ITBO20010066A1 - Incapsulamento protettivo per dispositivi elettroluminescenti organici - Google Patents
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Description
Titolo: INCAPSULAMENTO PROTETTIVO PER DISPOSITIVI ELETTROLUMINESCENTI ORGANICI
D E S C R I Z I O N E
Il presente trovato ha per oggetto un incapsulamento protettivo per dispositivi elettroluminescenti organici.
I dispositivi elettroluminescenti (LED = light emitting diode, diodo emettitore di luce) attualmente commercializzati sono utilizzati nella costruzione e realizzazione di display e schermi video. Essi sono costituiti da composti inorganici che, se posti fra due elettrodi ai quali viene applicata una differenza di potenziale, emettono luce nella banda del visibile.
I LED Inorganici, sebbene siano dotati di buone prestazioni quali emissione e durata, risultano tuttavia .di complessa e difficile fabbricazione, tale da rendere costosa la realizzazione di display basati sul loro impiego.
I dispositivi elettroluminescenti organici, noti con l'acronimo inglese di OLED (Organic Light Emitting Diode = diodo organico emettitore di luce), sono costituiti da almeno uno strato di materiale organico posto fra due elettrodi. Generalmente I dispositivi sono costituiti da più strati organici diversi e fra loro sovrapposti, così da ottimizzare le proprietà di trasporto e di ricombinazione delle cariche elettriche, rispetto ad OLED costituiti da un singolo strato.
Negli OLED sia gli strati organici sia gli elettrodi sono sensibili al deterioramento prodotto dalla presenza di ossigeno e di umidità. Tale deterioramento provoca la comparsa di zone non emissive.
In questi dispositivi la mancanza di un efficace isolamento dall'ambiente esterno rappresenta un serio ostacolo alla loro applicazione nei dispositivi commerciali quali, ad esempio, i display.
Compito tecnico della presente invenzione è quello di ovviare al citato inconveniente, mettendo a punto un incapsulamento protettivo di nuova concezione, che isoli e protegga sia gli strati di materiale organico sia gli elettrodi dall'azione nociva degli agenti deterioranti ambientali quali l'ossigeno e l'acqua. Nell'ambito di tale compito tecnico, scopo della presente invenzione è quello di risolvere il problema precedentemente descritto mediante un incapsulante avente caratteristiche tali da renderlo idoneo a ricoprire efficacemente i dispositivi elettroluminescenti organici, ovvero:
• insolubilità nei comuni solventi organici quali i solventi clorurati, il benzene, il toluene, li xilene, il cicloesano, l'acetone, l'etanolo ed il metanolo;
• insolubilità in acqua;
• possibilità di essere depositato con tecniche di sublimazione in vuoto, evitando manipolazioni e passaggi che possano introdurre ossigeno, acqua od altri contaminanti;
• temperatura di transizione vetrosa preferibilmente maggiore di 100°C.
Nell'ambito di tale compito tecnico, altro scopo della presente invenzione è quello di assolvere il compito precedente con una struttura di relativamente facile attuazione pratica, di sicuro impiego ed efficace funzionamento, nonché di costo relativamente contenuto.
Questo compito e questi scopi vengono tutti raggiunti dal presente incapsulante per dispositivi elettroluminescenti organici del tipo depositato su un substrato di supporto e composto da almeno due elettrodi tra cui è disposta una sostanza elettroluminescente, caratterizzato dal fatto che detto incapsulante è formato da almeno un primo strato interno, a diretto contatto con detto dispositivo elettroluminescente, costituito da un componente organico del tipo dei chinacridoni, degli acrodoni e dei derivati del perilene, essendo detto componente organico atto ad isolare detto dispositivo elettroluminescente da detti deterioranti atmosferici.
Si prevede l'utilizzo anche di un ulteriore strato, sovrapposto ai precedenti, costituito da un componenete polimerico idrofobo quale il policarbonato.
Ulteriori particolarità risulteranno chiare ed evidenti dalla descrizione dettagliata di una forma di esecuzione preferita, non esclusiva, di un incapsulamento protettivo per dispositivi elettroluminescenti organici secondo il trovato, illustrato a titolo indicativo, ma non limitativo, nelle unite tavole di disegni, in cui:
• la fig.1 mostra una vista prospettica parzialmente sezionata dell'incapsulante del dispositivo elettroluminescente organico;
• la fig.2 mostra una prima vista in sezione del dispositivo elettroluminescente e dell'incapsulante di fig.1;
• la fig.3 mostra una seconda vista in sezione del dispositivo elettroluminescente e dell'incapsulante di fig.1;
• la fig.4 mostra la formula di struttura dei chinacridoni utilizzati nel presente incapsulante;
• la fig.5 mostra la formula di struttura degli acridoni utilizzati in sostituzione ai chinacridoni di fig.4;
• le figg.6 e 7 mostrano le formule di struttura dei derivati del perilene utilizzati in sostituzione dei chinacridoni di fig.4.
Con particolare riferimento a tali figure è indicata globalmente con 1 un incapsulamento protettivo per dispositivi elettrolumlnescenti organici secondo il trovato.
Come meglio visibile in fig.1, l'incapsulante 1 è costituito da uno strato interno 2 composto da 3 strati 2A, 2B, 2C sovrapposti e da un ulteriore strato esterno 3 che sigilla il dispositivo elettroluminescente 4. L'incapsulante 1 ricopre il dispositivo elettroluminescente 4 che è costituito a sua volta da 2 strati sovrapposti di materiale organico attivo 4A, 4B compresi tra un primo elettrodo 5 ed un secondo elettrodo 6. L'elettrodo 5 è composto da una serie di strisce di materiale conduttivo fra loro parallele ed aderenti sia allo strato di supporto 7 sia allo strato 4A di materiale organico attivo. Mentre l'elettrodo 6 è composto da una serie di strisce fra loro parallele e disposte ortogonali alle strisce dell'elettrodo 5.
Ciascuna striscia dell'elettrodo 6 si compone di un primo strato 6A ed un secondo strato 6B sovrapposti che risultano aderenti rispettivamente allo strato 4B del dispositivo 4 ed al primo stato 2A dell'incapsulante 1.
Gli strati 2A, 2C dell'incapsulante 1 sono costituiti da materiale organico, mentre lo strato 2B è realizzato con una miscela di materiale organico e di materiale assorbitore di gas in percentuali variabili dallo 0% al 100%, ovvero il materiale assorbitore può essere presente fino a costituire la totalità della predetta miscela.
Il materiale assorbitore, utilizzato per catturare eventuali molecole d'acqua e di ossigeno, risulta composto da calcio metallico.
La deposizione degli strati 2A, 2B, 2C dell'incapsulante 1 avviene tramite evaporazione sotto vuoto del materiale organico e del materiale assorbitore.
Lo spessore totale degli strati che costituiscono lo strato interno 2 dell'incapsulante 1 presenta un limite minimo di efficacia approssimativamente intorno ai 300-500nm. Il materiale organico incapsulante utilizzato per lo strato interno 2 è costituito da molecole del tipo dei chinacridoni. Lo strato esterno 3 dell'incapsulante 1 è costituito da un polimero idrofobo del tipo del policarbonato.
Lo strato esterno 3 viene applicato sullo strato interno 2 utilizzando varie tecniche: spin-coating, spray-coating, laminazione, ricopertura per immersione e serigrafia.
Per maggiore chiarezza di seguito sono riportati alcuni esempi di realizzazione di dispositivi OLED e del loro incapsulamento. Le prove di durata dei dispositivi OLED incapsulati sono state eseguite provandone periodicamente il funzionamento in condizioni di temperatura ed umidità relativa rispettivamente di 20-24 C° e 55-60%.
ESEMPIO 1) Un dispositivo elettroluminescente 4 è realizzato nella seguente maniera:
a) come strato di supporto 7 é stata utilizzata un lastra di vetro ricoperta di uno strato di ossido di stagno e indio (ITO) dello spessore di circa 100 nm con la proprietà di essere trasparente alla luce. Questa è stata pulita chimicamente immergendola in soluzioni di acetone ed alcool etilico portate ad ebollizione, e successivamente è stata posta in una lavatrice ad ultrasuoni per circa 30 minuti.
b) seguiva la deposizione dei due strati organici attivi, 4A e 4B, sull'elettrododo 5 di ITO utilizzando un evaporatore operante con vuoto di 10<-6 >mm Hg:
i) primo strato 4A di N,N'-difenil-N,N<,>-bis(3-metilifenil)-1,1-bifenil-4,4'-diammina, nota anche con l'abbreviazione di TPD, dello spessore di 60 nm;
ii) secondo strato 4B di tris(8-chinolinolato)-alluminio(III), noto anche con l'abbreviazione di Alq3, dello spessore di 60 nm;
c) successiva deposizione del secondo elettrodo 6:
i) strato 6A di calcio metallico dello spessore di 25 nm ii) strato 6B di argento metallico dello spessore di 100 nm con funzione di protezione e contatto elettrico.
Il dispositivo elettroluminescente 4 così fabbricato mostra nell'immediato una emissione uniforme su tutta la superficie attiva, dopo 5 ore dalla realizzazione si notano delle zone non emissive.
ESEMPIO 2) Un dispositivo elettroluminescente 4 realizzato come nell'esempio 1, viene successivamente ricoperto, tramite deposizione in alto vuoto, da uno strato 2A di chinacrìdone dello spessore di 200 nm.
II dispositivo elettroluminescente così fabbricato mostra nell'immediato emissione uniforme su tutta la superficie attiva, dopo 48 ore dalla realizzazione si notano delle zone non emissive.
ESEMPIO 3) Un dispositivo elettroluminescente 4 realizzato come nell'esempio 1, viene successivamente ricoperto tramite deposizione in alto vuoto da uno strato 2A di chinacridone dello spessore di 600 nm. Il dispositivo elettroluminescente cosi fabbricato mostra nell'immediato emissione uniforme su tutta la superfìcie attiva, dopo 30 giorni dalla realizzazione si notano delle zone non emissive. ESEMPIO 4) Un dispositivo elettroluminescente 4 come nell'esempio 1, viene successivamente ricoperto tramite deposizione in alto vuoto da uno strato 2A di chinacridone dello spessore di 1200 nm.
Il dispositivo elettroluminescente cosi fabbricato mostra nell'immediato emissione uniforme su tutta la superficie attiva, dopo 110 giorni dalla realizzazione si notano delle zone non emissive.
ESEMPIO 5) Un dispositivo OLED realizzato come nell'esempio 1, viene successivamente ricoperto, tramite deposizione in alto vuoto, da uno strato 2A di chinacridone dello spessore di 1200 nm e da uno strato 3 di policarbonato. Il dispositivo elettroluminescente cosi fabbricato mostra nell'immediato una emissione uniforme su tutta la superficie attiva, dopo 150 giorni dalla realizzazione si notano delle zone non emissive.
ESEMPIO 6) Un dispositivo OLED realizzato come nell'esempio 1, viene successivamente ricoperto, tramite deposizione in alto vuoto, da uno strato 2A costituito da chinacridone con spessore di circa 200 nm, da uno strato 2B costituito da calcio metallico (assorbitore) dello spessore di circa 1000 nm e da uno strato 2C costituito da chinacridone con spessore di circa 300 nm ed infine da uno strato esterno 3 di policarbonato dello spessore di 1500 nm.
Il dispositivo elettroluminescente cosi fabbricato mostra nell'immediato una emissione uniforme su tutta la superficie attiva e dopo 180 giorni dalla realizzazione non si notano ancora delle zone non emissive.
In fig.4 è riportata la. formula di struttura dei chinacridoni
utilizzati. In particolare, in relazione alla suddetta figura 4, i riferimenti RI, R2,..., R8 sono ciascuno indipendentemente un atomo di idrogeno, un alogeno, un gruppo alchilico o un gruppo alcossidico e R è indipendentemente un Idrogeno o un gruppo alchilico.
In fig.5 è riportata le formula di struttura dei composti, gii acridoni, utilizzati in alternativa ai preferibili chinacridoni. In
particolare, in relazione alla suddetta figura 5, I riferimenti R1, R2,..., R8 sono ciascuno indipendentemente un atomo di idrogeno, un alogeno, un gruppo alchilico o un gruppo alcossidico e R è un idrogeno o un gruppo alchilico.
Nelle figg. 6 e 7 sono riportate le formule di struttura dei
compostii i derivati del perilene, utilizzati in alternativa al preferibili chinacridoni. In particolare, in relazione alle suddette figure 6 e 7, i riferimenti R1 ed R2 sono indipendentemente un idrogeno, un alchile, un fenile, un naftile e R3, R4,..., RIO possono essere ciascuno indipendentemente un idrogeno o un alchile.
Infine In sostituzione al preferibile calcio metallico può essere deposto alternativamente un metallo alcalino, un metallo alcalino-terroso, un ossido di metallo alcalino, un ossido di metallo alcalino-terroso, un solfuro di metallo alcalino, un solfuro di metallo alcalino-terroso, un cloruro di metallo alcalino, un cloruro di metallo alcalino-terroso.
Un vantaggio del presente trovato sta nell'uso di materiale organico, anche mescolato con un assorbitore, deposto mediante le stesse tecniche di deposizione degli strati attivi e degli elettrodi. In tal modo è possibile realizzare il primo processo di incapsulamento "in situ", ovvero nella stessa sede in cui si costruisce il dispositivo, evitando manipolazioni e passaggi che possono introdurre ossigeno, acqua od altri contaminanti.
Questo incapsulamento, inoltre, protegge gli strati attivi consentendo la deposizione di un contiguo strato polimerico a ulteriore protezione, anche meccanica, del dispositivo.
Si è così visto come il trovato raggiunge gli scopi proposti. Le forme e le dimensioni potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze senza per questo uscire dall'ambito di protezione delle seguenti rivendicazioni.
Claims (6)
- Rivendicazioni 1. Incapsulante per dispositivi elettroluminescenti organici del tipo depositato su un substrato di supporto e composto da almeno due elettrodi tra cui è disposta una sostanza elettroluminescente, caratterizzato dal fàtto che detto incapsulante è formato da almeno un primo strato interno, a diretto contatto con detto dispositivo elettroluminescente, costituito da un componente organico del tipo dei chinacridoni, degli acrodoni e dei derivati del perilene, essendo detto componente organico atto ad isolare detto dispositivo elettroluminescente da detti deterioranti atmosferici.
- 2. Incapsulante, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto primo strato interno può comprendere un componente inorganico del tipo di un metallo alcalino, un metallo alcalino-terroso, un ossido di metallo alcalino, un ossido di metallo alcalino-terroso, un solfuro di metallo alcalino, un solfuro di metallo alcalino-terroso, un cloruro di metallo alcalino, un cloruro di metallo alcalino-terroso, essendo detto componente inorganico atto a legarsi chimicamente con detti deterioranti atmosferici per proteggere detto dispositivo elettroluminescente.
- 3. Incapsulante, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende almeno un secondo strato esterno che ricopre detto primo strato interno e che è composto da un polimero idrofobo atto a sigillare e proteggere detto strato interno dal contatto diretto con detti deterioranti atmosferici.
- 4. Incapsulante, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dai fatto che detto componente organico di detto primo strato interno è il chinacridone.
- 5. Incapsulante, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto componente inorganico di detto strato interno è il calcio.
- 6. Incapsulante, secondo una o più delie rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto polimero idrofobo costituente detto secondo strato esterno è il policarbonato.
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