JP2006501607A

JP2006501607A - 不動態化層

Info

Publication number: JP2006501607A
Application number: JP2004539260A
Authority: JP
Inventors: バックリー、アラステア
Original assignee: マイクロエミッシブディスプレイズリミテッド
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2006-01-12
Also published as: EP1547169A1; GB0222649D0; US20060006798A1; WO2004030115A1

Abstract

有機発光ダイオード素子は、基材（１）と、好ましくは重合体である有機の発光材料の層（３）と、４ｅＶ未満の仕事関数を有する材料の層を含む透明なカソード（４）と、を含む。その素子は、酸化ホウ素を含む不動態化層（５）を有する。

Description

本発明は有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）素子、ＯＬＥＤ素子を製造する方法及び電子素子のための不動態化層（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎｌａｙｅｒ：不活性化層）に関する。

発明の背景
特に、ＯＬＥＤは重合体発光ダイオード（ＰＬＥＤ）であることができる。ＰＬＥＤ類は、透明なアノードを形成する酸化錫インジウム（ＩＴＯ）のもののような導電性基材上に通常形成され、その基材上に透明な導電性重合体、発光重合体及びカソード層を付着させている。全ての水及び酸素を除去するためのゲッターを含有する金属がその素子をカプセル化するためにその素子上にぴったりと接着している。
そのような“下部−放出性（ｂｏｔｔｏｍ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ：ボトムエミッション型）”素子は、製造するために費用がかかり且つ時間がかかり、そして嵩張っている。

したがって、基材が不透明な、例えば能動回路を含むシリコンウェーハである、“上部−放出性（ｔｏｐ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ：トップエミッション型）”素子がまた知られている。そのような素子において、非常に良好な電気伝導性を有し且つ透明性を有しなければならないカソードを通過して光を放出する。有利には、そのカソードは、例えば５〜３０ｎｍの厚さのカルシウムの層を含む。

そのような素子に関しての主要な問題は、カルシウムと発光重合体との両方が酸素及び水と非常に反応性であることである。それ故、酸素及び水の進入を防止するために、カルシウムの層上にカプセル化用層を付着させることが知られている。カプセル化用層のための大多数の可能な材料が示唆されてきた。例えばＵＳ−Ａ１−２００１００５２７５２はＡｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＭｇＯ、ＨｆＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、酸化チタンアルミニウム及び酸化ハフニウムタンタルからなる群から選ばれた誘電性酸化物の使用を示唆している。窒化珪素のような窒化物類がまた、提案された。

全てのこれらの既知の材料の重大な欠点は、それらを付着させる技術が、カルシウム及び／又は発光重合体を損傷する傾向があることである。カプセル化材料を電子ビーム蒸発により付着させる場合、二次電子が発光重合体を酸化する。付着方法がスパッタリングの場合、二次電子イオン化及び重イオン損傷の両方が起こる傾向がある。プラズマ強化化学蒸着を使用する場合、高周波電界が素子中に浸透し、そしてその性能を永続的に劣化させる。ＵＳ−Ａ１−２００１００５２７５２は、それ故、付着方法として原子層エピタクシーの使用を教示しているが、しかしこれは費用がかかる技術である。

カプセル化用層の後での付着から、カルシウム及び発光重合体層を保護するために、不動態化層（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎｌａｙｅｒ）を付着させることが知られている。例えばＵＳ−Ａ−５７３９５４５は不動態化材料として硫化亜鉛を記載している。しかしながら、硫化亜鉛の使用は、恐らくは発光重合体が硫黄で汚染されるので、１０の係数（ｆａｃｔｏｒ：因子）だけ素子の寿命を減少させることが分かった。

発明の概要
本発明の目的は、上部−放出性（ｔｏｐ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ）ＯＬＥＤにおける実用的且つ有効な不動態化層を提供することである。

したがって、本発明は、酸化ホウ素を含む不動態化層を有する有機発光ダイオード素子を提供する。

適当な厚さのフイルムで付着させた場合に、酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）は、電子ビーム付着及びスパッタリングのような後での付着技術から素子を保護するのに有効であることを、本発明者等は見い出した。重要なことには、酸化ホウ素は熱的に付着させることができる。熱付着は、敏感な発光重合体又はカルシウム層に対して損傷を生じさせない。酸化ホウ素はまた、非常に低い熱膨張率を有し（室温で約１ｐｐｍ／℃）、その結果、付着されたフイルムは亀裂しない。熱的に付着させることができる大部分の無機塩は冷却の際に肉眼で分かる程度に亀裂するので、フイルムが亀裂しないことは例外的なことである。酸化ホウ素はピンホールをほとんど有しないと思われる。大部分の熱的に付着したフィルムが結晶性であるのとは異なって、酸化ホウ素は熱的に付着させたときにガラス状及び無定形であるように思われる。

好ましくは不動態化層の厚さは５０ｎｍ〜１μｍであり、そしてその厚さは、それから保護を必要としている、電子、イオン又は電界のエネルギーに適合化させることができる。

好ましくは、本素子は、基材と、好ましくは重合体である有機の発光材料の層と、４ｅＶ未満の仕事関数を有する材料、例えばカルシウム、の層を含む透明なカソードと、を含む。前記不動態化層は、好ましくは４ｅＶ未満の仕事関数（ｗｏｒｋｆｕｎｃｔｉｏｎ：作業機能）を有する材料の層上に直接に存在する。

好ましくは本素子は、前記不動態化層の上に存在するカプセル化用層を含む。カプセル化用層は任意の適当なカプセル化用材料、例えばＡｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＭｇＯ、ＨｆＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、酸化チタンアルミニウム、及び酸化ハフニウムタンタルからなる群から選ばれた誘電性酸化物を含むことができる。

好ましい態様において、本素子は、エポキシ樹脂及びガラスのもののようなシール用層を含む。
本発明はまた、素子上に、酸化ホウ素を含む不動態化層を付着させることを含む有機発光ダイオード素子を製造する方法を提供する。

好ましくは、前記不動態化層を、熱蒸発により付着させる。
好ましくは、本素子は、基材と、好ましくは重合体である有機の発光材料の層と、４ｅＶ未満の仕事関数を有する材料、例えばカルシウム、の層を含む透明なカソードと、を含む。前記不動態化層を、４ｅＶ未満の仕事関数を有する材料の層上に直接に付着させるのが好ましい。

好ましい態様において本方法は、不動態化層上にカプセル化層を付着させる追加の工程を含む。カプセル化層は任意の適当なカプセル化用材料、例えばＡｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＭｇＯ、ＨｆＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、酸化チタンアルミニウム及び酸化ハフニウムタンタルからなる群から選ばれた誘電性酸化物を含むことができる。好ましくは、カプセル化層を、電子ビーム蒸発により付着させるが、しかし別法として、それをスパッタリングにより付着させることができる。

好ましくは、本方法は、例えばエポキシ樹脂及びガラスを用いて本素子をシールすることを含む。
さらに一般的には本発明は、不動態化層が酸化ホウ素を含む、電子素子のための前記不動態化層を提供する。本発明者等が知っている限り酸化ホウ素は、任意の適用のための不動態化材料として今までにまったく示唆されていなかった。

さて、本発明の特定の態様が、添付図面を参照しながら、例のためにだけ記載されるだろう。

好ましい態様の詳細な記載
図１は、シリコン基材１、ニッケルアノード２、発光重合体層３及び透明なカルシウムカソード層４を含む、上部−放出性（ｔｏｐ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ）ＰＬＥＤを示している。

酸化ホウ素の不動態化層５を熱蒸発によりカルシウム層４上に付着させる。この方法は、適当な真空下に単に酸化ホウ素を加熱して、それを蒸発させることからなり、そしてカルシウム層を付着させるために用いた同じ方法である。酸化ホウ素は約１０００℃で蒸発する。熱蒸発方法は、発光重合体層３又はカルシウム層４を損傷させない。

酸化ホウ素層５は、“共形的（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）”、即ちピンホールなしの連続性である。これを図２により示しており、図２は二酸化珪素層と酸化ホウ素層とを比較する実験の結果を示している。その２種の素子１１、１２の各々はカルシウムの薄いフイルムで被覆されたガラス基材から構成された。次ぎに第１素子１１を二酸化珪素の層で被覆し、一方では第２素子１２を酸化ホウ素の層で被覆した。両方の素子を水中に浸水させた。第１素子１１において、カルシウムがピンホールで劣化した。しかしながら、第２素子１２において、劣化は均一であり、二酸化ホウ素の共形的（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）フイルムを示している。（酸化ホウ素は水中に僅かに可溶性であり、それ故、それ自体上にカプセル化することはできない。

図１に戻って、電子ビーム蒸発により不動態化層５上にカプセル化層６を付着させる。カプセル化層はＡｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５又はＳｉ_３Ｎ_４のような適当なカプセル化用材料のものである。

カプセル化層６上に付着したエポキシ樹脂の層７であって、また素子の端で層２〜６をカバーし且つ基材１に接触しているエポキシ樹脂の層７により、本素子はシールされる。ガラスプレート８を加えることにより本素子を完成させる。
この明細書において用いる“含むこと（ｔｏｃｏｍｐｒｉｓｅ）”と言う動詞のすべての形は、“からなる又は包含すること”の意味を有する。

本発明に従う素子の図式的横断面図である。二酸化珪素と酸化ホウ素との劣化を比較する実験の結果を示す。

Claims

酸化ホウ素を含む不動態化層を有する有機発光ダイオード素子。
基材と、好ましくは重合体である有機の発光材料の層と、４ｅＶ未満の仕事関数を有する材料の層を含む透明なカソードと、を含む、請求項１に記載の素子。
４ｅＶ未満の仕事関数を有する前記材料がカルシウムを含む、請求項２に記載の素子。
前記不動態化層が、４ｅＶ未満の仕事関数を有する材料の層の上に直接に存在する、請求項２又は３に記載の素子。
前記不動態化層の上に存在するカプセル化用層を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の素子。
カプセル化用層が、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＭｇＯ、ＨｆＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、酸化チタンアルミニウム及び酸化ハフニウムタンタルからなる群から選ばれた誘電性酸化物を含む、請求項５に記載の素子。
接着剤及びガラスのシール用層を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の素子。
前記接着剤がエポキシ樹脂を含む、請求項７に記載の素子。
素子上に、酸化ホウ素を含む不動態化層を付着させることを含む、有機発光ダイオード素子を製造する方法。
前記不動態化層を熱蒸発により付着させる、請求項９に記載の方法。
前記素子が、基材と、好ましくは重合体である有機の発光材料の層と、４ｅＶ未満の仕事関数を有する材料、例えばカルシウム、の層を含む透明カソードと、を含む、請求項９又は１０に記載の方法。
４ｅＶ未満の仕事関数を有する材料の層上に、前記不動態化層を直接に付着させる、請求項１１に記載の方法。
不動態化層上にカプセル化層を付着させる追加の工程を含む、請求項９、１０、１１又は１２に記載の方法。
カプセル化層が、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＭｇＯ、ＨｆＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、酸化チタンアルミニウム及び酸化ハフニウムタンタルからなる群から選ばれた誘電性酸化物を含む、請求項１３に記載の方法。
カプセル化層を電子ビーム蒸発により付着させる、請求項１３又は１４に記載の方法。
カプセル化層をスパッタリングにより付着させる、請求項１３又は１４に記載の方法。
素子を、例えばエポキシ樹脂及びガラスでシールすることを含む、請求項９〜１６のいずれか１項に記載の方法。
それからの保護を必要とする、電子、イオン又は電界のエネルギーに、不動態化層の厚さを適合させることを含む、請求項９〜１７のいずれか１項に記載の方法。
不動態化層が酸化ホウ素を含む、電子素子のための該不動態化層。