JP4376774B2 - エレクトロルミネセントパネル - Google Patents
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Description
本発明は、密閉ケーシングと、前記ケーシングに収容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、前記ケーシング内に配置されたゲッタ手段と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）、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、エポキシ接着剤が湿気及び他のガスを透過するため、デバイスが密封されていないという事実による。
種々の酸化物、例えば五酸化リン（Ｐ２Ｏ５）、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物が、水吸収材料として提案されている。
本発明は、アルカリ金属及びアルカリ土類金属が高容量の湿気吸収体として働くことができるという見識に基づくものである。このような材料は、大きい表面積を有するときにのみ効果的に機能する。従って、このような材料は、小さい粒子の形であることを必要とする。しかし、このような粒子が大きい表面積を有すると、このような粒子は安全でなく、空気と接触すると爆発を引き起こす。
本発明の目的は、空気中での低減された反応性を有する高容量のアルカリ（土類）金属ベースのゲッタを備えた新規な改善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有機エレクトロルミネセントパネルは、前記ゲッタ手段が、少なくとも１つのアルカリ金属又はアルカリ土類金属元素を有する非酸化物化合物又は合金を含み、前記非酸化物化合物又は合金は、分子スケールで分散されておりこのため依然として酸素、水素及び水との活性反応体であることを特徴とする。前記ゲッタ手段の好適な実施例は、
ａ）少なくとも１つのアルカリ金属又はアルカリ土類金属と他の金属との合金；
ｂ）アルカリ（土類）金属炭化物、アルカリ（土類）金属ケイ化物、アルカリ（土類）金属窒化物；
ｃ）Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ又はＰｂにインターカレーションしたアルカリ（土類）金属
の群から選択されるゲッタ材料を有する。
ａ）少なくとも１つのアルカリ金属又はアルカリ土類金属と他の金属との合金；
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本発明のゲッタ手段、特に、上記の群のうちの１つのゲッタ材料を含むことによって、本発明のＥＬパネルは寿命が大幅に増加され、同時に、アルカリ（土類）金属が空気と反応するおそれが最小化される。用語「インターカレーション」とは、アルカリ（土類）金属原子が他の物質の２つの原子層の間に配置されることを意味する。
第１の実施例によれば、ゲッタ材料は粒子の形を取り、これら粒子は好適には０．０１〜１０ミクロンの平均粒子径を有する。粒子は、例えば透過性バッグに詰められてもよい。このことは、ケーシングの内圧が増加したり、又は、ゲッタ材料が膨張したりすることなく、ゲッタが湿気又はガスを捕らえることができるという効果がある。代替的に、粒子は、多孔質構造に焼結されることができ、又は、多孔質マトリクスを形成するプラスチックシートに分散されることができる。
本発明のゲッタ材料は、有利には、いわゆる透過系及びいわゆる密封された系内で用いられることができる。
用語「透過系」は、有機デバイスが、酸素及び水素等のガス並びに湿気に対して（ある程度）透過性である手段によって外界から分離される種類のエレクトロルミネセントパネルを意味する。この例は、例えば、ケーシングが、前記有機デバイスを支持する第１の基板と、前記有機デバイスの上方に前記有機デバイスから間隔を置いて配置される第２の基板と、前記第１の及び第２の基板間の空間をこれら基板の周辺部で封止する（透過性）有機封止手段とを有するパネルである。
用語「密封された系」は、前記有機デバイスが外界から非透過性シールによって分離されるため、ガス又は湿気のいずれも、いずれの方向にも上記シールを通過することができない種類のエレクトロルミネセントパネルを意味する。この例は、例えば、ケーシングが前記有機デバイスを支持する基板と、前記有機デバイスとともに積層構造を形成するように配置され、前記基板とともに前記有機デバイスのための密封されたカプセルを形成する無機封止層とを有する封入されたデバイスである。
前記ゲッタは、湿気ゲッタとして動作するように、前記有機デバイスと接触しない状態で前記ケーシングに配置されている。
しかし、密封されたデバイスの場合、有機（ポリマー）層内でデバイスの動作中に発生する酸素及び水素等のガスをトラップすることが必要である可能性がある。このトラップによって、内圧の増加は回避される。ここで説明される湿気トラップは、水素及び酸素トラップとしても動作することができる。
ゲッタは、有機（ポリマー）層において発生される水素及び／又は酸素をトラップすることが可能であるように、有機層と物理的に接続するべきである。物理的接続という用語は、直接的又は間接的接触を意味する。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。
従って、本発明の他の実施例は、前記ゲッタ材料が、密封された系の中で、前記有機デバイス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。
本発明の枠組み内で、少なくとも１つのアルカリ（土類）金属のＡｌとの合金、特にＢａ４Ａｌが非常に効果的であることが分かった。
アルカリ（土類）金属のケイ化物、炭化物及び窒化物も適切であることが分かった。しかし、アルカリ（土類）金属水素化物は適切でない。カルシウム水素化物は、例えば以下の反応式に従って湿気を捕らえる：
これは、水除去と共に水素が生成されることを意味する。このことにより、例えば、ガラス基板の亀裂又はシーリングの亀裂を通じてかなりの量のＨ２Ｏがパネルに入ったら、特に、大きいパネルにおいて、爆発に至る可能性がある。
本発明は、上述の多目的のゲッタ手段にも関する。
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）表示パネル１を示す。このデバイス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列又はデータ電極４と、行又は選択電極５とを有し、これにより発光ダイオード（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、列電極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。
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に固定される封止部材又はカバー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又はゲッタ９を備える。例えば、湿気吸収手段又はゲッタ９は、図１にて示されるようにカバー７に取り付けられた透過性バッグに収容されてもよい。
一例において、ゲッタ材料は、Ｂａ４Ａｌであり、０．０１〜１０ミクロンの平均サイズを有する粒子の形をとる。
しかし、本発明の前述の他のゲッタ材料も適切である。
図１のパネルは、接着剤６によってガラス基板２に固定される封止部材又はカバー７を有するので、透過型である。封止部材７は、有機デバイスと物理的に接触しない。
第２の種類の発光パネルは、隣接する層が物理的に接触し、接着シームも湿気ゲッタ（トラップ）もない、よりコンパクトな構造を有する。
図２は、積層（又は成層）型の密封された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「不動態化」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と共に、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。有機エレクトロルミネセント層１３は、１つ又は複数の有機層を有してよい。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。
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に、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、水素透過層１８は、上部電極１５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。水素ゲッタ１９は、電極層１５のピンホール及び水素透過層１８を介してポリマー層１３と物理的に接続する。発生し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、水素ガスに対して透過性であるいかなる材料であってもよい。層１８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もできる）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、酸化シリコン）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。
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。図２の実施例において、金属封止層１７が用いられる。これは、短絡を防止するために、（金属）封止層１７と下部電極層１４との間の電気絶縁手段１６の構成を必要とする。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２０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、低融点ガラス又はセラミック材料であることができる。
要約すると、本発明は、密閉ケーシングと、前記ケーシングに収容されるとともに複数のピクセルを規定し、上部電極層と下部電極層との間に有機発光層を含む有機デバイスと、前記ケーシング内に配置されたゲッタ手段とを有するエレクトロルミネセントパネルに関する。
前記ゲッタ手段は、非酸化物化合物又は合金の形のアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属元素を利用することによる高容量ゲッタ手段であり、前記非酸化物化合物又は合金は、分子スケールで分散されておりこのため依然として酸素、水素及び水との活性反応体である。好適には、前記ゲッタ手段は、
ａ）少なくとも１つのアルカリ金属又はアルカリ土類金属と他の金属との合金；
ｂ）アルカリ（土類）金属炭化物、アルカリ（土類）金属ケイ化物、アルカリ（土類）金属窒化物；
ｃ）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（土類）金属
の群から選択されるゲッタ材料を有する。
ａ）少なくとも１つのアルカリ金属又はアルカリ土類金属と他の金属との合金；
ｂ）アルカリ（土類）金属炭化物、アルカリ（土類）金属ケイ化物、アルカリ（土類）金属窒化物；
ｃ）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（土類）金属
の群から選択されるゲッタ材料を有する。
Claims (14)
- 密閉ケーシングと、
前記ケーシングに収容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、
前記ケーシング内に配置されたゲッタ手段と、
を有するエレクトロルミネセントパネルにおいて、前記ゲッタ手段は、アルカリ金属水素化物及びアルカリ土類金属水素化物を除く少なくとも１つのアルカリ金属又はアルカリ土類金属元素を有する非酸化物化合物又は合金を含み、前記非酸化物化合物又は合金は、分子スケールで分散されておりこのため依然として酸素、水素及び水との活性反応体であることを特徴とするパネル。 - 請求項１に記載のエレクトロルミネセントパネルにおいて、前記ゲッタ手段は、
ａ）少なくとも１つのアルカリ金属又はアルカリ土類金属と他の金属との合金；
ｂ）アルカリ（土類）金属炭化物、アルカリ（土類）金属ケイ化物、アルカリ（土類）金属窒化物；
ｃ）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（土類）金属
の群から選択されるゲッタ材料を有することを特徴とするパネル。 - 請求項１に記載のエレクトロルミネセントパネルにおいて、前記ゲッタ材料は粒子の形をとる、パネル。
- 請求項１に記載のエレクトロルミネセントパネルにおいて、前記粒子は、０．０１〜１０ミクロンのサイズを有する、パネル。
- 請求項１に記載のエレクトロルミネセントパネルにおいて、前記ケーシングは、前記有機デバイスを支持する基板と、前記有機デバイスの上方に前記有機デバイスから間隔を置いて配置される封止部材と、前記封止部材を前記基板に結合するための封止接着剤とを有する、パネル。
- 請求項１に記載のエレクトロルミネセントパネルにおいて、前記ケーシングは、前記有機デバイスを支持する基板と、前記有機デバイスとともに積層構造を形成するように配置され、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封止層とを有する、パネル。
- 請求項１乃至６のいずれか一項に記載のエレクトロルミネセントパネルにおいて、前記ゲッタ材料は、前記有機デバイスと物理的に接続する位置に配置される、パネル。
- 請求項７に記載のエレクトロルミネセントパネルにおいて、前記ゲッタ材料は、水素透過層を介して前記有機デバイスと物理的に接続する位置に配置される、パネル。
- 請求項８に記載のエレクトロルミネセントパネルにおいて、前記水素透過層は、前記上部電極層に直接形成される、パネル。
- 請求項８に記載のエレクトロルミネセントパネルにおいて、前記水素透過層は、パラジウムの層である、パネル。
- 請求項８に記載のエレクトロルミネセントパネルにおいて、前記水素透過層は、高ガラス移転温度を有する有機材料である、パネル。
- 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のエレクトロルミネセントパネルにおいて、前記上部電極層がピンホールを有する、パネル。
- アルカリ金属水素化物及びアルカリ土類金属水素化物を除く少なくとも１つのアルカリ金属又はアルカリ土類金属元素を有する非酸化物化合物又は合金を含み、前記非酸化物化合物又は合金は、分子スケールで分散されておりこのため依然として酸素、水素及び水との活性反応体である、ゲッタ手段。
- 請求項１３に記載のゲッタ手段において、
ａ）少なくとも１つのアルカリ金属又はアルカリ土類金属と他の金属との合金；
ｂ）アルカリ（土類）金属炭化物、アルカリ（土類）金属ケイ化物、アルカリ（土類）金属窒化物；
ｃ）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（土類）金属
の群から選択されるゲッタ材料を有することを特徴とするゲッタ手段。
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