(57)【要約】  無機層（１１）を支持する基板（１６）と、コンタクト要素（１４）を無機層（１１）に機械的に結合する接合部（１３）とを有する電子デバイス（１０、２０、３０、４０）が提供される。基板（１６）と無機層（１１）との間の弾性ミスマッチによって生じる応力を緩和するよう、少なくとも第１の負荷分配層（１２ａ）が、接合部（１３）の位置で、無機層（１１）と直接接触して配置される。
2013505570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機層を支持する基板と、
コンタクト要素を前記無機層に機械的に結合する接合部と、
前記接合部の位置で前記無機層と直接接触して配置されて、前記基板と前記無機層との間の弾性ミスマッチによって生じる応力を緩和する、少なくとも第１の負荷分配層と、
を有する電子デバイス。
【請求項２】
前記第１の負荷分配層の厚さｈ１は：
Ｅ１ｈ１≦ｑＥ０ｈ０
によって規定され、ただし、ｈ０及びｈ１はそれぞれ前記無機層及び前記第１の負荷分配層の厚さであり、Ｅ０及びＥ１はそれぞれ前記無機層及び前記第１の負荷分配層のヤング率であり、ｑは制限数である、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項３】
前記少なくとも第１の負荷分配層は、前記無機層と前記接合部との間に配置されている、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項４】
前記無機層は、前記少なくとも第１の負荷分配層と前記接合部との間に配置されている、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項５】
前記少なくとも第１の負荷分配層は、金属、半導体、ポリマー材料、又はこれらの組み合わせを有する、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項６】
前記基板はポリマー層である、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項７】
複数の負荷分配層のスタックを有し、該スタックは、前記基板と前記無機層との間の弾性ミスマッチによって生じる応力を緩和するように構成された前記第１の負荷分配層を有する、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項８】
前記スタック内の負荷分配層ｘ＋１の厚さｈｘ＋１は：
【数１】
2013505570.tif 000008
によって規定され、ただし、ｊ＝０は前記無機層に対応し、１≦ｊ≦ｘは、前記負荷分配層ｘ＋１より、前記無機層に近い負荷分配層のそれぞれに対応し、ｈｊ及びＥｊは、それぞれ、対応する層の厚さ及びヤング率であり、ｑは制限数である、請求項７に記載の電子デバイス。
【請求項９】
０≦ｑ≦１．０である、請求項２又は８に記載の電子デバイス。
【請求項１０】
負荷分配層ｘ＋１のエッジと、前記無機層に近い全ての層のエッジとの間の最大距離Ｌｘ＋１は、少なくとも
【数２】
2013505570.tif 000009
であり、ただし、ｆは前記基板と前記無機層との間の弾性ミスマッチαによって定められ、ｆ＝ｆ０／（１−α）ｒ、ｆ０≧２、α＝（Ｅ０−Ｅｓ）／（Ｅ０＋Ｅｓ）、且つ０．５≦ｒ≦０．７５であり、Ｅｓは前記基板のヤング率である、請求項８に記載の電子デバイス。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか一項に記載の電子デバイスを有する光電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばバリア層若しくは機能無機層などの薄い無機層を有する、例えば光電子デバイス、太陽電池、トランジスタ及びキャパシタなどの電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばディスプレイ及び照明装置などの光電子デバイスにおいてなど、電子デバイスにおいて湿気に対するバリア特性を提供するため、薄い無機層が広く使用されている。また、薄い無機層はしばしば、電子デバイスにおいて、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）といった透明導電体、光起電層（太陽電池内のＳｉ）、電気的アイソレーション、又は例えば薄膜トランジスタ若しくはキャパシタ構造などの中の誘電体層、電子デバイス頂部のパッシベーション層などに使用されている。無機層はしばしば、例えば、二酸化シリコン、窒化シリコン又はアルミナから製造される。
【０００３】
現在の電子デバイスにおいて、バリア特性は、複数の無機層を、複数の無機層で構成される多層スタックに、あるいは無機層と（有機）ポリマー層とを交互に有するレイヤスタックに配置することによって達成されている。
【０００４】
湿気に対するバリア特性は、水蒸気透過速度（water  vapor  transmission  rate；ＷＶＴＲ）によって制限される。それは、レイヤ群の材料固有の浸透と、無機層内の例えばピンホール及びクラックなどの弱い箇所の数とによって決定される。従って、レイヤスタックは稼働時に非常に低いクラック密度を示さなければならず、さもなければ、湿気が機能部分に拡散してデバイスの性能劣化及び故障を引き起こし得る。これは複雑な技術課題である。何故なら、バリアとして使用される無機層はしばしば非常に薄く且つ脆弱な（壊れやすい）材料からなるため、湿気への露出及び侵入をもたらすクラック形成を受けやすく、それによって、電子デバイスの性能劣化又は故障を引き起こすからである。また、そのような脆弱な層はしばしば、比較的軟らかい材料の層と隣接しており、それにより、クラック形成を更に受けやすくされている。
【０００５】
また、電子デバイス内のその他の脆弱な無機層でも、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）といった透明導電体、光起電層（太陽電池内のＳｉ）、電気的アイソレーション、又は例えば薄膜トランジスタ若しくはキャパシタ構造などの中の誘電体層、電子デバイス頂部のパッシベーション層は、クラック形成の影響を非常に受けやすい。とりわけ、コンタクトサイト（接触部位）付近の無機層にクラックが形成されることが多いという技術的な問題がある。
【０００６】
機能層内でのクラック形成により、その層の機能が失われる。例えば、バリア層内のクラックはバリア特性に強く影響し、導電層内のクラックはデバイスの電気性能に有意な変化を生じさせ得る。
【０００７】
特許文献１は、コンタクトサイトを有する電子デバイスの一例を示している。特許文献１には、半導体発光デバイスを提供する方法が記載されており、そこでは、発光層がｎ型領域とｐ型領域との間に配設され、該ｎ型領域及び該ｐ型領域にコンタクトが電気的に接続されている。
【０００８】
しかしながら依然として、特にコンタクトサイトを有して構成される脆弱な層に関して、電子デバイス内の脆弱な無機層の性能を改善することが技術的に必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第７３４８２１２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の１つの目的は、従来技術に係る上述の問題を少なくとも部分的に解決し、ひいては、改善された寿命を有する電子デバイスを提供することである。また、本発明の１つの目的は、薄い脆弱な層がクラック発生及びクラック伝播を被る確率を低下させることである。
【００１１】
さらに、本発明の１つの目的は、クラック形成に対する耐性を改善するのと同時に、例えば、より高い稼働温度範囲、より低い変形リスク、及び／又はより高い接触ダメージ耐性を可能にする電子デバイスを提供することである。また、本発明の１つの目的は、フレキシブルポリマー基板に付加される無機層においてクラック形成を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１態様によれば、上記課題は、無機層を支持する基板と、コンタクト要素を前記無機層に機械的に結合する接合部とを有する電子デバイスであって、前記接合部の位置で前記無機層と直接接触して配置されて、前記基板と前記無機層との間の弾性ミスマッチによって生じる応力を緩和する、少なくとも第１の負荷分配層を更に有する電子デバイス、を提供することによって達成される。
【００１３】
負荷分配層は、隣接する無機層内の最大歪みを低減し、それにより、クラックの発生及び伝播の可能性を低減する。その結果、湿気の侵入の虞が低減される。また、本発明に係るデバイスは、例えば接合部とコンタクトとによって引き起こされる当該デバイスの局所的な最大歪みが低減されるので、当該デバイスの稼働温度範囲の増大を可能にする。さらに、局所的な機械的影響による変形の虞が低減される。故に、長期性能が有意に向上される。なお、機械的な結合は電気的な結合をも生じさせることができ、大抵はそうである。
【００１４】
負荷分配層の応力緩和能力が負荷分配層の厚さに強く依存することが見出されている。好ましくは、第１の負荷分配層の厚さｈ１は、Ｅ１ｈ１≦ｑＥ０ｈ０によって規定され、ただし、ｈ０及びｈ１はそれぞれ無機層及び第１の負荷分配層の厚さであり、Ｅ０及びＥ１はそれぞれ無機層及び第１の負荷分配層のヤング率であり、ｑは制限数である。
【００１５】
層のヤング率Ｅと厚さｈとの積は、その層の引張剛性の指標でもある。故に、最適な厚さは、無機層と第１の負荷分配層との引張剛性の比に依存する。この比の好適値は、０≦ｑ≦１．０のときに得られる。
【００１６】
第１の負荷分配層は、無機層と接合部との間に配置されてもよいし、あるいは、無機層が少なくとも第１の負荷分配層と接合部との間となるように配置されてもよい。少なくとも１つの負荷分配層の好適材料は、金属、半導体、ポリマー材料、又はこれらの組み合わせである。
【００１７】
複数の負荷分配層のスタックを有する電子デバイスによって、更に良好な応力緩和が得られることがある。このスタックは、基板と無機層との間の弾性ミスマッチによって生じる応力を緩和するように構成された上記第１の負荷分配層を有する。複数の負荷分配層のスタックを用いるとき、隣接し合う層の引張剛性の差が過大にならないことが保証され得る。従って、クラックの生成及び伝播の虞が最小化される。
【００１８】
負荷分配層のスタックにおいて、スタック内の負荷分配層ｘ＋１の厚さｈｘ＋１は、
【００１９】
【数１】
2013505570.tif 000003
によって規定され、ただし、ｊ＝０は無機層に対応し、１≦ｊ≦ｘは、負荷分配層ｘ＋１より、無機層に近い負荷分配層のそれぞれに対応し、ｈｊ及びＥｊは、それぞれ、対応する層の厚さ及びヤング率であり、ｑは制限数である。
【００２０】
故に、各層の最適厚さは、該層の引張剛性と、基板上に支持された無機層を含めた、それ以前の全ての層の引張剛性の和との比に依存する。この比の好適値は、０≦ｑ≦１．０のときに得られる。
【００２１】
負荷分配層のスタックにおいて、好ましくは、相異なる層は同一の寸法を有しない。隣接し合う層のエッジ間の、好適に選定された重なりにより、負荷分配層のスタックの応力緩和能力が更に向上され得る。好ましくは、負荷分配層ｘ＋１のエッジと、無機層に近い全ての層のエッジとの間の最大距離Ｌｘ＋１は、少なくとも
【００２２】
【数２】
2013505570.tif 000004
であり、ただし、ｆは基板と無機層との間の弾性ミスマッチαによって定められ、ｆ＝ｆ０／（１−α）ｒ、ｆ０≧２、α＝（Ｅ０−Ｅｓ）／（Ｅ０＋Ｅｓ）、且つ０．５≦ｒ≦０．７５であり、Ｅｓは基板のヤング率である。
【００２３】
なお、層の厚さは、その層全体で同じである必要は必ずしもない。実際には、例えば、厚さは層のエッジにおいて層の中央においてより小さくなり得る。スタックにされたレイヤ構成において、層の厚さは、例えば、隣接層と重なる位置での当該層の厚さとして定められてもよい。他の例では、厚さは、層全体での平均厚さとして、エッジから所定の距離での厚さとして、あるいは層の中心での厚さとして定められてもよい。
【００２４】
本発明の一実施形態は、本発明に係る電子デバイスを有する光電子デバイスに関する。
【００２５】
本発明の上述及びその他の態様は、以下にて説明される実施形態を参照することで明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１ａ】本発明に係る電子デバイスの一実施形態を示す断面図であり、第１の無機層とコンタクトとの間に負荷分配レイヤスタックが配設され、該レイヤスタック内のレイヤのうちの１つが第１の無機層に直接的に接触している。
【図１ｂ】図１ａの電子デバイスを上方（ｚ軸）から見た図である。
【図１ｃ】第１の無機層に直接接触して位置付けられた第１のポリマー層を更に有する電子デバイスを示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電子デバイスの一部を示す断面図であり、無機層とコンタクトとの間に負荷分配レイヤスタックが配設され、該レイヤスタック内のレイヤのうちの幾つかが第１の無機層に直接的に接触している。
【図３】本発明の一実施形態に係る電子デバイスの一部を示す断面図であり、該デバイスの無機層の下に負荷分配レイヤスタックが配置されている。
【図４】本発明の一実施形態に係る電子デバイスの一部を示す断面図であり、付加的なキャッピング層を有している。
【図５】ｆがコンプライアント基板のヤング率にどのように依存するかを示す図であり、層のヤング率にはＥ＝１００ＧＰａ（＝１０５ＭＰａ）を用いている。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下の詳細な説明にて、本発明の好適実施形態を説明する。しかしながら、理解されるべきことには、特に断らない限り、複数の異なる実施形態の特徴が、それら実施形態の間で相互に交換されたり、様々に組み合わされたりしてもよい。
【００２８】
図１ａを参照するに、本発明の第１実施形態が示されており、電子デバイス１０の一部１５は、例えばポリマー材料からなるコンプライアント（柔軟）層などといった基板１６上に配置された、脆弱な第１の無機層１１を有している。無機層１１の一部上に、負荷分配レイヤスタック１２が配設されている。これは、負荷分配層１２の頂部に置かれる接合部１３を用いて、無機層１１に結合材１４を相互接続するためである。
【００２９】
本発明によれば、負荷分配レイヤスタック１２は、第１の無機層１１に直接接触して配置されている。ここでは、第１の層と第２の層との間の直接接触は、第３の材料若しくは層又は空洞を横断することのないような、第１の層から第２の層への少なくとも１つの物理的経路が存在することを意味する。図１ａの負荷分配レイヤスタック１２は、コンタクトの位置で無機層１１の少なくとも一部を覆っている。図１ａの負荷分配レイヤスタック１２は、第１の無機層１１と直接接触する１つの層１２ａと、層ｘ  １２ｂ及び更なる層ｘ＋１  １２ｃとを有している。層ｘ＋１  １２ｃは層ｘ  １２ｂと直接接触しており、層ｘ  １２ｂは第１の無機層１１と層ｘ＋１  １２ｃとの間に配置されている。他の例では、層ｘが層１２ａに相当し、層ｘ＋１が層１２ｃに相当してもよい。層ｘ  １２ｂの長さは、層ｘ＋１  １２ｃの長さと異なっている。２つの隣接し合う層ｘ及びｘ＋１が上述のように異なる長さを有するレイヤスタックのレイヤ群を用いると局所歪みの分布が低下されることが分かっており、上述のような負荷分配レイヤスタックを用いることは、改善された局所歪み分布をもたらし、ひいては、クラックの発生及び伝播の虞を低減する。
【００３０】
更なる一実施形態によれば、負荷分配層ｘ＋１のエッジと、無機層１１に一層近くの全ての層のエッジとの間の最大距離Ｌｘ＋１は、それ以前の全ての負荷分配層のトータル高さの少なくともｆ倍にされ、ｆは好ましくは１０より大きくされる。この範囲内でレイヤ群の長さを変化させることによって、負荷の再分布が更に低下され、最大歪みが有意に低減され得ることが見出されている。係数ｆはまた、基板と無機層との間の弾性ミスマッチ（不整合）αに関係付けて定められてもよい。例えば、ｆ＝ｆ０／（１−α）ｒとし得る。ここで、ｆ０≧２、α＝（Ｅ０−Ｅｓ）／（Ｅ０＋Ｅｓ）、且つ０．５≦ｒ≦０．７５であり、Ｅｓは基板のヤング率である。
【００３１】
負荷分配層１２は単一の層、又は２層から例えば１０層を有するレイヤスタックとし得る。負荷分配層１２は、局所的な機械歪み（例えば、コンタクト又は接触部品によって引き起こされる）の分配を実現する。図１ａの負荷分配レイヤスタック内の層１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、例えば、半導電性材料、若しくは例えばＡｌ、Ａｕ若しくはＡｇなどの金属材料などの導電性材料などの、ポリマー材料又は無機材料からなる。負荷分配レイヤスタック内の層の材料組成は、複数の材料の組み合わせを有していてもよい。
【００３２】
負荷分配層の厚さは、無機層１１と、無機層１１により近い負荷分配層との、高さ及び／又はヤング率に応じて選定され得る。典型的に、負荷分配層は、例えば０．３μｍ又はそれ未満など、２０ｎｍから１μｍまでの範囲内の厚さを有し得る。負荷分配層がポリマー層である場合には、より厚くてもよい。
【００３３】
無機層１１は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン若しくはアルミナなどの窒化物や酸化物、又はそれらの混合物や固溶体からなるバリア層とし得る。無機層１１は様々な層を有していてもよく、それらの層の一部は、例えばＴＦＴ（薄膜トランジスタ）のような電子構造とともにパターニングされ得る。他の例では、無機層１１は、無機層と有機ポリマー層との積層体の一部であってもよい。非常に薄い（例えば、３０ｎｍ−１μｍ）無機層１１が使用される場合、無機層１１は、例えばプラズマ化学気相成長法又は好適なスパッタリング技術によって形成された不定比化合物の無機酸化物又は窒化物からなっていてもよい。無機層１１を含むバリア層は、１日当たり１０−２ｇ／ｍ２未満の水蒸気透過速度（ＷＶＴＲ）を有し得る。好ましくは、そのＷＶＴＲは、１日当たり１０−５ｇ／ｍ２未満であり、例えば、１日当たり１０−６ｇ／ｍ２未満である。
【００３４】
無機層１１に配置される負荷分配レイヤスタック１２は、例えば２０ｎｍと１０００ｎｍとの間の層などの非常に薄い無機層に対して有用であることが見出されている。また、１００ｎｍ又はそれ未満の厚さを有する無機層１１に非常に有利であることが見出されている。
【００３５】
負荷分配レイヤスタックは、隣接する無機層内の最大歪みを低減し、その結果、クラックの発生及び伝播の可能性が有意に低下される。故に、湿気の侵入の虞が低減される。また、負荷分配レイヤスタック１２は、デバイスの稼働温度範囲の増大を可能にする。接合部１３及びコンタクト１４によって生じるデバイスの局所的な最大歪みが抑制されるからである。さらに、局所的な機械的影響による変形の虞が低減される。
【００３６】
また、本発明の実施形態は、接合部１３を接触させて負荷分散層１２に取り付けられる接触コンタクト１４を有する電子デバイスに関する。図１ａにおいて、接合部１３は無機層１２ｃに直接接触している。接合部１３は、例えば接着剤又は半田などの接着材を有し得る。従って、接合部は、コンタクト１４を負荷分配層１２に結び付けるポリマー材料で形成されてもよいし、金属材料で形成されてもよい。
【００３７】
コンタクト１４は、例えば、電子デバイス１０のアノード層又はカソード層への電気ワイヤとし得る。他の例では、コンタクト１４及び接合部１３は、電子デバイス１０と担持（キャリア）構造との間の接続手段を提供するために使用される機械的接触部品であってもよい。これは例えば、電子デバイス１０が、ディスプレイ又はディスプレイ素子などの担持構造内に配設されるＬＥＤ（発光ダイオード）又はＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）であるときに当てはまり得る。この場合、コンタクトは、電子デバイス１０を担持構造に物理的に接続する例えばポリマー又は金属材料などの材料で形成され得る。
【００３８】
特に、層ｘ＋１が０＜ｑ＜１の範囲内の引張剛性率ｑを持つ有利な一実施形態が提供される。より好適な一実施形態においてｑの範囲は０≦ｑ≦０．６０であり、更に好適な範囲は０≦ｑ≦０．３０である。引張剛性率は、
【００３９】
【数３】
2013505570.tif 000005
から決定することができる。ここで、Ｅはヤング率、ｈは厚さ、Ｅｘ＋１ｈｘ＋１は層ｘ＋１の引張剛性であり、
【００４０】
【数４】
2013505570.tif 000006
は、層ｘ＋１と無機層１１との間のレイヤ群の引張剛性の和（無機層１１の引張剛性を含む）を表す。
【００４１】
図１ｃに示すように、電子デバイス１０は、第１の無機層１１に直接接触して位置付けられた第１のポリマー層１７を更に有していてもよい。ポリマー層１７は、例えば５ＧＰａ未満のヤング率を有することができ、例えば、５００ＭＰａ、２００ＭＰａ、１００ＭＰａ、５０ＭＰａ、更には２０ＭＰａ又は１０ＭＰａより低い値を有し得る。第１のポリマー層の厚さは、例えば１００μｍ未満とすることができ、例えば５μｍと１００μｍとの間などにし得る。
【００４２】
電子デバイス１０は、第１の無機層１１に直接接触して位置付けられた第１のポリマー層１７を更に有することができ、第１の無機層と基板との弾性ミスマッチαは、例えば０．８５から０．９９５など、０．８から１未満までの範囲内であるようにされ得る。弾性ミスマッチαは、
【００４３】
【数５】
2013505570.tif 000007
から決定することができる。ここで、Ｅ’は、第１の無機層（inorganic  layer）又は第１のポリマー層（polymer  layer）それぞれの実効ヤング率を表す。
【００４４】
図５は、ｆがコンプライアント基板のヤング率にどのように依存するかを示しており、層のヤング率にはＥ＝１００ＧＰａ（＝１０５ＭＰａ）を用いている。これらの層の大部分に関して、ヤング率は５０ＧＰａ−４００ＧＰａの範囲内にあるであろう。より低いヤング率の支持層に対して、極めて高い値のｆが得られる。ｆ０＝２の場合、
Ｅ＝１０００ＭＰａ    ｆ＝２４
Ｅ＝１００ＭＰａ      ｆ＝１００
Ｅ＝１０ＭＰａ        ｆ＝４２８
なる値が得られる。
【００４５】
故に、一部の実施形態において、ｆは好ましくは５０より高くされ、例えば１００より高く、あるいは４００より高くなどとされ得る。
【００４６】
図２を参照するに、第２実施形態に係る電子デバイスが示されており、電子デバイス２０が（図１ａに示した第１実施形態と異なり、）負荷分配スタック２２内の幾つかの層２２ａ、２２ｂ、２２ｃが無機層２１と直接接触している負荷分配スタック２２を有することが示されている。
【００４７】
図３を参照するに、第３実施形態に係る電子デバイス３０が示されている。この実施形態において、負荷分配レイヤスタック３２は、第１及び第２の実施形態とは異なるように配設されている。図３において、負荷分配スタック３２は無機層３１の下方に配設されており、その結果、電子デバイス３０上に配置されるコンタクト３４及び接合部３３は、負荷分配レイヤスタック３２上の無機層３１に直接接触して配置される。負荷分配レイヤスタック３２は上述のような無機材料を有し得る。
【００４８】
また、他の実施形態は、図１又は２の負荷分配レイヤスタックを図３の負荷分配レイヤスタックと組み合わせることによって構築される電子デバイスに関係し得る。従って、本発明の実施形態は、２つの負荷分配レイヤスタックを用い、それらを脆弱な無機層の反対側に配設することにも関係する。
【００４９】
図４は、付加的なキャッピング層４２ｂを有する本発明の一実施形態に係る電子デバイス４０について、その一部の断面図を示している。電気的に機能する脆弱な層（スタック）を覆う層４２ｂは、コンタクト位置を機能させ続けるとともに、コンタクト領域の外側へのクラックの延伸を防止し得る。ここでは、導電性の負荷分配層４２ａ（Ａｌ、Ａｕ若しくはＡｇのような曲げやすい金属、又は導電性ポリマー）が、脆弱な無機層４１上に設けられている。コンタクトサイトのすぐ外側にキャッピング層４２ｂが設けられている。これはポリマーとし得る。キャッピング層４２ｂには、例えばＥｃａｐｈｃａｐ＜Ｅ１ｈ１（キャッピング層の剛性は負荷分配層４２ａの剛性より低い）となるよう、制限された高さが用いられる。キャッピング層４２ｂは、覆っている負荷分配層４２ａの少なくとも１つのエッジを有意に覆う。層４２ａとキャッピング層４２ｂとの重なり長さは、例えば、＞３ｈｃａｐとし得る。
【００５０】
本発明は特に、フレキシブルな光電子デバイスを含んだ、例えばＬＥＤ又はＯＬＥＤデバイスなどの、発光デバイス又は表示デバイスに有用である。薄いデバイスとして定義されるフレキシブルデバイスは、負荷分配レイヤスタックによって有意に改善されることが見出されている。柔軟性が依然として実現されながら、コンタクトサイトでのクラック形成の虞が有意に低減されるためである。また、本発明は、例えばキャパシタ、トランジスタ及び太陽電池など、脆弱な層とコンタクトサイトとを含んだその他の電子デバイスにも有用である。
【００５１】
当業者に認識されるように、本発明は決して上述の好適実施形態に限定されるものではない。対照的に、添付の請求項の範囲内で数多くの変更及び変形が可能である。
【００５２】
例えば、代替的な実施形態は、第１の無機層、又は複数の無機層の多層スタックと、図示したより多くの層をレイヤスタック内に有する負荷分配レイヤスタックとを有する電子デバイスに関係し得る。また、無機層１１により近い層ｘの長さは、より遠い層ｘ＋１の長さより大きいか小さいかの何れでもよい。
【００５３】
なお、上述の実施形態は、本発明を限定するものではなく例示するものであり、当業者は、添付の請求項の範囲を逸脱することなく、数多くの代替実施形態を設計することができるであろう。特許請求の範囲において、括弧内に置かれた如何なる参照符号も、請求項を限定するものとして解されるべきでない。動詞“有する”又はその活用形の使用は、請求項中で述べられたもの以外の要素又はステップの存在を排除するものではない。要素の前に置かれた冠詞“ａ”又は“ａｎ”は、その要素が複数存在することを排除するものではない。本発明は、複数の別個の要素を有するハードウェアによって、また、好適にプログラムされたコンピュータによって実現され得る。複数の手段を列挙する装置クレームにおいて、それらの手段のうちの幾つかが単一且つ同一のハードウェア品目によって具現化されてもよい。特定の複数の手段が相互に異なる従属項に記載されているという単なる事実は、それらの手段の組み合わせが有利に使用され得ないということを指し示すものではない。
【図１ａ】
2013505570.tif 000010
【図１ｂ】
2013505570.tif 000011
【図１ｃ】
2013505570.tif 000012
【図２】
2013505570.tif 000013
【図３】
2013505570.tif 000014
【図４】
2013505570.tif 000015
【図５】
2013505570.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成24年3月21日(2012.3.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機層を支持する基板と、
コンタクト要素を前記無機層に機械的に結合する接合部と、
前記接合部の位置で前記無機層と直接接触して配置されて、前記基板と前記無機層との間の弾性ミスマッチによって生じる応力を緩和する、負荷分配レイヤスタックと、
を有し、
前記負荷分配レイヤスタックは、前記無機層と直接接触する第１層と、層ｘと、別の層ｘ＋１とを有し、前記層ｘ＋１は前記層ｘと直接接触し、前記層ｘは前記無機層と前記層ｘ＋１との間に配置され、前記第１層の長さは前記層ｘの長さと異なり、前記層ｘの長さは前記層ｘ＋１の長さと異なり、前記第１層の長さは前記層ｘ＋１の長さと異なる、
電子デバイス。
【請求項２】
前記負荷分配レイヤスタックの前記第１層の厚さｈ１は：
Ｅ１ｈ１≦ｑＥ０ｈ０
によって規定され、ただし、ｈ０及びｈ１はそれぞれ前記無機層及び前記第１層の厚さであり、Ｅ０及びＥ１はそれぞれ前記無機層及び前記第１層のヤング率であり、０≦ｑ≦１．０である、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項３】
前記負荷分配レイヤスタックは、前記無機層と前記接合部との間に配置されている、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項４】
前記無機層は、前記負荷分配レイヤスタックと前記接合部との間に配置されている、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項５】
前記負荷分配レイヤスタックは、金属、半導体、ポリマー材料、又はこれらの組み合わせを有する、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項６】
前記基板はポリマー層である、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項７】
前記負荷分配レイヤスタック内の負荷分配層ｘ＋１の厚さｈｘ＋１は：
【数１】
2013505570.tif 000017
によって規定され、ただし、ｊ＝０は前記無機層に対応し、１≦ｊ≦ｘは、前記負荷分配層ｘ＋１より、前記無機層に近い前記負荷分配レイヤスタックの負荷分配層のそれぞれに対応し、ｈｊ及びＥｊは、それぞれ、対応する層の厚さ及びヤング率であり、０≦ｑ≦１．０である、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項８】
負荷分配層ｘ＋１のエッジと、前記無機層に直接接触する負荷分配層のエッジとの間の距離Ｌｘ＋１は、
【数２】
2013505570.tif 000018
より大きい、請求項７に記載の電子デバイス。
【請求項９】
前記コンタクト要素は、当該電子デバイスのアノード層又はカソード層への電気ワイヤである、請求項１乃至８の何れか一項に記載の電子デバイス。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか一項に記載の電子デバイスを有する光電子デバイス。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の第１態様によれば、上記課題は、無機層を支持する基板と、コンタクト要素を前記無機層に機械的に結合する接合部とを有する電子デバイスであって、前記接合部の位置で前記無機層と直接接触して配置されて、前記基板と前記無機層との間の弾性ミスマッチによって生じる応力を緩和する、負荷分配レイヤスタックを更に有する電子デバイス、を提供することによって達成される。前記負荷分配レイヤスタックは、前記無機層と直接接触する第１層と、層ｘと、別の層ｘ＋１とを有し、前記層ｘ＋１は前記層ｘと直接接触し、前記層ｘは前記無機層と前記層ｘ＋１との間に配置され、前記第１層の長さは前記層ｘの長さと異なり、前記層ｘの長さは前記層ｘ＋１の長さと異なり、前記第１層の長さは前記層ｘ＋１の長さと異なる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
負荷分配層の応力緩和能力が負荷分配層の厚さに強く依存することが見出されている。好ましくは、負荷分配レイヤスタックの第１の負荷分配層の厚さｈ１は、Ｅ１ｈ１≦ｑＥ０ｈ０によって規定され、ただし、ｈ０及びｈ１はそれぞれ無機層及び第１の負荷分配層の厚さであり、Ｅ０及びＥ１はそれぞれ無機層及び第１の負荷分配層のヤング率であり、ｑは制限数である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
負荷分配レイヤスタックは、無機層と接合部との間に配置されてもよいし、あるいは、無機層が負荷分配レイヤスタックと接合部との間となるように配置されてもよい。負荷分配レイヤスタックの好適材料は、金属、半導体、ポリマー材料、又はこれらの組み合わせである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
【数１】
2013505570.tif 000019
によって規定され、ただし、ｊ＝０は無機層に対応し、１≦ｊ≦ｘは、負荷分配層ｘ＋１より、無機層に近い負荷分配レイヤスタックの負荷分配層のそれぞれに対応し、ｈｊ及びＥｊは、それぞれ、対応する層の厚さ及びヤング率であり、ｑは制限数である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
負荷分配層のスタックにおいて、好ましくは、相異なる層は同一の寸法を有しない。隣接し合う層のエッジ間の、好適に選定された重なりにより、負荷分配層のスタックの応力緩和能力が更に向上され得る。好ましくは、負荷分配層ｘ＋１のエッジと、無機層に直接接触する負荷分配層のエッジとの間の距離Ｌｘ＋１は、少なくとも
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
【数２】
2013505570.tif 000020
であり、ただし、ｆは基板と無機層との間の弾性ミスマッチαによって定められ、ｆ＝ｆ０／（１−α）ｒ、ｆ０≧２、α＝（Ｅ０−Ｅｓ）／（Ｅ０＋Ｅｓ）、且つ０．５≦ｒ≦０．７５であり、Ｅｓは基板のヤング率である。ｆは好ましくは１０より大きい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
なお、層の厚さは、その層全体で同じである必要は必ずしもない。実際には、例えば、厚さは層のエッジにおいて層の中央においてより小さくなり得る。スタックにされたレイヤ構成において、層の厚さは、例えば、隣接層と重なる位置での当該層の厚さとして定められてもよい。他の例では、厚さは、層全体での平均厚さとして、エッジから所定の距離での厚さとして、あるいは層の中心での厚さとして定められてもよい。
本発明の実施形態において、コンタクト要素は、当該電子デバイスのアノード層又はカソード層への電気ワイヤである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
負荷分配層１２は３層から例えば１０層を有するレイヤスタックとし得る。負荷分配層１２は、局所的な機械歪み（例えば、コンタクト又は接触部品によって引き起こされる）の分配を実現する。図１ａの負荷分配レイヤスタック内の層１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、例えば、半導電性材料、若しくは例えばＡｌ、Ａｕ若しくはＡｇなどの金属材料などの導電性材料などの、ポリマー材料又は無機材料からなる。負荷分配レイヤスタック内の層の材料組成は、複数の材料の組み合わせを有していてもよい。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
図４は、付加的なキャッピング層４２ｂを有する電子デバイス４０について、その一部の断面図を示している。電気的に機能する脆弱な層（スタック）を覆う層４２ｂは、コンタクト位置を機能させ続けるとともに、コンタクト領域の外側へのクラックの延伸を防止し得る。ここでは、導電性の負荷分配層４２ａ（Ａｌ、Ａｕ若しくはＡｇのような曲げやすい金属、又は導電性ポリマー）が、脆弱な無機層４１上に設けられている。コンタクトサイトのすぐ外側にキャッピング層４２ｂが設けられている。これはポリマーとし得る。キャッピング層４２ｂには、例えばＥｃａｐｈｃａｐ＜Ｅ１ｈ１（キャッピング層の剛性は負荷分配層４２ａの剛性より低い）となるよう、制限された高さが用いられる。キャッピング層４２ｂは、覆っている負荷分配層４２ａの少なくとも１つのエッジを有意に覆う。層４２ａとキャッピング層４２ｂとの重なり長さは、例えば、＞３ｈｃａｐとし得る。
【国際調査報告】
2013505570.tif 000021
2013505570.tif 000022
2013505570.tif 000023