(57)【要約】  集積気体透過センサを備えるカプセル化デバイスが設けられる。このカプセル化デバイスは、電子部品がその上に配置されているベース基板を備え、この電子部品は、水分／酸素から電子部品を保護するためのカプセル内で封入されている。カプセルへの気体の透過測定するために、カプセル内には少なくとも１つのセンサが配置されている。各センサは、水分および／または酸素感受性材料を含む導電性感知素子を備える。上記材料の水分および／または酸素との反応により、センサの電気抵抗／導電率が変化する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース基板と、
前記ベース基板上に配置され、水分および／または酸素から電子部品を保護するカプセル内に封入されている電子部品と、
前記ベース基板上に配置され、前記カプセル内に封入されている少なくとも１つの気体透過センサであって、前記カプセルへの気体の透過を測定することができる気体透過センサとを備えるカプセル化デバイスであって、
前記少なくとも１つの気体透過センサのそれぞれが、
水分および／または酸素感受性材料を含む導電性感知素子であって、前記材料の水分および／または酸素との反応によりその電気抵抗／導電率が変化する導電性感知素子と、
前記感知素子を信号評価ユニットに接続することができる電気コネクタとを備える、カプセル化デバイス。
【請求項２】
複数の気体透過センサが、前記カプセル内に配置されている、請求項１に記載のカプセル化デバイス。
【請求項３】
複数の気体透過センサが、前記電子部品のまわりに規則的な格子状に配置されている、請求項２に記載のカプセル化デバイス。
【請求項４】
複数の気体透過センサが、前記カプセルの縁部近くに配置されている、請求項２または３に記載のカプセル化デバイス。
【請求項５】
各気体透過センサが、少なくとも約１ｃｍの距離で隣接するセンサから離隔されている、請求項４〜６のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項６】
前記少なくとも１つの気体透過センサのそれぞれが、約１μｍ〜約１００μｍの距離で前記電子部品から離隔されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項７】
前記気体透過センサが、前記電子部品によって占められる前記カプセル内の位置に配置されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項８】
電気絶縁性材料が、前記少なくとも１つの気体透過センサと前記電子部品との間に挿入されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項９】
前記電気絶縁性材料が、ポリイミド、パリレン、ポリスチレン、ポリカーボネートおよびポリ塩化ビニルから選択される、請求項８に記載のカプセル化デバイス。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの気体透過センサが、前記電子部品と少なくとも実質的に同じである少なくとも１つの物理的または物理化学的性質を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの物理的または物理化学的性質が、前記少なくとも１つのセンサの接触可能表面の寸法、表面積−体積比ならびに水分および／または酸素との反応性からなる群から選択される、請求項１０に記載のカプセル化デバイス。
【請求項１２】
前記感知素子が、導電性有機ポリマー、金属、金属合金、金属酸化物ならびにこれらの混合物および組合せからなる群から選択される水分／酸素感受性材料を含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項１３】
前記感知素子が、カルシウム、鉄、マグネシウムこれらの組合せからなる群から選択される金属を含む、請求項１２に記載のカプセル化デバイス。
【請求項１４】
前記導電性有機ポリマーが、ポリアニリン、ポリピロールおよびポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリ−ｐ−フェニレンおよびポリビニルピリジン、チオフェン−ビピリジン共重合体、ポリピリジン、ポリビピリジン、有機金属ポリフェニレン類およびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項１２に記載のカプセル化デバイス。
【請求項１５】
前記金属酸化物が、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＶＯ２、ＣｒＯ２、ＭｏＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｃｄ２ＳｎＯ４、ＣｄＩｎ２Ｏ４、Ｚｎ２ＳｎＯ４およびＺｎＳｎＯ３、Ｚｎ２Ｉｎ２Ｏ５およびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項１２に記載のカプセル化デバイス。
【請求項１６】
前記センサの前記感知素子の少なくとも一部を覆う保護層をさらに備える、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項１７】
前記保護層が、金属、金属合金、金属酸化物、金属酸化物混合物、金属窒化物、有機ポリマーおよびこれらの組合せからなる群から選択される材料を含む、請求項１６に記載のカプセル化デバイス。
【請求項１８】
前記感知素子の少なくとも１つの表面に適用されたライナ層をさらに備える、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項１９】
前記ライナ層が、前記感知素子と前記ベース基板との間に挟まれている、請求項１８に記載のカプセル化デバイス。
【請求項２０】
前記ライナ層が、気体に対して実質的に透過性がある有機ポリマーを含む、請求項１８または１９に記載のカプセル化デバイス。
【請求項２１】
前記有機ポリマーが、アクリルポリマー類、パリレン型ポリマー類（パラ−キシレン）およびこれらの誘導体からなる群から選択される、請求項２０に記載のカプセル化デバイス。
【請求項２２】
前記ライナ層が無機ポリマーを含む、請求項１８または１９に記載のカプセル化デバイス。
【請求項２３】
前記無機ポリマーがシリコーンをベースとするポリマーを含む、請求項２２に記載のカプセル化デバイス。
【請求項２４】
前記電気コネクタが少なくとも２つの電極を備え、前記電極が前記カプセルを通って延び、それにより信号評価ユニットとの接触に晒されることをもたらす、請求項１〜２３のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項２５】
前記カプセルが多層膜を備える、請求項１〜２４のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項２６】
前記多層膜が、水分および／または酸素透過率が低い少なくとも１つのバリア層を備える、請求項２５に記載のカプセル化デバイス。
【請求項２７】
前記少なくとも１つのバリア層が、金属、金属酸化物、セラミック酸化物、無機ポリマー、有機ポリマーならびにこれらの混合物および組合せからなる群から選択される材料を含む、請求項２６に記載のカプセル化デバイス。
【請求項２８】
前記有機ポリマーが、エポキシポリマー、ポリスルフィド、シリコーンおよびポリウレタンからなる群から選択される、請求項２７に記載のカプセル化デバイス。
【請求項２９】
前記多層膜が、水分および／または酸素と相互作用して前記カプセル内の水分および／または酸素の透過を遅らせることができる反応性ナノ粒子がその中に分布している少なくとも１つの層を備える、請求項２５〜２８のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項３０】
前記反応性ナノ粒子が、化学反応により水分および／または酸素と相互作用する、請求項２９に記載のカプセル化デバイス。
【請求項３１】
前記ナノ粒子が、金属、金属酸化物およびこれらの組合せからなる群から選択される材料を含む、請求項３０に記載のカプセル化デバイス。
【請求項３２】
前記ナノ粒子が、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｇ、ＢａおよびＣａからなる群から選択される金属を含む、請求項３１に記載のカプセル化デバイス。
【請求項３３】
前記ナノ粒子が、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＶＯ２、ＣｒＯ２、ＭｏＯ２およびＬｉＭｎ２Ｏ４からなる群から選択される金属酸化物を含む、請求項３１に記載のカプセル化デバイス。
【請求項３４】
前記ナノ粒子が、スズ酸カドミウム（Ｃｄ２ＳｎＯ４）、インジウム酸カドミウム（ＣｄＩｎ２Ｏ４）、スズ酸亜鉛（Ｚｎ２ＳｎＯ４およびＺｎＳｎＯ３）ならびに酸化亜鉛インジウム（Ｚｎ２Ｉｎ２Ｏ５）からなる群から選択される透明導電性酸化物を含む、請求項３１に記載のカプセル化デバイス。
【請求項３５】
前記反応性ナノ粒子が、吸着により水分および／または酸素と相互作用する、請求項２９に記載のカプセル化デバイス。
【請求項３６】
前記反応性ナノ粒子がカーボンナノチューブを含む、請求項３５に記載のカプセル化デバイス。
【請求項３７】
前記多層膜が、水分および／または酸素の前記カプセルへの透過を妨げることができる不活性ナノ粒子をさらに備える、請求項２９〜３６のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項３８】
前記不活性ナノ粒子が、金、銅、銀、白金、シリカ、珪灰石、ムライト、モンモリロナイト、ケイ酸塩ガラス、フルオロケイ酸塩ガラス、フルオロホウケイ酸塩ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、ケイ酸カルシウムガラス、ケイ酸カルシウムアルミニウムガラス、フルオロケイ酸カルシウムアルミニウムガラス、炭化チタン、炭化ジルコニウム、窒化ジルコニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、金属硫化物およびこれらの組合せからなる群から選択される材料を含む、請求項３７に記載のカプセル化デバイス。
【請求項３９】
前記ベース基板がポリマー材料を含む、請求項１〜３８のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項４０】
前記ポリマー材料が、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリエーテルスルフォン、エポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリウレタンおよびポリアクリレートからなる群から選択される有機ポリマーを含む、請求項３９に記載のカプセル化デバイス。
【請求項４１】
前記ポリマー材料が、シリコーン、ポリジメチルシロキサン、ビスシクロペンタジエニル鉄、ポリジクロロホスファゼンおよびこれらの誘導体からなる群から選択される無機ポリマーを含む、請求項３９に記載のカプセル化デバイス。
【請求項４２】
前記カプセルが、前記センサを取り囲む接着層上に配置されているカバー基板を備える、請求項１〜４１のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項４３】
前記カプセル内に空洞が画成されている、請求項４２に記載のカプセル化デバイス。
【請求項４４】
前記空洞が不活性気体で満たされている、請求項４３に記載のカプセル化デバイス。
【請求項４５】
前記カバー基板および／または前記ベース基板が、ガラス、酸化インジウムスズおよび透明プラスチックからなる群から選択される材料を含む、請求項４２〜４４のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項４６】
前記電子部品が第１の駆動回路に結合され、前記気体透過センサが第２の駆動回路に結合されている、請求項１〜４５のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項４７】
前記電子部品および前記気体透過センサが共通の駆動回路に結合されている、請求項１〜４５のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項４８】
前記センサの電気抵抗に関連する特性を測定するために前記センサに結合されている信号評価ユニットをさらに備える、請求項１〜４７のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項４９】
前記カプセルへと透過した水分量および／または酸素量に関連する定量値を表示することができる表示ユニットをさらに備える、請求項４８に記載のカプセル化デバイス。
【請求項５０】
フィードバック制御器をさらに備え、前記フィードバック制御器が、前記電子部品へ供給される電力を制御するために前記フィードバック制御器からのフィードバックを受け取る前記信号評価ユニットに結合されている、請求項４８または４９のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項５１】
前記フィードバック制御器が、前記カプセルへの気体透過の程度が増大するにつれて前記電子部品に供給される電力を増大させる、請求項５０に記載のカプセル化デバイス。
【請求項５２】
前記電子部品が、有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）、微小電気機械センサ（ＭＥＭＳ）、有機薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）および太陽電池からなる群から選択される、請求項１〜５１のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項５３】
請求項１から５２のいずれか一項に記載のカプセル化デバイスを作製する方法であって、
電子部品をその上に形成するためのベース基板を設けるステップと、
前記ベース基板上に電子部品を形成するステップと、
真空下で前記ベース基板上に少なくとも１つの気体透過センサを形成するステップであって、前記気体透過センサが、カプセルへの気体の透過を測定することができるステップと、
前記電子部品および前記センサの上にカプセルを形成するステップと、を含む方法。
【請求項５４】
真空下で前記ベース基板上に少なくとも１つの気体透過センサを形成する前記ステップが、約１０−６〜約１０−７ミリバールの低圧力下で行われる、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
酸素プラズマで前記基板の表面を洗浄するステップをさらに備える、請求項５３または５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記電子部品が、真空下で前記ベース基板上に形成される、請求項５３〜５５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５７】
前記電子部品がインクジェット印刷により形成される、請求項５３〜５６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５８】
前記電子部品が、有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）、微小電気機械センサ（ＭＥＭＳ）、有機薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）および太陽電池からなる群から選択される、請求項５３〜５７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５９】
前記電子部品が前記ベース基板上に形成された後、前記センサを形成する前に前記ベース基板が不活性雰囲気下でアセンブリ領域へ移送される、請求項５３〜５８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６０】
前記カプセルを形成するステップが、
水分および／または酸素と相互作用して前記カプセル内の水分および／または酸素の透過を遅らせることができる材料を含む反応性ナノ粒子がその中に分布している少なくとも１つの層を、前記電子部品および前記気体透過センサの上に形成する工程を備える、請求項５３〜５９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６１】
前記反応性ナノ粒子層の上に紫外線硬化型接着剤を塗布するステップと、前記接着剤にカバー基板を取り付けるステップと、前記接着剤を紫外線に晒し、それにより前記接着剤が硬化するステップと、をさらに備える、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記電子部品を形成する前記ステップと、前記気体透過センサを形成するステップと、前記カプセルを形成するステップとが、真空下で行われる、請求項５３〜６１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６３】
請求項１〜５２のいずれか一項に記載のカプセル化デバイスを作製するためのシステムであって、
試料を受けるための真空チャンバ内に配置されている保持具と、
前記真空チャンバに接続されているロードロックであって、前記保持具上に前記試料を輸送するようになっているロードロックと、
前記試料を洗浄するためのプラズマを分配することができるプラズマ源と、
少なくとも、前記試料上に気体透過センサを形成するようになっている第１の材料源および前記試料の上にカプセルを形成するようになっている第２の材料源と、
前記保持具上の試料に法線力を印加することができる直線運動駆動部と、
試料を加熱するために前記保持具に結合されているヒータと、
紫外線硬化型ポリマーを硬化するための紫外線源と、が内部に配置されている前記真空チャンバを備えるシステム。
【請求項６４】
前記真空チャンバが、複数の直列に接続されているサブチャンバを備える、請求項６３に記載のシステム。
【請求項６５】
前記第１の材料源および前記第２の材料源がそれぞれ、個々のサブチャンバに接続されている、請求項６４に記載のシステム。
【請求項６６】
前記ロードロックが、前記複数の直列に接続されているサブチャンバを通って可動である伸縮アームを備える、請求項６３〜６５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６７】
前記直線運動駆動部が、前記保持具上に存在する試料に約４０ｐｓｉ〜約８０ｐｓｉの圧力を印加することができる、請求項６３〜６６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６８】
前記直線運動駆動部の動きを前記保持具に案内するために保持具に対して固定して配置されているトラックをさらに備える、請求項６３〜６７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６９】
請求項１〜５２のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス内に配置される電子部品の状態を決定する方法であって、
前記カプセル内に配置されている前記気体透過センサの導電率／抵抗を測定するステップと、
前記センサの前記導電率／抵抗から、前記カプセル化デバイスの前記カプセルへと透過した水分量および／または酸素量を決定するステップと、
前記カプセル化デバイスの前記カプセルへと透過した水分量および／または酸素量を、前記電子部品の状態と関連付けるステップと、を備える方法。
【請求項７０】
前記カプセル化デバイス中の前記電子部品の前記電気的および／または物理的性質を評価して、前記電子部品が機能的であるかどうかを判断するステップをさらに備える、請求項６９に記載の方法。
【請求項７１】
前記カプセル化デバイスの前記カプセルへと透過した水分量および／または酸素量を、前記電子部品の状態と関連付ける前記ステップが、
前記電子部品を晒すことができる水分および／または酸素のしきい値を決定する工程と、
前記カプセルへと透過した水分量および／または酸素量を、前記しきい値と比較する工程と、
前記電子部品の残りの作動寿命を決定する工程と、を備える、請求項６９または７０に記載の方法。
【請求項７２】
前記センサを信号評価ユニットに結合するステップをさらに備える、請求項６９〜７１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７３】
前記カプセルの完全性を評価するために前記カプセル化デバイスについて行われる、請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
前記カプセルへと透過した水分量および／または酸素量がしきい値を超えた場合、前記カプセル化デバイスが常規使用の持続に信頼性がないほど劣化したと見なされる、請求項７２に記載の方法。
【請求項７５】
破壊されたカプセルが前記電子部品の故障の原因であるかどうかを判断するために、非機能電子部品について行われる、請求項７４に記載の方法。
【請求項７６】
カプセル化デバイス中の電子部品の状態を決定するためのシステムであって、
請求項１〜５２のいずれか一項に記載のカプセル化デバイスの前記センサに結合するようになっている信号評価ユニットであって、前記センサの導電率／抵抗に関連する性質を測定することができる信号評価ユニットを備えるシステム。
【請求項７７】
前記センサの前記導電率／抵抗に関連する前記性質を、前記カプセル化デバイスの前記カプセルへの気体の透過に関連する定量値と関連付けるコンピュータをさらに備える、請求項７６に記載のシステム。
【請求項７８】
前記カプセル化デバイスの前記カプセルへの気体の透過に関連する前記定量値を表示するための表示ユニットをさらに備える、請求項７６または７７に記載のシステム。
【請求項７９】
前記カプセル化デバイス中の前記電子部品と結合されている駆動回路をさらに備える、請求項７６〜７８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８０】
前記信号評価ユニットが前記駆動回路に含まれている、請求項７９に記載のシステム。
【請求項８１】
酸素および／または水分感受性物体を保護することができるパッケージであって、
酸素および／または水分透過率が低いベース基板と、前記ベース基板上に配置されている少なくとも１つの気体透過センサであって、前記ベース基板を通るガスの透過を測定することができる気体透過センサとを含み、
前記少なくとも１つの気体透過センサがそれぞれ、水分および／または酸素感受性材料を含む導電性感知素子を備え、前記材料の水分および／または酸素との反応により前記感知素子の電気抵抗／導電率が変化し、
前記感知素子を信号評価ユニットに接続することができる電気コネクタを備えるパッケージ。
【請求項８２】
前記ベース基板が、保護すべき前記酸素および／または水分感受性物体がその中に配置されているエンクロージャの少なくとも一部を形成するようになっている、請求項８１に記載のパッケージ。
【請求項８３】
前記気体透過センサが、前記に面している前記ベース基板の面上に配置されている、請求項８２に記載のパッケージ。
【請求項８４】
前記ベース基板が、ストリップパック、ブリスタパッケージ、事前充てん可能なシリンジ、薬剤チューブ、非経口バイアル、アンプル、事前充てん可能な吸入器、静脈内容器、びん、キャップ／クロージャまたは処方容器に含まれている、請求項８１〜８４のいずれか一項に記載のパッケージ。
【請求項８５】
前記気体透過センサが信号評価ユニットに結合している、請求項８１〜８４のいずれか一項に記載のパッケージ。
【請求項８６】
前記信号評価ユニットが、前記ベース基板を通って透過した水分量および／または酸素量に関連する定量値を表示することができる表示ユニットを備える、請求項８５に記載のパッケージ。
【請求項８７】
保護すべき物体が、電子部品、医薬品、食品および診断用薬品からなる群から選択される、請求項８６に記載のパッケージ。
【請求項８８】
酸素および／または水分感受性物体を保護するためのエンクロージャを形成するように適合することができる包装積層材であって、
酸素および／または水分透過率が低いベース基板と、前記ベース基板上に配置されている少なくとも１つの気体透過センサであって、前記ベース基板を通るガスの透過を測定することができる気体透過センサとを備え、
前記少なくとも１つの気体透過センサがそれぞれ、水分および／または酸素感受性材料を含む導電性感知素子を備え、前記材料の水分および／または酸素との反応により前記感知素子の電気抵抗／導電率が変化し、
前記感知素子を信号評価ユニットに接続することができる電気コネクタと、を備える包装積層材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は一般に、カプセル化デバイスの分野に関し、より詳細には、集積センサを有するカプセル化デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、有機薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、太陽電池など多くの電子デバイスが、水分、酸素および雰囲気中に見られる他の気体に晒すことによる劣化の影響を受けやすい能動部品を備える。これらのデバイスの寿命を確実にするために、何らかの形の密封包装を通常使用して、劣化の原因となる（ｄｅｇｒａｄａｔｉｖｅ）物質に晒すことからこれらのデバイスを保護する。
【０００３】
[0003]密封性はこのようなデバイスの作動にとって重要であるため、密封試験がこれらデバイスの製造の不可欠な部分となっている。たとえば、半導体産業において、標準的な信頼性認定試験には、サンプル量のデバイスを湿潤環境ならびに高温、バイアスおよび／または圧力などの他の条件に晒す１つ以上の湿度評価が含まれる。
【０００４】
[0004]カプセルパッケージの密封性を評価するために、様々な密封性試験が開発されてきた。たとえば、集積回路（ＩＣ）パッケージにおけるファインリークを検出するために、ヘリウムガスの乾燥窒素との混合物をパッケージ内に密封し、質量分析計を使用してパッケージからのヘリウムの漏れを検出する。
【０００５】
[0005]多くの種類の半導体パッケージについてヘリウムリーク試験法が使用されているが、この方法はいくつかの問題に悩まされている。第一に、ヘリウムリーク試験は一般に、空洞を有するパッケージを試験するために適用可能なだけであり、光電子デバイス、ＭＥＭＳ、他の任意の薄膜マイクロ電子デバイスなど、空洞を含まないデバイスには適していない。第二に、ヘリウムは、原子量の違いから、デバイス内に存在する大気窒素から分離する傾向があり、したがってカプセル空洞の上部に移動し、デバイス内の部品の熱伝導率ならびにカプセルの屈折率に影響を及ぼし、それにより結果が不正確となる。
【０００６】
[0006]カプセル内の電子部品の状態を評価するために現在使用されている別の方法は、電子部品の光学的性質の直接観察である。たとえばＯＬＥＤにおいて、顕微鏡下で劣化パターンの観察を行って、ＯＬＥＤの経年変化（ａｇｉｎｇ）を評価することができる。しかしながら、目視検査法は実際には極度に単純化されており、カプセル化デバイスについての定性的情報しか提供することができず、正確な定量的研究にはあまり役に立たない。大量の新たに作製されたＯＬＥＤについて試験を行う工場ラインにおいては、同様に目視検査にかなり時間がかかることになる。目視検査はさらに、ＯＬＥＤを一旦ディスプレイパネルに組み込んだ場合、やはり実行可能ではない。
【０００７】
[0007]これまで、気体透過センサをカプセルパッケージに組み込むために、いくつかの試みが行われてきた。米国特許第３，９４３，５５７号には半導体パッケージが記載されており、この半導体パッケージに密封性検出器が組み込まれている。密封性検出器は、酸化コバルト層によって離隔されているインターデジテイテッド（ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｔｅｄ）電極一組を備える。水分がなければ、これらインターデジテイテッド電極間に電流は流れない。しかしながら、水分が存在すると、酸化コバルトの抵抗率が大幅に減少し、それによりインターデジテイテッド電極が短絡して水分の移入を示す警報を鳴らす。
【０００８】
[0008]独国特許出願公開第ＤＥ１０２０８７６７号には、カプセルを形成するために使用される材料の透過率を決定するための測定装置が記載されている。この測定装置は、電気抵抗測定用にカプセル内に存在する腐食感受性材料層を備える。腐食感受性金属は、カプセルに入る酸素／水分によって劣化するため、その電気抵抗が上昇する。カプセル内の水分は、腐食感受性素子における電気抵抗の変化を監視することによって検出される。
【０００９】
[0009]これらの開発にもかかわらず、カプセル化パッケージにおける集積センサの制限が依然として存在する。特に、１０−４ｇ／ｍ２／日またはそれ以上の低いレベルで気体透過を検出するための十分な感度を有していないセンサの問題が依然として残っている。したがって、それら信頼性および精度を向上させるために、努力を続ける必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
[0010]したがって、本発明の目的は、カプセルへの気体の透過を測定するためにカプセル内に封入されている少なくとも１つの気体透過センサを有するカプセル化デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
[0011]第１の態様において、本発明は、ベース基板と、ベース基板上に配置され、水分および／または酸素から電子部品を保護するカプセル（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ）内に封入されている電子部品と、ベース基板上に配置され、カプセルへの気体の透過を測定するためにカプセル内に封入されている少なくとも１つの気体透過センサを備えるカプセル化デバイスを対象とする。少なくとも１つの気体透過センサは、導電性感知素子と、感知素子を信号評価ユニットに接続させることができる電気コネクタとを備える。感知素子は、水分および／または酸素感受性材料を含み、上記材料の水分および／または酸素との反応により、感知素子の導電率／抵抗が変化する。
【００１２】
[0012]第２の態様において、本発明は、本発明の第１の態様によるカプセル化デバイスを作製する方法を対象とする。この方法は、電子部品をその上に形成するためのベース基板を設けること、ベース基板上に電子部品を形成すること、真空下で気体の透過を監視するための少なくとも１つの気体透過センサをベース基板上に形成すること、ならびに電子部品およびセンサの上にカプセルを形成することと、を備える。
【００１３】
[0013]第３の態様において、本発明は、カプセル化デバイスを作製するためのシステムを対象とする。このシステムは、試料を受けるための真空チャンバ内に配置されている保持具と、真空チャンバに接続されているロードロックであって、保持具上に試料を輸送するようになっているロードロックと、試料を洗浄するためのプラズマを分配することができるプラズマ源と、少なくとも、試料上に気体透過センサを形成するようになっている第１の材料源および試料の上にカプセルを形成するようになっている第２の材料源と、保持具上の試料に法線力を印加することができる直線運動駆動部と、試料を加熱するために保持具に結合されているヒータと、紫外線硬化型ポリマーを硬化するための紫外線源とがその中に配置されている真空チャンバを備える。
【００１４】
[0014]第３の態様において、本発明は、第１の態様によるカプセル化デバイス内に配置されている電子部品の状態を決定する方法を対象とする。この方法は、カプセル内に含まれるセンサの導電率を測定すること、センサの導電率から、カプセルへと透過した水分量および／または酸素量を決定すること、ならびにカプセルへと透過した水分量および／または酸素量を、電子部品の状態と関連付けることと、を備える。
【００１５】
[0015]本発明は、カプセル化デバイス内の電子部品の状態を決定するためのシステムも対象とし、上記システムは、センサの導電率／抵抗を決定するためのシステムである。
【００１６】
[0016]本発明は、水分および／または酸素に対して反応性である感知素子を備える単純であるが精確な気体透過センサを任意のカプセルに組み入れることに成功した。大気中の気体がカプセルへと透過すると、感知素子が周囲の水分および／または酸素と接触し、その導電率／抵抗が次第に変化する。感知素子の導電率／抵抗のこの変化を測定することによって、カプセルへと透過した水分量および／または酸素量を決定することが可能である。したがって、本発明を使用して、カプセル化デバイスにおける水分および／または酸素透過の定性的評価も定量的評価も容易にすることができる。センサの単純な設計のおかげで、本発明は、任意の既存のカプセル化またはパッケージ化物体に適用可能である。
【００１７】
[0017]ＯＬＥＤ、半導体、太陽電池などのカプセル化デバイスへのセンサの集積化により、製造レベルでも、また同様にエンドユーザレベルでも実益がもたらされる。たとえば、本発明により、ユーザがデバイスの残存作動寿命を予測することが可能となる。生産ラインでは、本発明により、作製されたデバイスが無傷の（ｉｎｔａｃｔ）カプセルを有しているかどうかを判断する素早い確認を行うことが可能となる。カプセル作製技術を改良するために、本発明により任意のカプセル化デバイスの劣化モードの研究を容易にすることもできる。
【００１８】
[0018]本発明の第１の態様によれば、カプセルへのガスの透過を測定するために、少なくとも１つの気体透過センサがカプセル内に封入される。このセンサは、その導電率または電気抵抗が反応の結果として変化するように水分および／または酸素と反応する材料を含む導電性感知素子を備える。ある意味で、この感知素子は、水分および／または酸素との化学反応によりその抵抗が変化する可変抵抗器として働く。センサの特性の変化を測定することによって、その測定からカプセルの密封性も、また同様に電気部品の作動状態も推測することが可能である。たとえば、センサ内のカルシウム感知素子と水蒸気との間の化学反応により、導電性のカルシウム金属の一部が非導電性の水酸化カルシウムに転化され、それにより感知素子を通って電流が伝導される断面積が減少する。これによりセンサの導電率／抵抗が増大し、この変化は、センサの電位降下を測定することによって、または抵抗を直接測定することによって容易に検出される。このようにして作動する気体透過センサの例が、たとえば、ＷＯ２００５／０９５９２４に記載されている。
【００１９】
[0019]感知素子は、水分および／または酸素との反応に関与し部分的に非導電性材料に転化され、それによりその電気的性質が変化するように、水分および／または酸素に対して反応性がある材料を含む。この材料は、水分および／または酸素と反応すると、導電率／抵抗の測定可能な変化を好ましくは示す。一部の実施形態においては、感知素子が、導電性有機ポリマー、金属、金属合金、金属酸化物およびこれらの組合せなどの水および／または酸素感受性材料を含む。例示的な材料として、ＣａやＭｇなどの第ＩＩ族金属、ならびにＦｅなどの遷移金金属が挙げられる。ポリアニリン、ポリピロールおよびポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリ−ｐ−フェニレンおよびポリビニルピリジン、チオフェン−ビピリジン共重合体、ポリピリジン、ポリビピリジンおよび有機金属ポリフェニレン類を含む、導電性有機ポリマーを使用することもできる。ＶＯ２、ＣｒＯ２、ＭｏＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｃｄ２ＳｎＯ４、ＣｄＩｎ２Ｏ４、Ｚｎ２ＳｎＯ４およびＺｎＳｎＯ３、Ｚｎ２Ｉｎ２Ｏ５などの導電性金属酸化物も、同様に使用することができる。
【００２０】
[0020]感知素子の材料は、望まれる測定の感度に基づき選択することもできる。たとえば、カプセルへの水分透過を高感度で測定することが望まれる場合、水分に対する反応性が高い材料を選択することができる。一方、長時間にわたって測定を行うためのセンサは、反応性が低いが測定可能な反応性を有する材料を含むことができる。
【００２１】
[0021]一実施形態においては、センサを電子部品の類似物として設計し、それによりカプセル内で電子部品が劣化する速度が、センサ内の感知素子が劣化する速度と適合する。この少なくとも１つのセンサの感知素子は、電子部品と実質的に同様の少なくとも１つの物理的または物理化学的性質を有することができる。たとえば、表面積対体積比あるいは水分および／または酸素に対する感知素子の反応性が電子部品と実質的に同様であっても、センサの接触可能表面の寸法が電子部品の接触可能表面の寸法と実質的に同様であってもよい。この実施形態を実施する別の可能な選択肢は、センサも電子部品も共にそれぞれ水分および／または酸素透過の同じ速度に晒されるように、気体透過センサおよび電子部品のまわりに同様のカプセル構造を設けることである。
【００２２】
[0022]カプセルの密封性は、製造プロセス中に、またはカプセル化デバイスを含む最終製品の使用中に試験することができる。製造プロセス中の個々のカプセル化電子部品の故障試験の目的では、たとえば、電子部品近くに配置されている単一の気体透過センサで、カプセル化構造が気密性であるかどうかを決定するには十分である。多くの電子部品を備える大型ＯＬＥＤディスプレイでは、ディスプレイユニット全体のカプセルの密封性を評価することが関心事であることがあるため、数十または数百の気体透過センサをデバイスに組み込んで、カプセル内の欠陥の正確な位置を決定することができる。消費家電製品においては、電子部品の残存作動寿命に関する予想をすることができるように、複数のセンサを利用して電子部品の状態を評価することも、エンドユーザにとって関心事であることもある。
【００２３】
[0023]カプセル内のセンサの様々な配置が考えられている。原理的には、カプセル内の任意の利用可能空間に各気体透過センサを設置することができる。たとえば、電子部品の既存のアーキテクチャを変えざるを得ない状態を回避するために、カプセルの縁部近くにセンサを設置することができる。あるいは、電子デバイス近くの透過状態をより正確に評価するために、センサは電子デバイス近くに位置することもできる。複数のセンサが含まれる実施形態においては、各センサを電子部品のまわりに配置することができるが、故障試験の目的では、密封シールが弱くなると疑われるカプセル内の位置にセンサを配置してもよい。規則的な格子配置でカプセル中に散在させて気体透過センサを配置することもできる。
【００２４】
[0024]小型の電子デバイスにセンサが組み込まれる用途においては、複数のセンサを十分に小さくなるように設計することができ、また電子部品のアーキテクチャを混乱させることなく任意の好都合な位置を占有するようにカプセル内に配置することができる。ＯＬＥＤにセンサが組み込まれる実施形態においては、センサの感知素子が、水分および／または酸素との接触に晒される０．５ｃｍ２未満または０．１ｃｍ２未満の表面積を有してもよく、感知素子の幅がその長さの２倍である。センサの寸法は、ＯＬＥＤの画素寸法に相当するように設計することもできる。基板上のセンサと電子部品との距離は約１μｍ〜１００μｍでもよい。基板上のセンサと電子部品との距離は、リソグラフィなど精密な作製技法により作製する場合には約１μｍ〜１０μｍでもよい。一方、シャドウマスクを使用してセンサおよびデバイスを作製する場合には、１００μｍのより大きなギャップを使用することができる。隣接するセンサを、任意の適切な距離、たとえば少なくとも約１ｃｍで互いに離隔することができる。
【００２５】
[0025]センサと電子部品が近いことによるセンサの回路線と電子部品の回路線との短絡を回避するためには、たとえば、感知素子と電子部品との間に電気絶縁性材料を挟ませることができる。一実施形態においては、この電気絶縁性材料をポリイミド、パリレン、ポリスチレンおよびポリ塩化ビニルから選択する。
【００２６】
[0026]その性能を高めるために、補助材料をセンサに含めることができる。たとえば、気体に対して実質的に透過性があるポリマーを含むライナ層を、感知素子の均一な劣化を実現するために感知素子の一表面または両表面に塗布することができる。このようなポリマーは、アクリルポリマー類およびパリレン型ポリマー類からなる群から選択される有機ポリマー、あるいはシリコーンをベースとするポリマーを含む無機ポリマーでもよい。別の例においては、感知素子の少なくとも一部を覆う保護層を導入して、作製中の物理的損傷から感知素子を保護してもよい。この保護層は、金属、金属合金、金属酸化物、有機ポリマーおよびこれらの組合せなどの材料を含んでもよい。
【００２７】
[0027]水分および／または酸素から電子部品を保護するためのカプセルは、ＷＯ０３／０４７３１７に記載されているようなバリア積層構造、ＵＳ６，８１１１８，４７９に記載されているようなリム封止（ｒｉｍ−ｓｅａｌｅｄ）構造、または電子部品の上にバリア膜を置くことにより基板に対して電子部品が挟まれるＵＳ６，８６６，９０１に記載されているような多層薄膜構成、またはこれらのカプセル構成の任意の適切な組合せなど、当分野で公知である任意の適切な構成または配置をとることができる。
【００２８】
[0028]使用するカプセルのタイプにかかわらず、センサの感知素子に接続されている電気コネクタが、駆動回路もしくは信号評価ユニットまたは他の任意の外部回路との接触に晒されるように、カプセルを通って延びる。この電気コネクタは、少なくとも２つの電極を備えることができる。電極は、金属接触線の形であっても、または接触用に晒すための、カプセルを通って延びる導電膜であってもよい。
【００２９】
[0029]可撓性のカプセルに関連する厳しいバリア性を必要とする特定の用途では、多層薄膜カプセルを使用することができる。多層薄膜は、典型的には、水分および／または酸素の透過率が低いバリア材の層を１つ以上備える。これらの材料は、金属酸化物、セラミック酸化物、無機ポリマー、有機ポリマーならびにこれらの混合物および組合せからなる群から選択してもよい。有機ポリマーバリアの一部の例として、エポキシポリマー、ポリスルフィド、シリコーンおよびポリウレタンが挙げられる。有機バリア層は、ナノ粒子を含まないパリレン、ポリイミドまたはアクリルをベースとするポリマーのハードコートを含む。ＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯおよびＭｇＯ材料などの無機材料を使用することもできる。加えて、バリア層材料は、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｃａなど様々な金属元素から選択することができる。バリア層は、物理または化学気相堆積法によって堆積させることができる。バリア層の厚さは、典型的には１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲に及んでもよい。
【００３０】
[0030]カプセル化デバイスへの気体透過センサの集積化は、水分および／または酸素と相互作用してカプセル内の水分および／または酸素の透過を遅らせることができる反応性ナノ粒子がその中に分布している少なくとも１つの層を備える多層薄膜を実施することによって、カプセルの密封性に対する妥協を最小限にして実現することができることを本発明者らは見出した。本明細書中で使用する用語「相互作用する」とは、水分および／または酸素とナノ粒子との間の任意の物理的または化学的相互作用を指し、その結果カプセルを透過する気体から水分および酸素が取り除かれ、従って電子部品に到達することが防止される。この定義には、水および／または酸素分子の化学反応ならびに物理吸着などの相互作用が含まれる。たとえば、ナノ粒子は、ゼオライトやカーボンナノチューブなどの材料である、水および／または酸素を吸着することができる材料を含んでもよい。ナノ粒子はまた、水および／または酸素と反応することができる材料を含んでもよい。このような材料の例として、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｃａ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＢａＯなどの金属および金属酸化物が挙げられる。カプセルへの水分および／または酸素の透過を妨げるために、不活性ナノ粒子、すなわち、水分および／または酸素と相互作用しない粒子を多層膜に含めることもできる。不活性ナノ粒子を形成するために使用することができる材料の例として、金、銅、銀、白金、シリカ、珪灰石、ムライト、モンモリロナイト、ケイ酸塩ガラス、フルオロケイ酸塩ガラス、フルオロホウケイ酸塩ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、ケイ酸カルシウムガラス、ケイ酸カルシウムアルミニウムガラス、フルオロケイ酸カルシウムアルミニウムガラス、炭化チタン、炭化ジルコニウム、窒化ジルコニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、金属硫化物ならびにこれらの混合物または組合せが挙げられる。ナノ粒子は、ポリマー内に、またはナノ粒子を保持するための他の任意の適切な結合剤に分布させることができる。
【００３１】
[0031]例示的な一実施形態においては、水分および／または酸素の透過率が低い少なくとも１つのバリア層と、水分および／または酸素と相互作用することができるナノ粒子を含む少なくとも１つの封止層とを多層膜に含めて、カプセルの気体バリア性を向上させる。金属酸化物層は、強力な気体バリア性をもたらすことが従来知られている。しかしながら、これらの金属酸化物層にはピンホール欠陥が典型的に見られ、それら金属酸化物層の気体バリア性が制限される。ナノ粒子層と組み合わせて金属酸化物バリア層を使用することによって、多層膜の気体バリア性が大幅に改善されることを本発明者らは見出した。というのは、ナノ粒子は金属酸化物バリア層内の欠陥を封止すると考えられているからである。一部の好ましい実施形態においては、バリア層が、たとえばＡｌ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＴｉＯ２、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの金属酸化物を含むことができる。
【００３２】
[0032]封止層内のナノ粒子の濃度は、カプセルのバリア性がどの程度厳格さを求められるかに応じて変えることができる。理論的には、カプセルの水および／または酸素掃気能力を高めるために高濃度のナノ粒子を使用することが有利なはずである。しかしながら、ＯＬＥＤ用途など光学的品質が重要である表示デバイスにおいては、多層膜に含まれるべきナノ粒子の量および寸法に要求を置くことができる。たとえば、多層膜を通る光散乱を防ぐために、ナノ粒子の寸法は好ましくはＯＬＥＤの固有波長よりも小さい。固有波長は、ＯＬＥＤ光スペクトルのピーク強度が生じる波長と定義される。カプセル層がＴＯＬＥＤまたはシースルーディスプレイ向けに設計されている場合、ゲッタ粒子（ｇｅｔｔｅｒ  ｐａｒｔｉｃｌｅ）の寸法は、通常、固有波長の１／２未満、好ましくは１／５未満でもよい。典型的には、これらの比率は２００ｎｍ未満の粒径、好ましくは１００ｎｍの粒径に対応する。一部のカプセル設計においては、たとえば、放出光の散乱があることが要求される場合には、より大きい粒子が望ましいことがある。
【００３３】
[0033]一実施形態においては、ナノ粒子が棒状で、直径が３０〜５０ｎｍ、長さが１００ｎｍ〜４００ｎｍである。多層膜中のナノ粒子のランダムな充てん密度（ｐａｃｋｉｎｇ  ｄｅｎｓｉｔｙ）をカスタマイズして電子部品の効果的な封止を実現するために、異なる形状および寸法のナノ粒子を使用することが有利となることがある。
【００３４】
[0034]電子部品がＯＬＥＤまたは他の任意の発光する部品を備える場合、当分野で公知である任意の光学膜を多層膜に含めることで、その光学特性を改善することができる。拡散膜などの光学膜を設けて、光を効果的に拡散させながら光透過の最適なレベルを実現することができる。光学膜を光抽出層として（上面発光ＯＬＥＤの場合）設けることができる。従来の光拡散膜は、アクリルまたは固定剤表面コーティングを有するＰＥＴベース材料を含むことができる。光学膜は、無機透明酸化物膜を備えでもよい。光学膜は、物理気相堆積（スパッタリング、熱蒸着または電子ビーム蒸着）、プラズマ重合、ＣＶＤ、印刷、スピニング、ティップまたはディップコーティングプロセスを含む任意の従来のコーティングプロセスなど、任意の適切な作製方法によって堆積させることができる。
【００３５】
[0035]カプセルを通る水分および／または酸素の透過をさらに低減させるために、またカプセル化電子デバイスおよび集積センサのための追加の機械的保護をもたらすために、多層膜を覆ってさらなるカプセル構造を設置することができる。たとえば、多層膜上にカバー基板を配置し、多層膜上にカバー基板を連結する接着層によって結合させることができる。不活性気体充てん空間がカプセル内に画成されるように、リム封止カプセル構造の場合には多層膜なしでカバー基板を含めることも可能である。このカバー基板は、衝撃力に耐えることができ、したがって多層膜および／または電子部品への物理的損傷を低減させることができる、硬質または可撓性であるが好ましくは傷つきにくい材料から選択してもよい。使用することができる材料の例として、ポリエチレン（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート、ガラス、酸化インジウムスズおよび透明プラスチックが挙げられる。
【００３６】
[0036]電子部品および気体透過センサを支持するベース基板は、気体バリア性を有する任意の耐久性材料を含むことができる。電子部品およびセンサを支持するこの基板は、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリエーテルスルフォン、エポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリウレタンおよびポリアクリレートなどの有機ポリマーを含むポリマー材料を含むことができる。この基板は、シリコーン、ポリジメチルシロキサン、ビスシクロペンタジエニル鉄、ポリジクロロホスファゼンおよびこれらの誘導体などの無機ポリマーを含むこともできる。
【００３７】
[0037]バリア層として働く単一または複数の透明金属酸化物層を備えるバリア膜で、ベース材料を場合によりコーティングする。金属酸化物バリア膜（バリアスタックとしても知られている）は通常、有機バリア薄膜と無機バリア薄膜とが交互に重なった複数の層を備える。アクリルなどの有機コーティングを、２つの連続したバリア酸化物膜間のサンドイッチ層として通常、使用する。バリアスタック基板は透明であっても不透明であってもよく、好ましい寸法に切断することができる。有機発光ディスプレイ（ＯＬＥＤ）用途においては、例示的なバリア膜は好ましくは実質的に透明である。
【００３８】
[0038]カプセルに気体透過センサを組み込むために重要な考慮すべきことは、電子部品のアーキテクチャにセンサ駆動回路を組み込む問題である。本発明の例示的な実施形態においては、気体透過センサを外部回路に接続し電子部品とは独立に作動させることができるように、カプセル化デバイス内にセンサ用の（電子部品用の回路線から独立している）別個の回路線を設けることによって、気体透過センサの集積可を実現する。パッシブマトリックスＯＬＥＤもアクティブマトリックスＯＬＥＤも共に、気体透過測定を行うことができるセンサを流れる駆動電流を活用することができる行（ｃｏｌｕｍｎ）および列（ｒｏｗ）電極を備えることも知られている。
【００３９】
[0039]Ｓｏｌｏｍｏｎ  Ｓｙｓｔｅｃｈ  Ｌｔｄ．によって提供されるドライバのような、従来のＯＬＥＤのドライバのセグメントドライバおよびコモンドライバは、気体透過センサを作動させるための回路を組み込むことによって改良することができる。このようにして、電子部品および気体透過センサを共通の駆動回路に結合することができる。しかしながら、電子部品および気体透過センサを別々の駆動回路に接続する、すなわち、気体透過センサを第１の駆動回路に接続し、電子部品を第２の駆動回路に接続することも可能である。たとえば、気体透過センサ用の駆動回路は、以下に説明する本発明のさらなる態様に従ってカプセル化デバイスにおける電子部品の状態を決定するためのシステムを備えることができる。気体透過センサ用に別個の駆動回路を使用する場合には、電子部品用の既存の駆動回路に変更を加える必要はない。
【００４０】
[0040]一実施形態においては、気体透過センサの電気コネクタを、センサの電気抵抗に関連する特性を測定するための信号評価ユニットに結合することができる。信号評価ユニットの例として、電流計、電圧計、オーム計、マルチメータ、電力計、電位差計および光源計（ｓｏｕｒｃｅ  ｍｅｔｅｒ）等が挙げられる。ＬＣＤディスプレイなど、ベース基板を通って透過した水分量および／または酸素量に関連する定量値を表示することができる表示ユニットを、信号評価ユニットに含めることができる。気体透過センサは、保護すべき物体がその中に設置されているエンクロージャに面するベース基板の面に配置することができ、一方表示ユニットは、密封性の測定値を容易に読み取ることを促すためにベース基板の外側に配置する。
【００４１】
[0041]電子部品に供給される電力を変調するためのフィードバック制御器を、カプセル内の水分および／または酸素劣化の程度に関するフィードバックを受け取るように、気体透過センサまたはセンサの変化を測定する信号評価ユニットに接続されている駆動回路に結合することができる。電子部品に供給される電力は、センサによって提供されるフィードバックに応じて変化させることができる。例えば、ＯＬＥＤなどの発光装置は、活性発光材料の劣化によって時間とともに発光が弱くなる。輝度の損失に対する補償を行うために、より多くの電力をＯＬＥＤに供給することができる。たとえば、カプセルへの気体透過の程度が増大するにつれてフィードバック制御器が電子部品に供給されている電力を増大させる、任意の適切なフィードバック制御アルゴリズムを使用することができる。フィードバックを与えて行／列電極を介してＯＬＥＤに供給される電流を変調するために、気体透過センサの駆動回路にフィードバック制御モジュールを組み込むことができる。あるいは、より簡単な解決策は、既存の集積ドライバを再加工せざるを得ない状態を回避するために別個の駆動回路を含めることである。
【００４２】
[0042]本発明は、水分および／または酸素に晒すことにより損傷を受けることがある任意の物品をカプセル化するために使用する硬質カプセル構造にも可撓性カプセル構造にも適用可能である。ＯＬＥＤのカプセル化についで言及することができるが、本発明は、電子部品、食品および医薬品を含む任意のカプセル化物体またはカプセル化デバイスに適用可能であることを理解されたい。電子部品の一部の例として、太陽電池、パッシブおよびアクティブ有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）、微小電気機械センサ（ＭＥＭＳ）および薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）が挙げられる。
【００４３】
[0043]カプセル化電子デバイス以外に、食料またはブリスタパック用のＴｅｔｒａ−Ｐａｋ（登録商標）包装材料や医薬品用容器など、気体透過センサをその上に一体化することが望まれる従来の包装積層材を含む任意の密封包装にも本発明が適用可能である。包装内側のエンクロージャの密封性を読み取るために、気体透過センサを容易に任意の既存の包装材料内に組み込むことができる。したがって、本発明は、酸素および／または水分感受性物体を保護するためのパッケージを対象とする。このパッケージは、酸素および／または水分透過率が低いベース基板と、ベース基板上に配置されているベース基板を通る気体の透過を測定することができる少なくとも１つの気体透過センサとを備える。気体透過センサはそれぞれ、水分および／または酸素感受性材料を含む導電性感知素子を備え、上記材料の水分および／または酸素との反応により感知素子の電気抵抗／導電率が変化する。感知素子を信号評価ユニットに接続することができる電気コネクタを設けることもできる。
【００４４】
[0044]パッケージは、電子部品、医薬品、食品および化学薬品を含む、水分および／または酸素から保護すべき任意の物体を取り囲むために有用であると考えられる。したがって、本明細書中で使用する用語「パッケージ」は、保護すべき酸素および／または水分感受性物体がその中に配置されるエンクロージャを形成するために配置され／折り畳まれる任意の包装積層材を指すことができる。このパッケージは、ストリップパック、ブリスタパッケージ、事前充てん可能な（ｐｒｅ−ｆｉｌｌａｂｌｅ）シリンジ、薬剤チューブ、非経口バイアル、アンプル、事前充てん可能な吸入器、静脈内容器、びん、キャップ／クロージャまたは処方容器を指すこともできる。このパッケージは、たとえば放射性物質や毒性化学薬品など、危険物質を保存するために使用する容器を指すこともできる。この状況における「ベース基板」は、パッケージの壁の任意の部分を指す。
【００４５】
[0045]カプセル化デバイスへのセンサの集積化は、本発明の第２の態様として本明細書に記載されている方法に従って行う。この方法は、設けられているベース基板上に電子部品を形成すること、およびその後真空条件下でベース基板上に気体透過センサを形成することを含む。続いて、不活性気体の存在下または真空条件下で電子部品およびセンサの上にカプセルを形成する。本明細書における「真空条件」は、大気圧が大幅に引き下げられている環境を指す。このような条件は、従来の中真空〜超高真空の範囲に及ぶことができる。一部の実施形態においては、センサおよび／またはカプセルの形成時に約１０−３〜約１０−９ミリバールまたは約１０−６〜約１０−７ミリバールの真空条件を使用する。
【００４６】
[0046]基板を使用する前に、たとえば湿式化学洗浄および／または乾燥酸素またはアルゴンプラズマ処理によってベース基板の表面を洗浄することができる。一実施形態においては、基板の表面を洗浄するステップは、基板上に電子部品およびセンサを形成する前に行う。基板表面上の表面汚染物を取り除くことにより、基板とカプセルとの間の接触が大幅に改善され、それによりバリア性が向上することが分かっている。基板の表面は、湿式化学洗浄によって、またはより好ましくは乾燥アルゴンまたは酸素プラズマ処理により洗浄することができる。
【００４７】
[0047]本発明によるカプセル化デバイスを形成するシーケンスは、カプセル設計、ＯＬＥＤのアーキテクチャ、基板、およびバッチ式プロセスまたはロールツーロール式プロセスに応じて、様々な方法で実行することができる。
【００４８】
[0048]カプセル化デバイスの各部品を形成するための様々な異なる要件があるため、数段階わたって作製を行うことができる。たとえば、ＯＬＥＤなどの電子部品の作製は、蒸着チャンバ内で行うことができる。洗浄はプラズマチャンバ内で行うことができるが、洗浄した基板を真空下で蒸着チャンバへと移動させることができる。基板上に電子部品を形成した後、グローブボックス内でセンサの作製を行うことができる。汚染のない環境を維持するために、不活性雰囲気下または真空下で移送を行うこともできる。
【００４９】
[0049]電子部品の状態を監視するためのセンサは、基板上に２つの別個の電極を堆積させ、これら２つの電極間に感知素子を堆積させることによって形成することができる。センサおよび電子部品を形成した後、水分および酸素に対する保護を提供するための多層膜を備える主要カプセルを、電子部品およびセンサの上に形成することができる。この多層膜は、任意の化学的または物理的堆積方法によって形成することができる。カプセル化デバイスの上にカバーをさらに取り付けることもできる。紫外光硬化型接着剤をセンサおよび電子部品の上にコーティングして、カプセル化デバイス上へのカバーの取り付けを可能にすることができる。これは、ＵＶ硬化型接着剤の塗布、およびその後の紫外光への接着剤の露光を含み、それにより接着剤が硬化する。
【００５０】
[0050]本発明による集積センサにより、カプセル化デバイスへの酸素および水分の透過のリアルタイムな監視が可能となり、この集積センサよりカプセル内の電子部品の状態を間接的に決定することができる。言い換えれば、集積センサにより、カプセル化デバイス内の電子部品の状態を決定する方法が容易になる。この方法は、たとえば、破壊されたカプセルが電子部品の故障の原因かどうかを決定するために非機能電子部品についての故障解析を実行する際に有用である。複数のセンサがカプセルの異なる部分に配置されている場合には、故障を引き起こすカプセルの欠陥の位置を容易に検出することができる。このことは、作製プロセスにおける一部のステップに対する故障の原因のより迅速な隔離に役立ち、それにより故障解析についてのターンアラウンド（ｔｕｒｎａｒｏｕｎｄ）時間がより短くなる。
【００５１】
[0051]この方法は、カプセルで封入されているセンサの導電率を測定すること、カプセルを透過した水分量および／または酸素量をセンサの導電率から決定すること、カプセルを透過した水分および／または酸素のレベルを電子部品の状態と関連付けることを含む。本明細書中の用語「状態」とは、故障を示している電子部品における特定の状態など、電子部品の作動状態を指す。電子部品の状態は、電子部品を含むカプセル内にセンサを設置することによって間接的に決定する。センサも電子デバイスも共に、同じレベルで水分および／または酸素に晒されるため、センサの劣化（エンクロージャ内の水分および／または酸素との反応により）を電子部品の状態と関連付けることができ、それにより電子部品の状態を決定することが可能となる。たとえば、［ｙ］グラムの水蒸気に晒された後に電子部品が致命的故障状態に達することが既知で、また同じ［ｙ］グラムの水蒸気に晒された後に［ｚ］オームの電気抵抗の変化をセンサが表示することが決定できる場合、センサの電気抵抗を測定することによって、電子部品の致命的故障レベルを容易に決定することができる。
【００５２】
[0052]一実施形態においては、カプセル内に封入されている電子部品が機能しているかどうかを決定するために、電子部品の状態のセンサによる決定に加えて、カプセル化デバイスの電気的および／または物理的評価を行う。カプセル化デバイスを評価するための追加のステップは、センサにより間接的に電子部品の状態が決定される実施形態では特に有用となることがある。なぜなら、間接測定では電子部品の機能状態を実際には示していないからである。したがって、その電気抵抗や導電率など電子部品の実際の特性を測定することで、電気部品の実際の状態についての有用な情報を提供することができる。また物理的評価は、熟練技術者が、たとえば、デバイスの故障を招く明らかなカプセルの物理的欠陥があるかどうかを観察することによって行うこともできる。
【００５３】
[0053]集積センサを使用して、電子部品の残存寿命の決定など、様々な測定を行うことができる。加えて、センサによって行われる測定は、カプセルの完全性（ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ）を評価するためのデータを提供する。このことは、たとえば、カプセル化デバイスが機能しているかどうかを決定するために、作製したカプセル化デバイス群を検査するための製造プロセスの最終段階における試験システムの一環として有用である。消費家電製品におけるディスプレイ用途の場合、カプセルを透過した水分および／または酸素のレベルがしきい値を超えた場合に、カプセル化デバイス、またはカプセル化デバイスがその一部であるシステムに警告信号を表示するためのプログラム論理を有する集積回路に、センサを結合することができる。その場合、たとえば、カプセル化デバイスが常規使用の持続に頼りにならないほど劣化したと見なすことができる。
【００５４】
[0054]本発明の別の態様によれば、本発明の第１の実施形態による集積気体透過センサを有するカプセル化デバイスを作製するためのシステム。このシステムは、真空チャンバと、真空チャンバ内に配置されている保持具とを備える。真空環境を使用して気体透過センサの作製を行う。第１の材料源を真空環境内に設けて、試料ベース基板上に気体透過センサを形成することができ、また第２の材料源を同様に真空環境内に設けて、センサおよび電子部品の上にカプセルを形成することができる。あるいは、電子部品の作製またはカプセル化プロセスを、真空チャンバの外で別の段階において行うことができる。
【００５５】
[0055]一実施形態においては、真空チャンバが、インライン作製プロセスを実行するための複数の直列に接続されているサブチャンバを備える。作製プロセスの各段階を実行するために必要となる異なる設備によって課せられる空間制約があるため、別個のサブチャンバを設けることができる。たとえば、第１の材料源および第２の材料源をそれぞれ、個々のサブチャンバに接続することができる。
【００５６】
[0056]真空または不活性雰囲気下でベース基板の、あるチャンバから別のチャンバへの移送を容易にするために、ロードロックシステムを使用することができる。主真空チャンバに取り付けられているゲート弁に、従来のロードロックを取り付けることができる。次いで基板を、大きい出入口を通してロードロックチャンバ内の移送ステージ上へと容易に適位置へと動かすことができる。ロードロックを所望の真空レベルまで排気し、ゲート弁を開放した後、ロードロックの主軸に沿った磁石台（ｍａｇｎｅｔ  ｃａｒｒｉａｇｅ）を通ってプロセスチャンバへと基板を移送させる。これにより、主チャンバ内の真空を破ることなく基板のローディングまたはアンローディングの繰返しが可能となる。真空チャンバが、複数の直列に接続されているサブチャンバを含む場合、ロードロックは、個々のサブチャンバそれぞれを通って移動可能な伸縮軸を備えることができる。
【００５７】
[0057]真空封止用途向けに超高真空を与えることができるメカニカルブースタ、ロータリ、ターボ、クライオポンプステーションを含む高真空ポンプ一式を、真空チャンバに接続することができる。加えて、真空チャンバ内の真空を監視するために、圧力計、ガスライン、圧力変換器および隔離弁を含めることができる。
【００５８】
[0058]カプセル化デバイスをその上に形成するために基板保持テーブルを受けるための保持具をさらに設ける。この保持具に基板保持テーブル（プラットフォーム）を取り付けることができ、基板保持テーブルは好ましくは、最高１００℃またはそれ以上の熱を提供するための加熱ユニットと、要求温度を維持するための温度調節器とを含むことができる。加熱プロセスを使用して接着剤を溶融させる一方で、カバー基板とデバイスとを真空接着させる。
【００５９】
[0059]直線運動駆動部（ｌｉｎｅｒ  ｍｏｔｉｏｎ  ｄｒｉｖｅ）を使用して、保持具上の試料に法線力を印加し、この直線運動駆動部を使用してカバー基板を接着剤へと押し付けることができる。この直線運動駆動部は、約５ポンド〜１００ポンドまたはそれ以上の軸荷重でカプセル化のための４０〜８０ｐｓｉの圧力範囲を提供する空気圧式アクチュエータによって、または外部モータを用いて作動させることができる。
【００６０】
[0060]一実施形態においては、このシステムは、直線運動駆動部の動きを保持具に対して位置合わせするためのトラック（ｔｒａｃｋ）をさらに備える。直線運動駆動部と保持具との位置合わせは、支持フレームおよびリニアボールガイドに沿って方向付けることができる。保持具は、真空チャンバのロードロックを通ってこの治具上に接着剤を装填することができるように設計する。同様に、二次封止プロセスのためにロードロックを通って基板ホルダへとデバイスまたは基板を移送させることができる。
【００６１】
[0061]表面前処理を行うために、任意の従来のＲＦプラズマ洗浄源を設けることができる。一例が、ＸＥＩ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，Ｉｎｃ．製のＥｖａｃｔｒｏｎ（登録商標）プラズマ源であり、このプラズマ源は空気を酸素源として使用して酸素ラジカルを生成する。このシステムの状況では、真空チャンバの外側に取り付けるためにプラズマ源を適合させることができる。
【００６２】
[0062]このシステムに組み込むことができる他の特徴部として、保持テープルの位置決めをするためのｘ、ｙおよびｚ軸コントローラを有する基板保持テーブル、ならびにプラズマ源のＲＦ電力を制御するための高周波電力制御器が挙げられる。カプセル化において使用する任意のＵＶ硬化型接着剤を硬化させるために、ＵＶ源をこのシステムに含めることができる。強度がそれぞれ８５ｍＷ／ｃｍ２および２２ｍＷ／ｃｍ２である波長３６５ｎｍおよび３００ｎｍを使用して、接着剤を硬化させることができる。
【００６３】
[0063]本発明のさらなる態様によれば、カプセル化デバイス内の電子部品の状態を決定するための測定または評価システムが設けられる。このようなシステムは、本発明の第１の態様によるカプセル化デバイスのセンサと結合するようになっている信号評価ユニットを備える。この信号評価ユニットは、センサの導電率／抵抗の変化に関連する特性を測定することができる。この信号評価ユニットの例としては、電流計、電圧計、オーム計、マルチメータ、電力計および電位差計が挙げられる。カプセル化デバイスのカプセルへの気体の透過に関連する定量値を表示するために、表示ユニットを場合により設けることができる。
【００６４】
[0064]測定プロセス全体を自動化するために、測定システムは、測定値をそこから得るためのセンサを作動させるための駆動回路と、また同様にカプセル化デバイス内の電子部品を作動させるための駆動回路とを備えてもよい。たとえば、最初に電子部品を作動させて、依然として機能しているかどうかを確認することができ、電子部品が機能していない場合には、気体透過センサを用いるさらなる試験を行って、カプセルが損傷を受けているかどうかを確認することができる。一方、電子部品が依然として機能している場合には、カプセルは無傷であると結論づけることができる。システムの信号評価ユニットは、電子部品を作動させる駆動回路に組み込むことができるが、センサにのみ取り付けられている独立したデバイスであってもよい。
【００６５】
[0065]本発明のこれらの態様は、以下の説明、図面および非限定的な実施例を考慮するとより十分に理解される。
【００６６】
[0066]例示的な実施形態を、添付の図面を参照して非限定的な例として以下説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】集積センサを備えるカプセル化デバイスの簡略図である。
【図２】水分および／または酸素を取り除くためのナノ粒子層を有する多層膜をカプセルが備える、本発明によるカプセル化デバイスの例示的な実施形態を示す。
【図３】水分および／または酸素を取り除くためのナノ粒子層を有する多層膜をカプセルが備える、本発明によるカプセル化デバイスの例示的な実施形態を示す。
【図４】４つのＯＬＥＤを有するカプセル化デバイスに組み込まれた複数のセンサを示す。
【図５Ａ】センサを有するカプセル化デバイスを作製するための複数の直列に接続されているサブチャンバを備えるインライン作製システムを示す。
【図５Ｂ】カプセル化を行うサブチャンバの詳細を示す。
【図６】ＰＰＶベースのポリマーを有するカプセル化ＯＬＥＤについての、５〜１５時間の間隔で得られる輝度測定値に基づく輝度対時間のグラフを示す。
【図７】異なる時間間隔におけるセンサ内の感知素子の顕微鏡写真を示す。
【図８】ＯＬＥＤおよびセンサそれぞれの発光対時間およびコンダクタンス対時間のグラフを示す。
【図９】複数の気体透過センサを組み込んだパッシブマトリックスＯＬＥＤの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００６８】
[0075]図１は、本発明の一実施形態によるカプセル化デバイス１０の簡略図を示す。このデバイスは、ＯＬＥＤデバイス１４と、ＯＬＥＤデバイス１４の状態を決定するためのセンサ１６とを支持するベース基板１２を備える。センサ１６は、ＯＬＥＤデバイス１４のそばに配置され、共にカプセル１８内にカプセル化されている。ＯＬＥＤデバイス１４もセンサ１６も共に、ベース基板上に位置する回路を有する駆動エレクトロニクスによって駆動される。カバー２１がカプセル１８内の上に取り付けられている。
【００６９】
[0076]図２は、本発明の例示的な一実施形態によるカプセル化デバイス１００を示す。ＯＬＥＤ１０４と、導電性トラック１０６１および感知素子１０６３を備えるセンサ１０６とがベース基板１０２上に配置されており、それぞれがその表面を覆って形成されている多層膜１１９１、１１９２を備えるカプセルを有する。このカプセルは、センサ１０６およびＯＬＥＤ１０４がその中に埋め込まれているバリア接着パッド１１２をさらに含み、カバー基板１１４を上に取り付けることができるようになっている。それによりベース基板１０２とカバー基板１１４との間にＯＬＥＤ１０４およびセンサ１０６が挟まれている。多層１１９１、１１９２は、水分および酸素と相互作用するナノ微粒子を含むナノ微粒子最内層１２１を備える。その上にある隣の２つの層は、カプセルを通る光の拡散を改善するための光学層１２３、１２５である。
【００７０】
[0077]図１に示す実施形態においては、ＯＬＥＤ１０４を覆う多層膜１１９１における層の配置は、センサ１０６を覆う多層膜１１９２と同一である。しかしながら、層配置は所望に応じて異なっていてもよい。図３に示す別の例示的実施形態に示すように、ＯＬＥＤ１０４を覆う多層膜１２９１は、第１の光学層１２３を最内層として備え、その後にナノ微粒子層１２１を、次いで第２の光学層１２５を備える。
【００７１】
[0078]図４は、複数のＯＬＥＤを備えるＯＬＥＤアーキテクチャ内に組み込まれている複数のセンサを備えるカプセル化デバイス４００を示す。カプセル化デバイス４００は、アノード線４１１とカソード線４１２との交差部に位置する４つのＯＬＥＤ４０１、４０２、４０３、４０４を備える。アノード線４１１とカソード線４１２とが共同で、このデバイスの電極線を構成している。気体透過センサ４２０は、電極線間に配置されている。この実施形態においては、合計９つのセンサが、４つのＯＬＥＤを取り囲む格子を形成している。単一のセンサとは対照的にセンサの格子を使用して、デバイスのどの部分で水分／酸素がカプセルに入るのかを正確に検出することができる。
【００７２】
実施例１：集積センサを有するＯＬＥＤの作製
１．基板の表面準備
[0079]酸化ケイ素でコーティングしたソーダ石灰ガラス基板（ディスプレイ品質ガラス）を、５０ｍｍ×５０ｍｍの片に、またＯＬＥＤ用ベースまたはカバーとしての使用に必要な任意の大きさに切断した。空気圧で作動する中空ダイ穿孔−切断装置または任意の従来のスリッティング機械を使用して、試料を規定または所要の寸法に薄く切ることができた。
【００７３】
[0080]本カプセルパッケージにおける水蒸気透過は、主に接着剤と基板との界面を通過し、接着剤封止の中を通って拡散することがある。プラズマ処理など適切な表面前処理プロセスにより、接着の問題を排除することができる。したがって、基板をイソプロピルアルコール（ＩＰＯ）ですすぎ、窒素で風乾する。これらのプロセスは、表面にあるマクロスケールの吸着粒子の除去に役立つ。アセトンおよびメタノール洗浄またはすすぎは推奨されない。窒素風乾の後、吸着水分または酸素を脱気するための圧力が１０−１ミリバールである真空オーブン内に、基板を入れる。この真空オーブンは、炭化水素油が真空ポンプから真空オーブンへと逆に戻ることを防止するために、フォアライントラップ（ｆｏｒｅ  ｌｉｎｅ  ｔｒａｐ）が備わっている。脱気プロセス直後、バリアスタックをプラズマ処理チャンバ（たとえば、ＵＬＶＡＣ  ＳＯＬＣＩＥＴ  Ｃｌｕｓｔｅｒ  Ｔｏｏｌ）へと移送させる。表面汚染物を取り除くために、ＲＦアルゴンプラズマを使用して、バリア膜の表面に低エネルギーイオンを照射する。チャンバ内の基準圧を、４×１０−６ミリバール未満に維持した。アルゴン流量が７０ｓｃｃｍであり、ＲＦ電力を２００Ｗに設定し、表面状態に応じて通常５〜８分の最適処理時間を使用する。
【００７４】
２．ＯＬＥＤ作製
[0081]本実施例においては、ＷＯ０３／０４７３１７Ａ１に記載されているＯＬＥＤのアーキテクチャを採用している。シート抵抗が２０Ω／ｓｑｕａｒｅのＩＴＯコーティングしたガラスを、ＯＬＥＤデバイス作製用の基板として使用した。湿式化学洗浄をアセトンおよびメタノールを用いて行い、その後乾燥酸素プラズマ処理を行う。ポリ（スチレンスルフォネート）をドープしたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）をホール輸送層（ＨＴＬ）として使用した。市販のフェニル置換ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）黄色発光ポリマーを使用した。厚さ２００ｎｍの銀カソードで覆われた厚さ２０ｎｍのカルシウム膜を、基準圧が２．０×１０−６トールであるＵＬＶＡＣクラスターシステム内で熱蒸着によって堆積させた。下層のカルシウムを保護するために銀膜を使用した。アセトンおよびメタノールを用いて湿式化学洗浄を行い、その後乾燥酸素プラズマ処理を行った。高真空２×１０−５Ｐａ中２７０℃でＮＰＢを７５ｎｍ堆積させる。高真空２×１０−５パスカル下２７０℃で厚さ６５ｎｍのエレクトロルミネセンス層トリス−（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（ＡｌＱ３）を堆積させた小分子ベースのＯＬＥＤ構造を採用した。ＥＬとカソードとの間の中間層として、厚さ５ÅのＬｉＦを６５０℃で堆積させた。カソードアルミニウムは、熱蒸着技法を用いて厚さ２００ｎｍに堆積させた。
【００７５】
３．カルシウムセンサ作製
[0082]表面プラズマ処理の後、真空下で基板を蒸着チャンバへと移送し、蒸着チャンバにおいてカルシウムセンサ層および銀電極を堆積させる。これら２つの銀電極は、２ｃｍ×２ｃｍの寸法を有する。これら２つの電極間に感知素子を作製するが、長さ１ｃｍ、幅２ｃｍ、厚さ１５０ｎｍとなるように設計する。感知素子の測定した抵抗率は、０．３７Ω・ｃｍである。この堆積プロセスの後、ロードロックシステムを使用して、大気圧の乾燥窒素下にあるグローブボックスへ試料を移送する。
【００７６】
[0083]ＵＶ（紫外線）硬化型エポキシを、ＯＬＥＤガラス基板の縁に塗布し、その後３５ｍｍ×３５ｍｍのガラススライドで封止する。４００ＷメタルハライドＵＶ光源２０００−ＥＣシリーズのＵＶ光源（ＤＹＭＡＸ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）を使用してＵＶエポキシを硬化させる。８５ｍＷ／ｃｍ２および２２ｍＷ／ｃｍ２の強度をそれぞれ有する３６５ｎｍおよび３００ｎｍの波長を使用してエポキシを硬化させる。硬化時間は約２分であった。その付随するセンサを有する試験試料を、その湿度および温度を任意の所望のレベルに設定することができる湿度チャンバ（ドイツ、ウェイス、ＷＫ１  Ｍｏｄｅｌ）に設置する。センサの電極を定電流源計器（Ｋｅｉｔｈｌｅｙ）に接続し、接点における電気化学的誘起反応を回避するために、測定電流を１ｍＡで一定に設定する。必要な場合には、Ｌａｂ  ｖｉｅｗソフトウエアを使用してデータを記録する。
【００７７】
[0084]プラズマ処理プロセスの後、バリアスタックを真空下で真空蒸着チャンバ（熱蒸着）へと移送し、真空蒸着チャンバにおいて、厚さが１２０ｎｍ〜５００ｎｍである２つの透明導電性酸化物ストリップ間の空間に、適切なマスクを通してカルシウム１５０ｎｍを堆積させる。カルシウム堆積の後、カルシウムセンサをほごするために、透明または不透明な絶縁膜を１００ｎｍ堆積させる。この絶縁膜は、ＰＶＤまたはＣＶＤプロセスによって堆積される任意の種類の有機または無機膜であってもよい。しかしながら、透明なフッ化リチウム（ＬｉＦ）またはフッ化マグネシウム（ＭｇＦ）が本実施形態では好ましい。その後、カプセル化試験用セルを湿度チャンバ（ドイツ、ウェイス、ＷＫ１  Ｍｏｄｅｌ）へと移送し、経時的なカルシウムの抵抗の変化率を監視する。すべて大気圧条件ではあるが、異なる温度および相対湿度で測定を行うことができる。温度は、室温〜９５℃の条件の範囲にある。相対湿度は、湿度チャンバの仕様に応じて最大１００％であってもよい。カルシウム試験用セルの導電性トラック端子を、コンピュータとインターフェース結合している定電流源（Ｋｅｉｔｈｌｅｙソース計）に接続する。カルシウムセンサ／銀トラックの抵抗を、ｌａｂ  ｖｉｅｗソフトウエアを用いてコンピュータによって毎秒監視し、自動的にプロットする。毎秒の周期的な間隔で自動的にノイズスペクトル測定を行うために、ＦＥＴ分析を伴うＤｙｎａｍｉｃ  Ｓｉｇｎａｌ  Ａｎａｌｙｓｅｒが提案されている。
【００７８】
４．多層膜近位のカプセル化
[0085]ナノ粒子の分散液を含む重合可能なアクリル酸混合物からナノ粒子層を得ることができ、この混合物を硬化させて、硬化後にナノ構造表面を形成することができる。スピンコーティング、スクリーン印刷または物理気相堆積または化学気相堆積法を使用して、ＯＬＥＤおよびセンサ上にこの混合物を堆積させることができる。スパッタリング、熱蒸着もしくは電子ビーム蒸着を含むＰＶＤ法、プラズマ重合、ＣＶＤ、印刷、スピニング、またはティップもしくはディップコーティングを含む任意の従来のコーティングプロセスによって、ＨｆＯ２のＵＶフィルタ層および光学層を堆積させることもできる。
【００７９】
５．作製設備
[0086]上述の作製プロセスは、インラインシステムにおいて、またはロールツーロール（ｒｏｌｌ−ｔｏ−ｒｏｌｌ）システムにおいて実施することができる。インライン作製システム５７０を図５Ａに示す。このシステムは、ベース基板を洗浄するステップと、電子部品を形成するステップと、気体透過センサを形成するステップと、その後デバイスのカプセル化を行うステップと、を実施するために使用する直列に接続されているサブチャンバを備え、各ステップは別々のサブチャンバ内で実施される。たとえば、ＯＬＥＤの場合、ＯＬＥＤのアノード、有機ＥＬ層およびカソードの形成は、それぞれサブチャンバ５７１、５７２および５７３内で行うことができ、気体透過センサはサブチャンバ５７４内で行われる。プラズマ洗浄およびカプセル化をサブチャンバ５７５内で行うことができる。センサと電子部品とを共に有するベース基板は、最終的にはロードロック５７８によってサブチャンバ５７５へと輸送することができ、このサブチャンバ５７５は、たとえばグローブボックスでもよい。
【００８０】
[0087]例示的な一実施形態においては、サブチャンバ５７５が、図５Ｂに示すように気体透過センサのバッチ式作製およびカプセル化を行うための実験室規模のグローブボックス５００であってもよい。本実施例においては、真空チャンバ５０２が４００ｍｍ×５００ｍｍ×６５０ｍｍの寸法を有し、高真空ポンプステーション５０４（好ましくはロータリ真空ポンプと組み合わせたメカニカルブースタ）に接続され、基準圧１０−４ミリバールで維持される。高真空ピラニ真空計５０６を使用して真空圧を監視する。隔離弁５０８は、真空ポンプステーション５０４と真空チャンバ５０２とを隔離するために使用する。直線運動駆動部５１０は、真空下のＯＬＥＤデバイス５１４上に接着パッド５１２をシールするために使用する。直線運動駆動部５１０は、ＫＦ２５フランジ接続部５１６を介して真空チャンバに取り付けられ、空気圧で作動して直線運動システムを駆動する。
【００８１】
[0088]空気圧直線運動フィードスルーが、４０〜８０ｐｓｉの範囲の適切な圧縮空気圧を印加することによって、直線運動のための作用をもたらす。圧縮空気は、空気圧式アクチュエータの入口５１８および出口５２０を通ることが許される。空気圧式アクチュエータ５２２の上端に位置する調節つまみを調整することによって、直線移動を短くすることも、または長くすることもできる。調整したら、薄ナット５２４が調節つまみ５２６を定位置でロックする。直線移動調節は、必要とされる移動距離まで行うことができる。適切な接着剤保持具５２８を、デバイスを封止するために使用する接着パッド５１２を保持するために直線運動駆動部５１０に接続する。直線駆動部の軸荷重は、典型的には２０ポンドである。接着剤封止プロセスを行う一方で、保持具５２８を使用して圧力を印加することもできる。通常印加される圧力は４０〜８０ｐｓｉの範囲で、所要圧力は使用する基板／デバイスの種類に合わせる。この圧力は、基板の縁に印加することも、または基板全面に印加することもできる。異なる種類の保持具を、包装の要件通りに使用することができる。それらの保持具は、高級真空適合材料で構成されている。溶接ステンレス鋼製ベローズおよびリニア軸受支持体を使用すると、信頼性のあるおよび円滑な作動がもたらされる。ｃｏｎｆｌａｔ適合Ｄｅｌ−Ｓｅａｌ  ＣＦメタルシールフランジまたはＩＳＯ  ＫＦ  Ｋｗｉｋ−Ｆｌａｍｇｅエラストマーシールポートマウントなどの業界標準部品から空気圧フィードスルーを選択することができる。
【００８２】
[0089]直線運動駆動部の円滑な作動、保持具の動きおよび基板との位置合わせは、支持フレーム５３０およびリニアボールガイド５３２によって注意深く制御される。保持具は、真空チャンバのロードロック５３４を通ってこの治具上に接着剤を装填することができるように設計される。同様に、二次封止プロセスのためにロードロックを通って基板ホルダへとデバイスまたは基板を移送することができる。
【００８３】
[0090]真空チャンバ５０２はさらに、接着プロセス前の表面前処理または洗浄のためのプラズマ源５３６が備わっている。ＲＦ電力制御器５３８は、プラズマ源のＲＦ電力を制御するために使用される。表面準備は、所望の再生可能な特性を得るために受け取ったままの（ａｓ−ｒｅｃｅｉｖｅｄ）試料またはデバイスに対して行われる洗浄または表面改質で構成される。ポリマー基板の場合、バリア膜表面上の表面汚染物に対する多くの手段があり、ポリマーをベースとする基板は、貯蔵期間が長いため、また取り扱いおよび周囲条件晒されることから、水蒸気を吸収する傾向もある。任意の表面汚染物が、接着パッドの接着力に確実に影響を及ぼすことになる。表面汚染物を取り除くために、ＲＦアルゴンプラズマを使用して、基板または主要封止デバイスの表面に低エネルギーイオンを照射する。チャンバ内の基準圧を４×１０−６ミリバール未満に維持し、圧力モニタ５５０によって監視する。アルゴン流量が７０ｓｃｃｍである。ＲＦ電力を２００Ｗに設定し、表面状態に応じて、最適処理時間は通常、５〜８分である。プラズマ処理に使用するアルゴンを導入するために、アルゴンガスライン５５１が真空チャンバに接続されている。プラズマ処理プロセス後にチャンバを通気するために、窒素ガスライン５５２が真空チャンバに接続されている。
【００８４】
[0091]基板加熱テーブル５４０は、最大１００℃を提供することができ、温度調節器を使用して要求温度を維持する。デバイスを真空接着させる間に接着剤を溶融させるための加熱プロセス。真空封止プロセスの後、ＵＶ光に３０秒間晒すことによって接着剤を硬化させることができる。４００ＷメタルハライドＵＶ光源５４２（２０００−ＥＣモデル）を使用して接着剤を硬化させる。強度がそれぞれ８５ｍＷ／ｃｍ２および２２ｍＷ／ｃｍ２である波長３６５ｎｍおよび３００ｎｍを使用して、接着剤を硬化させることができる。
【００８５】
[0092]したがって、カプセル設計、ＯＬＥＤのアーキテクチャ、基板に応じて柔軟に作製シーケンスを選択することができ、本明細書中に示すバッチ式およびインライン作製システムに使用することができるだけでなく、ロールツーロール式プロセスにも同様に適応させることができる。
【００８６】
実施例２：カプセル化デバイスの特徴化
[0093]以下の結果により、ガラスベースのパッケージ化ＯＬＥＤ構造における集積センサから水蒸気輸送速度および拡散係数を得ることが可能であることが実証される。
【００８７】
[0094]標準的なプロセスを用いてガラス基板上に作製し、縁封止技法によってカバーガラスでカプセル化した、小分子（Ａｌｑ３）およびＰＰＶポリマーをベースとするＯＬＥＤデバイス構造と共に、カルシウム試験構造を一体化した。この試験の目的は、このパッケージ構造のＷＶＴＲ特性を測定し、結果をパッケージ構造に対するＯＬＥＤおよびＰＬＥＤ構造の寿命と関連付けることである。これらのデバイスを、６０℃の一定温度および相対湿度９０％で保持した。しかしながら、これらのデバイスは、一定の電流または電圧下ではストレスを受けなかったが、輝度を測定する場合にはいつでも０．５ｍＡの電流を一定の間隔で流した。結果を図６に示す。これにより、これらのデバイスが高温および高圧でのみストレスを受けるが、電気的にはストレスを受けないことが保証される。ＣＣＤ付きの顕微鏡により間隔を置いてカルシウムセンサの光学分析を行った。
【００８８】
[0095]図７の写真から、腐食領域の大幅な増大がＯＬＥＤデバイスの輝度の大幅な低下に対応することがわかる。しかしながら、カルシウムセンサが完全に酸化される前にダイオードは機能しなくなった。したがって、この測定方法論がデバイス寿命および劣化現象を理解する際に有益であり得、また所与のＯＬＥＤパッケージ、接着剤およびポリマー基板の水蒸気輸送特性を予測する際に有益であり得ると結論付けることができる。
【００８９】
[0096]図８は、デバイスの輝度が１５０時間で１１０ｃｄ／ｃｍ２から５０ｃｄ／ｃｍ２へと急激に減少したことを示している。デバイスのこの劣化は、デバイスは電気的にはストレスを受けなかったため、主に接着剤封止を通る水蒸気透過が原因となった場合がある。差込図は、２ｍｍ２の接着剤封止材料を通るパッケージへの水蒸気透過速度が顕著で、４．４×１０−５ｇ／日と算出されることを示している。これらの結果から、測定方法およびシステムがデバイスの寿命および劣化を理解するには有益となり、また所与のＯＬＥＤパッケージ、接着剤およびポリマー基板の水蒸気輸送特性を予測する際に有用となると結論付けることができる。しかしながら、真空封止した本デバイスの寿命は２５０時間よりも長くまで示され、光学的方法によるカルシウム試験は６０℃および相対湿度９０％で最大５４０時間まで劣化を示さなかった。
【００９０】
[0097]水蒸気が溶解拡散機構（ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ  ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）によってカプセルを貫通し、徐々にカプセルを透過してＯＬＥＤと接触する。感知素子がカルシウム金属片を含む場合、接着剤封止からの脱着水蒸気が金属カルシウムと反応し、水酸化カルシウム［Ｃａ（ＯＨ）２］または酸化カルシウム［ＣａＯ］を生成する。加えて、感知素子は電気抵抗器として機能し、試験中水蒸気と徐々に反応するにつれて変化する光学的および電気的特性を有する。
【００９１】
[0098]パッケージへの水蒸気の透過の速度は、感知素子の抵抗／導電率を測定することによって直接決定する。時間に対するコンダクタンスのプロットを同様に図８に示してある。水蒸気がバリアを横切るためには有限時間が必要とされるため、脱着フラックス（ｄｅｓｏｒｂｉｎｇ  ｆｌｕｘ）は、カルシウムセンサ側でほぼゼロ（最大４００時間）である。この試験は、温度４０℃および相対湿度９０％の湿度チャンバ内で行う。定常状態に達した後は、吸着速度、バリア上の拡散速度および脱着速度は一定のままで、したがってカルシウムコンダクタンス対時間の傾きは一定のままである。
【００９２】
実施例３：パッシブマトリックスＯＬＥＤへのセンサの集積化
[0099]本実施例においては、パッシブＯＬＥＤ（ＰＭＯＬＥＤ）への複数のセンサの集積化を示す。
【００９３】
[0100]図９は、４つの画素群９０１、９０２、９０３、９０４を備える小型ＰＭＯＬＥＤディスプレイの概略図を示す。有機ＥＬ層９１０が、行電極９１２（アノード）と列電極（９１４（カソード）との間に配置されている。アノードはカソードと垂直配置され、カソードとアノードとの各交点が各画素を構成する。図９においては、ａ〜ｉと名付けられた画素が各画素群に含まれる。ＰＭＯＬＥＤディスプレイの縁部に沿って各画素群に隣接して、また各画素群間に、濃い灰色の方形として示す気体透過センサ９２０が配置されている。
【００９４】
[0101]駆動回路を使用して、選択したアノードおよびカソードストリップに電力を提供することができ、それにより、どの画素をオンにし、どの画素をオフのままにするかが制御される。気体透過センサは、気体透過測定を行うための駆動回路に結合することもできる。この図から分かる通り、気体透過センサの集積化には、ＯＬＥＤのアーキテクチャの実質的な設計変更を必要としない。一部の場合では、ＯＬＥＤを覆うカプセルの縁部に沿って気体透過センサを配置すれば、密封性測定には十分であることがある。
【００９５】
[0102]ＰＭＯＬＥＤは、テキストおよびアイコンに最も効率的で、携帯電話、ＰＤＡおよびＭＰ３プレーヤに見られるような小型スクリーン（対角２〜３インチ）に最適である。外部回路があっても、ＰＭＯＬＥＤは、これらのデバイスで現在使用されているＬＣＤよりも少ない電池電力しか消費しない。一方、より要求が厳しいディスプレイ用途では、アクティブマトリックスＯＬＥＤ（ＡＭＯＬＥＤ）を使用することができる。ＡＭＯＬＥＤはカソード層、有機分子層およびアノード層を全て有するが、アノード層は、マトリックスを形成する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイを覆う。ＴＦＴアレイ自体は、どの画素をオンにして画像を形成するのかを決定する回路である。一般に、ＴＦＴアレイは外部回路よりも少ない電力しか必要としないため、ＡＭＯＬＥＤはＰＭＯＬＥＤよりも少ない電力しか消費しない。したがって、大型ディスプレイにはＡＭＯＬＥＤが効率的である。ＡＭＯＬＥＤはまた、ビデオに適した、より速い再生速度を有する。ＡＭＯＬＥＤについての最善の利用は、コンピュータ用モニタ、大型スクリーンＴＶおよび電光サインもしくはビルボードである。上述のようにＰＭＯＬＥＤについてと同様にして、ＡＭＯＬＥＤのアーキテクチャに気体透過センサを組み込むことができる。
【００９６】
[0103]本発明を、例示的な実施形態に関して説明してきたが、以下の特許請求の範囲に記載されている本発明の精神および範囲から逸脱することなく、変形または変更を成すことができることを理解されたい。
【図１】
2010515050.tif 000003
【図２】
2010515050.tif 000004
【図３】
2010515050.tif 000005
【図４】
2010515050.tif 000006
【図５Ａ】
2010515050.tif 000007
【図５Ｂ】
2010515050.tif 000008
【図６】
2010515050.tif 000009
【図７】
2010515050.tif 000010
【図８】
2010515050.tif 000011
【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年10月24日(2008.10.24)
【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】
ベース基板と、
前記ベース基板上に配置され、水分および／または酸素から電子部品を保護するカプセル内に封入されている電子部品と、
前記ベース基板上に配置され、前記カプセル内に封入されている少なくとも１つの気体透過センサであって、前記カプセルへの気体の透過を測定することができる気体透過センサとを備えるカプセル化デバイスであって、
前記少なくとも１つの気体透過センサのそれぞれが、
水分および／または酸素感受性材料からなる導電性感知素子であって、前記材料の水分および／または酸素との化学反応によりその電気抵抗が増加する導電性感知素子と、
前記感知素子を信号評価ユニットに接続することができる電気コネクタとを備える、カプセル化デバイス。
【請求項２】
複数の気体透過センサが、前記カプセル内に配置されている、請求項１に記載のカプセル化デバイス。
【請求項３】
複数の気体透過センサが、前記電子部品のまわりに規則的な格子状に配置されている、請求項２に記載のカプセル化デバイス。
【請求項４】
複数の気体透過センサが、前記カプセルの縁部近くに配置されている、請求項２または３に記載のカプセル化デバイス。
【請求項５】
各気体透過センサが、少なくとも約１ｃｍの距離で隣接するセンサから離隔されている、請求項４〜６のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項６】
前記少なくとも１つの気体透過センサのそれぞれが、約１μｍ〜約１００μｍの距離で前記電子部品から離隔されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項７】
前記気体透過センサが、前記電子部品によって占められる前記カプセル内の位置に配置されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項８】
電気絶縁性材料が、前記少なくとも１つの気体透過センサと前記電子部品との間に挿入されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項９】
前記電気絶縁性材料が、ポリイミド、パリレン、ポリスチレン、ポリカーボネートおよびポリ塩化ビニルから選択される、請求項８に記載のカプセル化デバイス。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの気体透過センサが、前記電子部品と少なくとも実質的に同じである少なくとも１つの物理的または物理化学的性質を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの物理的または物理化学的性質が、前記少なくとも１つのセンサの接触可能表面の寸法、表面積−体積比ならびに水分および／または酸素との反応性からなる群から選択される、請求項１０に記載のカプセル化デバイス。
【請求項１２】
前記感知素子が、導電性有機ポリマー、金属、金属合金、金属酸化物ならびにこれらの混合物および組合せからなる群から選択される水分／酸素感受性材料を含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項１３】
前記感知素子が、カルシウム、鉄、マグネシウムこれらの組合せからなる群から選択される金属を含む、請求項１２に記載のカプセル化デバイス。
【請求項１４】
前記導電性有機ポリマーが、ポリアニリン、ポリピロールおよびポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリ−ｐ−フェニレンおよびポリビニルピリジン、チオフェン−ビピリジン共重合体、ポリピリジン、ポリビピリジン、有機金属ポリフェニレン類およびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項１２に記載のカプセル化デバイス。
【請求項１５】
前記金属酸化物が、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＶＯ２、ＣｒＯ２、ＭｏＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｃｄ２ＳｎＯ４、ＣｄＩｎ２Ｏ４、Ｚｎ２ＳｎＯ４およびＺｎＳｎＯ３、Ｚｎ２Ｉｎ２Ｏ５およびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項１２に記載のカプセル化デバイス。
【請求項１６】
前記センサの前記感知素子の少なくとも一部を覆う保護層をさらに備える、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項１７】
前記保護層が、金属、金属合金、金属酸化物、金属酸化物混合物、金属窒化物、有機ポリマーおよびこれらの組合せからなる群から選択される材料を含む、請求項１６に記載のカプセル化デバイス。
【請求項１８】
前記感知素子の少なくとも１つの表面に適用されたライナ層をさらに備える、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項１９】
前記ライナ層が、前記感知素子と前記ベース基板との間に挟まれている、請求項１８に記載のカプセル化デバイス。
【請求項２０】
前記ライナ層が、気体に対して実質的に透過性がある有機ポリマーを含む、請求項１８または１９に記載のカプセル化デバイス。
【請求項２１】
前記有機ポリマーが、アクリルポリマー類、パリレン型ポリマー類（パラ−キシレン）およびこれらの誘導体からなる群から選択される、請求項２０に記載のカプセル化デバイス。
【請求項２２】
前記ライナ層が無機ポリマーを含む、請求項１８または１９に記載のカプセル化デバイス。
【請求項２３】
前記無機ポリマーがシリコーンをベースとするポリマーを含む、請求項２２に記載のカプセル化デバイス。
【請求項２４】
前記電気コネクタが少なくとも２つの電極を備え、前記電極が前記カプセルを通って延び、それにより信号評価ユニットとの接触に晒されることをもたらす、請求項１〜２３のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項２５】
前記カプセルが多層膜を備える、請求項１〜２４のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項２６】
前記多層膜が、水分および／または酸素透過率が低い少なくとも１つのバリア層を備える、請求項２５に記載のカプセル化デバイス。
【請求項２７】
前記少なくとも１つのバリア層が、金属、金属酸化物、セラミック酸化物、無機ポリマー、有機ポリマーならびにこれらの混合物および組合せからなる群から選択される材料を含む、請求項２６に記載のカプセル化デバイス。
【請求項２８】
前記有機ポリマーが、エポキシポリマー、ポリスルフィド、シリコーンおよびポリウレタンからなる群から選択される、請求項２７に記載のカプセル化デバイス。
【請求項２９】
前記多層膜が、水分および／または酸素と相互作用して前記カプセル内の水分および／または酸素の透過を遅らせることができる反応性ナノ粒子がその中に分布している少なくとも１つの層を備える、請求項２５〜２８のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項３０】
前記反応性ナノ粒子が、化学反応により水分および／または酸素と相互作用する、請求項２９に記載のカプセル化デバイス。
【請求項３１】
前記ナノ粒子が、金属、金属酸化物およびこれらの組合せからなる群から選択される材料を含む、請求項３０に記載のカプセル化デバイス。
【請求項３２】
前記ナノ粒子が、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｇ、ＢａおよびＣａからなる群から選択される金属を含む、請求項３１に記載のカプセル化デバイス。
【請求項３３】
前記ナノ粒子が、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＶＯ２、ＣｒＯ２、ＭｏＯ２およびＬｉＭｎ２Ｏ４からなる群から選択される金属酸化物を含む、請求項３１に記載のカプセル化デバイス。
【請求項３４】
前記ナノ粒子が、スズ酸カドミウム（Ｃｄ２ＳｎＯ４）、インジウム酸カドミウム（ＣｄＩｎ２Ｏ４）、スズ酸亜鉛（Ｚｎ２ＳｎＯ４およびＺｎＳｎＯ３）ならびに酸化亜鉛インジウム（Ｚｎ２Ｉｎ２Ｏ５）からなる群から選択される透明導電性酸化物を含む、請求項３１に記載のカプセル化デバイス。
【請求項３５】
前記反応性ナノ粒子が、吸着により水分および／または酸素と相互作用する、請求項２９に記載のカプセル化デバイス。
【請求項３６】
前記反応性ナノ粒子がカーボンナノチューブを含む、請求項３５に記載のカプセル化デバイス。
【請求項３７】
前記多層膜が、水分および／または酸素の前記カプセルへの透過を妨げることができる不活性ナノ粒子をさらに備える、請求項２９〜３６のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項３８】
前記不活性ナノ粒子が、金、銅、銀、白金、シリカ、珪灰石、ムライト、モンモリロナイト、ケイ酸塩ガラス、フルオロケイ酸塩ガラス、フルオロホウケイ酸塩ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、ケイ酸カルシウムガラス、ケイ酸カルシウムアルミニウムガラス、フルオロケイ酸カルシウムアルミニウムガラス、炭化チタン、炭化ジルコニウム、窒化ジルコニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、金属硫化物およびこれらの組合せからなる群から選択される材料を含む、請求項３７に記載のカプセル化デバイス。
【請求項３９】
前記ベース基板がポリマー材料を含む、請求項１〜３８のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項４０】
前記ポリマー材料が、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリエーテルスルフォン、エポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリウレタンおよびポリアクリレートからなる群から選択される有機ポリマーを含む、請求項３９に記載のカプセル化デバイス。
【請求項４１】
前記ポリマー材料が、シリコーン、ポリジメチルシロキサン、ビスシクロペンタジエニル鉄、ポリジクロロホスファゼンおよびこれらの誘導体からなる群から選択される無機ポリマーを含む、請求項３９に記載のカプセル化デバイス。
【請求項４２】
前記カプセルが、前記センサを取り囲む接着層上に配置されているカバー基板を備える、請求項１〜４１のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項４３】
前記カプセル内に空洞が画成されている、請求項４２に記載のカプセル化デバイス。
【請求項４４】
前記空洞が不活性気体で満たされている、請求項４３に記載のカプセル化デバイス。
【請求項４５】
前記カバー基板および／または前記ベース基板が、ガラス、酸化インジウムスズおよび透明プラスチックからなる群から選択される材料を含む、請求項４２〜４４のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項４６】
前記電子部品が第１の駆動回路に結合され、前記気体透過センサが第２の駆動回路に結合されている、請求項１〜４５のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項４７】
前記電子部品および前記気体透過センサが共通の駆動回路に結合されている、請求項１〜４５のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項４８】
前記センサの電気抵抗に関連する特性を測定するために前記センサに結合されている信号評価ユニットをさらに備える、請求項１〜４７のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項４９】
前記カプセルへと透過した水分量および／または酸素量に関連する定量値を表示することができる表示ユニットをさらに備える、請求項４８に記載のカプセル化デバイス。
【請求項５０】
フィードバック制御器をさらに備え、前記フィードバック制御器が、前記電子部品へ供給される電力を制御するために前記フィードバック制御器からのフィードバックを受け取る前記信号評価ユニットに結合されている、請求項４８または４９のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項５１】
前記フィードバック制御器が、前記カプセルへの気体透過の程度が増大するにつれて前記電子部品に供給される電力を増大させる、請求項５０に記載のカプセル化デバイス。
【請求項５２】
前記電子部品が、有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）、微小電気機械センサ（ＭＥＭＳ）、有機薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）および太陽電池からなる群から選択される、請求項１〜５１のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス。
【請求項５３】
請求項１から５２のいずれか一項に記載のカプセル化デバイスを作製する方法であって、
電子部品をその上に形成するためのベース基板を設けるステップと、
前記ベース基板上に電子部品を形成するステップと、
真空下で前記ベース基板上に少なくとも１つの気体透過センサを形成するステップであって、前記気体透過センサが、カプセルへの気体の透過を測定することができるステップと、
前記電子部品および前記センサの上にカプセルを形成するステップと、を含む方法。
【請求項５４】
真空下で前記ベース基板上に少なくとも１つの気体透過センサを形成する前記ステップが、約１０−６〜約１０−７ミリバールの低圧力下で行われる、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
酸素プラズマで前記基板の表面を洗浄するステップをさらに備える、請求項５３または５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記電子部品が、真空下で前記ベース基板上に形成される、請求項５３〜５５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５７】
前記電子部品がインクジェット印刷により形成される、請求項５３〜５６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５８】
前記電子部品が、有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）、微小電気機械センサ（ＭＥＭＳ）、有機薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）および太陽電池からなる群から選択される、請求項５３〜５７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５９】
前記電子部品が前記ベース基板上に形成された後、前記センサを形成する前に前記ベース基板が不活性雰囲気下でアセンブリ領域へ移送される、請求項５３〜５８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６０】
前記カプセルを形成するステップが、
水分および／または酸素と相互作用して前記カプセル内の水分および／または酸素の透過を遅らせることができる材料を含む反応性ナノ粒子がその中に分布している少なくとも１つの層を、前記電子部品および前記気体透過センサの上に形成する工程を備える、請求項５３〜５９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６１】
前記反応性ナノ粒子層の上に紫外線硬化型接着剤を塗布するステップと、前記接着剤にカバー基板を取り付けるステップと、前記接着剤を紫外線に晒し、それにより前記接着剤が硬化するステップと、をさらに備える、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記電子部品を形成する前記ステップと、前記気体透過センサを形成するステップと、前記カプセルを形成するステップとが、真空下で行われる、請求項５３〜６１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６３】
請求項１〜５２のいずれか一項に記載のカプセル化デバイスを作製するためのシステムであって、
試料を受けるための真空チャンバ内に配置されている保持具と、
前記真空チャンバに接続されているロードロックであって、前記保持具上に前記試料を輸送するようになっているロードロックと、
前記試料を洗浄するためのプラズマを分配することができるプラズマ源と、
少なくとも、前記試料上に気体透過センサを形成するようになっている第１の材料源および前記試料の上にカプセルを形成するようになっている第２の材料源と、
前記保持具上の試料に法線力を印加することができる直線運動駆動部と、
試料を加熱するために前記保持具に結合されているヒータと、
紫外線硬化型ポリマーを硬化するための紫外線源と、が内部に配置されている前記真空チャンバを備えるシステム。
【請求項６４】
前記真空チャンバが、複数の直列に接続されているサブチャンバを備える、請求項６３に記載のシステム。
【請求項６５】
前記第１の材料源および前記第２の材料源がそれぞれ、個々のサブチャンバに接続されている、請求項６４に記載のシステム。
【請求項６６】
前記ロードロックが、前記複数の直列に接続されているサブチャンバを通って可動である伸縮アームを備える、請求項６３〜６５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６７】
前記直線運動駆動部が、前記保持具上に存在する試料に約４０ｐｓｉ〜約８０ｐｓｉの圧力を印加することができる、請求項６３〜６６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６８】
前記直線運動駆動部の動きを前記保持具に案内するために保持具に対して固定して配置されているトラックをさらに備える、請求項６３〜６７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６９】
請求項１〜５２のいずれか一項に記載のカプセル化デバイス内に配置される電子部品の状態を決定する方法であって、
前記カプセル内に配置されている前記気体透過センサの導電率／抵抗を測定するステップと、
前記センサの前記導電率／抵抗から、前記カプセル化デバイスの前記カプセルへと透過した水分量および／または酸素量を決定するステップと、
前記カプセル化デバイスの前記カプセルへと透過した水分量および／または酸素量を、前記電子部品の状態と関連付けるステップと、を備える方法。
【請求項７０】
前記カプセル化デバイス中の前記電子部品の前記電気的および／または物理的性質を評価して、前記電子部品が機能的であるかどうかを判断するステップをさらに備える、請求項６９に記載の方法。
【請求項７１】
前記カプセル化デバイスの前記カプセルへと透過した水分量および／または酸素量を、前記電子部品の状態と関連付ける前記ステップが、
前記電子部品を晒すことができる水分および／または酸素のしきい値を決定する工程と、
前記カプセルへと透過した水分量および／または酸素量を、前記しきい値と比較する工程と、
前記電子部品の残りの作動寿命を決定する工程と、を備える、請求項６９または７０に記載の方法。
【請求項７２】
前記センサを信号評価ユニットに結合するステップをさらに備える、請求項６９〜７１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７３】
前記カプセルの完全性を評価するために前記カプセル化デバイスについて行われる、請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
前記カプセルへと透過した水分量および／または酸素量がしきい値を超えた場合、前記カプセル化デバイスが常規使用の持続に信頼性がないほど劣化したと見なされる、請求項７２に記載の方法。
【請求項７５】
破壊されたカプセルが前記電子部品の故障の原因であるかどうかを判断するために、非機能電子部品について行われる、請求項７４に記載の方法。
【請求項７６】
カプセル化デバイス中の電子部品の状態を決定するためのシステムであって、
請求項１〜５２のいずれか一項に記載のカプセル化デバイスの前記センサに結合するようになっている信号評価ユニットであって、前記センサの導電率／抵抗に関連する性質を測定することができる信号評価ユニットを備えるシステム。
【請求項７７】
前記センサの前記導電率／抵抗に関連する前記性質を、前記カプセル化デバイスの前記カプセルへの気体の透過に関連する定量値と関連付けるコンピュータをさらに備える、請求項７６に記載のシステム。
【請求項７８】
前記カプセル化デバイスの前記カプセルへの気体の透過に関連する前記定量値を表示するための表示ユニットをさらに備える、請求項７６または７７に記載のシステム。
【請求項７９】
前記カプセル化デバイス中の前記電子部品と結合されている駆動回路をさらに備える、請求項７６〜７８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８０】
前記信号評価ユニットが前記駆動回路に含まれている、請求項７９に記載のシステム。
【請求項８１】
酸素および／または水分感受性物体を保護するよう構成されたエンクロージャ型のパッケージであって、
酸素および／または水分透過率が低いベース基板と、前記ベース基板上に配置されている少なくとも１つの気体透過センサであって、前記ベース基板を通るガスの透過を測定することができる気体透過センサとを含み、
前記少なくとも１つの気体透過センサがそれぞれ、水分および／または酸素感受性材料からなる導電性感知素子を備え、前記材料の水分および／または酸素との化学反応により前記感知素子の電気抵抗が増加し、
前記感知素子を信号評価ユニットに接続することができる電気コネクタを備えるパッケージ。
【請求項８２】
前記ベース基板が、保護すべき前記酸素および／または水分感受性物体がその中に配置されているエンクロージャの少なくとも一部を形成するようになっている、請求項８１に記載のパッケージ。
【請求項８３】
前記気体透過センサが、前記に面している前記ベース基板の面上に配置されている、請求項８２に記載のパッケージ。
【請求項８４】
前記ベース基板が、ストリップパック、ブリスタパッケージ、事前充てん可能なシリンジ、薬剤チューブ、非経口バイアル、アンプル、事前充てん可能な吸入器、静脈内容器、びん、キャップ／クロージャまたは処方容器に含まれている、請求項８１〜８４のいずれか一項に記載のパッケージ。
【請求項８５】
前記気体透過センサが信号評価ユニットに結合している、請求項８１〜８４のいずれか一項に記載のパッケージ。
【請求項８６】
前記信号評価ユニットが、前記ベース基板を通って透過した水分量および／または酸素量に関連する定量値を表示することができる表示ユニットを備える、請求項８５に記載のパッケージ。
【請求項８７】
保護すべき物体が、電子部品、医薬品、食品および診断用薬品からなる群から選択される、請求項８６に記載のパッケージ。
【請求項８８】
酸素および／または水分感受性物体を保護するためのエンクロージャを形成するように構成されたエンクロージャ型の包装積層材であって、
酸素および／または水分透過率が低いベース基板と、前記ベース基板上に配置されている少なくとも１つの気体透過センサであって、前記ベース基板を通るガスの透過を測定することができる気体透過センサとを備え、
前記少なくとも１つの気体透過センサがそれぞれ、水分および／または酸素感受性材料からなる導電性感知素子を備え、前記材料の水分および／または酸素との化学反応により前記感知素子の電気抵抗が増加し、
前記感知素子を信号評価ユニットに接続することができる電気コネクタと、を備える包装積層材。
【国際調査報告】
2010515050.tif 000013
2010515050.tif 000014
2010515050.tif 000015