JP2005525686A - エレクトロルミネセントパネル - Google Patents

Abstract

透明支持基板と、前記透明基板上に形成されるとともに複数のピクセルを規定し、下部電極層と上部電極層との間に有機発光層を含む有機デバイスと、前記基板とともに前記有機デバイスのためのカプセルを形成するように配置される封止層とを有するエレクトロルミネセントパネルである。前記封止層は無機材料を有し、水素ゲッタは前記カプセル内で前記有機発光層と物理的に接続する位置に配置されることを特徴とするパネル。水素ゲッタは、有機デバイスの動作によりその動作中に形成された水素ガスによるカプセル内での圧力の増大を防止する。

Description

本発明は、酸素及び湿気の透過が防止された有機発光デバイスを有するエレクトロルミネセントパネルに関する。

米国特許第５，１２４，２０４号は、（図１と関連して）、ガラス基板（２）上に下部透明電極（４）、有機エレクトロルミネセント層（３）及び上部電極（５）をこの順序で形成することによって作製される従来型の有機エレクトロルミネセントデバイスを説明する。ＥＬ素子は、該ＥＬ素子に湿気が到達することを防止するために、エポキシ樹脂等の接着剤（６）によってガラス基板（２）に接着された封止板（７）によってカバーされる。封止板（７）の下に、湿気吸収材料（９）が配置される。

信頼性の高い有機エレクトロルミネセントデバイスを得るためには、有機エレクトロルミネセントデバイスの全寿命の間、湿気を吸収することができるよう、大量の湿気吸収材料が存在するべきである。これは、デバイスが密封されず、エポキシ接着剤が、湿気及びガス（酸素、水素、窒素及びヘリウム等）を透過するという事実による。大量の湿気吸収材料は、全デバイス厚の増加を意味する。（積層された）密封されたデバイスが求められているのは、このためである。このようなデバイスは、有機デバイス及び基板上への無機層の堆積によって、密封されることができる。層材料が金属であれば、短絡を防止するために、追加の絶縁性の非透過層が追加されなくてはならない可能性がある。

しかし、この方法の問題は、パネルの動作中の水素ガスの発生のようである。ガスは、主にエレクトロルミネセントポリマーに残存する水の電気分解によって発生される。ポリマー内における一部の架橋反応は、系内での水素ガスの発生にも至る可能性がある。ガス発生の結果として、体積膨張、爆発及び／又は、層間剥離が起こりうる。

本発明の目的は、中でも、改善された密封された有機エレクトロルミネセントパネルを提供することである。

本発明によれば、プリアンブルにおいて説明される種類のエレクトロルミネセントパネルは、前記封止層が無機材料を有し、水素ゲッタが前記カプセル内で前記有機発光層と物理的に接続する位置に配置されることを特徴とする。物理的接続という表現は、接触又は間接的接触を意味する。直接の接触は、例えばゲッタが発光層の周辺部に構成される場合である。間接的接触は、ゲッタがガス透過膜によって有機デバイスから分離されることを意味する。これは例えば、上部電極層であってもよい（この上部電極層が、ガスが通過することができるピンホールを有することを条件として）。

水素ゲッタは、動作中水素が発生されることができる有機発光層との物理的な接続によって、発生された水素を結合、吸収又はトラップすることができる。爆発及び／又は層間剥離は、このようにして効果的に防止されることができる。

好適な実施例は、前記上部電極層上に水素透過層が構成され、前記水素ゲッタが、前記水素透過層上に構成されるとともに前記水素透過層及び前記上部電極層のピンホールを通じて前記有機発光層と物理的に接続することを特徴とする。

このような態様で、水素を発生させる反応の累積は、水素をより大きい面（上部電極表面）上に拡散することによって防止されることができる。

他の実施例によれば、水素透過層は無機酸化物又は無機窒化物及び／又はパラジウムを有する。

ヨーロッパ特許第７７７２８０号は、有機デバイススタックが有機バッファ層で覆われ、この有機バッファ層が、熱係数整合層及びゲッタ材料として動作する低仕事関数金属の層によって覆われる、積層構造を開示する。しかし、このような構造では、有機バッファ層の特定の構成は、ゲッタ材料を有機デバイスの有機ポリマー層と物理的に接続させず、従って、有機ポリマー層により発生した水素をトラップするように動作することができない。既知の構造においては、ゲッタ材料は、湿気等をバッファ層の外部でしか吸収することができない。

本発明の枠組みにおいて、水素トラップとしての使用に適した材料は、
ａ）アルカリ金属
ｂ）アルカリ土類金属
ｃ）ランタニド
ｄ）Ｓｃ、Ｙ
ｅ）Ｐｄ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｚｒ
からなる群から選択される材料又は材料の組合せ（合金又は金属間化合物）である。

非常に効果的な水素トラップは、少なくとも１つのアルカリ（土類）金属のアルミニウムとの合金（特にＢａ_４Ａｌは良い候補である）によって、また、少なくとも１つのアルカリ（土類）金属がＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ又はＰｂにインターカレーションしたインターカレーション材料によって形成される。特に、ＬｉのＣへのインターカレーションは、良い結果を与える。

更に、モレキュラーシーブ粉末、例えば、水素をトラップすることができる（小さい）サイズの孔を有するＡｌ_２Ｏ_３ベースの粉末が、有利に用いられることができる。この例は、ナトリウムアルミノケイ酸塩（０．６Ｋ_２Ｏ：４Ｎａ_２Ｏ：Ａｌ_２Ｏ_３：２ＳｉＯ_２）である。

上記の群の中で、ｅ）ＺｒＰｄ化合物、特にＺｒ_９Ｐｄ_１は、良い候補のようである。

ゲッタ材料層は、有利には、蒸発又はスパッタリングによって堆積させることができる。

本発明のこれらの及び他の目的及び特徴は、添付の図面を参照した好適な実施例による以下の説明によってより明らかになる。

図１は、物理蒸着若しくは化学蒸着又はインクジェットプリンティング等の当技術分野で一般に知られる方法によって幾つかの層が堆積されたガラス基板２を有するエレクトロルミネセント（ＥＬ）表示装置１を示す。デバイス１は、アクティブ層又は放出層３を有し、この層は、クマリン等の有機エレクトロルミネセント材料（有機ＬＥＤ）又はＰＰＶ（ポリ（Ｐ−フェニレンビニレン））若しくはＰＰＶ誘導体等の共役ポリマー（ポリマーＬＥＤ）を有し、２パターンの導電材料の電極層の間に挟まれている。この例では、電極層は、ガラス基板２上に直接堆積された第１の電極４と第２の電極５とを有し、これらは発光ダイオード（ＬＥＤ）のマトリクスを形成する。少なくとも電極４は、アクティブ層３によって放出される光に対して透明である材料（例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ））でできている。動作中、第１の電極４は、アクティブ層３にホールを注入するために行電極５に対して充分に高い正の電圧にあるように駆動される。放出層３は、１つ又は複数の有機層を有してもよい。以下では、簡単のため、有機層が１つあるか複数あるかに関わりなく、「有機層」という表現が用いられる。

層３、４及び５のスタックは、熱硬化性二液型エポキシ樹脂等の接着剤６によってガラス基板２に固定されるカバー７によって形成されるキャビティ８に含まれる。ガラス基板２と接着剤６を用いて該基板２上に封止されるカバー７とによって形成される密封容器は、内側に、湿気吸収材料が層３、４及び５のスタックから間隔を置いて配置されるように湿気吸収手段９を備える。例えば、湿気吸収手段９は、図１にて示されるようにカバー７に取り付けられてもよい。

図１の従来技術の構造の欠点は、携帯電話等の特定のアプリケーションにとって十分薄く作られることができないということである。

本発明は、有機デバイス及び保護カバーを積層として形成することによって実現される極めて薄いエレクトロルミネセントパネルを目的とする。隣接層が物理的に接触しているこのようなコンパクトな構造においては、（透過型）接着シームも湿気ゲッタ（トラップ）もない。

図２は、積層（又は成層）型のエレクトロルミネセントパネルの例の断面を示す。基板１２は、ガラス基板又は例えば湿気及びガスが透過しないようにされたプラスチック基板であってよく、下部電極層１４、有機（ポリマー）エレクトロルミネセント材料層１３及び上部電極層１５を持っており、これらは合わせて有機デバイスを形成する。積層１３、１４、１５は、有機デバイスをカバーする無機材料の封止層１７によって完成し、この無機材料は、例えば、炭化物若しくは窒化物（特に窒化シリコン）又は、絶縁性の非透過性金属酸化物である。基板１２とともに、封止層１７は、有機デバイスを「封入」する。得られたＥＬパネル１１は、非常に薄くなることができる。

しかし、この方法の問題は、パネルの動作の最中の水素ガスの発生である。ガスは、主にエレクトロルミネセントポリマーに残存している水の電気分解によって発生する。ポリマー内の一部の架橋反応も、系の中での水素ガスの発生に至る可能性がある。ガス発生の結果、体積膨張、爆発及び／又はスタックの層間剥離が起こりうる。密封したカプセルのため、ガスは漏れることができない。

この問題を解決するために、水素トラップ１９が、有機（ポリマー）層１３と物理的に接続する位置で積層１３、１４、１５、１７内に構成される。図２の実施例において、水素トラップ１９は、有機（ポリマー）層１３の周辺部と物理的に接触するように構成される。層１３が４つの側面を有すると仮定するならば、水素トラップ１９は、層１３の一面又は複数の面の周辺部と物理的に接触するように構成されることができる。

水素トラップ１８のための適切な材料は、
ａ）アルカリ金属；
ｂ）アルカリ土類金属；
ｃ）ランタニド；
ｄ）Ｓｃ、Ｙ；
ｅ）Ｐｄ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｚｒ
及びこれらの化合物（合金及び金属間化合物）である。

他の適切な材料は、上記の群、特にａ）群及びｂ）群からの材料のＡｌとの化合物（特にＢａ_４Ａｌ）と、上記の群、特にａ）群及びｂ）群からの材料がＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂにインターカレーションしたインターカレーション材料（特にＬｉがＣにインターカレーションした材料）とである。

Ｈがトラップされることができるサイズの孔を有するモレキュラーシーブ粉末、例えばＡｌ_２Ｏ_３ベースの粉末（例えば（０．６Ｋ_２Ｏ：４Ｎａ_２Ｏ_３：Ａｌ_２Ｏ_３：２ＳｉＯ_２））も用いられることができる。

図３では、図２と同じ要素については同じ参照番号が用いられ、図２の構成の他の代替例を示す。水素トラップ１９が上部電極１５の上面に形成される。有機層１３において発生される水素ガスは、電極１５のピンホールを通じて水素トラップ１９’に到達することができる。本実施例において、水素ゲッタ１９’は、有機層１３と、直接物理的に接触してはおらず、電極１５のピンホールを通じて物理的に接続している。この実施例の欠点は、有機層１３の単一の場所で（かなりの量の）水素ガスが発生すると、水素ガスは水素トラップ１９’の単一の場所に蓄積するということである。これは、所望されない。図４は、この問題が解決される実施例を示す。

図４では、図２と同じ要素については同じ参照番号が用いられ、図２の構成の他の代替例を示す。水素透過層１８は、ポリマー層１３と物理的に接触し、水素ゲッタ１９’’と物理的に接触する位置に構成される。このような態様で、水素ゲッタ１９’’は、ポリマー層１３と物理的に接続し、発生された水素の単一の場所での累積は、水素透過層１８を介して水素をより大きい表面に拡散することによって防止される。

層１８は、水素ガスを透過することができるいかなる材料であってもよい。層８の非常に特別な例は、水素は透過するが他のガスは浸透しないパラジウムの層である。このような層の他の例（更にパラジウムと組み合わせられることができる）は、無機酸化物、無機窒化物等（例えば酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化シリコン）である。通常、これらの材料のスパッタリング又は蒸発の最中に、ガスを透過する層が得られる。層１８は、高ガラス転移温度を有する有機材料であってもよい。同様に、層３０は、絶縁性の有機又は無機材料から選択されることもできる。

欠陥のない無機封止層１７を作成することが可能であるためには、有機デバイス積層１３、１４、１５上に最初に平坦化層を堆積させることが有利である。有利には、水素ゲッタ層１９’、１９’’は、このような平坦化層として動作することができる。

無機封止層１７のための材料として、窒化物、酸窒化物、金属酸化物又は金属が用いられることができる。例えば、気密シールを作るために、Ａｌの欠陥のない層が、５００〜５０００Åの範囲の厚さで真空堆積されることができることが分かった。

金属封止層２１の使用が図５に示され、ここで、図３と同じ要素に対しては図３と同じ参照番号が用いられている。

この場合、短絡を防止するために、電気絶縁手段１６が、（金属）封止層２１と下部電極層１４との間に構成される。同じ目的のために、無機封止層１７が堆積される前に、絶縁材料の層３０が少なくとも上部電極１５の露出した部分の上に堆積される。用いられる電気絶縁材料は、無機材料（例えば低融点ガラス若しくはセラミック材料）又は有機材料であってよい。同様に、ゲッタ１９（図２）、１９’（図３）又は１９’’（図４）は、導電材料であり、Ａｌ等の導電材料が封止層１７として選択される場合には、図５の層３０及び１６等の電気絶縁層の配列が、短絡を防止するのに必要である可能性がある。

要約すると、本発明は、透明支持基板と、複数のピクセルを規定する、前記透明基板上に形成され、上下の電極層間に有機発光層を含む有機デバイスと、前記基板とともに前記有機デバイスのためのカプセルを形成するように配置される封止層とを有するエレクトロルミネセントパネルに関する。前記封止層は無機材料を有し、水素ゲッタが前記カプセル内で前記有機発光層と物理的に接続する位置に配置される。水素ゲッタは、有機デバイスの動作によりその動作中に形成された水素ガスによるカプセル内での圧力の増大を防止する。

従来技術のエレクトロルミネセントパネルの模式的な断面図である。 本発明の第１の実施例の模式的な断面図である。 本発明の他の実施例の模式的な断面図である。 本発明の他の実施例の模式的な断面図である。 本発明の他の実施例の模式的な断面図である。

Claims (10)

1. 透明支持基板と、
   前記透明基板上に形成されるとともに複数のピクセルを規定し、下部電極層と上部電極層との間に有機発光層を含む有機デバイスと、
   前記基板とともに前記有機デバイスのためのカプセルを形成するように配置される封止層と、
   を有するエレクトロルミネセントパネルにおいて、前記封止層は無機材料を有し、水素ゲッタが前記カプセル内で前記有機発光層と物理的に接続する位置に配置されることを特徴とするパネル。
2. 請求項１に記載のパネルにおいて、前記水素ゲッタは、前記有機発光層の周辺部と物理的に接触することを特徴とするパネル。
3. 請求項１に記載のパネルにおいて、前記水素ゲッタは、前記上部電極層上に直接構成されるとともに前記上部電極層のピンホールを通じて前記有機発光層と物理的に接続することを特徴とするパネル。
4. 請求項１に記載のパネルにおいて、前記上部電極層上に水素透過層が構成され、前記水素ゲッタは、前記水素透過層上に構成されるとともに前記水素透過層及び前記上部電極層のピンホールを通じて前記有機発光層と物理的に接続することを特徴とするパネル。
5. 請求項３に記載のパネルにおいて、前記水素透過層は、無機酸化物又は無機窒化物及び／又はＰｄを有することを特徴とするパネル。
6. 請求項１に記載のパネルにおいて、前記水素ゲッタは、
   ａ）アルカリ金属；
   ｂ）アルカリ土類金属；
   ｃ）ランタニド；
   ｄ）Ｓｃ、Ｙ；
   ｅ）Ｐｄ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｚｒ
   からなる群から選択される材料又は材料の組合せを有することを特徴とするパネル。
7. 請求項１に記載のパネルにおいて、前記水素ゲッタは、少なくとも１つのアルカリ金属又は少なくとも１つのアルカリ土類金属とＡｌとの金属間化合物を有することを特徴とするパネル。
8. 請求項１に記載のパネルにおいて、前記水素ゲッタは、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ又はＰｂにインターカレーションした少なくとも１つのアルカリ金属又は少なくとも１つのアルカリ土類金属を有するインターカレーション材料を含むことを特徴とするパネル。
9. 請求項１に記載のパネルにおいて、前記水素ゲッタはモレキュラーシーブ粉末を有し、前記粉末粒子は、水素がトラップされることができるサイズの穴を有することを特徴とするパネル。
10. 請求項１に記載のパネルにおいて、前記無機封止層は、金属、金属酸化物、金属炭化物又は金属窒化物層であることを特徴とするパネル。

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