JP2009512131A - 電圧動作層回路 - Google Patents

Abstract

基板1と、前記基板へ加えられ、第１電極3及び第２電極4間に構成される少なくとも一つの連続機能層2を含む層構造2,3,4と、１つ以上の粒子13のカプセル化のための、前記基板から離れた前記層構造の側に構成される、前記第２電極4へ加えられるマグネシウムカバー層15と、を有する電圧動作層回路が記載される。

Description

本発明は、電圧動作層回路であって、機能的層と前記層回路の電気的不動態化に関するカバー層とを有する電圧動作層回路、並びにこのような層回路を生成する方法、に関する。

例えば、計算機チップ、薄膜コンポーネント、又は無機若しくは有機電子発光層を有する電子発光回路などの、複数の薄膜層又はフィルムを有し且つ動作電圧の印加用の機能層を有する既知の電圧動作層回路は、多数存在する。これらの層回路は、機能層を有する層型構造を含み、この機能層は、当該機能層の両側に掛かる動作電圧の印加用のアノード及びカソード間に構成される。機能層は、例えば、誘電層として作用するように、又は他の態様に関して使用されるために、発光に関して意図される。層構造は、通常、基板へ加えられる。層構造の通常の厚みは、数百nmから数十μmまでの間で変化し得る。機能的構造へ加えられる通常の電圧は、数ボルトから数十ボルトの間である。アノード及びカソード間におけるリーク電流又は短絡は、このような層回路の寿命に不利な影響を有する。リーク電流及び／又は短絡の強度及び持続時間に依存して、この種類の層構造は破壊され得る。

例えばホコリなどの粒子の存在が不可避であるのは、まさに、数平方センチメータ又それ以上の大面積層回路を生成する過程においてである。例えば、適切な粒子クラスのクリーンルームなどの、技術的対策は、粒子が層構造の生成において存在することを防ぐことは可能ではなく、これら粒子の存在を減らすことのみが可能であり、このことには、かなりの費用を費やされる。基板において、又は製造過程において層構造のある層に積もる粒子は、層が生成されるにつれ、縁の性質が不確定である空孔欠陥を生じさせる。層の構造の一部のみがこのような空孔に存在する、又はこのような空孔の中に何も存在しない。動作電圧が印加される場合、このような欠陥は、容認できないリーク電流及びカソード及びアノード間の短絡を生じさせ得、したがって、欠陥機能層及び欠陥層回路の主な原因になる。欧州特許出願第04104385.2号は、例として、発光に関する有機機能層を有する大面積層回路（OLED)を用いて、化学不活性誘電液を用いたこのような層欠陥の電子不動態を記載する。層回路、並びにしたがって粒子及び粒子によって生じられた空孔欠陥が完全に不動態液によって包まれるように、層回路は、ある種のフードで機械的にカプセル化される。まさに大面積層回路を用いる場合、このフードは、より大きな全体深さを生じさせ、このことは、機械的に柔軟な基板において層回路に関して移動性及び設計における制約を課す要因であり、電圧動作層回路の生成において、フードを一致させるステップ及び不動態液を用いてフードを充填するステップに関する、様々な追加的な処理ステップを必要とする。

したがって、本発明の目的は、電子不動態を有する電圧動作層回路であって、全体深さが低く、柔軟な基板の機能性を維持し、そして生成処理が簡素化されるのを可能にする電圧動作層回路を提供することである。

この目的は、電圧動作層回路であって、基板と、前記基板へ加えられ、第１及び第２電極間に構成される少なくとも一つの連続機能層を含む層構造と、前記層構造の１つ以上の層に固着する１つ以上の粒子のカプセル化のための、前記基板から離れた前記層構造の側に構成される、前記第２電極へ加えられるマグネシウムカバー層と、を有する電圧動作層回路によって達成される。この場合に粒子のカプセル化によって意味されるものは、粒子の領域において連続的な表面を有するマグネシウムカバー層であって、その下に位置される層構造に至るいかなる空孔をも含まないマグネシウムカバー層である。マグネシウムカバー層を使用することによって、電気不動態液を含む金属又はガラスから形成される例えばコンテナなどの機械的カプセル化装置を防ぐことが可能であり、このことは、電圧動作層回路の全体深さの低減になる。しかし、水を排除するためには、適切なカバーによるカプセル化がなお必要とされ得る。更には、本発明に従い電気的に不動態化される層回路において、柔軟な基板は、その機能性を維持する。

信頼性の高い電気的不動態化は、少なくとも5nmの厚みであるマグネシウムカバー層を用いても達成される。層をこの層の下に位置される層構造へ接着することに関連する理由により、前記マグネシウムカバー層が、100nmより少ない厚みである場合に有利である。

別の実施例において、保護層は、マグネシウムカバー層に加えられる。このことは、層構造の製品寿命において、マグネシウムカバー層のいかなる分離も防ぐ。この種類の接着保護層に関する適切な材料は、金属又は有機材料である。

別の実施例において、機能層は、電子発光層である。光を発する電子発光層（LED)を有する層回路は、高輝度の薄膜光源を構成する。

別の実施例において、電子発光層は、有機材料を含む。光を発する有機電子発光層（有機LED、すなわちOLED)を有する層回路は、柔軟な基板へも適用され得る大面積の安価な薄膜光源を表す。ポリマ又はいわゆるSMOLED（低分子有機発光素子）材料は、発光有機材料として知られる。

本発明は、請求項１に記載の動作電圧の印加用の層回路を生成する方法であって、
−前記基板において、連続機能層をふくむ層構造を生成するステップであって、前記連続的な層構造が、少なくとも１つコンフォーマルの第１コーティング処理により生成される、ステップと、
−第２電極を加えるステップと、
−第２コーティング処理を用いることにより、マグネシウムカバー層を、前記マグネシウム材料の一部が小さい角度で前記第２電極へ衝突するようにする１つ以上の偏向要素を用いて、前記第２電極へ加えるステップと、
を有する方法にも関する。

方向性コーティング処理として意味されるものは、加えられる材料が、供給源からほぼ直線にコーティングされるべき基板へ移動することである。このような方法の特徴は、供給源及び基板間における空間の領域において構成される縁及びマスクなどの後ろに位置される非コーティング（遮蔽部又はマスク）領域である。これとは対照的に、コンフォーマルコーティング処理と呼ばれるものは、方向性コーティング処理よりも感知できるほどに少ない遮蔽部が存在する処理である。

本発明に従う方法のある実施例において、前記連続機能層を生成するための前記コンフォーマルコーティング処理は、OVPD、印刷処理、及び線形供給源を用いたインラインコーティング処理を含む群からの少なくとも１つの方法を含む。更なる実施例において、第２コーティング処理は、熱蒸着処理である。OVPDは「有機気相堆積」を意味する。この場合、加えられる材料は低圧（約0.1mbar）及び高温（約300℃）のガスフローで基板へ運ばれる。線形供給源を用いたインラインコーティング処理は、複数の蒸発源が一列に互いに密接に隣接して配置される真空コーティングシステムを意味し、基板は、この蒸発器の線に沿って横断して供給される。

本発明のこれら及び他の態様は、以下に説明される実施例から明らかであり、これらを参照にして説明される。

図１は、有機LEDが例として使用される、カプセル化された電圧動作層回路の側面図である。電子発光回路の層構造は、通常の厚さが100nmの範囲である電子発光層２（例えば、ドープトリス（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム）を有する薄膜有機層を含み、この電子発光層２は、少なくとも１つが透明である２つの電極（例えば、アノードとして作用する第１電極３及びカソードとして作用する第２電極４など）間に配置される。通常透明伝導材料として使用されるのは、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）である。非透明電極として使用されるのは、通常100nmの大きさのオーダの厚さの１層の金属である。しかし、両方の電極が透明である構成も存在する。層構造は、基板１へ加えられ、基板１を介してルミネッセント光１０を発する。本発明の場合、アノード３はＩＴＯ層を含み、カソード４はアルミニウム層を含む。層構造は、逆の順序でも基板に得され得る。有機ルミネッセント層２とアノード４との間において、通常、ｐ型の伝導性を有する層、一般的に約50nmの厚さのα−NPD(N,N'-ジ(ナフタレン-2-yl)-N,N'-ジフェニル・ベンジジン)が存在する。カソード４と有機発光層２との間において、ルミネッセント層への電子の良好な注入に関して重要である、通常、例えばリチウム、セシウム、又はバリウムなどの低仕事関数を有する材料からなる薄膜電子注入層９が存在する。とりわけ、粒子によって生じされる層欠陥を有する層構造の電子不動態に関して化学的不活性誘電液を受ける目的に関して、電圧動作層回路は、接着ボンド接続７を用いることにより、有機ルミネッセント層２を有する層構造を封止し且つそこに強固に接続されるカバー５を含むカプセル化回路を具備される。動作電圧を層構造へ印加するために、導線経路８及び３は、カプセル化の外へと走る。封止可能な開口１２は、例えば、電子不動態に関する化学的不活性誘電液を用いて空間６の容積を満たすのに使用され得る。ゲッター材料１１は、追加的に、空間６の容積内において水蒸気／水の比率を減らすために、カプセルの内側に配置され得る。

図１に示される設計は、電圧動作層回路の一つの例のみである。透過性及び／又は反射性などの層特性は、非光学応用例において関連性はない。他の応用例に関して、層の順序及び層の材料は、図１に示される層の順序及び層の材料とは一部又は完全に異なり得る。しかし、等しく全ての電圧動作応用例に関して、１つ以上の薄膜層又はフィルムを含む層構造を生成する過程において、基板において又は層構造のある層における粒子などの、粒子の存在は、層欠陥の原因であり得、この欠陥は、カソード及びアノード間の層構造における電界強度の増加を引き起こし得、そしてリーク電流及び／又は短絡を生じさせ、更には電圧動作層回路の故障へと導き得るという問題が存在する。

例えばOLED回路の電圧動作層回路などの、電圧動作層回路は、個別の薄層を含み、これらの薄層の大部分が、例えば真空蒸着及び／又はスパッタリングなどのドライの、指向的なコーティング処理によって生成される。このような指向性コーティング処理において、例えばホコリ粒子などの、粒子１３の存在は、コートされるべき基板又は層構造の一部が影になって配置されることになり、ひいては図２に示されるような層欠陥を生じさせる。関わる粒子の寸法は、通常、個別の層の厚さよりも感知可能なほどに大きい。コーティング処理における遮蔽部が原因により、結果的に層欠陥から離れて存在することになる層の一部のみが層欠陥において存在する、又は全く存在しない。層構造のサイズ及び形状は、粒子の位置及び幾何形状に、並びに成長する層構造における薄層の生成において粒子が存在した時間に、依存する。例えばOLED回路に関しては、電極間における3〜10Vの通常の動作電圧及び100nmの一般的な電極空間に関して、電極間において30-100kV/mmの電界が存在する。基板から離れた層構造の側において配置される電極の材料における粒子周囲の材料の縁は、縁の屈曲の非常に小さい半径により、局所的に大幅に高い電界強度を生成する。カソード４及びアノード３間におけるリーク電流及び／又はフラッシュオーバー１４は、制御不可能な電流フローを生じさせる。電流のフローが持続している間において、通常自己増幅的であるこの過程は、層回路が破壊されることになる。例えば、OLED回路においてこの過程の発生は、ＥＬ構造によって取られる形状に依存してアノード及びカソード間に位置される１つ以上の有機層が存在するかに依存しない。

層欠陥の可能性は、電圧動作層回路の面積とともに増加する。しかし、これらの回路が大面積をカバーする形態で生成され得ることが有利であるのは、まさに有機電子発光回路（ＯＬＥＤ）の場合である。しかし、大面積OLED回路は、電極間のフラッシュオーバーが避けられる場合にのみ、低故障率で生成され得る。電圧動作層回路内におけるこのような層欠陥の、本発明に従う電子不動態（図３を参照）は、例えば、高い全体深さなどの従来技術の他の不利な点を克服し、柔軟性基板の機能性を維持する効果的且つ安価な解決法を表す。

本実施例において、本発明に従う電圧動作層回路は、連続機能層を有する層構造が生成されるのを可能にするコーティング処理によって生成される。機能層２の材料は、この場合、基板１又は機能層２の下に位置される層３へ固着する粒子１３が封入されることを保証する処理によって沈着される。例えば、有機電子発光層などの、発光に関する機能層２は、通常、OVPD、印刷処理、又は線形供給源を用いたコーティング処理などの種類の処理によって生成される。

OVPDによって意味されるのは、有機気相蒸着法である。この場合、加えられるべき材料は、低圧（約0.1mbar）及び高温（約300℃）のガスフローで基板へ運ばれる。

線形供給源によって意味されるのは、複数の蒸発源が一列に互いに密接に隣接して配置される真空コーティングシステムを意味し、基板は、この蒸発器の線に沿って横断して供給される。

電極４は、この場合、機能層２へ加えられる。例えばアルミニウムなどの通常の電極材料を使用する場合、連続電極層４は、概して電極４の層厚さよりも大きい大きさのオーダである半径を有する粒子１３によって遮られることが原因により、アルミニウムの付加に関して適しているコンフォーマル処理を用いたとしても、生成され得ない。

電極材料における材料縁の結果として、電界強度１４は、縁の屈曲の非常に小さい半径により、粒子１３周辺において局所的にかなり高くなり、そしてこれらの高い電界強度を防ぐために、本発明に従うと、マグネシウムカバー層１５が電極材料へ加えられる。マグネシウムは、この場合、驚くべき沈着特性において、際立って優れている。マグネシウムは、表面へほんのわずかにのみ接着し、したがって、コーティングシステムにおいて、高い比率のマグネシウムが、壁に衝突し、異なる飛行の角度で反射される。このことは、粒子１３によるいかなる遮蔽部（供給源及び基板間における直接的な線に位置される、例えば、粒子などのオブジェクトによって加えられる材料のマスクオフによりコーティングされない基板の領域を意味する）をも完全に防止することになるが、その理由は、材料の供給源により発出されるマグネシウム材料の一部が、コーティング機器に特別に適応される壁又は偏向板などの偏向要素からの複数の反射の後で、第２電極４の表面に対して小さい角度で第２電極４の材料へ衝突するからである。驚くことに、基板の表面は、この場合、途切れのない被覆を与えられ、屈曲の小さい半径が原因により過度に高い電界強度が発生する縁が防がれる。例えば、アルミニウムなどの他の金属は、表面へかなり強固に接着し、したがって、粒子において途切れのない被覆を提供しない。

この目的に関して、マグネシウムは、通常モリブデンからなるるつぼから熱蒸発され得る。例えばるつぼなどの蒸発源は、コーティングされるべき電圧動作層回路の近くに配置される。熱蒸発において、マグネシウム原子は、第２電極４の表面に対して大きい角度で供給源から直接の経路によって、又は、コーティングシステムにおける壁又は偏向板からの複数の反射の後で第２電極４の表面へ小さい角度で、のいずれかにより、層回路へ到達することが可能である。このようにして、マグネシウムの連続層１５は、遮蔽なしに、不規則な形状の粒子１３の表面を含むいかなる所望な形状の表面にも成長する。蒸着システムにおける真空は、マグネシウムからなり、且つ第２電極４と電気的に接触する金属層１５が、粒子１３の領域において電子不動態のために生成されるのを可能にするために、10^-5mbarより優れているべきである。

マグネシウムの連続的電気伝導層１５に関して必要とされるのは、少なくとも5nmの厚さである。マグネシウム材料の低接着能力が原因により、100nmより大きい厚さのマグネシウム層１５は、寿命期間にわたって第２電極４への接着に関して問題にさらされる。一般的に接着問題を排除するため及び／又は100nmより大きい厚さのマグネシウム層が使用されるのを可能にするために、マグネシウムカバー層１５を有する層回路は、例えば紫外線硬化材料などの有機材料又は金属を含む良好な接着特性を有する追加的な保護層を用いてコーティングされ得る。

本発明を構成する目的を達成することへの異なる対処法、すなわち非常に高価なクリーンルーム技術を用いることによる層欠陥の数の低減は、生産費用が急増することを意味し得、層欠陥がまさに大面積EL回路の場合に生じることを完全に防ぐことが可能でない。

電子不動態の本発明の方法は、光源として又は他の目的に関してかのいずれかに関わらず、機能層からなる使用の性質に依存しない。

図面を参照し詳細な説明において説明されてきた実施例は、電圧動作層回路の電子不動態の例を単に表すのみであり、請求項をこれらの例に制限するように解釈されるべきではない。請求項によって提供される保護の範囲によって同様に含まれる他の目的に関する機能層を有する他の電圧動作層回路に関する代替的な実施例も、当業者にとって直ちに明らかになる。従属項の順番は、請求項の他の組合せが本発明の有利な実施例を構成しないことを示唆するようには意図されていない。

図１は、カプセル化された有機LEDが例として使用される、従来技術の電圧動作層回路の側面図である。 図２は、ホコリ粒子によって引き起こされる層欠陥の側面図である。 図３は、本発明に従う、ホコリ粒子によって引き起こされる層欠陥を有する電圧動作層回路の側面図である。

Claims (10)

1. 電圧動作層回路であって、
   −基板と、
   −前記基板へ加えられ、第１及び第２電極間に構成される少なくとも一つの連続機能層を含む層構造と、
   −前記層構造の１つ以上の層に固着する１つ以上の粒子のカプセル化のための、前記基板から離れた前記層構造の側に構成される、前記第２電極へ加えられるマグネシウムカバー層と、
   を有する電圧動作層回路。
2. 請求項１に記載の電圧動作層回路において、前記マグネシウムカバー層が、少なくとも5nmの厚みであることを特徴とする電圧動作層回路。
3. 請求項２に記載の電圧動作層回路において、前記マグネシウムカバー層が、100nmより少ない厚みであることを特徴とする電圧動作層回路。
4. 請求項１ないし３の何れか一項に記載の電圧動作層回路において、接着保護層が前記マグネシウムカバー層に加えられることを特徴とする電圧動作層回路。
5. 請求項４に記載の電圧動作層回路において、前記接着保護層の材料が、金属又は有機材料であることを特徴とする電圧動作層回路。
6. 請求項１ないし５の何れか一項に記載の電圧動作層回路において、前記機能層が、電子発光層であることを特徴とする電圧動作層回路。
7. 請求項６に記載の電圧動作層回路において、前記電子発光層が、有機材料を含むことを特徴とする電圧動作層回路。
8. 請求項１に記載の電圧動作層回路を生成する方法であって、
   −前記基板において、連続機能層をふくむ層構造を生成するステップであって、前記連続的な層構造が、少なくとも１つコンフォーマルの第１コーティング処理により生成される、ステップと、
   −第２電極を加えるステップと、
   −マグネシウムカバー層を、前記マグネシウム材料の一部が小さい角度で前記第２電極へ衝突するようにする１つ以上の偏向要素を使用する第２コーティング処理を用いることにより、前記第２電極へ加えるステップと、
   を有する方法。
9. 請求項８に記載の方法において、前記連続機能層を生成するための前記コンフォーマルの第１コーティング処理が、OVPD、印刷処理、及び線形供給源を用いたインラインコーティング処理を含む群からの少なくとも１つの方法を含むことを特徴とする、方法。
10. 請求項８又は９に記載の方法において、前記第２コーティング処理が、熱蒸着処理であることを特徴とする、方法。

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