JP2002056970A - 有機エレクトロルミネセンス素子のような水及び／又は酸素に敏感な素子のための、遮蔽性の改善されたプラスチック基板 - Google Patents

有機エレクトロルミネセンス素子のような水及び／又は酸素に敏感な素子のための、遮蔽性の改善されたプラスチック基板

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機発光素子からの光の透過を妨げることな
く、水及び酸素の浸透によるＯＬＥＤの早期劣化を防ぐ
ことのできる遮蔽性の改善されたＯＬＥＤ用基板を提供
する。 【解決手段】 本発明は、第一の導体と、第一の導体上
の固有波長の光を放つ有機発光層と、有機発光層上の第
二の導体と、少なくとも一方の導体の上の透明又は実質
的に透明な基板とを含む有機発光素子に関する。上記の
基板は、所望の動作期間にわたり酸素及び／又は水によ
る損傷から有機発光層を保護するのに有効な量でゲッタ
物質の分散粒子を含んでいる。かかるゲッタ物質は、基
板の透明性又は実質的透明性を維持するため、放出され
る光の固有波長よりも小さい粒度を有する。かかる素子
の製造方法も開示される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機エレクトロル
ミネセンス素子のような水及び／又は酸素に敏感な素子
に関する。さらに具体的には、本発明は有機エレクトロ
ルミネセンスディスプレイ素子用の、遮蔽性の改善され
た基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】有機発光素子（ＯＬＥＤ）は、通例、ガ
ラスやシリコンのような基板上に形成された積層体から
なる。有機発光固体の発光層と任意にはその隣接半導体
層が陰極と陽極の間に挟まれる。半導体層は正孔注入層
でも電子注入層でもよい。発光層は多数の蛍光性有機固
体のいずれから選択し得る。発光層は複数の二次層から
なるものでも単一の混合層からなるものでもよい。
【０００３】陽極と陰極の間に電位差を印加すると、電
子が陰極から任意要素の電子注入層に移動して最終的に
は有機物質の層に入る。同時に、正孔が陽極から任意要
素の正孔注入層に移動して最終的には同じ有機発光層に
入る。有機物質の層中で正孔と電子が出会うと、結合し
て光子を生じる。光子の波長は、光子が発生する有機物
質の性質に依存する。ＯＬＥＤから放出される光の色
は、有機物質の選択、ドーパントの選択その他当技術分
野で公知の技術で制御できる。各種ＯＬＥＤから放出さ
れた光を混合すれば、様々な色の光を生み出すことがで
きる。例えば、青色、赤色及び緑色の光を混合すれば白
色光を生じさせることができる。
【０００４】典型的なＯＬＥＤでは、放出された光が通
過できるように陽極と陰極のいずれかは透明である。光
をＯＬＥＤの両側から発することが望まれる場合には、
陽極と陰極を共に透明にできる。
【０００５】米国特許第５９６２９６２号には、基本的
な有機発光素子が記載されている。ＯＬＥＤは陽極、有
機発光層及び陰極が順次積層された構成であり、有機発
光層は陽極と陰極の間に挟まれている。一般に、陽極と
陰極の間を流れる電流は有機発光層の様々な点を通過し
て、それを発光させる。光を発する側の表面に位置する
電極は透明又は半透明フィルムからなる。他方の電極は
特殊な金属薄膜で形成され、金属でも合金でもよい。
【０００６】ＯＬＥＤは通例、低い活性化電圧（約５ボ
ルト）、薄い発光層で形成したときの高速応答、注入電
流に比例した高い輝度、自己発光による高度の可視性、
優れた耐衝撃性、及び固体素子の使用時の取扱いの容易
さを始めとして多数の有益な特性を有する。ＯＬＥＤ
は、テレビジョン、グラフィックディスプレイ装置、デ
ィジタル印刷及び照明に実用性を有する。ＯＬＥＤの開
発は今日までに多大な進展を遂げたが、課題は依然とし
て存在する。例えば、ＯＬＥＤはその長期安定性に関連
した課題に今なお直面している。特に、動作中に有機フ
ィルム層が素子の発光特性に悪影響を及ぼすような再結
晶その他の構造変化を受けることがある。
【０００７】有機発光素子の用途の拡大を妨げる要因の
一つは、素子及び時として電極を構成する有機高分子又
は低分子材料が環境に敏感なことである。特に、素子性
能が水及び酸素の存在下で低下することはよく知られて
いる。従来のＯＬＥＤを大気に暴露すると、寿命が短く
なる。発光層中の有機物質は水蒸気及び／又は酸素と反
応する。蒸着フィルムでは５０００〜３５０００時間の
寿命、ポリマーでは５０００時間を超える寿命が得られ
ている。しかし、これらは通例水蒸気も酸素も存在しな
い室温動作について報告された値である。これらの条件
外での動作に関連した寿命は大幅に短いのが通例であ
る。
【０００８】こうした故障の傾向は、可撓性プラスチッ
ク基板を有機エレクトロルミネセンス素子に使用を妨げ
る要因となっていた。プラスチックは概して水及び酸素
に対する透過性が極めて高いからである。そのため、機
械的柔軟性をもつ有機エレクトロルミネセンス素子は実
用化されていなかった。
【０００９】劣化を防ぐための幾つかの試みは、素子の
発光時の発熱を除去することに集中していた。例えば、
特開平４−３６３８９０号公報には、液状フッ化炭化水
素の不活性液体化合物中に有機発光素子を保持する方法
が開示されている。別の取り組みでは、劣化の原因の一
つである水分を除去することに向けられてきた。特開平
５−４１２８１号公報には、液状フッ化炭化水素（具体
的には上記の特開平４−３６３８９０号公報に開示され
た液状フッ化炭化水素と同じ）に合成ゼオライトのよう
な脱水剤を配合して調製した不活性液体化合物中に有機
発光素子を保持する方法が開示されている。さらに、特
開平５−１１４４８６号公報には、陽極と陰極の少なく
とも一方にフルオロカーボン油（具体的には、上記の特
開平４−３６３８９０号公報に開示された液状フッ化炭
化水素に含まれるもの）を封入した放熱層を設け、かか
る放熱層を通して発光時に発生した熱を放射して素子の
発光寿命を延ばす方法が開示されている。しかし、この
方法は難しい追加製造工程を要する。
【００１０】水及び／又は酸素の拡散に対する遮蔽層を
与えるため、各種無機層でプラスチックを被覆すること
が試みられてきた。機械的柔軟性の可能性を保持したプ
ラスチック基板を得るため、主な努力はプラスチック上
にＳｉＯ2 やＳｉ3Ｎ4のような無機皮膜を設けるもので
あった。しかし、現在まで、発光素子の劣化を防ぐため
の適切な系は発見されていない。その理由は、無機皮膜
中のピンホールのような欠陥のためである。こうした欠
陥は水及び／又は酸素に侵入経路を与える。なお、欠陥
のない無機皮膜を設けることができたとしても、プラス
チックと無機皮膜とでは熱膨張率に大きな違いがあるた
め、熱サイクル中に亀裂などの欠陥が多々生じる。
【００１１】最近、プラスチック基板を用いない剛性素
子には、活性有機エレクトロルミネセンス素子領域への
水及び酸素の拡散を抑制するための数多くの設計が用い
られている。一つの方法は、ガラス基板上で素子を製造
し、それを別のスライドガラスで挟むというものであ
る。この設計では、ガラスは水及び酸素に対して優れた
遮蔽性を有するため、この設計の弱点はガラス基板とス
ライドガラスの接合に用いた材料にある。米国特許第５
８８２７６１号に記載された別の方法は、ガラス基板上
で素子を製造し、吸湿剤／乾燥剤を満たした気密室内に
素子全体を収容するというものである。米国特許第５９
６２９６２号に記載された別の方法は、不活性液体遮蔽
層中に素子を収容するというものである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】有機発光素子からの光
の透過を妨げることなく、水及び酸素の浸透によるＯＬ
ＥＤの早期劣化を防ぐことのできる遮蔽性の改善された
ＯＬＥＤ用基板を提供できれば望ましい。また、柔軟性
を持ったかかる素子を提供することも望ましい。
【００１３】
【課題を解決するための手段】有機発光素子のように水
及び／又は酸素に敏感な素子のための、耐水性及び／又
は耐酸素性の向上したプラスチック基板について開示す
る。当該プラスチック基板は、粒度が有機発光素子の発
する光の固有波長よりも小さくて基板の実質的透明性を
維持するのに十分小さい（必須ではないが概して１００
ナノメートル（ｎｍ）未満の粒度）ゲッタ物質の粒子を
充填した透明又は実質的に透明なポリマーからなる。
【００１４】また、水及び／又は酸素に敏感な素子を保
護する方法についても開示する。当該方法は、素子の少
なくとも一方の面に、透明ポリマー又は実質的に透明な
ポリマーと該透明ポリマー中に分散したゲッタ粒子とか
らなる基板層を積層してシールを形成することを含む
が、ゲッタ粒子の粒度は有機発光素子の発する光の固有
波長よりも小さくて基板の実質的透明性を維持するのに
十分小さい（必須ではないが概して１００ｎｍ未満の粒
度）。
【００１５】
【発明の実施の形態】好ましい実施形態に関する以下の
詳細な説明を添付図面と併せて参照することで、本発明
の特徴及び利点についての理解を深めることができよ
う。なお、添付の図面において、類似構成要素は同一符
号を用いて示した。
【００１６】水及び／又は酸素に敏感な素子（特に有機
発光素子）のための、耐水性及び／又は耐酸素性の向上
したプラスチック基板について開示する。なお、好まし
い実施形態の説明は有機発光素子に関するものである
が、本発明は水及び／又は酸素に敏感なあらゆる素子
（特に発光素子）に実際に適用できる。
【００１７】「有機発光素子」とは、陽極と陰極の間に
有機発光層を挟んでなる素子を意味する。通例、有機発
光層は電流を流すと発光する電界発光有機固体からな
る。当技術分野ではかかる物質は多数知られており、本
発明は特定のものに限定されない。
【００１８】一般に、有機発光素子は陰極と陽極のよう
な２つの電極の間に有機発光層を配置してなるルミネセ
ンスディスプレイとして提供される。陽極及び陰極が有
機発光層に電荷キャリヤ（すなわち、正孔及び電子）を
注入すると、それらは再結合して励起分子又は励起子を
生じ、かかる分子又は励起子が消滅する時に光を放つ。
かかる分子によって放出される光の色は、分子又は励起
子の励起状態と基底状態とのエネルギー差に依存する。
通例、印加電圧は約３〜１０ボルトであるが、３０ボル
トもしくはそれ以上に達することもあり、外部量子効率
（放出光子／注入電子）は０．０１〜５％であるが、１
０％、２０％、３０％もしくはそれ以上に達する可能性
もある。有機発光層は通例約５０〜５００ナノメートル
の厚さを有し、各電極は通例約１００〜１０００ナノメ
ートルの厚さを有する。
【００１９】陰極は、一般に、比較的低い電圧で陰極か
ら電子が放出されるように仕事関数の小さい材料からな
る。陰極は、例えば、カルシウム或いは金、インジウ
ム、マンガン、スズ、鉛、アルミニウム、銀、マグネシ
ウム又はマグネシウム／銀合金のような金属からなるも
のでよい。別法として、陰極は電子注入を高めるため二
層で構成することもできる。具体例には、ＬｉＦの薄い
内層の上にそれより厚いアルミニウム又は銀の外層を設
けたもの、或いはカルシウムの薄い内層の上にそれより
厚いアルミニウム又は銀の外層を設けたものがある。
【００２０】陽極は通例仕事関数の大きい材料からな
る。陽極は、有機発光層中で生じた光がルミネセンスデ
ィスプレイの外部に放出されるように透明であるのが好
ましい。陽極は、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴ
Ｏ）、酸化スズ、ニッケル又は金からなるものでよい。
電極は、真空蒸着やスパッタリングなどの慣用の蒸着技
術で形成し得る。
【００２１】本発明の実施形態では、様々な有機発光層
を使用できる。一実施形態では、有機発光層は単一層か
らなる。有機発光層は、例えば、ルミネセンスを示す共
役ポリマー、電子輸送分子と発光材料をドープした正孔
輸送ポリマー、又は正孔輸送分子と発光材料をドープし
た不活性ポリマーでよい。有機発光層は発光性有機低分
子の非晶質膜からなるものでもよく、かかる非晶質膜に
は他の発光性分子をドープし得る。
【００２２】別法として、有機発光層は正孔注入、正孔
輸送、電子注入、電子輸送及びルミネセンスの機能を果
たす２以上の二次層からなるものでもよい。機能素子を
得るのに必要とされるのは発光層だけである。ただし、
二次層を追加すると一般に正孔と電子の再結合による発
光効率が高まる。そこで、有機発光層は、正孔注入用二
次層、正孔輸送用二次層、発光用二次層及び電子注入用
二次層を含む１〜４層の二次層を含み得る。また、１以
上の二次層は正孔注入、正孔輸送、電子注入、電子輸送
及びルミネセンスなどの２以上の機能を果たす材料を含
み得る。
【００２３】以下、有機発光層が単一層からなる実施形
態について説明する。
【００２４】第一の実施形態では、有機発光層は共役ポ
リマーからなる。「共役ポリマー」という用語は、ポリ
マー主鎖に沿った非局在化π電子系を含むポリマーを意
味する。非局在化π電子系はポリマーに半導性を与え、
ポリマー主鎖に沿って高い移動度をもった正及び負電荷
キャリヤを担持する能力を与える。ポリマー膜の外来電
荷キャリヤ濃度は十分低く、電極間に電界を印加すると
ポリマーに電荷キャリヤが注入され、ポリマーから光を
発する。共役ポリマーについては、例えば、Ｒ．Ｈ．Ｆ
ｒｉｅｎｄ， Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｏｌｅｃｕｌ
ａｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ， ４（１９８８）３７
−４６で議論されている。
【００２５】電圧の印加により発光する共役ポリマーの
一例は、ＰＰＶ（ポリ（ｐ−フェニレンビニレン））で
ある。ＰＰＶは約５００〜６９０ナノメートルのスペク
トル域の光を放つとともに、良好な耐熱亀裂性及び耐応
力亀裂性を有する。適当なＰＰＶフィルムは通例約１０
０〜１０００ナノメートルの厚さを有する。ＰＰＶフィ
ルムは、ＰＰＶ前駆体のメタノール溶液を基材にスピン
コートし、真空炉で加熱することにより形成できる。
【００２６】ＰＰＶの発光特性を保持しつつＰＰＶに様
々な改変を施すことができる。例えば、ＰＰＶのフェニ
レン環は所望に応じてアルキル、アルコキシ、ハロゲン
及びニトロから独立に選択される１以上の置換基を有し
ていてもよい。本発明の実施形態では、ＰＰＶから誘導
されるその他の共役ポリマーを使用してもよい。かかる
ＰＰＶ誘導体の例としては、（１）フェニレン環を縮合
環系で置き換える（例えば、フェニレン環をアントラセ
ンやナフタレン環系で置き換える）ことにより誘導され
るポリマー（これらの代替環系もフェニレン環について
上記で説明した種類の１以上の置換基を有し得る）、
（２）フェニレン環をフラン環などの複素環系で置き換
えることにより誘導されるポリマー（かかるフラン環も
フェニレン環について上記で説明した種類の１以上の置
換基を有し得る）、及び（３）各フェニレン環その他の
環系に結合したビニレン基の数を増加させることにより
誘導されるポリマーが挙げられる。上述の誘導体は様々
なエネルギーギャップを有するので、所望の色範囲の光
を放つ有機発光層の形成に際して選択肢が拡がる。発光
性共役ポリマーについてのさらに詳しい情報は米国特許
第５２４７１９０号に記載されており、その開示内容は
援用によって本明細書に取り込まれる。
【００２７】その他の適当な共役ポリマーの例として
は、２，７−置換−９−置換フルオレン類、９−置換フ
ルオレンオリゴマー及びポリマーのようなポリフルオレ
ン類がある。かかるフルオレン類、オリゴマー及びポリ
マーの９位は、２つのヒドロカルビル基（任意には硫
黄、窒素、酸素、リン又はケイ素の１以上のヘテロ原子
を有していてもよい）；フルオレン環上の９位炭素と共
に形成されたＣ5-20環構造、又は９位炭素と共に形成さ
れ、硫黄、窒素又は酸素の１以上のヘテロ原子を含むＣ
4-20環構造；或いはヒドロカルビリデン基で置換されて
いる。一実施形態では、フルオレンの２位と７位はアリ
ール基で置換され、該アリール基は架橋能又は連鎖延長
能をもつ基或いはトリアルキルシロキシ基で置換されて
いてもよい。フルオレンポリマー及びオリゴマーは２位
と７′位が置換されていてもよい。フルオレンオリゴマ
ー及びポリマーのモノマー単位は２位と７′位で連結し
ている。末端２，７′−アリール基上の架橋能又は連鎖
延長能をもつ基を連鎖延長又は架橋反応に付して２，
７′−アリール−９−置換フルオレンオリゴマー及びポ
リマー同士をさらに反応させれば、さらに高分子量のポ
リマーを合成できる。
【００２８】上述のフルオレン類及びフルオレンオリゴ
マー又はポリマーは、慣用有機溶剤に容易に溶解する。
それらは、スピンコート、スプレーコート、ディップコ
ート及びロールコートなどの慣用技術で薄膜又は皮膜へ
と加工できる。かかる膜は硬化すると通常の有機溶剤に
対する耐性と高い耐熱性を示す。かかるポリフルオレン
類についてのさらに詳しい情報は米国特許第５７０８１
３０号に記載されており、その開示内容は援用によって
本明細書に取り込まれる。
【００２９】本発明の例示的実施形態で使用し得るその
他の適当なポリフルオレン類には、青色エレクトロルミ
ネセンスを示すポリ（フルオレン−アントラセン）のよ
うなポリ（フルオレン）コポリマーがある。これらのコ
ポリマーは、２，７−ジブロモ−９，９−ジーｎ−ヘキ
シルフルオレン（ＤＨＦ）のようなポリフルオレンサブ
ユニットと、９，１０−ジブロモアントラセン（ＡＮ
Ｔ）のような別のサブユニットとを含んでいる。ＤＨＦ
とＡＮＴとの高分子量コポリマーは、それらの対応アリ
ールブロミドのニッケル触媒共重合により調製できる。
最終ポリマーの分子量は、末端封鎖剤の２−ブロモフル
オレンを重合の種々の段階で添加することによって調節
できる。かかるコポリマーは熱安定性で、分解温度が４
００℃を上回っており、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）
やクロロホルムやキシレンやクロロベンゼンのような慣
用有機溶剤に可溶である。これらは約４５５ｎｍの波長
の青色光を放つ。かかるポリフルオレン類についてのさ
らに詳しい情報は、Ｇｅｒｒｉｔ Ｋｌａｒｎｅｒ他，
“Ｃｏｌｏｒｆａｓｔ Ｂｌｕｅ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉ
ｔｔｉｎｇ Ｒａｎｄｏｍ Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｓ Ｄ
ｅｒｉｖｅｄ ｆｒｏｍ Ｄｉ−ｎ−ｈｅｘｙｌｆｌｕ
ｏｒｅｎｅ ａｎｄ Ａｎｔｈｒａｃｅｎｅ”Ａｄｖ．
Ｍａｔｅｒ．，１０（１９９８）９９３−９９７に記
載されており、その開示内容は援用によって本明細書に
取り込まれる。
【００３０】単一層素子の第二の実施形態では、有機発
光層は分子ドープしたポリマーからなる。分子ドープし
たポリマーは典型的には電荷輸送分子を不活性ポリマー
バインダー中に分子分散させた二元固溶体からなる。電
荷輸送分子は、正孔と電子がドープポリマー中を移動し
て再結合する能力を高める。不活性ポリマーは、利用し
得るドーパント材料及びホストポリマーバインダーの機
械的性質に関して多数の選択肢を与える。
【００３１】分子ドープポリマーの一例は、ポリ（メチ
ルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）に、正孔輸送分子であ
るＮ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ビス（３−メチル
フェニル）−１，１′−ビフェニル−４，４′−ジアミ
ン（ＴＰＤ）と発光材料であるトリス（８−キノリノラ
ト）アルミニウム（III）（Ａｌｑ）を分子ドープした
ものである。ＴＰＤは１０-3ｃｍ2/ボルト・秒の高い正
孔ドリフト移動度を有し、Ａｌｑはその発光特性の他に
電子輸送特性をもつ発光性金属錯体である。
【００３２】ドープ濃度は通例約５０％であるが、ＴＰ
ＤとＡｌｑのモル比は例えば約０．４から１．０まで変
更し得る。ドープＰＭＭＡフィルムは、ＴＰＤとＡｌｑ
とＰＭＭＡを適量含むジクロロエタン溶液を混合し、こ
の溶液を酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）電極などの所望
の基材上にディップコートすることによって製造でき
る。ドープＰＭＭＡ層の厚さは通例約１００ナノメート
ルである。電圧を印加して付勢すると、緑色光を発す
る。かかるドープポリマーについてのさらに詳しい情報
は、Ｊｕｎｊｉ Ｋｉｄｏ他，“Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅｓ
Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＭｏｌｅｃｕｌａｒｙＤｏｐｅｄ
Ｐｏｌｙｍｅｒｓ”，Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔ
ｔ．，６１，（１９９２）７６１−７６３に記載されて
おり、その開示内容は援用によって本明細書に取り込ま
れる。
【００３３】本発明の別の実施形態では、有機発光層は
２つの二次層からなる。第一の二次層は正孔輸送性、電
子輸送性及び発光性を提供するもので、陰極に隣接して
配置される。第二の二次層は正孔注入用二次層として機
能するもので、陽極に隣接して配置される。第一の二次
層は正孔輸送ポリマーに電子輸送分子と発光材料（例え
ば、染料又はポリマー）をドープしたものからなる。正
孔輸送ポリマーは、例えばポリ（Ｎ−ビニルカルバゾー
ル）（ＰＶＫ）などでよい。電子輸送分子は、例えば２
−（４−ビフェニル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフ
ェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（ＰＢＤ）な
どでよい。発光材料は典型的には発光色を変化させる発
光中心として機能する低分子又は高分子を含む。例え
ば、発光材料は有機染料のクマリン４６０（青色）、ク
マリン６（緑色）又はナイルレッドを含んでいてもよ
い。これらの材料は、例えば、Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅ
ｍｉｃａｌ社、Ｌａｎｃａｓｔｅｒ Ｓｙｎｔｈｅｓｉ
ｓ社、ＴＣＩ Ａｍｅｒｉｃａ社及びＬａｍｂｄａ Ｐ
ｈｙｓｉｋ社などから市販されている。これらの混合物
の薄膜は、様々な量のＰＶＫ、電子輸送分子及び発光材
料を含有するクロロホルム溶液のスピンコートによって
形成できる。例えば、適当な混合物は１００重量％のＰ
ＶＫ、４０重量％のＰＢＤ及び０．２〜１．０重量％の
有機染料からなる。
【００３４】第二の二次層は正孔注入用二次層として作
用し、例えばＢａｙｅｒ社から入手可能なポリ（３，
４）エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホ
ネート（ＰＥＤＴ／ＰＳＳ）を含んでいてもよく、スピ
ンコートなどの慣用法で形成できる。電子輸送分子及び
発光材料をドープした正孔輸送ポリマーについてのさら
に詳しい情報は、Ｃｈｕｎｇ−Ｃｈｉｈ Ｗｕ他，“Ｅ
ｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌ
ｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｕｓｉｎｇ
Ｓｉｎｇｌｅ−Ｌａｙｅｒ Ｄｏｐｅｄ Ｐｏｌｙｍｅ
ｒ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ ｗｉｔｈ Ｂｉｐｏｌａｒ
Ｃａｒｒｉｅｒ ＴｒａｎｓｐｏｒｔＡｂｉｌｉｔｉ
ｅｓ”， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ｏｎ Ｅｌｅｃ．
Ｄｅｖｉｃｅｓ，４４（１９９７年）１２６９−１２
８１に記載されており、その開示内容は援用によって本
明細書に取り込まれる。
【００３５】本発明の例示的実施形態では、ゲッタ粒子
を充填した透明ポリマーからなる（例えば、ＯＬＥＤ用
の）プラスチック基板が提供される。ゲッタ粒子の粒度
は、ＯＬＥＤの発する光の固有波長よりも実質的に小さ
い。通例、粒度は２００ｎｍ未満、好ましくは２００ｎ
ｍ未満である。かかるゲッタ粒子は、材料の透明性を損
なわずに水及び／又は酸素を吸収する作用をもつ。プラ
スチック基板は、ＯＬＥＤの片側又は両側に配置し得
る。別の実施形態では、プラスチック基板は透明無機膜
でコートされる。
【００３６】プラスチック基板は、強度、寸法及び／又
は柔軟性／剛性の所望の組合せを保持すると同時にゲッ
タ粒子を含有できるなどといった所望の物理的性質を示
す透明プラスチックから製造できる。基板として使用で
きる材料の例には、透明な熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹
脂があり、具体的には、ポリエチレンテレフタレート、
ポリカーボネート、シリコーン及びポリメチルメタクリ
レートなどがある。基板層は、水及び／又は酸素に敏感
な材料の寿命を所望通り延ばすのに十分な量のゲッタ粒
子を含んだ保護カバーを与えるべく十分な厚さとすべき
であるが、その下の水及び／又は酸素に敏感な素子の動
作を損なうほど厚くすべきではない。
【００３７】上記の通り、水及び／又は酸素を吸収する
作用をもつゲッタ粒子は、ＯＬＥＤの放つ光の固有波長
よりもかなり小さい粒度をもつものが選択される。この
粒度範囲の粒子はＯＬＥＤから放出される光をさほど散
乱せず、そのため基板材料の透明性を損なわない。固有
波長とは、ＯＬＥＤの出力光スペクトルがピーク強度を
示す波長として定義される。ゲッタ粒子の粒度は通例固
有波長の１／２未満、好ましくは１／５未満である。通
例、これらの比率は粒度２００ｎｍ未満に相当し、好ま
しくは１００ｎｍ未満に相当する。状況によっては若干
大きな粒子が望ましいこともある（例えば、放出光を若
干散乱させることが望まれる場合）。
【００３８】水及び／又は酸素の「ゲッタ」として用い
る物質は、ある種のアルカリ土類金属酸化物を始めとし
て、従来よりかかる機能をもつことが知られていたもの
から選択し得る。かかる物質には、特に限定されないが
ＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ及びＭｇＯなどがある。さら
に、ゲッタ粒子はＴｉ、Ｍｇ、Ｂａ及びＣａのような様
々な金属元素からも選択できる。通例、基板材料の透明
性その他の所望の物理的性質をさほど低下させずに（基
板の水及び／又は酸素除去能力を最大限に高めるため）
最大限の吸収剤粒子を用いるのが望ましい。充填基板の
透明性は、通例、基板に吸収されるのがＯＬＥＤ放出光
の５０％未満、好ましくは１０％未満となるように選択
される。ゲッタ粒子は、例えばポリエチレンテレフタレ
ート、ポリカーボネート、シリコーン又はポリメチルメ
タクリレートなどの透明な熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹
脂に添加される。ゲッタ粒子の添加は、バンバリーミキ
サを用いるなど慣用の混合法で実施できる。所望に応じ
て、凝集を防ぐためゲッタ粒子を表面処理してもよい。
【００３９】得られたポリマー基板は、所望に応じて、
Ｏ2 及びＨ2Ｏ の遮蔽層として機能する追加の層でコー
トしてもよい。かかる遮蔽層は、例えばＳｉＯ2 又はＳ
ｉ3Ｏ4のような無機皮膜からなるものでもよい。皮膜は
化学蒸着や積層などで形成される。
【００４０】こうして得た被覆ポリマー基板上で有機発
光素子を製造してもよい。逆に、かかる基板を既に完成
したＯＬＥＤに追加してもよい。
【００４１】素子を完全に封入するため、上述の第二の
ポリマー基板を素子のもう一方の側に設けてもよい。第
二のポリマー基板についての選択基準は、第一のポリマ
ー基板に関するものと概ね同じである。素子の片側だけ
に透明性が必要とされる場合、透明でない側のゲッタ粒
子の粒度は１００ｎｍ未満である必要はない。
【００４２】図１は、本発明の一実施形態で構成された
ＯＬＥＤを示す。ＯＬＥＤ１００は、基板１０５とその
上の第一の導体１１０を含んでいる。第一の導体１１０
の上には第二の導体１１５がある。これらの導体層の間
には有機発光層１２０が配置されている。導体１１０、
１１５及び有機発光層１２０の上にはトップコート１３
０が設けられている。トップコート１３０は通例透明で
ＯＬＥＤ全体を封入し、保護する。これは好ましくはＳ
ｉＯ2 やＳｉ3Ｎ4のような透明無機物で作られる。
【００４３】基板１０５は通例実質的に平面でＯＬＥＤ
構造全体を下方で支持する。ただし、基板は所望によっ
ては非平面でも曲面でもよく、柔軟であってもよい。第
一の導体１１０及び第二の導体１１５は電子注入層又は
正孔注入層のいずれかとして機能し得る。導体からの正
孔と電子が有機発光層１２０中で出会うと、光が放出さ
れる。ＯＬＥＤ１００はトップコート１３０と基板１０
５のどちらから光を放出してもよい。
【００４４】基板１０５は、通例、ポリエチレンテレフ
タレートやポリカーボネートやポリメチルメタクリレー
トのような透明熱可塑性樹脂から作られる。ゲッタ粒子
１０７は基板材料にほぼランダムに分散している。基板
材料の透明性を損なわないように、ゲッタ物質の粒度は
好ましくは１００ｎｍ未満（すなわち、「ナノ粒子」）
である。かかるナノ粒子の具体例には、Ｎａｎｏｐｈａ
ｓｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社から市販されている
ＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ及びＭｇＯがある。粒度１００
ｎｍ未満のアルカリ土類金属酸化物、硫酸塩、ハロゲン
化物及び過塩素酸塩など、その他の化合物も使用でき
る。
【００４５】基板１０５は、ＳｉＯ2 やＳｉ3Ｎ4のよう
な無機トップコート１３０で被覆される。トップコート
は素子を封入し、水及び酸素分子の顕著な侵入を防ぐ。
酸素又は水分子（図示せず）が基板へと徐々に入り込ん
だときは、ゲッタ粒子１０７に吸収され、ＯＬＥＤ１０
０の損傷が防止される。
【００４６】図２は、本発明の別の実施形態を示す断面
図である。図２では、ＯＬＥＤ１００はその両側に基板
１０５Ａ及び１０５Ｂを含んでいる。このような二重の
基板は、空気及び水の浸透からのＯＬＥＤ１００の保護
作用を高める。また、図２には示していないが、ＯＬＥ
Ｄを基板材料で完全に封入することは容易であり、そう
すれば酸素及び水の浸透から最大限に保護できる。
【００４７】図２では基板１０５Ａと１０５Ｂは同じも
のとして示してあるが、ＯＬＥＤ１００の片側が光を通
さないときは、その側の基板の透明性は重要でなく、ゲ
ッタ粒子１０７は基板の透明性を維持するための粒度を
有する必要がない。
【００４８】かかる構成を図３に示す。この場合、基板
１０５Ａは粒径１００ｎｍ未満の分散ゲッタ粒子１０７
Ａを含んでおり、入射光を実質的に全部を通す。しか
し、第二の基板１０５Ｂはこの実施形態では光を通す必
要がなく、粒径が１００ｎｍを上回るゲッタ粒子１０７
Ｂを含有する。第二の基板１０５Ｂ中での光透過は実質
的に減衰又は遮蔽されるが、光はこの側から取り出され
るように設計されていないので、ＯＬＥＤの性能を損な
うことはない。
【００４９】本発明で得られる素子は、無機皮膜しかも
たない素子よりも長い寿命を示すものと期待される。基
板中のゲッタ粒子が無機皮膜層中の欠陥を通り抜けた水
及び／又は酸素を吸収する作用をもつからである。さら
に、ゲッタ粒子は基板層に分散しているので、ゲッタ物
質の固体層よりも大幅に高い光透過率を与え、ＯＬＥＤ
の効率を保つことができる。
【００５０】以上の説明は、細かい事項が多数含まれて
いるが、それらはもっぱら説明のために示したものであ
って、本発明を限定するものではない。本発明の技術的
思想及び技術的範囲から逸脱することなく、上記の実施
形態に様々な変更を加えることが可能であるが、そうし
た変更は特許請求の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る有機発光素子の側面
図である。
【図２】本発明の別の実施形態に係る有機発光素子の側
面図である。
【図３】本発明のさらに別の実施形態に係る有機発光素
子の側面図である。
【符号の説明】
１００ 有機発光素子 １０５ 基板 １０７ ゲッタ粒子 １１０ 第一の導体 １１５ 第二の導体 １２０ 有機発光層 １３０ トップコート
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｌ 101/00 Ｃ０８Ｌ 101/00 Ｈ０５Ｂ 33/04 Ｈ０５Ｂ 33/04 33/14 33/14 Ａ Ｆターム(参考） 3K007 AB11 AB13 AB17 BB01 BB05 CA05 CA06 CB01 DA01 DB03 EA01 EB00 4J002 CF001 CG001 CP031 DD026 DE056 DE186 DG046 FD206 GF00

Claims (38)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第一の導体と、第一の導体上の固有波長
    の光を放つ有機発光層と、有機発光層上の第二の導体
    と、上記導体の少なくとも一方の上の透明又は実質的に
    透明な基板とを含んでいて、上記基板が所望の動作期間
    にわたり酸素及び／又は水による損傷から有機発光層を
    保護するのに有効な量でゲッタ物質の分散粒子を含んで
    おり、該ゲッタ物質が基板の透明性又は実質的透明性を
    維持すべく有機発光層の発する光の固有波長よりも小さ
    い粒度を有する、有機発光素子。
  2. 【請求項２】 前記ゲッタ物質を含む基板が透明であ
    る、請求項１記載の素子。
  3. 【請求項３】 前記ゲッタ物質を含む基板が実質的に透
    明で若干の光の拡散を起こす、請求項１記載の素子。
  4. 【請求項４】 前記ゲッタ粒子が固有波長の１／２未満
    の粒度を有する、請求項１記載の素子。
  5. 【請求項５】 前記ゲッタ粒子が固有波長の１／５未満
    の粒度を有する、請求項１記載の素子。
  6. 【請求項６】 前記ゲッタ粒子が約２００ナノメートル
    未満の粒径を有する、請求項１記載の素子。
  7. 【請求項７】 前記ゲッタ粒子が約１００ナノメートル
    未満の粒径を有する、請求項１記載の素子。
  8. 【請求項８】 前記ゲッタ粒子が基板に侵入した酸素及
    び水分子の吸収に有効な物質からなる、請求項２記載の
    素子。
  9. 【請求項９】 前記ゲッタ粒子がアルカリ土類金属の酸
    化物、硫酸塩、ハロゲン化物又は過塩素酸塩からなる、
    請求項８記載の素子。
  10. 【請求項１０】 前記ゲッタ粒子がＢａＯ、ＳｒＯ、Ｃ
    ａＯ又はＭｇＯからなる、請求項９記載の素子。
  11. 【請求項１１】 前記ゲッタ粒子がＴｉ、Ｍｇ、Ｂａ及
    びＣａの少なくともいずれかからなる、請求項１記載の
    素子。
  12. 【請求項１２】 前記基板が熱可塑性材料からなる、請
    求項１記載の素子。
  13. 【請求項１３】 前記熱可塑性材料がポリエステル、シ
    リコーン又はポリカーボネートである、請求項１２記載
    の素子。
  14. 【請求項１４】 前記導体の両方の上に透明又は実質的
    に透明な基板を含む、請求項１記載の素子。
  15. 【請求項１５】 前記導体の一方の上に透明又は実質的
    に透明な基板と、他方の導体の上に透明でも実質的に透
    明でもない基板とを含む、請求項１記載の素子。
  16. 【請求項１６】 前記透明でも実質的に透明でもない基
    板が１００ナノメートルを上回る粒度の粒子を含む、請
    求項１５記載の素子。
  17. 【請求項１７】 前記透明又は実質的に透明な基板の上
    に遮蔽層をさらに含む、請求項１記載の素子。
  18. 【請求項１８】 第二の基板と第二の基板上の遮蔽層と
    をさらに含む、請求項１７記載の素子。
  19. 【請求項１９】 前記遮蔽層がＳｉＯ2 又はＳｉ3Ｎ4か
    らなる、請求項１７記載の素子。
  20. 【請求項２０】 素子の少なくとも一方の面に、透明ポ
    リマー又は実質的に透明なポリマーと該透明ポリマー中
    に分散したゲッタ粒子とからなる基板層を積層してシー
    ルを形成することを含む、水及び／又は酸素に敏感な素
    子を保護する方法であって、ゲッタ粒子が所望の動作期
    間にわたり酸素及び／又は水による損傷から素子を保護
    するのに有効な量で存在し、かつゲッタ粒子の粒度が基
    板の透明性又は実質的透明性を維持するのに十分小さ
    い、方法。
  21. 【請求項２１】 前記水及び／又は酸素に敏感な素子が
    固有波長の光を放つ有機発光素子である、請求項２０記
    載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記ゲッタ粒子が固有波長の１／２未
    満の粒度を有する、請求項２１記載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記ゲッタ粒子が固有波長の１／５未
    満の粒度を有する、請求項２１記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記ゲッタ粒子が約２００ナノメート
    ル未満の粒径を有する、請求項２０記載の方法。
  25. 【請求項２５】 前記ゲッタ粒子が約１００ナノメート
    ル未満の粒径を有する、請求項２０記載の方法。
  26. 【請求項２６】 前記ゲッタ粒子が基板層に侵入した酸
    素及び水分子を実質的に全部吸収するのに有効である、
    請求項２０記載の方法。
  27. 【請求項２７】 前記ゲッタ粒子がアルカリ土類金属の
    酸化物、硫酸塩、ハロゲン化物又は過塩素酸塩からな
    る、請求項２０記載の方法。
  28. 【請求項２８】 前記ゲッタ粒子がＢａＯ、ＳｒＯ、Ｃ
    ａＯ又はＭｇＯからなる、請求項２７記載の方法。
  29. 【請求項２９】 前記ゲッタ粒子がＴｉ、Ｍｇ、Ｂａ及
    びＣａの少なくともいずれかからなる、請求項２０記載
    の方法。
  30. 【請求項３０】 前記基板が熱可塑性材料からなる、請
    求項２０記載の方法。
  31. 【請求項３１】 前記熱可塑性材料がポリエステル、シ
    リコーン又はポリカーボネートである、請求項３０記載
    の方法。
  32. 【請求項３２】 前記導体の両方に透明又は実質的に透
    明な基板を積層する工程をさらに含む、請求項２０記載
    の方法。
  33. 【請求項３３】 前記導体の一方に透明又は実質的に透
    明な基板を積層し、他方の導体に透明でも実質的に透明
    でもない基板を積層することを含む、請求項２０記載の
    方法。
  34. 【請求項３４】 前記透明でも実質的に透明でもない基
    板が１００ナノメートルを上回る粒度の粒子を含む、請
    求項２０記載の方法。
  35. 【請求項３５】 前記透明又は実質的に透明な基板に遮
    蔽層を積層する工程をさらに含む、請求項２０記載の方
    法。
  36. 【請求項３６】 前記遮蔽層が蒸着によって積層され
    る、請求項２０記載の方法。
  37. 【請求項３７】 第二の基板を積層するとともに、第二
    の基板に遮蔽層を積層する工程をさらに含む、請求項２
    ０記載の方法。
  38. 【請求項３８】 前記遮蔽層がＳｉＯ2 又はＳｉ3Ｎ4か
    らなる、請求項３５記載の方法。
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