(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板、
基板の上面に形成された少なくとも１つの能動素子及び前記の少なくとも１つの能動素子を包囲する支柱、及び
デバイスを封入する、第１のラミネート、
を含み、
ここで、前記支柱は、基板の上面上のデバイス上で第１のラミネートを支持し、かつ、前記支柱は、第１のラミネートが少なくとも１つの能動素子上につぶれるのを阻止し、
ラミネートが、
ラミネート基板、及び
デバイスに接触する、前記ラミネート基板の表面上のシーラントからなり、
該シーラントが、ラミネートとデバイスの間の良好なシールを保証するためのシーラントを流動させる活性化温度を有し、
該活性化温度は、デバイスを損傷する温度未満である、
有機発光ダイオードデバイス。
【請求項２】
基板が能動素子を支持する請求項１記載のデバイス。
【請求項３】
基板がフレキシブル基板からなる請求項１又は２記載のデバイス。
【請求項４】
基板材料が、ポリマー、ガラス、セラミック、又は半導体材料からなる材料の群から選択される請求項１から３までのいずれか１項記載のデバイス。
【請求項５】
基板が透明な基板からなる請求項１から４までのいずれか１項記載のデバイス。
【請求項６】
さらに基板の底面上に第２のラミネートを有し、その際第２のラミネートが透明なラミネートからなる請求項１から５までのいずれか１項記載のデバイス。
【請求項７】
ラミネート基板が、処理中に機械的統合を維持するために十分な熱安定性を有する材料からなる請求項１記載のデバイス。
【請求項８】
ラミネート基板がプラスチック材料からなる請求項１又は７記載のデバイス。
【請求項９】
プラスチックラミネート基板が、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリスルホン、ポリ−ｐ−フェニレンエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルクロリド、ポリスチレン、又はポリメチルメチレアクリレートから選択される請求項１から８までのいずれか１項記載のデバイス。
【請求項１０】
ラミネートがラミネート上にバリア層を有し、該バリア層が空気又は湿気の拡散を阻止する請求項１から９までのいずれか１項記載のデバイス。
【請求項１１】
バリア層が、金属もしくは誘電性材料からなる群から選択される材料からなる請求項１０記載のデバイス。
【請求項１２】
金属材料が銅又はアルミニウムからなりかつ誘電性材料が一酸化シリコン、酸化シリコン、二酸化シリコン、窒化シリコン又は金属酸化物からなる請求項１１記載のデバイス。
【請求項１３】
さらに基板の底面上の第２のラミネートを有する請求項１から１２までのいずれか１項記載のデバイス。
【請求項１４】
請求項１記載の有機発光ダイオードデバイスを製造する方法において、前記デバイスをパッケージングする方法が、
上面に形成された少なくとも１つの能動素子及び前記の少なくとも１つの能動素子を包囲する支柱を有する基板を含むデバイスを準備し；
基板の上面上のデバイス及び支柱上にラミネートを配置し；ここで、前記支柱は、ラミネートを支持し、かつ、ラミネートが少なくとも１つの能動素子上につぶれるのを阻止するものとし、
かつ
ラミネートをデバイスに付着させるシーラントを活性化するためにデバイスに対してラミネートをプレスし、
前記ラミネートをラミネート基板、及びデバイスに接触する、前記ラミネート基板の表面上のシーラントとし、
シーラントに、ラミネートとデバイスの間の良好なシールを保証するためのシーラントを流動させる活性化温度をもたせ、
該活性化温度を、デバイスを損傷する温度未満とする、
ことを含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
基板がポリマー又はガラスから選択された材料からなる請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
デバイスがフレキシブルＯＬＥＤからなる請求項１４又は１５記載の方法。
【請求項１７】
さらにデバイスの底面上に第２のラミネートを配置することよりなり、その際プレスがラミネートをデバイスに付着させるためにシーラントを活性化する請求項１４から１６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１８】
シーラントが、デバイスに接触するラミネートの内部表面上に位置する請求項１４から１７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１９】
さらにシーラントを活性化するためにラミネートを加熱することよりなる請求項１４から１８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２０】
シーラントを流動させるためにラミネートを加熱する請求項１４から１９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２１】
ラミネートのプレスが、デバイスをラミネートと一緒に、ラミネートをデバイスに対してプレスするローラを通過させることよりなる請求項１４から２０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２２】
ローラがラミネートを加熱してシーラントを活性化する請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
ラミネートがバリア層を有する請求項１４から２２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２４】
バリア層が空気又は湿気の拡散を阻止する請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
ラミネートがフレキシブルラミネートからなる請求項１４から２４までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、デバイスの製造に関する。より詳細には、本発明は、デバイスのパッケージングに関する。
【０００２】
発明の背景
デバイス製造の際には、単数又は複数のデバイス層が基板上に形成される。該層は、基板の表面上に順番に堆積されかつパターンを形成するためにパターン化される。該層は、所望のパターンを形成するために個別に及び／又は層の組合せとしてパターン化することができる。該パターンは、デバイスを作る所望の機能を実施する構成成分として働く。
【０００３】
特別の重要性を有する１つのタイプのデバイスは、発光ダイオード（ＬＥＤ）である。ＬＥＤは、多種多様な用途を有することができる。例えば、複数のＬＥＤセル又はピクセルを、電話、コンピュータディスプレイ、ＴＶスクリーン、及び同種のもののためのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）のような、ディスプレイとして使用するためのピクセル化ＬＥＤを作るために基板上に形成することができる。
【０００４】
典型的には、ＬＥＤピクセルは、機能スタックを形成するために２つの電極の間に挟まれた１つ以上の機能層を有する。電荷キャリアは、両者の電極から注入される。これらの電荷キャリアは、単数又は複数の機能層内で再結合し、可視放射を放出させる。最近では、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を形成するために有機機能層を利用することが重要な利点を有するようになった。
【０００５】
ＯＬＥＤピクセルは、環境に対して極めて敏感である。湿気及び／又は空気に曝されるとＯＬＥＤの急速な分解が惹起され、信頼性の問題が生じる。該層を形成するために使用される物質の幾つかは、敏感な有機化合物及びカルシウム及びマグネシウムのような若干の反応性金属である。これらの材料は、酸素及び／又は湿気の存在下での酸化によって惹起される損傷を極端に受けやすい。従って、 ＯＬＥＤを環境から適当に保護するパッケージが必要である。さらに、このパッケージは総合的製造コスト及び時間を軽減させるために高い処理量のためにコスト的に有利でありかつ可能にすべきである。
【０００６】
発明の総括
本発明は、デバイスのパッケージングに関する。本発明によれば、デバイスをラミネートを使用してパッケージングする。１実施例においては、ラミネートをデバイス上の上面及び底面上に配置する。該ラミネートをデバイスに対してプレスし、かつラミネートをデバイスに付着させるシーラントを活性化するために加熱する。実施例においては、ラミネートをローラを使用してプレスしかつ加熱する。
【０００７】
本発明の有利な実施例
本発明は一般的に、デバイスの製造に関する。特に、本発明は、デバイス、特にフレキシブル又は薄い基体上に形成されたデバイスを封入するためのコスト的に有効なパッケージを提供する。
【０００８】
図１は、本発明の１実施例に基づくデバイス１１０の断面図を示す。該デバイスは、例えば電気、機械、電気化学デバイスであってよい。またマイクロエレクトロ機械的系（ＭＥＭＳ）も使用可能である。該デバイスは、基板上に形成された単数又は複数の能動素子を有する。能動素子は、所望の電気的及び／又は機械的機能を提供する。
【０００９】
デバイスの全体的厚さを減少させるために、能動素子は０．３ｍｍ未満のような薄い基板上に形成することができる。薄いフレキシブル基板上に能動素子を形成することもフレキシブルデバイスを提供するために使用可能である。基板は、例えばプラスチック、ポリマー、シリコン、セラミック、ガラス又は石英ガラスからなる。半導体基板のような、別のタイプの基板を使用することもできる。薄い基板は、処理中の及びその後に構成素子を支持するために適切な機械的統合を提供すべきである。典型的には、薄い基板は約２０〜３００μｍである。
【００１０】
１実施例においては、デバイス１０１はピクセル化されたＯＬＥＤデバイスのような電気デバイスからなる。能動素子に対する電気的接続を可能にする端子又はピン（図示せず）が設けられている。ＯＬＥＤデバイスは、例えば米国特許第４,７２０,７３２号明細書及びBurrouges et. al, Nature 347 (1990) 539に記載されており、これらは全ての目的のために引用することにより本願発明に組み込まれる。ＯＬＥＤデバイスは、ＦＰＤを形成するために配列されていてもよい。ＦＰＤは、セルラー・フォーン、セルラー・スマート・フォーン、パーソナル・オルガナイザー、ページャー、公告パネル、タッチ・スクリーン・ディスプレイ、テレコンフェレンシング装置、マルチメディア装置、虚像リアリティ製品、及びディスプレイ・キオスクを含む種々の消費者電子製品において使用される。１実施例においては、有機ＬＥＤデバイスは、例えばフレキシブルＦＰＤを作る、曲げを提供するためのフレキシブル基板からなる。
【００１１】
ＯＬＥＤピクセルは、基板１０５上に形成された材料である。１実施例においては、基板は透明な基板からなりかつディスプレイ表面として働く。基板をラミネート１２０を支持するためにする。例えばラミネートを支持するためにＯＬＥＤを包囲する支柱１３０を設ける。ラミネートはデバイスをカバーしかつ構成素子を気密にシールし、それらを環境から保護する。デバイスは、ラミネートのための支柱を提供するために不活性領域内に支持ポスト（図示せず）を有することもできる。これはラミネートが構成素子上につぶれかつデバイスの機能に影響を及ぼすのを阻止する。支持ポストは、特にフレキシブルデバイスのために有用である。不活性領域に支持ポストを設けるために、該デバイスは、名称「デバイスの封入（Encapsulation of a Device）」（代理人整理番号９９Ｅ１９７５）の同時に出願した国際特許出願に記載されており、これは全ての目的のために引用することにより本願発明に組み込まれる。
【００１２】
デバイスの反対側１１６をカバーするために、第２のラミネート１２１をことができる。図示されているように、反対側は基板の底面からなる。第２のラミネートは基板をシールし、空気及び／又は湿気の拡散を阻止する。該ラミネートは、有機ディスプレイ表面を例えば引掻から保護することもできる。ディスプレイに可視性を提供するためには、透明なラミネートを使用する。
【００１３】
１実施例においては、ラミネートはフレキシブル材料からなる。フレキシブルラミネートは、フレキシブル基板上に形成されるようなフレキシブルデバイスと共に特に有用である。光学的要求に基づき、透明又は不透明なラミネートを使用することができる。例えば、有機ＯＬＥＤのディスプレイ面は、透明なラミネートで封入する。非ディスプレイ面のためと同様に、ラミネートの光学特性は重要でない。
【００１４】
ラミネートをデバイスに付着させ、湿気及び空気から構成素子を保護するために該構成素子をシールするシーラントを使用する。シーラントは、１実施例においては、デバイスの完全なシーリングを保証するために所定の温度（活性化温度）で流動することができる。シーラントの活性化温度は、デバイスの構成素子が損傷するのを十分に回避するために十分な低さであるべきである。
【００１５】
図２は、本発明の１実施例に基づきデバイスを封入するためのラミネート２００を示す。図示されているように、ラミネート基板は有利には付着工程中にその機械的統合を維持するために十分な熱的安定性を有する材料からなる。ラミネート基板の厚さは、基板材料に依存する。典型的には、ラミネート基板の厚さは、約１０〜４００μｍである。ラミネート基板の厚さは、全体的装置厚さを減少させるために可能な限り薄いべきである。
【００１６】
１実施例においては、基板は、プラスチックフィルムのようなフレキシブル材料からなる。種々の市販のプラスチックフィルムが使用可能である。このようなフィルムは、例えば透明なポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）、ポリ（ブチレンテレフタレート）（ＰＢＴ）、ポリ（エチレンナフフタレート）（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリスルホン（ＰＳＯ）、及び（ｐ−フェニレンエーテルスルホン）（ＰＥＳ）を包含する。ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ（ビニルクロリド）、ポリスチレン（ＰＳ）及びポリ（メチルメチレアクリレート）（ＰＭＭＡ）のような別のフィルムも使用することもできる。
【００１７】
酸素及び／又は湿気の拡散を阻止するために基板の表面上にバリア層２２０を形成し、それによりデバイスを保護する。基板材料が酸素及び／又は湿気の拡散を阻止することができれば、バリア層の使用は回避することができる。有利には、バリアはラミネートの内部表面（デバイスに面する表面）に形成する。このようにして、基板はバリア層を損傷から保護する。バリア層の厚さは、酸素及び／又は湿気の拡散を阻止するために十分であるべきである。フレキシブルな適用のためには、バリア層はデバイスの可撓性を阻害しないようにできる限り薄いべきである。典型的には、バリア層の厚さは約５〜５０００ｎｍである。１実施例においては、バリア層を一層十分な保護のために両面で被覆する。
【００１８】
１実施例においては、バリア層は、銅又はアルミニウムのような金属フィルムからなる。酸素及び／又は湿気バリアとして働く別の金属フィルム、例えばセラミックも使用可能である。金属バリア層は、基板に種々の堆積技術、例えば熱蒸着、スパッタリング、化学気相成長（ＣＶＤ）又はプラズマＣＶＤ（ＰＥＶＤ）によって被覆することができる。選択的には、バリア被膜は、基板表面に直接的に接着又は積層することができる。透明な適用のためには、バリア層は、誘電性材料、例えば一酸化シリコン（ＳｉＯ）、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉｘＮｙ）、又は金属酸化物、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）からなっていてもよい。酸素及び／又は湿気の拡散を阻止する別の誘電性材料を、バリア層として働かすことも有効である。誘電性バリア層は、熱酸化、ＣＶＤ又はＰＥＣＶＤのような種々の堆積により基板上に形成することができる。
【００１９】
バリア層の上に、シーラント又は接着剤層２３０を設ける。シーラント層は、加熱条件下で圧縮すれば、電気デバイスの表面に付着力を提供する。有利には、シーラントは、高めた温度で活性化し、ラミネートをデバイスの表面に付着させかつ構成素子をシールすべきである。ラミネートとデバイスとの間の良好なシーリングを保証するために、シーラントは活性化温度で僅かに流動すべきである。活性化温度は、能動素子の化学及び／又は物理特性を変化させるような、デバイスに損傷を与える温度よりも低いべきである。有利には、シーラントの活性化温度は、可能な限り低いべきである。例えば、活性化温度は約８０〜１４０℃である。
【００２０】
１実施例においては、シーラントはホットメルトタイプ接着剤である。異なったポリマー及び／又は添加物を含むポリマー混合物も使用可能である。有利には、シーラントは、エチレンビニルアセテート樹脂、エチレンエチルアクリレート樹脂からなる。別のタイプのシーラント、例えば低密度ポリエチレン、エチレン−ビニルアセテート樹脂、エチレン−エチルアクリレート樹脂を含むコポリマーも使用可能である。シーラントは、通常の技術を使用してラミネートの表面に被覆することができる。
【００２１】
場合により、ラミネートの外表面上に保護層２４０を形成することができる。保護層は、例えば基板が引掻傷を受けることから保護する硬質被膜として働くポリマー樹脂からなる。選択的に、さらなる処理、例えば基板付加的な層を付着させるために、基板の外表面上にに付着層を形成することができる。これらの付加的層は、例えばカラーフィルタ、偏光子又はグレア防止フィルムを包含することができる。
【００２２】
図３〜５は、本発明の１実施例に基づくデバイスを封入する方法を示す。図３について言及すれば、デバイス３０１が示されている。該デバイスは、例えばピクセル化ＯＬＥＤデバイスからなる。別の電気デバイス、例えばセンサアレイ又はＭＥＭＳも使用可能である。有利には、デバイスはフレキシブル又は薄い基板上に形成する。
【００２３】
能動素子をカバーするためにデバイス上に第１のラミネート３１０を配置する。必要により、デバイスの底面上に第２のラミネート３２０を配置する。光学的要求に基づき、ラミネートは透明又は不透明であってもよい。例えば、ＯＬＥＤデバイスのディスプレイ表面上では透明ラミネートを使用する。ラミネートの内部表面は、デバイスの表面に対してラミネートをシールするためのシーラントからなる。
【００２４】
図４について言及すれば、ラミネーティング工具４０１を準備する。該ラミネーティング工具４０１は、例えば第１及び第２のローラ４２０及び４２５からなる。これらのローラはゴムから製造することができる。シリコーンのような別の材料も使用することができる。操作中に、ローラを加熱されかつ回転させる。ローラは、矢印により示されているように、デバイスをその上のラミネートと一緒にローラにより引き込むように反対方向に回転する。
【００２５】
デバイスはローラによって引き込まれるので、ラミネートは加熱されかつデバイスの上に圧縮される。ローラにより及ぼされる圧力は、デバイスをクラッシュするか又は損傷を及ぼすことなく適切にシールするために十分であるべきである。典型的には、ローラにより及ぼされる圧力は約１〜５００ｋＮ／ｍ２である。ラミネートをシーラントの活性化温度より高い温度に加熱する。処理温度は、可能な限り低く、例えばシーラントの活性化温度よりも僅かに高く保つべきである。ローラの速度は、デバイスへのラミネートの完全なシーリングを保証するために調節することができる。
【００２６】
図５に関して言及すれば、デバイスはローラにより引き込まれた後に、図示されているようにデバイス５００を形成すために封入工程を実施する。本発明は、記載のように、デバイスの封入を如何なる気化可能の化学物質をも含まない環境内で実施する。このことは、活性素子の化学物質からの腐食の可能性が回避され、ひいては歩留りが改善されるので有利である。さらに、封入工程を、処理量を増大させかつロープロセス時間（raw process time）を減少させる連続的及び平行処理を提供するように変更することができる。例えば、大きなラミネートを使用し、それらの間に複数のデバイスを挟むことができる。そうして、ラミネートをローラを通して処理し、複数のデバイスを封入する。次いで、デバイスを封入後に分離することができる。
【００２７】
本発明を特に種々の実施例を参照して示しかつ記載してきたが、当業者によれば、本発明の思想及び範囲を逸脱することなく本発明に修正及び変更を加えることができることは自明のことである。従って、本発明の範囲は、前記発明の詳細な説明の記載により制限されるものではなく、特許請求の範囲とそれらの等価思想の全範囲を加えたものより制限されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の１実施例を示す図である。
【図２】  本発明の１実施例に基づく電気デバイスを封入するためのラミネートを示す図である。
【図３】  電気デバイスの封入法を示す図である。
【図４】  電気デバイスの封入法を示す図である。
【図５】  電気デバイスの封入法を示す図である。
【符号の説明】
１０５、  基板、  １１０，３０１，５００  デバイス、  デバイスの背面、  １２，２００  ラミネート、１５０  支柱、  １２１  第２のラミネート、  １１６  デバイスの背面、  ２１０  ラミネート基板、  ２２０  バリア層、  ２３０  接着剤層、  ２４０  保護層、  ３１０  第１のデバイス、３２０  第２のデバイス、  ４０１  ラミネーティング工具、  ４２０  第１のローラ、  ４２５  第２のローラ
【図１】
0004950400.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004950400.tif 000004
【図４】
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【図５】
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