JP4690041B2 - 傾斜組成を有する拡散障壁コーティング及びそれを含むデバイス - Google Patents

Description

本発明は、一般に、化学種の拡散に対して改良された抵抗性を有する複合フィルム、及びかかる複合フィルムを組み込んだデバイスに関する。特に、本発明は、１種以上の有機エレクトロルミネセント材料を有し、かかる複合フィルムが組み込まれ、環境中で改良された安定性を有する発光デバイスに関する。

有機又は無機のいずれかに分類し得るエレクトロルミネセント（「ＥＬ」）デバイスはグラフィックディスプレイ及びイメージングの技術分野でよく知られている。ＥＬデバイスは多くの用途向けに各種の形状で生産されている。しかし、無機ＥＬデバイスは通例、所要の高い活性化電圧及び低い輝度という問題がある。一方、より最近になって開発された有機ＥＬデバイス（「ＯＥＬＤ」）は、製造が簡単であることに加えて、より低い活性化電圧及びより高い輝度という利点があり、従って、より広範囲の応用が期待されている。

ＯＥＬＤは通例、ガラスや透明なプラスチックのような基板上に形成された薄いフィルム状の構造体である。有機ＥＬ材料の発光層と任意の隣接する半導体層は陰極と陽極の間にサンドイッチ状に挟まれる。この半導体層はホール（正電荷）注入層又は電子（負電荷）注入層のいずれでもよく、また同様に有機材料からなっている。発光層用の材料は多くの有機ＥＬ材料から選択することができる。発光性有機層自体が、各々異なる有機ＥＬ材料からなる複数の層からなっていてもよい。最新式の有機ＥＬ材料は可視スペクトル内の狭い範囲の波長を有する電磁（「ＥＭ」）放射線を放出することができる。特記しない限り、本明細書で用語「ＥＭ放射線」と「光」は互換的に用いられて、一般に紫外（「ＵＶ」）から中赤外（「ｍｉｄ−ＩＲ」）までの範囲の波長、言い換えると、約３００ｎｍ〜約１０マイクロメートルの範囲の波長を有する放射線を意味している。白色光を達成するために、従来技術のデバイスは青色光、緑色光、及び赤色光を放出する近接して配列されたＯＥＬＤが組み込まれている。これらの色が混合されて白色光を生じる。

従来のＯＥＬＤは、ガラスのもつ透明性と酸素及び水蒸気に対する低い透過性の組合せのためにガラス基板上に作られている。これら及びその他の反応性種の高い透過性は、デバイスの腐蝕その他の劣化を引き起こし得る。しかし、ガラス基板は可撓性が望まれるある種の用途には適さない。加えて、大きなガラス基板を使用する製造工程は本来的に遅く、従って、製造コストが高くなる。可撓性のプラスチック基板がＯＬＥＤを作成するのに使用されている。しかし、これらの基板は酸素及び水蒸気に対して不透過性でないので、長持ちするＯＥＬＤの製造に関して本質的に適さない。これらの基板の酸素及び水蒸気に対する抵抗性を改良するために、ポリマー材料とセラミック材料の交互層が基板の表面に設けられている。かかる多層障壁では、ポリマー層が、隣接するセラミック層内のあらゆる欠陥を覆い隠して、セラミック層内のこれらの欠陥によって作られ得るチャンネルを通る酸素及び／又は水蒸気の拡散速度を低下させるように働くことが示唆されている。しかし、ポリマー層とセラミックの層との境界面は隣接する材料の不相溶性のために一般に弱く、従ってこれらの層は剥離し易い。

従って、環境内の反応性の物質の拡散速度が低下した丈夫なフィルムに対するニーズが相変わらず存在している。また、環境要因に基づく劣化に対して頑強である可撓性のＯＥＬＤを製造するためにかかるフィルムを提供することも極めて望ましい。

本発明は、基板の表面に１以上のコーティングが配置されており、そのコーティングが基板中を通過する化学種の拡散速度を低下させることができるような基板を提供する。このコーティングは、組成がその厚さ方向で変化する材料からなる。以後、かかるコーティングを、互換的に、「傾斜組成を有する拡散障壁コーティング」、「傾斜組成拡散障壁コーティング」、「傾斜組成障壁コーティング」、「拡散障壁コーティング」、又は単に「傾斜組成コーティング」という。

本発明の一つの態様において、基板はポリマー材料からなる。

本発明の別の態様において、基板とコーティングとの間の領域は、バルクの基板の組成から基板に隣接するコーティングの部分の組成まで徐々に変化するように拡散している。この実施形態において、基板に隣接するコーティングの材料は基板中に浸透している。

本発明のさらに別の態様においては、傾斜組成を有する拡散障壁コーティングを有する１以上の基板を、化学種に対して感受性のデバイスを含むアセンブリ内に含めて、これらの化学種による攻撃からかかるアセンブリを保護する。

本発明のもう一つ別の態様において、かかるデバイスは、一対の電極と、その間にサンドイッチ状に挟まれた有機発光層とを含むＯＥＬＤである。

本発明のさらに別の態様において、ＯＥＬＤは２つのフィルムの間にサンドイッチ状に挟まれており、その各々が傾斜組成を有する拡散障壁コーティングをもっている。

また、本発明は、傾斜組成を有する拡散障壁コーティングで被覆された基板の製造方法も提供する。この方法は、（ａ）基板表面を有する基板を準備し、（ｂ）その基板表面上に第１の組成を有するコーティング材料を堆積させ、（ｃ）コーティングの組成がコーティングの厚さ方向で第１の組成から第２の組成まで変化するように実質的に連続的にコーティング材料の組成を変化させるという段階を含んでなる。

本発明のもう一つ別の態様において、化学種に対して感受性のデバイスを含むアセンブリの製造方法は、（ａ）傾斜組成を有する拡散障壁コーティングで被覆された１以上の基板を準備し、（ｂ）その基板上にデバイスを配置するという段階を含んでなる。

本発明の別の態様において、かかるデバイスはＯＥＬＤであり、この方法は、（ａ）傾斜組成を有する拡散障壁コーティングで被覆された１以上の基板を準備し、（ｂ）その基板上に第１の電極を形成し、（ｃ）その第１の電極上に有機発光層を形成し、（ｄ）その有機発光層上に第２の電極を形成するという段階を含んでなる。

本発明のさらに別の態様においては、一対の電極と、この一対の電極の間に配置された有機発光層とを含むＯＬＥＤ、及び傾斜組成を有する拡散障壁コーティングで被覆された基板を、互いに積層して光源を形成する。

本発明のその他の特徴と利点は、以下の発明の詳細な説明及び添付の図面の記載から明らかとなろう。なお、図面中、同じ数字は類似の要素を指している。

本発明は、一つの態様において、１以上のコーティングがその表面上に配置されている基板を提供する。このコーティングは基板を通過する化学種の拡散速度を低下させることができる。このコーティングは、その厚さ方向で組成が変化する材料からなる。かかる被覆された基板は多くのデバイスや構成部品、例えば、環境中に普通に見られる反応性の化学種の影響を受け易い電子デバイスに対する保護を提供する上で有用である。別の例において、かかる傾斜組成を有する拡散障壁コーティングをもった基板又はフィルムは、環境中に普通に存在する化学的又は生物学的な物質によって悪化し易い食品のような物質を包装するのに有利に使用することができる。

ＯＥＬＤ中の有機発光材料及び／又は陰極材料は、環境中に存在する酸素、水蒸気、硫化水素、ＳＯ_ｘ、ＮＯ_ｘ、溶剤、などのような反応性の化学種による攻撃の影響を受け易い。傾斜組成拡散障壁コーティングを有するフィルムは、これらのデバイスの寿命を延ばし商業上より有意義なものとするのに特に有用である。本発明の障壁コーティングは、反応種の反応又は再結合生成物を基板又はフィルム上に堆積させることによって作成することができる。相対供給速度を変化させたり反応種の種類を変えたりすることで、その厚さ方向で傾斜した組成を有するコーティングが得られる。従って、本発明のコーティングは、コーティングの組成が急激に変化する明確な境界面をもたない。かかる組成の急激な変化は、剥離が容易に起こり得る弱い点をコーティング構造中に導入する傾向がある。傾斜組成拡散障壁コーティングを有するのが有益な基板材料は、有機ポリマー材料、例えばポリエチレンテレフタレート（「ＰＥＴ」）、ポリアクリレート、ポリカーボネート、シリコーン、エポキシ樹脂、シリコーン官能化エポキシ樹脂、ポリエステル例えばＭｙｌａｒ（Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ＆ Ｃｏ．製）、ポリイミド例えばＫａｐｔｏｎ Ｈ又はＫａｐｔｏｎ Ｅ（ｄｕ Ｐｏｎｔ製）、Ａｐｉｃａｌ ＡＶ（Ｋａｎｅｇａｆｕｇｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｏｍｐａｎｙ製）、Ｕｐｉｌｅｘ（ＵＢＥ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｌｔｄ．製）、ポリエーテルスルホン（「ＰＥＳ」、Ｓｕｍｉｔｏｍｏ製）、ポリエーテルイミド例えばＵｌｔｅｍ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｍｐａｎｙ製）、及びポリエチレンナフタレン（「ＰＥＮ」）である。

厚さを横切る領域の適切なコーティング組成物は有機、無機、又はセラミック材料である。これらの材料は通例、反応性プラズマ種の反応又は再結合生成物であり、基板表面上に堆積される。有機コーティング材料は通例、炭素、水素、酸素、及び場合により反応体の種類に応じてイオウ、窒素、ケイ素、などのような他の少量の元素からなる。コーティング中の有機組成物を生じる適切な反応体は１５個以下の炭素原子を有する直鎖又は枝分れアルカン、アルケン、アルキン、アルコール、アルデヒド、エーテル、アルキレンオキシド、芳香族化合物、などである。無機及びセラミックコーティング材料は通例、第IIＡ族、第IIIＡ族、第IVＡ族、第ＶＡ族、第VIＡ族、第VIIＡ族、第ＩＢ族、及び第IIＢ族の元素、第IIIＢ族、第IVＢ族、及びＶＢ族の金属、並びに希土類金属の酸化物、窒化物、炭化物、ホウ化物、又はこれらの組合せからなる。例えば、炭化ケイ素は、シラン（ＳｉＨ_４）及びメタンやキシレンのような有機材料から発生させたプラズマの再結合によって基板上に堆積させることができる。オキシ炭化ケイ素は、シラン、メタン及び酸素、又はシラン及びプロピレンオキシドから発生させたプラズマから堆積させることができる。また、オキシ炭化ケイ素は、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳＮ）、又はオクタメチルシクロテトラシロキサン（Ｄ４）のようなオルガノシリコーン前駆体から発生させたプラズマから堆積させることもできる。窒化ケイ素はシラン及びアンモニアから発生させたプラズマから堆積させることができる。オキシ炭窒化アルミニウムは、酒石酸アルミニウムとアンモニアの混合物から発生させたプラズマから堆積させることができる。その他の組合せの反応体を選択して所望のコーティング組成を得ることができる。特定の反応体の選択は当業者の技術の範囲内である。コーティングの傾斜組成は、コーティングを形成するための反応生成物の堆積中に反応器チャンバーに供給される反応体の組成を変化させることにより得られる。

コーティングの厚さは通例約１０〜約１００００ｎｍ、好ましくは約１０〜約１０００ｎｍ、より好ましくは約１０〜約２００ｎｍの範囲である。光の透過率の低下が約２０％未満、好ましくは約１０％未満、より好ましくは約５％未満であるといったように、基板を通過する光の透過を妨げないコーティングの厚さを選択するのが望ましいであろう。コーティングは、プラズマ化学気相堆積（「ＰＥＣＶＤ」）、高周波プラズマ化学気相堆積（「ＲＦＰＥＣＶＤ」）、膨張熱プラズマ化学気相堆積（「ＥＴＰＣＶＤ」）、反応性スパッタリングを始めとするスパッタリング、電子サイクロトロン共鳴プラズマ化学気相堆積（「ＥＣＲＰＥＣＶＤ」）、誘導結合プラズマ化学気相堆積（「ＩＣＰＥＣＶＤ」）、又はこれらの組合せのような多くの蒸着技術の一つによって形成することができる。

図１に、ＥＴＰＣＶＤ技術用の反応器１０及び関連装置を概略的に示す。通例タングステンでできた１以上の陰極２０が陰極ハウジング３０内に配置されている。陽極プレート４０が陰極ハウジング３０の一端に配置されている。場合により、１以上の陰極ハウジングは電気的に浮いている。陰極２０と陽極４０の間にかけられる電圧がプラズマ発生用のアークを生成する。アルゴンのようなキャリヤーガスがライン５０を介してアークに供給される。プラズマが発生し、陽極４０の中心にあるノズル又はオリフィス７０から出て行く。第１の反応体ガスは、ライン６０を介して陰極２０と陽極４０の間の点でキャリヤーガスライン中に供給することができる。第２の反応体ガスは、供給ライン８０を介してオリフィス７０の下流の点に供給する。供給ライン８０はまた、より良好な混合のために膨張プラズマビーム８４内に配置された有孔リングで終了していてもよい。異なる反応体種用に他の反応体供給ラインを設けることができる。反応体ガスからラジカルが生成し、結合し、基板９０まで運ばれ、そこに堆積する。この基板は基板ホルダー１００上に支持されている。基板ホルダー１００はノズル７０から距離をおいて反対側に配置されており、基板ホルダーシャフト１１０によりノズル７０に対して可動である。反応器１０は真空接続部１１２を介して真空に保たれる。例えば、基板上のコーティングが窒化ケイ素からなることが望まれる場合、第１の反応体ガスはアンモニアであることができ、第２の反応体ガスはシランであることができる。堆積中第１と第２の反応体ガスの相対供給速度を変化させて、コーティングができていくにつれて堆積する材料の組成を変化させる。図１は概略的に基板を単一のピース９０として示しているが、コーティングは同様な装置で連続基板上に設けることができる。例えば、図２に薄いポリマー基板１１５の供給ロール１２０を示す。この供給ロール１２０は基板ホルダー１００の片側に配置されており、巻き取りロール１２２が基板ホルダー１００の他の側に配置されている。ロール１２０が連続的に巻き戻され、ロール１２２が連続的に巻き取るにつれて、被覆されていない基板フィルム１１５は基板ホルダー１００上を通過する際に連続的にコーティング材料を受け取る。本発明の別の実施形態において、基板フィルム１１５は、各々が異なる又は変化する組成で生成された多くのオーバーラップするプラズマビームに向かう領域を通過して、その組成がその厚さにわたって連続的に変化するコーティングを受容する。

ＥＴＰＣＶＤ技術の場合、プラズマは、通常のＰＥＣＶＤ技術と比べて高圧で発生する。アークチャンネル６５内のプラズマは音速程度の速度である。プラズマはノズル７０を介して超音速で反応器チャンバー１０中に拡がり、基板９０に向かって音速以下で移動する。

図３に、ＲＦＰＥＣＶＤ技術用の反応器２００及び関連装置を概略的に示す。高周波（「ＲＦ」）出力が、ＲＦ発生器・増幅器２０４及びマッチング回路２０８により、反応器２００内に配置された陰極２１０にかけられる。このマッチング回路は、系全体の適当なインピーダンス又はその他の電気的特性を生じさせてＲＦ発生器・増幅器２０４からの出力伝達を最大限にするための複数の電気及び／又は電子部品からなる。基板９０は陰極２１０と反対側の基板ホルダー１００上に配置され、プラズマ蒸着を受ける。基板ホルダーは接地されていてもよいし、又は異なる電位が望まれる場合は別のＲＦ発生器及びマッチング回路に電気的に結合されていてもよい。反応体のガス又はガス混合物はガスサプライ２１４を介してガス分配機２１２中に供給される。ガス分配機２１２はガスの実質的に均一な分布を促進するいかなる形状であってもよい。例えば、基板ホルダー１００に向けられた孔を有するリングであってもよい。或いは、陰極２１０自体が中空・多孔質であってもよく、反応体ガスを受け取る。プラズマはＲＦ場により発生・維持され、基板９０に向かって流れる。プラズマ中の前駆体種は結合し、基板９０上に堆積する。コーティングの組成は、その形成中、分配機２１２に供給される反応体ガス混合物の組成を変化させることにより変えることができる。ポリマーフィルムのような連続基板は、上述したように、巻き戻し供給ロールと巻き取りロールを提供することによって傾斜組成コーティングで被覆することができる。同様に、基板を、変化するガス組成を提供する複数の堆積ステーションに通して、傾斜組成コーティングを有する連続フィルムを製造することができる。

ＥＣＲＰＥＣＶＤはもう一つ別の適切な堆積技術である。この方法は、低圧、通例約０．５ｍｍＨｇ未満で、通例電極を用いないで実施する。放電はマイクロ波によって発生する。磁場を利用して電子ガスの共鳴条件を作りだし、その結果基板から距離をおいて電子加速による極めて高度のイオン化が得られる。低圧は、プラズマが基板に達するまで高数密度のフリーラジカルを保存し、通常は望ましくないその厳しい衝撃を防止する。

ＩＣＰＥＣＶＤは低圧で高密度のプラズマを創成することができる別の無電極堆積技術である。プラズマは、蒸着チャンバーの一端の外に配置された同心の誘導コイルにより発生させた電磁場によって発生する。基板は蒸着チャンバー内の反対端に配置されている。蒸着は通例０．５ｍｍＨｇよりずっと低い圧力で実施することができる。

本発明の別の実施形態においては、プラズマ中のイオンのエネルギーを、それらのイオンが基板の表面層中に浸透してバルク基板の組成とコーティングの組成との間の拡散遷移領域を創成するように制御することができる。かかる遷移は組成の急激な変化を防止し、またコーティングの剥離の機会を緩和する。

ＲＦＰＥＣＶＤ技術を用いて寸法約１０ｃｍ×１０ｃｍ、厚さ約０．２ｍｍのポリカーボネート基板上に厚さ約５００ｎｍの傾斜組成コーティングを形成し、水蒸気及び酸素の透過性を試験した。シラン（最大流量約５００標準ｃｍ^３／分）、アンモニア（最大流量約６０標準ｃｍ^３／分）、及びプロピレンオキシド（最大流量約５００標準ｃｍ^３／分）を用いてケイ素、炭素、酸素、及び窒素からなる傾斜コーティングを作成した。反応体ガスの速度は蒸着中、コーティングの組成がその厚さ方向で連続的に変化するように変化させた。ＲＦ電極に供給した出力は、プラズマをプロピレンオキシドから発生させたときは約１００Ｗ、シランとアンモニアの混合物を反応器に供給したときは約２００Ｗであった。反応器内の真空レベルは約０．２ｍｍＨｇであり、平均温度は約５５℃であった。図４に、ダイナミックＸＰＳ試験中コーティングの深さに直接関係するコーティングの厚さの部分を除去するためのスパッタリング時間の関数としてダイナミックＸＰＳで測定したコーティングの元素組成を示す。酸素と水蒸気の透過試験結果を図５と６に示す。被覆されたプラスチック基板を通過する酸素の透過速度は被覆されていない基板と比較して１０００倍以上低下し、水蒸気の透過速度は１００倍以上低下した。被覆された基板を通過する可視スペクトルの様々な波長における光の透過率を図７に示す。青色〜赤色の領域（約４３０〜約７００ｎｍ）における光の透過率の低下は一般に７％未満であった。

上記のいずれかの方法によって形成される傾斜組成コーティングで被覆されたプラスチック基板は有機発光材料に基づく可撓性の光源を製造するのに有利に使用することができる。傾斜組成コーティングによって得られる保護を利用することができるその他の電子デバイスは、例えば、液晶ディスプレイを始めとするディスプレイ、光電池デバイス、可撓性集積回路、又は医学的診断システムの構成部品である。用語「可撓性」とは、約１００ｃｍ未満の曲率半径を有する形状に曲げることができることを意味する。用語「実質的に透明」とは、可視範囲の（すなわち、約４００〜約７００ｎｍの範囲の波長を有する）光の全透過率が約５０％以上、好ましくは約８０％以上、より好ましくは９０％以上であり得ることを意味する。傾斜組成障壁コーティングの組成はその一つの表面から他の表面まで必ずしも単調に変化する必要はないものと了解されたい。単調に変化する組成は、本発明の障壁の傾斜組成の単なる一例である。

図８は本発明の一実施形態の概略図である。本明細書に添付の図は一定の縮尺で描かれていないことを了承されたい。ＯＥＬＤすなわち発光デバイス３１０は、上記したように傾斜組成障壁コーティング３５０を有する実質的に透明な基板３４０上に配置された有機ＥＬ素子３２０を含んでいる。傾斜組成障壁コーティング３５０は、有機ＥＬ素子３２０に隣接する基板３４０の表面の一方又は両方の上に配置又はその他の様式で形成することができる。好ましくは、傾斜組成障壁コーティング３５０は基板３４０の有機ＥＬ素子３２０に隣接する表面上に配置若しくは形成されるか、又は基板３４０を完全に被覆してもよい。図８は概略的に基板３４０とコーティング３５０との間に明確な境界面を示しているが、かかるコーティングは上記したようにそれらの間にはっきりした境界面がないように形成することができる。

基板３４０は単一のピースであってもよいし、又は異なる材料の複数の隣接するピースからなる構造体であってもよく、約１．０５〜約２．５、好ましくは約１．１〜約１．６の範囲の屈折率を有する。好ましくは、基板３４０は実質的に透明なポリマー材料で作成される。適切なポリマー材料の例はポリエチレンテレフタレート（「ＰＥＴ」）、ポリアクリレート、ポリカーボネート、シリコーン、エポキシ樹脂、シリコーン官能化エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ、ＰＥＮ、ポリノルボルネン、又はポリ（環状オレフィン）である。

発光素子３２０は、図９に示したように、２つの電極３２２と３３８の間にサンドイッチ状に挟まれた１種以上の有機ＥＬ材料の１以上の層３３０からなる。以下に開示されるように、発光素子は電極と有機ＥＬ材料の層３３０との間に１以上の追加層を含んでいてもよい。電源３２６により電圧が供給され、電極３２２と３３８を横切って印加されると、有機ＥＬ材料から光が放出される。好ましい実施形態において、電極３２２は負の荷電担体（電子）を有機ＥＬ層３３０中に注入する陰極であり、低い仕事関数（例えば約４ｅＶ未満）を有する材料で作成される。陰極として使用するのに適切な低い仕事関数の材料は、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、これらの合金、又はこれらの混合物である。陰極層３２２の製造に好ましい材料はＡｇ−Ｍｇ、Ａｌ−Ｌｉ、Ｉｎ−Ｍｇ、及びＡｌ−Ｃａ合金である。アルミニウムや銀のようなある種の他の金属のより厚い層により被覆されたＣａのような金属やＬｉＦのような非金属の薄い層（厚さ約１〜約１０ｎｍ）のような層状非合金構造体も可能である。この実施形態で、電極３３８は正の荷電担体（すなわちホール）を有機層３３０中に注入する陽極であり、高い仕事関数（例えば、約４．５ｅＶより高い、好ましくは約５〜約５．５ｅＶ）を有する材料で作成される。通例この目的にはインジウムスズ酸化物（「ＩＴＯ」）が使用される。ＩＴＯは光の透過に対して実質的に透明であり、８０％以上の光を透過させる。従って、有機エレクトロルミネセント層３３０から放出された光はひどく減衰することなくＩＴＯ陽極層を通って容易に脱出することができる。陽極層として使用するのに適切な他の材料は酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛、インジウム亜鉛酸化物、カドミウムスズ酸化物、及びこれらの混合物である。また、陽極に使用する材料は電荷注入特性を改良するためにアルミニウム又はフッ素がドープされていてもよい。電極層３２２と３３８は、物理的気相成長法、化学的気相成長法、イオンビーム支援蒸着、又はスパッタリングによってその下にある要素上に設けることができる。金属の薄くて実質的に透明な層も適している。

陰極及び陽極層３２２及び３３８の好ましい配置を上に開示したが、これらの電極層は逆転してもよい。電極層３２２及び３３８はそれぞれ陽極及び陰極として機能し得る。この場合の陰極層の厚さは通例約２００ｎｍである。

有機ＥＬ層３３０はホールと電子の両方に対する輸送媒体として機能する。この層内でこれらの励起種は結合し、より低いエネルギーレベルに落ち、同時に可視範囲のＥＭ放射線を放出する。有機ＥＬ材料は望ましい波長範囲で電気発光するように選択される。有機ＥＬ層３３０の厚さは好ましくは約１００〜約３００ｎｍの範囲に保たれる。この有機ＥＬ材料は不飽和結合を有するポリマー、コポリマー、ポリマーの混合物、又は低分子量有機分子であることができる。かかる材料は非局在化π電子系をもっており、そのためこれらのポリマー鎖又は有機分子に、高い可動性を有する正及び負の荷電担体を支持する能力が与えられる。適切なＥＬポリマーは、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（「ＰＶＫ」、約３８０〜５００ｎｍの波長の紫〜青色の光を放出する）、ポリ（９，９−ジヘキシルフルオレン）（４１０〜５５０ｎｍ）、ポリ（ジオクチルフルオレン）（ピークＥＬ放出波長４３６ｎｍ）、又はポリ｛９，９−ビス（３，６−ジオキサヘプチル）−フルオレン−２，７−ジイル｝（４００〜５５０ｎｍ）のようなポリ（アルキルフルオレン）、ポリ（２−デシルオキシ−１，４−フェニレン）（４００〜５５０ｎｍ）のようなポリ（パラフェニレン）誘導体である。これらのポリマーの混合物又はこれらのポリマー他の１以上に基づくコポリマーを使用して放出される光の色を調整することができる。

適切なＥＬポリマーの別の一群はポリシランである。ポリシランは様々なアルキル及び／又はアリール側鎖基で置換された線状のケイ素骨格ポリマーである。これらは、ポリマー骨格鎖に沿って非局在化されたσ−共役電子を有する準一次元材料である。ポリシランの例はポリ（ジ−ｎ−ブチルシラン）、ポリ（ジ−ｎ−ペンチルシラン）、ポリ（ジ−ｎ−ヘキシルシラン）、ポリ（メチルフェニルシラン）、及びポリ｛ビス（ｐ−ブチルフェニル）シラン｝であり、これらはＨ．Ｓｕｚｕｋｉらの「Ｎｅａｒ−Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｆｒｏｍ Ｐｏｌｙｓｉｌａｎｅｓ」、３３１ Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ ６４−７０（１９９８）に開示されている。これらのポリシランは約３２０〜約４２０ｎｍの範囲の波長を有する光を放出する。

多数の芳香族単位から構成された約５０００未満の分子量を有する有機材料も使用可能である。かかる材料の一例は１，３，５−トリス｛ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）フェニルアミノ｝ベンゼンであり、これは３８０〜５００ｎｍの波長範囲の光を放出する。この有機ＥＬ層はまた、フェニルアントラセン、テトラアリールエテン、クマリン、ルブレン、テトラフェニルブタジエン、アントラセン、ペリレン、コロネン、又はこれらの誘導体のような低分子量有機分子から製造することもできる。これらの材料は一般に、最大波長約５２０ｎｍの光を放出する。さらに他の適切な材料は、４１５〜４５７ｎｍの波長範囲の光を放出するアルミニウム−アセチルアセトナート、ガリウム−アセチルアセトナート、及びインジウム−アセチルアセトナートのような低分子量の金属有機錯体、４２０〜４３３ｎｍの範囲で発光するアルミニウム−（ピコリメチルケトン）−ビス｛２，６−ジ（ｔ−ブチル）フェノキシド｝又はスカンジウム−（４−メトキシ−ピコリルメチルケトン）−ビス（アセチルアセトナート）である。白色光用途の場合、好ましい有機ＥＬ材料は青〜緑色の波長の光を放出するものである。

各層が異なる波長範囲で発光する異なる有機ＥＬ材料からなる１つより多くの有機ＥＬ層を順次その上に形成してもよい。かかる構造により、発光デバイス３１０全体から放出される光の色の波長調整を容易にすることができる。

さらに、デバイス３１０全体の効率を上昇させるために、１以上の追加層を発光素子３２０に含ませることができる。例えば、これらの追加層は、有機ＥＬ層中への電荷の注入（電子又はホール注入強化層）又は輸送（電子又はホール輸送層）を改良することが可能である。これらの各層の厚さは５００ｎｍ未満、好ましくは１００ｎｍ未満に維持する。これらの追加層用の材料は通例低〜中間分子量（約２０００未満）の有機分子である。これらは、デバイス３１０の製造中に、スプレイコーティング、浸漬コーティング、又は物理若しくは化学的気相成長法のような従来の方法によって設けることができる。図１０に示した本発明の一つの実施形態においては、陽極層３３８と有機ＥＬ層３３０との間にホール注入強化層３３６を形成して、デバイスの故障前に、所与の順方向バイアス及び／又はより高い最大電流でより高い注入電流を提供する。すなわち、ホール注入強化層は陽極からのホールの注入を促進する。ホール注入強化層として適切な材料は米国特許第５９９８８０３号に開示されているアリーレン系化合物であり、例えば３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸二無水物またはビス（１，２，５−チアジアゾロ）−ｐ−キノビス（１，３−ジチオール）である。

図１１に示した本発明の別の実施形態において、発光素子３２０はさらに、ホール注入強化層３３６と有機ＥＬ層３３０との間に配置されたホール輸送層３３４を有している。このホール輸送層３３４はホールを輸送すると共に電子の輸送を遮断する機能を有しているので、ホールと電子が有機ＥＬ層３３０内で最適に結合することになる。ホール輸送層に適切な材料は、米国特許第６０２３３７１号（援用により本明細書の内容の一部をなす）に開示されているように、トリアリールジアミン、テトラフェニルジアミン、芳香族第三アミン、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、アミノ基を有するオキサジアゾール誘導体、及びポリチオフェンである。

図１２に概略的に示した本発明のさらに別の実施形態において、発光素子３２０は、陰極層３２２と有機ＥＬ層３３０との間に配置された追加の層３２４を含んでいる。層３２４は有機ＥＬ層３３０に電子を注入し輸送するという機能を併せもっている。この電子を注入し輸送する層として適切な材料は、米国特許第６０２３３７１号（援用により本明細書の内容の一部をなす）に開示されているように、トリス（８−キノリノラト）アルミニウムのような金属有機錯体、オキサジアゾール誘導体、ペリレン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノライン誘導体、キノキサライン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、及びニトロ置換フルオレン誘導体である。

有機ＥＬ素子３２０上に反射金属層３６０を配置して、実質的に透明な基板３４０から放出された放射線を反射しかかる放射線を基板３４０の方に向けることにより、この方向に放出される放射線の全量を増大させることができる。また、反射金属層３６０は、酸素や水蒸気のような反応性の環境要因が拡散するのを防止するという追加の機能も奏する。こうしないと、かかる拡散はＯＥＬＤの長期性能を低下させる可能性がある。反射層３６０に適切な金属は銀、アルミニウム、及びこれらの合金である。デバイス全体の可撓性を実質的に低下させることのない限りにおいて、酸素や水蒸気の拡散を実質的に防止するのに充分な厚さをもたせるのが有利であろう。本発明の一つの実施形態においては、異なる金属又は金属化合物のような１種以上の異なる材料からなる１以上の追加層を反射層上に形成して、酸素や水蒸気の有機ＥＬ素子中への拡散速度をさらに低下させることができる。この場合、かかる１以上の追加層用の材料は反射性材料である必要はない。金属の酸化物、窒化物、炭化物、オキシ窒化物、又はオキシ炭化物のような化合物がこの目的で有用であろう。

本発明の別の実施形態においては、図１３に示したように、反射金属層３６０を有機ＥＬ素子３２０上に設ける前に、その有機ＥＬ素子３２０上に実質的に透明な有機ポリマー材料の結合層３５８を配置してもよい。この有機ポリマー層を形成するのに適切な材料の例は、アクリル酸、メタクリル酸、これらの酸のエステル、又はアクリロニトリルのポリマー又はコポリマーのようなポリアクリレート、ポリ（フッ化ビニル）、ポリ（塩化ビニリデン）、ポリ（ビニルアルコール）、ビニルアルコールとグリオキサール（エタンジアール又はオキサアルデヒドともいう）とのコポリマー、ポリエチレンテレフタレート、パリレン（ｐ−キシレンを主体とする熱可塑性ポリマー）、並びにシクロオレフィン及びそれらの誘導体から誘導されたポリマー（例えば、米国特許第４５４０７６３号及び同第５１８５３９１号（援用により本明細書の内容の一部をなす）に開示されているポリ（アリールシクロブテン））である。好ましくは、結合層の材料は電気的に絶縁性で実質的に透明なポリマー材料である。適切な材料はポリアクリレートである。

本発明の別の実施形態においては、図１４に示したように、傾斜組成障壁コーティング３７２を有する第２のポリマー基板３７０を有機ＥＬ素子３２０上で基板３４０の反対側に配置して有機ＥＬ素子３２０の回りに完全なシールを形成する。傾斜組成障壁コーティング３７２は基板３７０のいずれの面に配置されてもよい。傾斜組成障壁コーティング３７２を有機ＥＬ素子３２０に隣接して配置するのが好ましいであろう。傾斜組成障壁コーティング３７２を有する第２のポリマー基板３７０はまた反射金属層３６０の上に配置して有機ＥＬ素子３２０に対するさらなる保護を提供することもできる。また、傾斜組成障壁３７２を第２のポリマー基板（例えば３７０）の上に配置する代わりに直接有機ＥＬ素子３２０上に設けてもよい。この場合、第２の基板（例えば３７０）は省略することができる。

或いは、傾斜組成障壁コーティング３７２を有する第２の基板３７０を有機ＥＬ素子３２０と反射層３６０との間に設けることもできる。この構成は、製造又はコスト上の利点を得ることができる場合、特に被覆基板３７０の透明性も重要であるときには望ましいであろう。

本発明の別の実施形態において、発光デバイス３１０はさらに、発光デバイス３１０から放出された光の経路内に配置された光散乱材料を含んでいて、デバイスからのより均一な光を提供する。例えば、図１５に、基板３４０上に配置された散乱材料の層３９０を含む実施形態を示す。この光散乱材料は、大きさが約１０ｎｍ〜約１００マイクロメートルの範囲の粒子を選択することによって得られる。好ましい実施形態は約４マイクロメートルの大きさの粒子を含む。例えば、白色光を放出するデバイスの場合、粒径は好ましくは５０〜６５ｎｍの程度である。光散乱材料の粒子は既に開示されたもののような実質的に透明なポリマーフィルム形成性材料中に有利に分散させることができ、この混合物から基板３４０上に配置し得るフィルムが形成される。適切な光散乱材料は、フィルム形成性材料より高い屈折率を有する固体である。典型的なフィルム形成性材料は約１．３〜約１．６の屈折率を有しているので、粒子状散乱材料は約１．６より高い屈折率を有しているべきであり、また標的波長範囲に渡って光学的に透明であるべきである。さらに、光散乱材料は非毒性であり、通常の周囲環境に暴露された際に劣化に対して実質的に抵抗性であるのが好ましい。可視光照明（約４００〜７００ｎｍの範囲の波長）を提供するように設計されたデバイスの場合、適切な光散乱材料の例は、ルチル（ＴｉＯ_２）、ハフニア（ＨｆＯ_２）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、ジルコン（ＺｒＯ_２・ＳｉＯ_２）、ガドリニウムガリウムガーネット（Ｇｄ_３Ｇａ_５Ｏ_１２）、硫酸バリウム、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）、イットリウムアルミニウムガーネット（「ＹＡＧ」、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２）、カルサイト（ＣａＣＯ_３）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、ダイヤモンド、酸化マグネシウム、酸化ゲルマニウムである。これらの化合物は高度の光学的純度をもつものを調製することが必要である。すなわち、対象とする波長範囲で光を吸収する不純物は厳しく制限しなければならない。化合物は必ずしも化学量論的に純粋、すなわち相純粋である必要はなく、適当な原子置換を含有していることができ、例えば、ＹＡＧ中のイットリウムの６０％以下がＧｄで置換されてもよい。Ｓｃｈｏｔｔ Ｇｌａｓｓ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓやＣｏｒｎｉｎｇ、Ｉｎｃ．から入手できるような高屈折率ガラスからなる粒子も使用できる。但し、ＯＥＬＤ及びそのリン光体により放出された光への暴露による暗化に対して不透過性でなければならい。光の散乱はまた、粗面化又は組織化表面を有するプラスチック又はガラスのフィルム（「拡散フィルム」）によっても達成することができ、その粗面化特徴は通例散乱光の波長の一部の程度である。本発明の一つの実施形態においては、基板の表面を組織化又は粗面化して光散乱を促進することができる。

本発明の別の態様によると、層３９０内の光散乱粒子は、有機ＥＬ素子により放出された第１の波長範囲を有するＥＭ放射線の一部分を吸収し、かつ第２の波長範囲を有するＥＭ放射線を放出することができるホトルミネセント（「ＰＬ」）材料（以後「リン光体」ということもある）を含んでいることができる。従って、かかるＰＬ材料を含ませることによって、ＯＥＬＤから放出される光の色を調整することができる。粒径及び粒子の表面とポリマー媒体との相互作用により、その粒子がポリマー材料内に分散されてフィルム又は層３９０を形成する程度が決定される。ジルコニア、イットリウム及び希土類ガーネットのような酸化物材料、並びにハロリン酸塩のマイクロメートル程度の大きさの粒子の多くが、簡単な攪拌によりポリ（ジメチルシロキサン）のような標準シリコーンポリマー中に良好に分散する。必要であれば、多くの標準的なリン光体を溶液中に懸濁させるのに使用するように他の懸濁剤材料（例えば、界面活性剤又はポリ（ビニルアルコール）のようなポリマー材料）を加えてもよい。このリン光体粒子は、より大きいリン光体材料片から、ジルコニア強化ボールを用いるボールミル粉砕又はジェットミル粉砕のようななんらかの粉砕又は微粉化法によって製造することができる。また、溶液からの結晶成長によって製造することもでき、その大きさはその結晶成長を適当な時期に終了させることによって制御することができる。好ましいリン光体材料は、有機ＥＬ材料により放出されたＥＭ放射線を効率よく吸収し、別のスペクトル領域の光を再放出する。かかる有機ＥＬ材料とリン光体の組合せによって、発光デバイス３１０により放出された光の色を調整する際の自由度が大きくなる。特定のリン光体材料又はリン光体の混合物は、有機ＥＬ材料により放出された色及び有機ＰＬ材料により放出された色を補完するのに望ましい色又はある範囲の色を放出するように選択することができる。リン光体の一例はセリウムをドープした酸化イットリウムアルミニウムＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２ガーネット（「ＹＡＧ：Ｃｅ」）である。他の適切なリン光体は１種より多くの希土類イオンをドープしたＹＡＧ系、例えば（Ｙ_{１−ｘ−ｙ}Ｇｄ_ｘＣｅ_ｙ）_３Ａｌ_５Ｏ_１２（「ＹＡＧ：Ｇｄ，Ｃｅ」）、（Ｙ_１−ｘＣｅ_ｘ）_３（Ａｌ_１−ｙＧａ_ｙ）Ｏ_１２（「ＹＡＧ：Ｇａ，Ｃｅ」）、（Ｙ_{１−ｘ−ｙ}Ｇｄ_ｘＣｅ_ｙ）（Ａｌ_５−ｚＧａ_ｚ）Ｏ_１２（「ＹＡＧ：Ｇｄ，Ｇａ，Ｃｅ」）、及び（Ｇｄ_１−ｘＣｅ_ｘ）Ｓｃ_２Ａｌ_３Ｏ_１２（「ＧＳＡＧ」）であり、ここで０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦５、ｘ＋ｙ≦１である。例えば、ＹＡＧ：Ｇｄ，Ｃｅリン光体は約３９０〜約５３０ｎｍの波長範囲（すなわち、青色〜緑色のスペクトル領域）の光を吸収し、約４９０〜約７００ｎｍの波長範囲（すなわち、緑色〜赤色のスペクトル領域）の光を放出する。類似のリン光体としては、セリウムでドープされたＬｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２及びＴｂ_２Ａｌ_５Ｏ_１２がある。また、これらのセリウムドープガーネットリン光体はさらに小量（例えば約０．１〜２モル％）のＰｒをドープして赤色放出をさらに強化することもできる。ポリシラン及びその誘導体により３００〜約５００ｎｍの波長領域で放出されるＥＭ放射線によって効率よく励起されるリン光体の例を次に示す。
緑色放出リン光体：Ｃａ_８Ｍｇ（ＳｉＯ_４）_４Ｃｌ_２：Ｅｕ^２＋，Ｍｎ^２＋、ＧｄＢＯ_３：Ｃｅ^３＋，Ｔｂ^３＋、ＣｅＭｇＡｌ_１１Ｏ_１９：Ｔｂ^３＋、Ｙ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅ^３＋，Ｔｂ^３＋、及びＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ^２＋，Ｍｎ^２＋
赤色放出リン光体：Ｙ_２Ｏ_３：Ｂｉ^３＋，Ｅｕ^３＋、Ｓｒ_２Ｐ_２Ｏ_７：Ｅｕ^２＋，Ｍｎ^２＋、ＳｒＭｇＰ_２Ｏ_７：Ｅｕ^２＋，Ｍｎ^２＋、（Ｙ，Ｇｄ）（Ｖ，Ｂ）Ｏ_４：Ｅｕ^３＋、及び３．５ＭｇＯ．０．５ＭｇＦ_２．ＧｅＯ_２：Ｍｎ^４＋（フルオロゲルマニウム酸マグネシウム）
青色放出リン光体：ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ^２＋、Ｓｒ_５（ＰＯ_４）_１０Ｃｌ_２：Ｅｕ^２＋、及び（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）_５（ＰＯ_４）_１０（Ｃｌ，Ｆ）_２：Ｅｕ^２＋、（Ｃａ，Ｂａ，Ｓｒ）（Ａｌ，Ｇａ）_２Ｓ_４：Ｅｕ^２＋
黄色放出リン光体：（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）_５（ＰＯ_４）_１０（Ｃｌ，Ｆ）_２：Ｅｕ^２＋，Ｍｎ^２＋。

エネルギー利用を増大する一方策として、有機材料から放出された光のエネルギーをリン光体ホスト格子中の他の活性化剤イオンに伝達するために、さらに別のイオンをリン光体に組み込んでもよい。例えば、Ｓｂ^３＋とＭｎ^２＋イオンが同じリン光体格子内に存在する場合、Ｓｂ^３＋は、Ｍｎ^２＋ではあまり効率よく吸収されない青色領域の光を効率よく吸収し、そのエネルギーをＭｎ^２＋イオンに伝達する。こうして、有機ＥＬ材料により放出された光のより大きい全量が両者のイオンにより吸収され、その結果デバイス全体の量子効率が高くなる。

ホトルミネセント材料はまた、有機ＥＬ材料が放出した放射線を吸収し可視スペクトルの電磁放射線を放出することができる有機染料であってもよい。

リン光体粒子は、ポリアクリレート、実質的に透明なシリコーン又はエポキシのようなフィルム形成性のポリマー材料中に分散される。ポリマー材料とリン光体の混合物約３０容量％未満、好ましくは約１０容量％未満のリン光体組成物を使用する。この混合物中に溶剤を加えてフィルム形成性材料の粘度を望ましいレベルに調節することができる。このフィルム形成性材料とリン光体粒子の混合物から、スプレイ塗装、浸漬塗装、印刷、又はキャスティングにより基板上に層を形成する。その後、フィルムを基板から剥がし、発光素子３２０上に配置する。フィルムすなわち層３９０の厚さは好ましくは１ｍｍ未満、より好ましくは５００μｍ未満である。フィルム形成性のポリマー材料は基板３４０及び有機ＥＬ材料に近い屈折率、すなわち約１．４〜約１．６の範囲であるのが好ましい。

本発明の一つの態様によると、散乱材料及びリン光体の粒子が同じフィルムすなわち層３９０中に分散される。別の実施形態において、散乱フィルム３９０は、粗面化表面を有するプラスチックフィルムであるディフューザーフィルムであってもよい。

ここで、本発明のＯＥＬＤを製造する方法について説明する。まず、清浄にしたプラスチックのような可撓性の基板を準備する。次に、上記した多くの蒸着技術の一つにより可撓性の基板の１以上の表面上に傾斜組成障壁コーティングを形成する。

第１の導電性材料を傾斜組成障壁コーティング上に堆積させて有機ＥＬ素子３２０の第１の電極を形成する。或いは、第１の電極は、基板３４０の傾斜組成障壁コーティングで被覆されていない表面上に堆積させてもよい。この第１の電極は陽極であっても陰極であってもよく、また１種以上の適当な材料は電極について既に開示されたものの中から選択される。好ましくは、第１の電極はＩＴＯのような透明な金属酸化物からなる陽極である。第１の電極材料は基板上にスパッタ堆積させるのが好ましい。さらに、第１の電極は、例えばエッチングによって、所望の構成にパターン化してもよい。１種以上の有機ＥＬ材料を、その材料の物理的若しくは化学的気相成長法、スピンコーティング、浸漬塗装、スプレイ塗装、印刷、又はキャスティングと、必要であればその後の重合、又は硬化により第１の電極上に堆積させる。この有機ＥＬ材料は溶剤中に希釈してその粘度を調節したり、又はフィルム形成性媒体として機能する別のポリマー材料と混合したりすることができる。第２の導電性材料を１種以上の有機ＥＬ材料上に堆積させて第２の電極を形成する。好ましくは、この第２の電極は陰極である。第２の電極は有機ＥＬ材料の面積全体の上に堆積させてもよいし、又は所望の形状若しくは構成にパターン化してもよい。第２の電極の厚さは約２００ｎｍ以下のような最小の厚さに保つ。これらの電極と有機ＥＬ材料が有機ＥＬ素子３２０を構成する。

場合により、反射性の金属を有機ＥＬ素子３２０の基板３４０と反対側の表面上に堆積させる。この反射性金属は、例えばスパッタリング又は物理的気相成長法によって堆積させることができる。本発明の一つの実施形態においては、反射性金属の層を設ける前に、実質的に透明な材料の結合層を有機ＥＬ素子３２０上に堆積させる。好ましくは、この結合層は電気的に絶縁性で実質的に透明なポリマー材料からなる。結合層は有機層の堆積について上述した方法の一つによって堆積させることができる。反射金属層は有機ＥＬ素子３２０を完全に取り囲むように形成される。好ましくは、反射金属層が傾斜組成障壁コーティングと共に有機ＥＬ素子２０の回りに気密シールを形成する。さらに、他の無機材料からなる１種以上の追加層を反射金属層上に堆積させてもよい。

散乱又はＰＬ材料及び透明なポリマー材料の粒子の混合物を基板３４０の有機ＥＬ素子と反対側の表面上に堆積させる。或いは、この混合物を、ドクターブレード法のようなテープキャスティング法によってテープ状にキャストしてもよい。次にこのテープを硬化させ、基板３４０に結合させる。

別の実施形態においては、本発明のＯＥＬＤの作動に必要な又は望ましい部分層を別々のアセンブリとして形成し、それらのアセンブリを互いに積層又は結合して作動デバイスを製造する。例えば、第１の傾斜組成障壁コーティングを有する第１の基板、有機ＥＬ素子のアセンブリ、及び第２の傾斜組成障壁コーティングを有する第２の基板を互いに積層して、環境中の化学種による攻撃に対して改良された抵抗性を有する光源を製造する。

本発明のさらに別の態様においては、大面積の可撓性ディスプレイ又は照明系が本発明のＯＥＬＤを有している。

以上、本発明の特定の好ましい実施形態を開示したが、特許請求の範囲に記載の本発明の思想と範囲から逸脱することなく多くの修正、置換又は変更をなすことができるということが当業者には理解されよう。

図１は、膨張熱プラズマ化学気相堆積を利用する蒸着装置の概略図である。 図２は、連続蒸着に使用した図１の装置の概略図である。 図３は、高周波プラズマ化学気相堆積を利用する蒸着装置の概略図である。 図４は、本発明の傾斜組成障壁コーティングの様々な深さにおける元素組成を示す。 図５は、被覆されていない基板と傾斜組成障壁コーティングで被覆されたものの酸素透過速度を比較して示す。 図６は、被覆されていない基板と傾斜組成障壁コーティングで被覆されたものの水透過速度を比較して示す。 図７は、傾斜組成障壁コーティングを有する基板を被覆されていない基板と比較した相対的光透過を示す。 図８は、傾斜組成障壁コーティングを有する基板をもったデバイスを概略的に示す。 図９は、ＯＥＬＤの構造を概略的に示す。 図１０は、ホール注入強化層を含むＯＥＬＤの別の実施形態を示す。 図１１は、ホール注入強化層とホール輸送層を含むＯＥＬＤの別の実施形態を示す。 図１２は、電子注入層と電子輸送層を含むＯＥＬＤの別の実施形態を示す。 図１３は、傾斜組成障壁コーティングを有する基板と反射層との間にシールされたＯＥＬＤを示す。 図１４は、各々が傾斜組成障壁コーティングを有する２つの基板の間にシールされたＯＥＬＤを示す。 図１５は、光変換層を有するシールされたＯＥＬＤを示す。

符号の説明

３１０ 発光デバイス
３２０ 有機ＥＬ素子
３２２ 電極
３２４ 追加の層
３３０ 有機ＥＬ層
３３４、３３６ 追加の層
３３８ 電極
３４０ 基板
３５０ コーティング
３６０ 反射層
３７０ フィルム
３７２ コーティング
３９０ 光散乱層

Claims (6)

1. 第１の基板表面及び第２の基板表面を有しており、基板表面の１以上が、無機材料と有機材料とを含む傾斜組成障壁コーティング（３５０）で被覆されており、その組成がその厚さ方向で実質的に連続的に変化する、可撓性の実質的に透明な基板（３４０）と、
   ２つの電極（３２２、３３８）の間に配置された有機エレクトロルミネセント（「ＥＬ」）層（３３０）を含んでなり、可撓性の実質的に透明な基板（３４０）上に配置された有機ＥＬ素子（３２０）と
   を含んでなる発光デバイス（３１０）であって、
   さらに、光散乱層（３９０）を含んでおり、該光散乱層（３９０）が、実質的に透明なマトリックス中に分散した散乱粒子を含んでおり、基板（３４０）の表面上で有機ＥＬ素子（３２０）とは反対側に配置されている、発光デバイス（３１０）。
2. さらに、光散乱層（３９０）内の散乱粒子と混合されたホトルミネセント（「ＰＬ」）材料の粒子を含んでおり、ＰＬ材料が、（Ｙ_1-xＣｅ_x）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂、（Ｙ_1-x-yＧｄ_xＣｅ_y）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂、（Ｙ_1-xＣｅ_x）₃（Ａｌ_1-yＧａ_y）Ｏ₁₂、（Ｙ_1-x-yＧｄ_xＣｅ_y）（Ａｌ_5-zＧａ_z）Ｏ₁₂、（Ｇｄ_1-xＣｅ_x）Ｓｃ₂Ａｌ₃Ｏ₁₂、Ｃａ₈Ｍｇ（ＳｉＯ₄）₄Ｃｌ₂：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺、ＧｄＢＯ₃：Ｃｅ³⁺，Ｔｂ³⁺、ＣｅＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₉：Ｔｂ³⁺、Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｃｅ³⁺，Ｔｂ³⁺、ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺、Ｙ₂Ｏ₃：Ｂｉ³⁺，Ｅｕ³⁺、Ｓｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺、ＳｒＭｇＰ₂Ｏ₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺、（Ｙ，Ｇｄ）（Ｖ，Ｂ）Ｏ₄：Ｅｕ³⁺、３．５ＭｇＯ．０．５ＭｇＦ₂．ＧｅＯ₂：Ｍｎ⁴⁺（フルオロゲルマニウム酸マグネシウム）、ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ²⁺、Ｓｒ₅（ＰＯ₄）₁₀Ｃｌ₂：Ｅｕ²⁺、（Ｃａ，Ｂａ，Ｓｒ）（Ａｌ，Ｇａ）₂Ｓ₄：Ｅｕ²⁺、（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）₅（ＰＯ₄）₁₀（Ｃｌ，Ｆ）₂：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺、Ｌｕ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺、Ｔｂ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺、及びこれらの混合物からなる群から選択され、ここで、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦５、ｘ＋ｙ≦１である、請求項１記載の発光デバイス（３１０）。
3. さらに、散乱層（３９０）中に分散した１種以上の有機ＰＬ材料を含んでおり、有機ＰＬ材料が、有機ＥＬ材料により放出された電磁（「ＥＭ」）放射線の少なくとも一部を吸収し、かつ可視スペクトル内のＥＭ放射線を放出することができる、請求項１記載の発光デバイス（３１０）。
4. 第１の基板表面及び第２の基板表面を有しており、基板表面の１以上が第１の傾斜組成障壁コーティング（３５０）で被覆されており、その組成がその厚さ方向で実質的に連続的に変化する、可撓性の実質的に透明な基板（３４０）と、
   ２つの電極（３２２、３３８）の間に配置された有機エレクトロルミネセント（「ＥＬ」）層（３３０）を含んでおり、可撓性の実質的に透明な基板（３４０）上に配置されている有機ＥＬ素子（３２０）と、
   有機ＥＬ素子（３２０）上で基板とは反対側に配置された反射層（３６０）と、
   反射層（３６０）上で有機ＥＬ素子（３２０）とは反対側に配置された第２の傾斜組成障壁コーティング（３７２）を有する実質的に透明なフィルム（３７０）と
   を含んでなり、可撓性の実質的に透明な基板（３４０）及び実質的に透明なフィルム（３７０）が、ポリエチレンテレフタレート、ポリアクリレート、ポリカーボネート、シリコーン、エポキシ樹脂、シリコーン官能化エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエチレンナフタレート、ポリノルボルネン、及びポリ（環状オレフィン）からなる群から選択されるポリマー材料からなり、第１及び第２の傾斜組成障壁コーティング材料（３３０）が、独立して、有機、無機、セラミック材料、及びこれらの組合せからなる群から選択される材料からなり、有機ＥＬ層が、ポリ（ｎ−ビニルカルバゾール）、ポリ（アルキルフルオレン）、ポリ（パラフェニレン）、ポリシラン、これらの誘導体、これらの混合物、これらのコポリマー、１，２，３−トリス｛ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）フェニルアミノ｝ベンゼン、フェニルアントラセン、テトラアリールエテン、クマリン、ルブレン、テトラフェニルブタジエン、アントラセン、ペリレン、コロネン、アルミニウム−（ピコリメチルケトン）−ビス｛２，６−ジ（ｔ−ブチル）フェノキシド｝、スカンジウム−（４−メトキシ−ピコリメチルケトン）−ビス（アセチルアセトナート）、アルミニウム−アセチルアセトナート、ガリウム−アセチルアセトナート、及びインジウム−アセチルアセトナートからなる群から選択される材料からなる、発光デバイス（３１０）。
5. 第１の基板表面及び第２の基板表面を有しており、基板表面の１以上が第１の傾斜組成障壁コーティング（３５０）で被覆されており、その組成がその厚さ方向で実質的に連続的に変化する、可撓性の実質的に透明な基板（３４０）を準備し、
   ２つの電極（３２２、３３８）の間に配置された有機ＥＬ層（３３０）を含んでなる有機ＥＬ素子（３２０）を可撓性の実質的に透明な基板上に配置し、
   実質的に透明なマトリックス中に分散した散乱粒子を含む光散乱層（３９０）を、上記基板（３４０）の表面上で有機ＥＬ素子（３２０）とは反対側に配置する
   ことを含んでなる、発光デバイスの製造方法。
6. 第１の基板表面及び第２の基板表面を有する可撓性の実質的に透明な基板（３４０）を準備し、
   プラズマ化学気相堆積、高周波プラズマ化学気相堆積、膨張熱プラズマ化学気相堆積、スパッタリング、反応性スパッタリング、電子サイクロトロン共鳴プラズマ化学気相堆積、及び誘導結合プラズマ化学気相堆積からなる群から選択される方法により、組成が厚さ方向で実質的に連続的に変化する第１の傾斜組成障壁コーティング（３５０）を１以上の基板表面上に堆積させ、
   ２つの電極（３２２、３３８）の間に配置された有機ＥＬ層（３３０）を含む有機ＥＬ素子（３２０）を可撓性の実質的に透明な基板（３４０）上に配置し、
   第２の傾斜組成障壁コーティング（３７２）で被覆された実質的に透明なフィルム（３７０）を有機ＥＬ素子（３２０）上に配置する
   ことを含んでなり、第２の傾斜組成障壁コーティングは、その厚さ方向で実質的に連続的に変化する組成を有しており、プラズマ化学気相堆積、高周波プラズマ化学気相堆積、膨張熱プラズマ化学気相堆積、スパッタリング、反応性スパッタリング、電子サイクロトロン共鳴プラズマ化学気相堆積、誘導結合プラズマ化学気相堆積、及びこれらの組合せからなる群から選択される方法によってフィルム（３７０）上に設けられる、発光デバイス（３１０）の製造方法。

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