(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子を封入する方法であって、
基板（１２）の上に素子（１３）を設ける段階、
閉じた端部（２５）および前記閉じた端部から延伸する側壁（２４）を有し、かつ前記閉じた端部と前記側壁とが素子を封入するキャビティ（２３）を画定するスタンドオフ構造（２１）を備える金属シート（２０）を設ける段階、
前記素子の上に、前記スタンドオフ構造を配置させて、前記素子が前記キャビティ内に配置されるようにする段階、および、
前記素子が前記キャビティ内に封入されるように、前記スタンドオフ構造の外周において前記金属シートを前記基板に封止する段階
からなる方法。
【請求項２】
有機エレクトロルミネセンス素子（１１３）を封入する方法であって、
活性有機領域（１４）を有する有機エレクトロルミネセンス素子のアレイを表面に有する基板（１１２）を設ける段階、
位置合わせマークおよびパーフォレーション（１２７）を有する金属シート（１２０）を設ける段階、
前記金属シートの上に、複数のスタンドオフ構造（２１）を取り付ける段階であって、前記スタンドオフ構造は、前記金属シートに結合された閉じた端部（２５）、および前記閉じた端部から前記金属シートに対して垂直方向に延伸する側壁（２４）を有し、前記閉じた端部と前記側壁とがそれぞれ前記有機エレクトロルミネセンス素子の活性有機領域を封入するキャビティ（２３）を画定する段階、
前記位置合わせマークを使用し、前記複数のスタンドオフ構造のそれぞれが、前記有機エレクトロルミネセンス素子のアレイの中の１個の有機エレクトロルミネセンス素子の上に配置されるように、前記金属シートを前記基板に対して位置付けする段階、
前記１個の有機エレクトロルミネセンス素子の少なくとも前記活性有機領域が前記複数のスタンドオフ構造のそれぞれのキャビティ内に封入されるように、前記複数のスタンドオフ構造のそれぞれの外周において前記金属シートを前記基板に封止する段階、および、
前記金属シートを、前記パーフォレーションに沿って分離して、前記金属シートの余分な部分を除去する段階
からなる方法。
【請求項３】
パッケージ化されたエレクトロルミネセンス装置であって、
活性有機領域（１４）を有し、かつ基板（１２）の上に配置される有機エレクトロルミネセンス素子（１３）、
閉じた端部（２５）、および前記閉じた端部から延伸する側壁（２４）によって画定されるキャビティ（２３）を有し、前記キャビティが、前記活性領域を封入するように前記基板上に配置されたスタンドオフ構造（２１）、および、
前記スタンドオフ構造を封入するために、そのスタンドオフ構造の外周において基板に封止された金属シート（２０）
からなる装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はエレクトロルミネセンス装置の分野に関し、さらに詳しくは、有機エレクトロルミネセンス装置、および有機エレクトロルミネセンス装置を製造し封入する改良された方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エレクトロルミネセンス（ＥＬ）装置は、有機もしくは無機に分類できる。エレクトロルミネセンス装置は、固有の自己発光特性のために、高い視認性を示し、かつ優れた耐衝撃性とハンドリング能力を提供する。このため、グラフィック・ディスプレイ用の画素，テレビ画像ディスプレイ用の画素および光源としてのＥＬ素子の研究，開発および実用化が現在進められている。
有機ＥＬ素子は通常、積層構造を含み、これは、特に、蛍光有機固体および電極装置によって形成される発光層を有する。この積層構造は通常、ガラスなどの基板の上に形成される。この型の有機ＥＬ装置は、発光層に注入される電子が、再結合されるときに、発光特性を示す。このため、有機ＥＬ装置は、低電圧によって作動し、注入された電流に比例した輝度レベルを示す。発光層を構成する蛍光有機固体の種類を変更することにより、実質的に可視光線領域全体を通して、光の放射が得られる。
有機ＥＬ装置の発光層を形成するのに通常用いられる蛍光有機固体は、周囲条件で存在する水，酸素その他の環境要素の影響を受けやすい。また、発光層の上に形成される電極装置も、水，酸素などに曝されることによって、酸化されやすい。このため、従来型の有機ＥＬ装置は、大気条件で使用可能な装置としては、寿命が短い。有機ＥＬ装置の寿命を伸ばすには、電極装置および発光層を、水，酸素およびその他の環境要素から保護しなければならない。
この点において、有機ＥＬ装置の寿命を伸ばすため、有機ＥＬ装置を、種々の構成をとる保護層によって封入するための種々の方法および技術が考案されてきた。このような方法および技術は極めて優れてはいるものの、実現しにくく、費用もかかり、或いは、特殊な加工装置または技術を必要としたり、大抵、名ばかりの成果しかあげていなかったりする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、改良型の封入有機ＥＬ装置、および有機ＥＬ装置を封入する改良型の方法を提供することが極めて望ましい。
本発明の目的は、動作寿命を伸ばすのに極めて効果的な、有機ＥＬ装置を封入する新規かつ改良された方法を提供することである。
本発明の別の目的は、実現が比較的容易な、有機ＥＬ装置を封入する新規かつ改良された方法を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、比較的費用の安い、有機ＥＬ素子を封入する新規かつ改良された方法を提供することである。
本発明のさらなる目的は、周囲の環境条件に曝されることを防止する、有機ＥＬ装置の新規かつ改良された封入を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記およびその他の問題ならびに目的は、新規かつ改良された有機ＥＬ装置、および有機ＥＬ装置を製造し封入する改良された方法において、少なくとも一部が解決され、実現されよう。一つの具体的実施例において、有機ＥＬ装置は一般に、有機ＥＬ素子を囲い込む（bound）ために周界が封止された実質的に金属のシートと、スタンドオフとによって構成され、後者はまた、周界の内側で、吸水（hydroscopic）障壁の役割を果たし、実質的に金属のシートと協調的に働いて、環境的に制御されたキャビティ内で、有機ＥＬ素子を囲い込む。特定の実施例において、実質的に金属のシートは、アルミニウム，銅またはその他の適切な金属によって構成することができ、スタンドオフ構造は、エポキシ，ポリイミドまたはシリコン材料によって構成されることができる。スタンドオフ構造は、ＥＬ装置のために環境的に制御されたキャビティを提供または確定する。
製造工程においては、一般に、１つの基板の上に複数のＥＬ素子を設けると便利である。基板全体を箔シートで被覆するため、シートには適切にパーフォレーションを施して（perforate）、ＥＬ素子が個々のＥＬ素子に分離されるときに、ＥＬ素子の間の余分な箔を取り除くことができるようにする。
【０００５】
【実施例】
本発明は、特に、改良された封入有機ＥＬ装置と、有機ＥＬ装置を製造し封入する改良された方法を提供する。本発明は、好適な実施例における有機ＥＬ装置を目指すものであるが、対象となる封入プロセスは、封入材料が、封入される素子と接触できない場合、例えば、微小機械加速度計（micro-machined accelerometer），定在音波（standing  acoustic wave）（ＳＡＷ）素子，封入が周波数の影響を受けやすい無線周波素子などの素子を封入するのに有効であることを理解されたい。本発明は、有機ＥＬ装置の封入カバーとして、ならびにシートによってパターン化され、有機ＥＬ装置を気密状態に囲い込んで、環境的に制御されたキャビティを設けるためのスタンドオフ構造として、金属シートまたは箔要素を組み込む。
【０００６】
図１を見ると、本発明による、有機ＥＬ装置１０と、装置１０から離されたカバー１１の断面図が示される。装置１０は、ガラス基板１２により保持されるか、またはその他の方法で取り付けられたＥＬ素子またはディスプレイ（一般に、ＥＬ素子の二次元配列）（以後は単に素子１３と称する）を含む。従来の慣行に従って、（特に図には示さないが）素子１３は一般に、陽極装置，１つまたは複数の有機エレクトロルミネセンス材料の膜もしくは層の形で設けられる発光層，および反対の陰極装置を含む連続した層状の要素を有する積層構造によって構成される。以下の説明と一貫性を持たせるため、素子１３は一般に、ディスプレイ領域または活性有機領域（全体に１４と番号が付される）を含むことを意図する。
【０００７】
装置１０の種々の構造上の特徴は、公知の有機ＥＬ装置の従来型構成を表し、これ以上の詳細は、当業者は容易に考えつくであろうため、ここでは記載しない。
【０００８】
カバー１１は一般に、金属シート２０によって構成され、この金属シートは、例えば、アルミニウム，銅，金属酸化物，その他の金属シートまたは箔様材料によって構成される。さらに、カバー１１の底面図を示す図３を参照して、シート２０により保持されるのが、障壁またはスタンドオフ２１であり、シーラント２２は、障壁２１の連続周界の外側にあって、障壁２１を囲い込むように設けられる。スタンドオフ２１は、エポキシ，ポリイミド，またはシリコンで形成され、実質的に吸湿性の材料を選択的に含めるか、またはこれによって構成されることができる。シーラント２２は、従来のエポキシ膜またはその他の適切な接着フィルムとして設けられる。スタンドオフ２１とシート２０とが協調して、キャビティ２３を囲い込む働きをする。図１に記載される特定の例では、スタンドオフ２１は一般に、シート２０と結合され、かつこれに依存する閉じた端部２５を有する連続側壁２４によって画定され、連続する縁端または縁端２６で終端する。
【０００９】
従来の有機ＥＬ装置と同様、装置１０の素子１３は、例えば、湿気や酸素に曝されることにより、通常の周囲条件下で急速に劣化する。素子１３を通常の周囲条件から保護する、またはその他の方法で遮蔽するには、カバー１１を、装置１０に取り付けて、キャビティ２３によって概ね画定される環境的に制御された環境の中に、素子１３をパッケージングする，囲い込む，またはその他の方法で入れることができる。この点に関して、図２は、カバー１１により封入された状態での、装置の断面図を示す。このように封入またはパッケージされたシート２０は、装置１０によって封止されるように示され、より詳しくは、シーラント２２によって基板１２に合わせて封止される。シーラント２２は概ね、素子１３を囲い込むシート２０の周界封止を画定し、周界の内側に在るスタンドオフ２１は、キャビティ２３内に素子１３を入れる、またはその他の方法で囲い込む。図１および図２に示すように、スタンドオフ２１の縁端２６には、シーラント２７が設けられて、素子１３の外側の装置１０を封止するように嵌合して、素子１３をキャビティ２３の中にさらに封止する。シーラント２２と同様、シーラント２７は、従来のエポキシ層またはその他の適切な接着材として提供できる。
【００１０】
シート２０とスタンドオフ２１が、図２に示すように素子１３を封入するようにそれぞれ封止された状態で、シート２０とスタンドオフ２１は、湿気，酸素，および素子１３が曝されることによって劣化するおそれがあるその他の潜在的な周囲環境条件に対して実質的に不浸透性の保護層を画定する。この点に関して、キャビティ２３は、素子１３が動作可能な制御された環境を画定する。カバー１１は、極めて軽量で、高さが０．００５インチから０．０１０インチのオーダーの薄型形状を示す。また、スタンドオフ２１は、二次障壁、または酸素および水に対するゲッター（getter）の役割を果たすが、シート２０は、アルミニウム，銅，金属酸化物，または本明細書の主旨に合致する用途に適する他の選択された金属材料の如何を問わず、基本的形式において、酸素および水に対する一次障壁として機能する。
【００１１】
図４および図５を参照して、共通基板１１２の上に形成されるＥＬ素子１１３の二次元配列が、従来の製造工程において通常見られる形で、それぞれ上面図と側面図で示される。好適な実施例では、個々の素子はそれぞれ、画素の完全な二次元配列、またはエレクトロルミネセンス・ディスプレイである。通常、各ＥＬ素子１１３は、１個の画素素子の場合は１μｍから１０μｍの範囲の面積を有し、ディスプレイ素子（画素のアレイ）の場合は１０から２５００平方ミリメートル（好適には２０ｍｍ×５０mm）の面積を有する。また、この実施例では、基板１１２は、１００から８２５０平方ミリメートル（好適には２００ｍｍ×２００ｍｍ）の範囲の面積を有し、図に示される具体例の辺は４８０ｍｍである。
【００１２】
図６に示される箔シート１２０は、複数のスタンドオフ構造１２１が付着された形で設けられる。箔シート１２０はまた、図１から図３と合わせて説明されるように、スタンドオフ構造１２１のそれぞれを取り囲む周囲シーラント１２２を有する。また、箔シート１２０は、予め形成済みのパーフォレーション１２７を有し、スタンドオフ構造１２１それぞれを取り囲む周囲シーラント１２２のまわりに境界線を画するように配置される。
【００１３】
特に図７を参照して、高倍率で拡大された１個のＥＬ素子１１３に関連する箔シート１２０の一部分が、関連スタンドオフ構造１２１，周囲シーラント１２２，およびパーフォレーション１２７とともに、上面図で示される。種々の部材の位置を総合的に把握するため、１個のＥＬ素子１１３，関連のスタンドオフ構造１２１，および周囲シーラント１２２は、箔シート１２０の部分を通しては見えなくなるため、破線で示される。図７では、箔シート１２０が既に適所に圧着されて、スタンドオフ構造１２１および周囲シーラント１２２は、基板１１２の表面と嵌合されている（図２参照）。
【００１４】
一般に、箔シート１２０は、２５．４μｍから２５４μｍの範囲の厚さを有し、約５０．８μｍの厚さが望ましい。また、箔シート１２０は、製造目的上、銅，アルミニウム，金属酸化物などの適切な金属の連続ロールの形で提供される。箔シート１２０の縁端に隣接して配置されるロール送り孔１２８（図６参照）は、製造工程に沿って、箔シート１２０を移動させ、パターン化および整合のために、箔シート１２０を配置する手段として提供される。ロール形式は、ハンドリング手段と、ハンドリングの際に必要な強度を提供する。
【００１５】
箔のロールを準備して使用する第１の工程段階は、パーフォレーション（１２７）パターンと合わせマーク１２８を作るためのマーク付け工程である。パーフォレーション１２７の設計によって、ＥＬ素子を封入するための箔カバーを複数にすることができ、個々のカバーの隅に在る接続タブ１２９（図７参照）によって、シート形態のまま残すことができる。
【００１６】
第２の工程段階は、箔シート１２０をインデックス送り（index）して、シートを平らに延ばすことである。
【００１７】
第３のインデックス送りは、スタンドオフ構造１２１の縁端を封止して嵌合するように配置されるスタンドオフ・シーラントをスクリーン印刷またはオフセット印刷する工程段階の際に行われる。この好適な実施例では、スタンドオフ・シーラントは、ポリイミドであり、パターン化工程は、より高さのあるスタンドオフ機能を提供するため、および／またはＥＬ素子の上部で、ＥＬ素子を囲むキャビティの領域内に、絶縁層を設けるために設計された２段階工程であることが望ましい。スタンドオフ・シーラントの高さは、金属箔の厚さのオーダー以下か、または１μｍを超えないオーダーである。一般に、スタンドオフ・シーラント，周囲シーラント１２２およびスタンドオフ構造１２１の相対的高さは、スタンドオフ構造１２１の最終高さが、周囲シーラント１２２の厚さ以上か、その約５０％超であるようにすることが望ましい。絶縁層のパターン（図示せず）が存在する場合には、スタンドオフ・シーラントのパターンに接続されないようにして、一つのパターンにおける湿度の堆積が、箔シートの接合部を介して、他のパターンに移動しないようにする必要がある。スタンドオフ・シーラントおよび絶縁層（在る場合）は、箔シート１２０を、最高４００℃の温度を提供できる加熱炉または熱対流炉の中にインデックス送りすることによって硬化され、窒素もしくはアルゴンなどの乾性不活性ガスか、または５％Ｈ2／Ａｒもしくは５％Ｈ2／Ｎ2（一般に成形ガス[forming gas]という）などの乾性弱還元ガス雰囲気（dry slightly reducing gas ambient）によって除去される。これらの硬化条件により、完全に硬化されたポリイミドとなり、還元条件により、箔シート１２０上に存在する金属酸化物を、酸素ゲッターとして機能できる金属元素に還元する。
【００１８】
次の工程段階は、箔シート１２０をインデックス送りして、スクリーン印刷，オフセット印刷，インクジェットまたはpressure dispensing技術によって、周囲シーラント１２２をパターン化する。この特定の工程はまた、個々の製造手順でより適切とされる場合には、オフセット，インクジェットまたはpressure dispensig印刷によって、基板１１２上で実施することもできる。ここで、ポリイミドの硬化後のすべての工程およびハンドリングは、硬化されたポリイミドの吸湿性から、乾性不活性雰囲気の中で実施する必要があることに注意されたい。周囲シーラント１２２の幅は最低１ｍｍ、好適には２ｍｍであり、厚さは最大１２７ｍｍである。周囲シーラント１２２に使用される材料（および箔の厚さ）を選択する際には、箔シート１２０および基板１１２に対する接着強度は、箔シート１２０の接続タブ１２９のところで必要とされる引裂力を上回ることが望ましい。この引裂力は、金属箔の種類，箔の厚さ，およびパーフォレーションの設計に依存して変化する。パーフォレーションの設計に関して望まれることは、接続タブ１２９が細く、一般に５％から５０％の範囲で最低金属量を含有し、好適には、金属箔の厚さの５％から１０％超の厚さとなるようにすることである。
【００１９】
次の工程段階では、箔シート１２０は、基板１１２の上の適正な位置にインデックス送りされ、上述したように、種々の部材が嵌合するように圧着され、スタンドオフ・シーラントと周囲シーラント１２２が硬化されて、ＥＬ素子１１３をそれぞれ完全に封止する。封入工程の間に、スタンドオフ・シーラントと周囲シーラント１２２を硬化させた後、箔シート１２０は、基板１１２からはがされて、タブ１２９において、引き裂き，レーザー処理などによって箔シート１２０を分離させ、付着された箔シート１２０の部分は、各ＥＬ素子１１３を覆う封止カバーとして残す。封入された複数のＥＬ素子１１３はついで、適切な方法により、基板１１２をスクライビングして、スクライブ線に沿って素子を分離することによって、個々のＥＬ素子に分離できる。
【００２０】
まとめると、本発明は、有機ＥＬ装置の封入カバーとして、ならびにスタンドオフ構造として、金属シートまたは箔要素を提案し、これらは、シートによりパターン化された吸水障壁を含み、環境的に制御されたキャビティ内に、有機ＥＬ装置の少なくともディスプレイ領域を、気密状態で囲い込むことができる。実質的に金属のシートおよびスタンドオフ構造または吸水障壁とが協調して、水および酸素に対して実質的に不浸透性の機構を設けるための、二重障壁保護カバーの働きをする。
【００２１】
また、本発明の種々の方法を、アレイ・パッケージ方式に採り入れて、複数のＥＬ装置を封入または製造することができる。このため、複数のＥＬ素子が、１つまたは複数のガラス基板の上に設けられ、封入カバーのアレイは、１つまたは複数の金属シートによって保持される。この点に関して、金属シートを圧着するために、適切なアレイ・フレーム／プレス・ヒーター（press heater）が設けられ、複数の封入カバーの中の対向する１つのカバーによって、各ＥＬ素子を、実質的に同時に封入することが容易に行える。
【００２２】
本発明を好適な実施例を参照して、説明してきた。しかしながら、当業者は、本発明の性質および範囲から逸脱せずに、上記の実施例において、変更および変形を行えることを認めよう。また、当該技術に関心を持つ者は、装置１０が、液体層および封止層２０，２１を除けば、従来の有機ＥＬディスプレイ装置と一致する個々の構造上の特徴を含むが、他の物理的構成を使用しても、図解目的でここに記載された型の従来型有機ＥＬディスプレイ装置と合致させられることを認識しよう。
【００２３】
図解目的で選択された実施例に対しては種々の変更および変形を、当業者は容易に考えつこう。かかる変形およびバリエーションは、本発明の意図から逸脱しない範囲において、添付請求の範囲の公正な解釈によってのみ評価される本発明の意図に含まれることを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
本発明の上記その他の具体的目標および利点については、当業者は、図面と合わせて、本明細書の詳細な説明から、明白となろう。
【図１】  本発明により、有機ＥＬ装置と、有機ＥＬ装置から離したカバーの断面図である。
【図２】図１の有機ＥＬ装置の断面図を、カバーにより封入された状態で示したものである。
【図３】  図１のカバーの底面図である。
【図４】  共通の基板の上に配置された複数のＥＬ素子を有する基板の上面図である。
【図５】  図４に示される構造の側面図である。
【図６】  図４に示される複数の素子に対するカバーを確定して、本発明により、個別に封入されたＥＬ素子の単体分離を可能にするパーフォレーション・パターンを有する金属シートの上面図である。
【図７】  図６の金属シートの個々のパーフォレーション・パターンを高倍率で拡大した図である。
【符号の説明】
１０  有機エレクトロルミネセンス装置
１  カバー
２  ガラス基板
３  有機エレクトロルミネセンス素子
４  活性有機領域
２０  金属シート
２１  スタンドオフ
１  シーラント
２  キャビティ
３  連続側壁
４  クローズド・エンド
５  縁端
６  シーラント
１１２  基板
１１３  有機エレクトロルミネセンス素子
１２０  箔シート
１  スタンドオフ構造
２  周囲シーラント
１２７  パーフォレーション
１２８  ロール送り孔
１２９  接続タブ
【図１】
0004393630.tif 000002
【図２】
0004393630.tif 000003
【図３】
0004393630.tif 000004
【図４】
0004393630.tif 000005
【図５】
0004393630.tif 000006
【図６】
0004393630.tif 000007
【図７】
0004393630.tif 000008