実施形態に係る、パターン形成された有機積層体及びカソード部分がバリアグリッドの側壁及び上部に堆積された構造を示す。
【００３６】
【図２０】図２０は、開示された主題の実施形態に係る、バリアグリッドが連続的ではない；（即ち、隣接するピクセルは同じバリアグリッドを共有しない）構造を示す。
【００３７】
【図２１】図２１は、開示された主題の実施形態に係る、バリアグリッドが連続的ではない；（即ち、隣接するピクセルは、同じバリアグリッドを共有しない）、有機物及びカソード部分がバリアグリッドの側壁及び上部に堆積された構造を示す。
【００３８】
【図２２】図２２は、開示された主題の実施形態に係る、バリアグリッドのプロファイルを反転した構造を示す。反転したバリアグリッドは、堆積中、有機物を分離するための第２の統合されたシャドーマスクとして働く。
【００３９】
【図２３】図２３は、開示された主題の実施形態に係る、ガラス基板上で薄膜により封入されたＯＬＥＤパネルの写真を示す。
【００４０】
【図２４】図２４は、開示された主題の実施形態による、２つの、密封封止されたＯＬＥＤピクセルの写真を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。例としては、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  有機発光デバイスｓ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｃｅ」、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．、７５巻、３号、４〜６（１９９９）（「Ｂａｌｄｏ−ＩＩ」）が挙げられる。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。ＯＬＥＤに関する更に詳細な記載、及び上記で記載されている定義は、参照により組み込まれる全内容の米国特許第７，２７９，７０４号において、見ることができる。
【００４４】
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すべて小分子であると考えられている。
【００４５】
本明細書において使用される場合、「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。
【００４６】
本発明の実施形態においては、改善された寿命を有する、新規の薄膜により封入されたＯＬＥＤパネル構造、及び前記パネルの作製方法を開示する。前記ＯＬＥＤパネルは、複数のＯＬＥＤピクセルからなり；各ＯＬＥＤピクセルをそれぞれ密封封止し、隣接するピクセルから分離する。更に具体的には、前記ＯＬＥＤピクセルの有機積層体は、密封封止された構造の中に含まれる。バリア塗布された基板上に前記構造を作製し、グリッドとしての第１のバリア材料、ＯＬＥＤピクセル全体を封入するための第２のバリアを使用することで、密封封止は達成される。前記第１のバリア材料は、端部の封止を提供し、ピクセルの上に堆積された前記第２のバリアは、上下の水分拡散からの十分な保護を提供する。各ピクセルを分離して、密封封止することで、欠陥又はパーティクル、剥離、割れ目等による水蒸気及び酸素の侵入等のダメージは、事実上ピクセル内に含有されることができ、それによってパネル内の他のピクセルを保護する。ピクセルへ有機積層体及びカソード配置のパターン形成する利点は、特に可撓性ＯＬＥＤパネルのための、切断耐性を可能にすることである。有機材料及びカソード材料が周囲環境に晒されると、該材料は劣化又は離層することは一般に知られている。一方、ＩＴＯ又はＩＺＯ等のアノード材料、金を使用するバスライン、及び無機誘電体を使用するグリッドは、大気環境において安定している。したがって、有機物及びカソード材料が空気に対して晒されることから保護されている限り、デバイスはその寿命を維持するであろう。切断中、薄膜により封入されたパネルの寿命を維持するために、各ピクセルの有機物及びカソード層は、隣接するピクセルカソード層から分離される必要があり、それによって１つのピクセルの周囲環境（水蒸気及び酸素）へ晒されても、他へ伝播しない。したがって、パネルが切断されても、ピクセルのみ、又は切り口の部分的なピクセルが空気で劣化するが、パネルの残りは密封封止されたままとなる。
【００４７】
実施形態１：（パターン形成された有機物及びカソード層、並びにブランケット（全面）バリア）：
【００４８】
本発明の１つの実施形態の断面図を図５に示す。図５のパネル５０は、基板５５と薄膜バリア５６との間に、複数の電極（アノード）５１、絶縁グリッド５２、有機積層体５３、及び第２の電極（カソード）５４からなる。この図においては、３つのピクセル（ピクセル１、２、３）を含むＯＬＥＤパネルの部分が示される。照明パネルは、一般に、密封封止され、電気的に互いに接続された、これら複数のピクセルを含む。前記アノード、前記有機積層体、及び前記カソードは、パターン形成される。図６は、アノードが連続的である（パターン形成されていない）本実施形態の他のバリエーションを示す。図６のパネル６０は、基板６５と薄膜バリア６６との間に、電極（アノード）６１、絶縁グリッド６２、有機積層体６３、及び第２の電極（カソード）６４からなる。前記アノードの一部を覆って配置されるグリッドは、バリア材料である。このバリアグリッドは、ピクセルに必要とされる端部の封止を提供する。前記有機積層体は、パネル全体上を有機材料が連続的にならない方法でパターン形成される。デバイスのカソード又は頂部接触部は、有機層を覆い、ピクセルフットプリントの外側で電気的接触を形成する。これは、図７に示されるようなバスラインにカソードを接続するビアを使うか、或いは金属、又は特定のＴＣＯ材料（ＩＺＯ等）等の優れたバリアでもあるカソード材料を使うことで、達成されることができる。図７のパネル７０は、基板７５と薄膜バリア７６との間に、複数の電極（アノード）７１、絶縁グリッド７２、有機積層体７３、及び第２の電極（カソード）７４からなる。複数のバスライン７７は、非連続的なグリッド部の間に備えられる。パネル全体は、１つ以上のバリア材料によって封入された薄膜である。このバリア材料を、以後「頂部バリア」として呼ぶ。前記頂部バリアは、連続的、即ちパターン形成されない。図示された例において、頂部バリア７６は、簡略化のために平坦に示される。前記頂部バリアは、平坦でもコンフォーマルでもよい。したがって、各ピクセルにおいて、頂部バリア材料は、バリアグリッド材料に接触している。そのため、ピクセルは、密封封止され、分離されている。
【００４９】
本実施形態の他のバリエーションを図８に示す。図８のパネル８０は、基板８５と頂部バリア８６との間に、複数の電極（アノード）８１、絶縁グリッド８２、有機積層体８３、及び第２の電極（カソード）８４からなる。複数のバスライン８７も備えられる。パネル８０を渡って電流分布を改善するために金属バスライン８７を追加した以外は、デバイス構造は、図５と同じである。ここで、バリアグリッド８２は、カソード８４との電気ショートを防止するために、バスライン８７の上に設置される。更に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリマー基板上に作製される可撓性照明パネルにとって、薄膜バリアは、デバイスを水蒸気から保護するために、パネルの基板側上に必要とされる。図９及び１０に例を示す。図９に示される構造において、薄膜バリアは、基板の裏側に配置される。図９のパネル９０は、基板９５と頂部バリア９６との間に、複数の電極（アノード）９１、絶縁グリッド９２、有機積層体９３、及び第２の電極（カソード）９４からなる。複数のバスライン９７も備えられる。薄膜バリア９８は、基板９５の裏側に配置される。図１０に示される構造において、バリアは、アノードの前で、基板上部に配置される。図１０のパネル１００は、基板１０５と頂部バリア１０６との間に、複数の電極（アノード）１０１、絶縁グリッド１０２、有機積層体１０３、及び第２の電極（カソード）１０４からなる。複数のバスライン１０７も備えられる。薄膜バリア１０８は、前記アノード１０１の前で、前記基板１０５の上部に配置される。
【００５０】
本発明の新規の態様は、分離された有機積層体と合わせてバリアグリッドを用いることで達成される、各ピクセルの密封封止である。さらに具体的には、ＯＬＥＤピクセルの有機積層体は、密封された封止構造自体の中に含まれる。
【００５１】
本発明の幾つかの実施形態に係るバリアグリッド材料は、パターン形成してＯＬＥＤピクセルの各有機積層体を分離し、デバイスのデザイン及び用途に応じて透明又は不透明であることができる。金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物、金属炭化物、金属酸ホウ化物、及びこれらの組合せ等の無機材料は、バリアグリッド材料として使用されることができる。無機グリッドは、剛性な基板に効果的ではあるが、特に可撓性ポリマー基板上で、低温で加工することが難しい。更に、ほとんどの場合、これらの層は、曲げると砕けやすくひびが入る。代替ものとして、ＳｉＯｘＣｙＨｚ等のハイブリッドバリア材料の使用がある。幾つかの有機物は、欠陥や内部ストレスによるひび割れ又は剥離を生じることなく、厚い層を作製することが確実であるため好まれる。この有機物は、膜の可撓性を改善することもできる。このような例の１つは、ＵＳ  ７，９６８，１４６  Ｂ２で示されるハイブリッドバリアである。この材料は、無機ＳｉＯ２及び高分子シリコーンとのハイブリッドである。このバリアグリッドは、必要とされる端部の封止をピクセルに提供する。バリアグリッドのパターン形成は、選ばれるバリア材料による。例えば、前記ハイブリッド材料であるＳｉＯｘＣｙＨｚが選ばれる場合、パターン形成はウェットエッチング又はドライエッチングによって達成される。ドライエッチング法は、プラズマエッチング、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、及びディープ反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）等が挙げられる。
【００５２】
ＯＬＥＤピクセルの各有機積層体は、本発明の幾つかの実施形態に係るバリアグリッドによってパターン形成及び分離され、ＯＬＥＤ中の有機物とカソードの境界面における接着強さは弱いということを考慮に入れている。特に、高い圧縮性バリア膜がカソード上に堆積されるとき、この境界面は剥離に対して影響を受けやすくなる。有機積層体がブランケットに堆積（連続的）されている場合、ピクセル中の弱い部分で生じている、局所剥離はいずれも、他のピクセルへ伝わることがある。剥離／割れ目の伝播を避けるために、有機積層体は、パネル全体を渡って有機材料が連続的にならないような方法で、パターン形成される。したがって、有機積層体は、隣接するピクセルから「分離」されている。この構造上に堆積された頂部バリアは、分離されたピクセルを形成するグリッド材料と接触している。ピクセル中の弱い部分で生じている、局所剥離／割れ目のいずれも、ピクセルで止められるので、広がらない。したがって、各ピクセルにおいて、頂部バリア材料は、バリアグリッド材料と接触している。そのため、ピクセルは密封封止及び分離されている。
【００５３】
図５〜１０に関して、このパネルがＡＡ’に沿って（即ち、頂部バリア、カソード、有機物、アノード、基板、及び薄膜バリア（ある場合）を通って）切断される場合、下記に述べられる幾つかの挙動でピクセルを損傷することがある。ａ）電気ショートの発生；ｂ）有機物からのカソード及びバリアの剥離；ｃ）パネルを曲げたときの剥離／割れ目の伝播。切断工程の後、ピクセル１は傷つけられるが、ピクセル０、２、及び３は無傷のままである。有機積層体が分離されているため、剥離／割れ目はピクセル０、２、及び３にまで広がらない。更に、グリッドがバリア材料でできているため、ピクセル０、２、及び３は密封封止されているままである。
【００５４】
パネルをＢＢ’に沿って（即ち、頂部バリア、バリアグリッド、基板、及び薄膜バリア（ある場合）を通って）切断した場合、この領域は弱い有機物−カソード境界面を有さないため、ピクセルはいずれも損傷されない。更に、バリアグリッドと頂部バリア間の接着強さは、非常に良好である。電気的接触が損なわれていないため、ピクセル０、１、２、及び３は、機能するであろう。有機積層体が分離され、密封封止されているままであるため、剥離／割れ目はピクセル０、１、２、又は３へ広がらない。全ての場合において、パネルの寿命はバリアグリッドの端部の封止力によって決定される。
【００５５】
実施形態２（パターン形成された有機物、カソード、及びバリア）：
【００５６】
本発明の他の実施形態においては、ピクセルを更に分離するために、頂部バリアもパターン形成される。この実施形態を図１１に示す。図１１のパネル１１０は、基板１１５とパターン形成された頂部バリア１１６との間に、複数の電極（アノード）１１１、絶縁グリッド１１２、有機積層体１１３、及び第２の電極（カソード）１１４からなる。図１２は、アノードが連続的である（パターン形成されていない）本実施形態の他のバリエーションを示す。図１２のパネル１２０は、基板１２５とパターン形成された頂部バリア１２６との間に、電極（アノード）１２１、絶縁グリッド１２２、有機積層体１２３、及び第２の電極（カソード）１２４からなる。前記有機積層体１２３、前記カソード１２４、及び頂部薄膜バリア１２６は、パターン形成される。前記アノード１２１の一部を覆って配置される前記グリッド１２２は、バリア材料である。このバリアグリッドは、ピクセル１、２、及び３のために、必要とされる端部の封止を提供する。前記有機積層体は、バリアグリッドの頂部又は外壁に有機材料が直接堆積されないような方法でパターン形成され、言い換えれば、有機材料がパネル全体に対して連続的ではない。これは、カソードをバスラインに接続するビアを使用するか、或いは金属、又は特定のＴＣＯ材料（ＩＺＯ等）等の優れたバリアでもあるカソード材料を使うことで、達成されることができる。したがって、各ピクセルにおいて、頂部バリア材料は、バリアグリッド材料と接触している。そのため、ピクセルは、密封封止され、分離されている。
【００５７】
本実施形態の他のバリエーションを図１３に示す。図１３のパネル１３０は、基板１３５とパターン形成された頂部バリア１３６との間に、複数の電極（アノード）１３１、絶縁グリッド１３２、有機積層体１３３、及び第２の電極（カソード）１３４からなる。パネルを渡って電流分布を改善するための金属バスライン１３７を追加した以外は、デバイス構造は、図１１と同じである。ここで、バリアグリッド１３２は、カソード１３４との電気ショートを防止するために、バスライン１３７上に設置される。
【００５８】
更に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリマー基板上に作製される可撓性照明パネルにとって、デバイスを水蒸気から保護するために、薄膜バリアをパネルの基板側上に必要とする。図１４及び１５に例を示す。図１４において、薄膜バリアは、基板の裏側に配置され、図１５においては、バリアは、アノードの前で基板上に配置される。図１４のパネル１４０は、基板１４５とパターン形成された頂部バリア１４６との間に、電極（アノード）１４１、絶縁グリッド１４２、有機積層体１４３、及び第２の電極（カソード）１４４からなる。複数のバスライン１４７も備えられる。薄膜バリア１４８は、前記基板１４５の裏側に配置される。図１５に示される構造においては、バリアは、アノードの前で基板の上部に配置される。図１５のパネル１５０は、基板１５５とパターン形成された頂部バリア１５６との間に、電極（アノード）１５１、絶縁グリッド１５２、有機積層体１５３、及び第２の電極（カソード）１５４からなる。複数のバスライン１５７も備えられる。薄膜バリア１５８は、前記アノード１５１の前で、前記基板１５５の上に配置される。
【００５９】
このパネルをＡＡ’に沿って（即ち、頂部バリア、カソード、有機物、アノード、基板、及び底部薄膜バリアを通って）切断する場合、ピクセル１は物理的に破壊され、光らない。更に、下記に述べられる他の挙動において、切断工程は、ピクセルを損傷することがある。ａ）電気ショートの発生；ｂ）有機物からのカソード及びバリアの剥離；ｃ）パネルを曲げたときの剥離／割れ目の伝播。切断工程の後、ピクセル１は傷つけられるが、ピクセル０、２、及び３は無傷のままである。有機積層体が分離されているため、剥離／割れ目はピクセル０、２、及び３にまで広がらない。更に、グリッドがバリア材料でできているため、ピクセル０、２、及び３は、密封封止されているままである。
【００６０】
パネルをＢＢ’に沿って（即ち、バリアグリッド、基板、及び底部薄膜バリア（ある場合）を通って）切断した場合、この領域は、有機物−カソードの弱い境界面を有さないため、ピクセルはいずれも損傷されない。更に、バリアグリッドと頂部バリア間の接着強さは、非常に良好である。電気的接触が損なわれていないため、ピクセル０、２、及び３は、作用するであろう。有機積層体が分離され、密封封止されているままであるため、剥離／割れ目は、ピクセル０、２、及び３へ広がらない。
【００６１】
これらすべての場合において、パネルの寿命は、バリアグリッドの端部の封止能力によって決定される。
【００６２】
剛性な基板に対する、実施形態１及び２の他のバリエーションを図１６〜２２に示す。金属バスライン、ヒューズ、及び底部バリア層を含む様々な他の組み合わせは、基板の全てのタイプに可能である。全ての構造において、ＯＬＥＤピクセルの有機積層体は、密封封止された構造自体に含まれる。
【００６３】
図１６は、カソードが連続的である（パターン形成されていない）構造を示す。図１６のパネル１６０は、基板１６５と頂部バリア１６６との間に、複数の電極（アノード）１６１、絶縁グリッド１６２、有機積層体１６３、及び連続的な第２の電極（カソード）１６４からなる。ここで述べられる前記カソード１６４は、単層又は多層から形成されることができる。更に、前記カソードが多数の層から成る場合、図１７に示されるように、第１のカソードはパターン形成され、第２のカソードは、連続的であることができる。図１７のパネル１７０は、基板１７６と頂部バリア１７７との間に、複数の電極（アノード）１７１、絶縁グリッド１７２、有機積層体１７３、パターン形成された第２の電極層（カソード）１７４、及び連続的な第２の電極層（カソード）１７５からなる。例えば、二層のカソードは、Ｃａ／ＩＺＯ又はＭｇ：Ａｇ／ＩＺＯであることができる。活性領域（グリッド境界内）においてパターン形成された電極（カソード）１７４として、Ｃａ又はＭｇを堆積することができ、連続的な（カソード）１７５として、前記ＩＺＯを堆積することができる。特にパネルを切断した後において、反応性で低仕事関数の反射／透明カソードと比較すると、ＩＺＯは水蒸気に対して反応性を持たないため、有利である。
【００６４】
図１８は、パターン形成されたカソードの部分がバリアグリッドの側壁及び頂部に堆積されている構造を示す。図１８のパネル１８０は、基板１８５と頂部バリア１８６との間に、複数の電極（アノード）１８１、絶縁グリッド１８２、有機積層体１８３、及び第２の電極（カソード）１８４からなる。パターン形成された前記カソード１８４の部分は、前記バリアグリッド１８２の側壁及び頂部に堆積されている。図１９は、パターン化された有機物及びカソードがバリアグリッドの側壁及び頂部に堆積される構造を示す。図１９のパネル１９０は、基板１９５と頂部バリア１９６との間に、複数の電極（アノード）１９１、絶縁グリッド１９２、有機積層体１９３、及び第２の電極（カソード）１９４からなる。パターン形成された有機物１９３及びカソード１９４の部分はいずれも、前記バリアグリッド１９２の側壁及び頂部に堆積されている。図２０は、バリアグリッドが連続的ではない（即ち、隣接するピクセルが同じバリアグリッドを共有しない）構造を示す。図２０のパネル２００は、基板２０５と頂部バリア２０６との間に、複数の電極（アノード）２０１、絶縁グリッド２０２、有機積層体２０３、及び第２の電極（カソード）２０４からなる。バリアグリッド２０２は、ピクセル０、１、２、及び３を渡って連続的ではない。図２１は、バリアグリッドが連続的ではく（即ち、隣接するピクセルが同じバリアグリッドを共有しない）、有機物及びカソードが前記バリアグリッドの側壁及び頂部に堆積されている構造を示す。図２１のパネル２１０は、基板２１５及び頂部バリア２１６との間に、複数の電極（アノード）２１１、絶縁グリッド２１２、有機積層体２１３、及び第２の電極（カソード）２１４からなる。前記バリアグリッド２１２は、ピクセル０、１、２、及び３を渡って連続的ではない。更に、パターン化された前記有機物２１３及び前記カソード２１４のいずれの部分は、前記バリアグリッド２１２の側壁及び頂部に堆積される。図２２は、バリアグリッドのプロファイルを反転させた構造を示す。図２１のパネル２２０は、基板２２５と頂部バリア２２６との間に、複数の電極（アノード）２２１、絶縁グリッド２２２、有機積層体２２３、及び第２の電極（カソード）２２４からなる。反転させた前記バリアグリッド２２２は、堆積中、有機積層体２１３及び／又はカソード２２４の分離のための第２の統合されたシャドーマスクとして作用する。
【００６５】
本発明の他の態様は、上記の構造において示される密封封止されたＯＬＥＤピクセルを作製する方法を開示する。本発明は、特に、発明の幾つかの実施形態に係るバリアグリッド及び分離された有機積層体を作製する方法を示す。
【００６６】
剛性な基板において、パターン形成されたアノードは、直接基板上に配置される。ポリマー基板において、アノードを堆積する前に、薄膜バリアを基板の上側及び／又は下側に配置することができる。その後、バリアグリッドをアノードの一部に配置する。続いて、グリッドを堆積中、又は堆積後にパターン形成する。堆積中又は堆積後のいずれかにおいて、有機積層体を堆積し分離する。ピクセルを完成させるためにカソードを堆積する。その後、ピクセル全体を薄膜バリアで封入し、ＯＬＥＤピクセルを密封封止する。
【００６７】
本発明の幾つかの実施形態によれば、バリアグリッドは、真空蒸着によって作製される。真空蒸着としては、スパッタリング、化学蒸着、蒸発、昇華、原子層蒸着（ＡＬＤ）、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、プラズマ誘起原子層蒸着法、及びこれらの組合せ等が挙げられるが、これらに限定されない。所望のグリッドのプロファイルを得るためのバリアグリッドのパターン形成は、堆積中、又は堆積後のうち少なくともいずれかにおいて、達成される。堆積中、技術は、所望のグリッドプロファイルを得るために１つ又は複数のシャドーマスクの使用が挙げられるが、これらに限定されない。堆積後のパターン形成技術は、フォトリソグラフィー、及び湿式化学エッチング、ドライエッチング、又はこれらの組合せが挙げられるが、これらに限定されない。ドライエッチング工程は、非プラズマ系エッチング、プラズマ系エッチング、及びイオンビームエッチングが挙げられる。
【００６８】
バリアグリッドは、１つの材料又は異なる材料から作製されることができる。例えば、材料をスパッタリングによって堆積させる場合、この層を得るために、異なる組成物のスパッタリングターゲットを使うことができる。或いは、同じ組成物の２つのターゲットは、異なる反応性ガスと共に使われることができる。同様に、層をＰＥＣＶＤによって堆積させる場合、前駆体又は反応性ガスの異なるタイプを使うことができる。堆積源の異なるタイプは使われるであろう。例えば、バリアグリッドを、ＳｉＯ２／ＳｉＮｘの交互の層から形成することができる。バリアグリッドが多数の層から形成されている場合、絶縁性及び導電性の、交互のバリア層が使われることができる。例えば、ＳｉＯｘＣｙＨｚ／ＩＺＯ／ＳｉＯｘＣｙＨｚは、バリアグリッドを形成することができる。
【００６９】
バリアグリッドは、アモルファス又は多結晶であることができる。例えば、酸化インジウム亜鉛ターゲットと酸素反応性ガスから、反応スパッタリングによって堆積された酸化インジウム亜鉛の薄膜は、典型的にアモルファスである。アルミニウムターゲットと酸素反応性ガスから、反応スパッタリングによって堆積された酸化アルミニウムの薄膜は、典型的に多結晶である。酸化亜鉛と酸化アルミニウムの交互の薄い積層体からなるナノラミネートも、バリア層に使われることができる。例えば、薄膜が原子層蒸着によって堆積される場合、ＺｎＯ／Ａｌ２Ｏ３の交互の薄い積層体は、使われることができる。
【００７０】
バリアグリッド材料は、デバイスのデザイン及び用途に応じて、透明又は不透明であることができる。金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物、金属炭化物、金属酸ホウ化物、及びこれらの組合せ等の無機材料は、バリアグリッド材料として使用されることができる。金属酸化物は、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化インジウムスズ、酸化インジウム亜鉛、酸化アルミニウム亜鉛、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化モリブデン、及びこれらの組合せから選択されることが好ましい。金属窒化物は、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、及びこれらの組合せから選択されることが好ましい。金属酸窒化物は、酸窒化アルミニウム、酸窒化ケイ素、酸窒化ホウ素、及びこれらの組合せから選択されることが好ましい。金属炭化物は、タングステンカーバイド、炭化ホウ素、炭化ケイ素、及びこれらの組合せから選択されることが好ましい。金属酸ホウ化物は、酸ホウ化ジルコニウム、酸ホウ化チタン、及びこれらの組合せから選択されることが好ましい。代替のものとして、ＳｉＯｘＣｙＨｚ等のハイブリッドバリア材料が使われる。欠陥又は内部ストレスによる、割れ目又は剥離を生じることなく、幾つかの有機物は、確実に厚層を形成することができるので好ましい。この有機物もまた、膜の可撓性を改善することができる。このような例の１つとして、ＵＳ  ７，９６８，１４６  Ｂ２で示されるハイブリッドバリア層がある。この材料は、無機ＳｉＯ２とポリマーシリコーンとのハイブリッドである。
【００７１】
本発明の幾つかの実施形態によれば、堆積中、又は堆積後、又は堆積中及び堆積後の双方において、有機積層体のパターン形成／分離を達成することができる。シャドーマスク、又はインクジェット印刷、ノズル印刷、有機気相ジェット印刷（ＯＶＪＰ）、熱ジェット印刷（Ｔ−ＪＥＴ）、及びレーザー誘導熱転写（ＬＩＴＩ）を含むがこれらに限定されない他の堆積技術を通して、真空熱蒸着（ＶＴＥ）又は有機気相蒸着法（ＯＶＰＤ）によって、堆積中のパターン形成は可能である。或いは、有機積層体は、シャドーマスクを通してプラズマエッチングによって堆積後分離することができる。他の分離は、図２２に示される、反転させたバリアグリッド構造を用いることで達成することができる。前記構造において、グリッドは第２のマスクとして働く。或いは、この構造上で、有機物をブランケット堆積することができ、シャドーマスクを通してプラズマエッチングによって、バリアグリッドの上部にある有機物を選択的にエッチングすることができる。
【００７２】
開示された主題の幾つかの実施形態は、ＯＬＥＤパネルの作製及びこれらの切断によって実験的に実証された。全ての実験において、バリアグリッドは、酸素等の反応性ガスと有機前駆体とのプラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）によって成長させた１つのハイブリッドバリア層（例えば、ＨＭＤＳＯ／Ｏ２等）であった。
【００７３】
密封封止及び切断試験（ＯＬＥＤの封入）において、本発明を試験するために、図７に示されるＯＬＥＤデバイス構造を作製した。デバイスは、ガラス基板上で作製される。５つの、予めパターン形成したＩＴＯストリップをアノードとして使用した。０．５μｍの薄いＳｉＯｘＣｙＨｚのハイブリッドバリアをアノードのストリップにブランケットに堆積した。有機前駆体（ＨＭＤＳＯ）と反応性ガスとしての酸素との、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）によって、ハイブリッドバリア層を成長させた。ＣＦ４と酸素プラズマを用いた反応性エッチング（ＲＩＥ）器具において、シャドーマスクを用いて、選択的にバリアをドライエッチングすることによって、バリアグリッドを形成した。シャドーマスクを使ったＶＴＥによって、分離された有機物を堆積した。次に、シャドーマスクを用いてＶＴＥによりカソードを堆積した。その後、２μｍ厚のハイブリッド薄膜バリアで、デバイスを封入した。薄膜バリアをブランケットに堆積した。ＯＬＥＤデバイスの写真を図２３に示す。パネルをＡＡ’に沿って（即ち頂部バリア、カソード、有機物、アノード、及び基板を通って）切断した（ピクセル１及び４）。予想通り、ピクセル１及び４は、切断工程の間で傷ついた。バリア及びカソードは、それら下にある有機積層体から剥離した。これらの２つのピクセルは剥離したが、剥離は他のピクセルへ広がらなかった。パネルをその後、ＢＢ’に沿って（即ち、バリアグリッド及び基板を通って）切断した。ピクセル２及び３はいずれも該工程を乗り切り、この領域は有機物−カソードの弱い境界面を有していないため、剥離は見られなかった。切断工程を乗り切った全てのピクセル（ピクセル２、３、５、６）は、密封封止されたままであった。図２４は、切断工程後のピクセル２及び３の写真である。
【００７４】
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、照明装置、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、３−Ｄ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℃〜摂氏３０℃、より好ましくは室温（摂氏２０℃〜２５℃）等、ヒトに快適な温度範囲内での使用が意図されているが、この温度範囲外、例えば、摂氏−４０℃〜＋８０℃で用いることもできる。
【００７５】
本明細書において記述されている材料及び構造は、ＯＬＥＤ以外の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。
【００７６】
「発明を実施するための形態」の項は、クレームを解釈するために使われることを意図しているものであって、「発明の概要」及び「要約」の項においては意図されないことが理解される。「発明の概要」及び「要約」の項は、発明者（ら）によって考えられる、本発明の例示的な実施例を１つ以上ではあるが全てを明らかにするものではなく、したがって本発明及び添付の特許請求の範囲を限定することを何ら意図するものではない。
【００７７】
具体的な実施形態の前述の記載は、従来技術内の知識を応用することで、過度な実験をすることなく、且つ本発明の一般的概念から逸脱することなく、このような具体的な実施形態を様々な用途に容易に、他者が改変及び／又は改造することができる本発明の一般的性質を、完全に明らかにするであろう。したがって、このような用途及び改変は、本明細書で示されている教示及び指針に基づいて、開示された実施形態の同等物の意味及び範囲内であることを意図している。本明細書における言い回し又は用語は、明細書の目的のためのものであって、限定するためのものではなく、本明細書の用語又は言い回しは、教示及び指針の見解において当業者によって解釈されるべきであることが理解される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７８】
【特許文献１】米国特許第６，５４８，９１２Ｂ１号明細書
【特許文献２】米国特許第７，０１５，６４０Ｂ２号明細書
【特許文献３】米国特許第７，９６８，１４６Ｂ２号明細書
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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