JP2009095824A - 透明乾燥剤および有機エレクトロルミネッセンス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有機エレクトロルミネッセンス装置内の乾燥雰囲気を維持するための、吸湿性を有し、かつ吸湿後においてもクラックを生じずに透明性を維持することが可能な透明乾燥剤を提供する。
【解決手段】第２族、第３族または第４族金属のアルコキシドと、この金属アルコキシドと反応せずに相溶する透明な有機ポリマーとの混合物からなる透明乾燥剤であり、前記乾燥剤を有機エレクトロルミネッセンス装置の封止空間内部表面に塗布することにより、乾燥雰囲気を維持する。
【選択図】なし

Description

本発明は、透明乾燥剤およびこの透明乾燥剤の膜を備えた有機エレクトロルミネッセンス装置（有機ＥＬ装置）に関する。

有機ＥＬ装置は、発光層を有する自己発光型の装置である。この発光層は、水分や酸素により劣化し、ダークスポットと呼ばれる非発光領域を生成する。

従来の有機ＥＬ装置は、発光層を有する有機ＥＬ基板に透明対向基板（ガラスカバー）を窒素雰囲気下で接着剤層を用いて貼り合わせる、つまり外気と遮断して貼り合わせることによって、前記発光層を水分や酸素から保護することが行われている。しかしながら、このような有機ＥＬ装置では外気からの水分の浸入を完全に遮断して発光層を保護することが困難である。

このようなことから、発光層を有する有機ＥＬ基板側から光取出しを行う下面発光型有機ＥＬ装置において、この有機ＥＬ基板に接着剤層を介して接着されるガラスカバーにザグリ部を形成し、このサグリ部分に有色の乾燥剤を配置して浸入する水分を捕捉することが行なわれている。

一方、ガラスカバーから光取出しを行う上面発光型有機ＥＬ装置においては、下面発光型のような有色の乾燥剤をガラスカバーに配置することができない。このため、特許文献１には例えばアルミニウムアルコキシドからなる透明な乾燥剤をガラスカバーに配置した上面発光型有機ＥＬ装置が開示されている。しかしながら、前記有機金属錯体は吸湿するとクラックが発生して不透明化するため、短時間の使用で有機ＥＬ装置のガラスカバーから光を取出すことが困難になる。

また、特許文献２にはトリオクチルアルミニウムのような捕捉剤を対向基板に形成した有機ＥＬパネルが開示されている。
特開２００３−１４４８３０ 特開２００６−５９５７１

本発明は、吸湿性を有し、かつ吸湿後においてもクラックを生じずに透明性を維持することが可能な透明乾燥剤を提供しようとするものである。

本発明は、吸湿性を有し、かつ吸湿後においてもクラックを生じずに透明性を維持することが可能な透明乾燥剤膜を備える有機ＥＬ装置を提供しようとするものである。

本発明の第１態様によると、第２族、第３族または第４族の金属のアルコキシドと、この金属のアルコキシドに反応せずに相溶する透明な有機ポリマーとの混合物を含むことを特徴とする透明乾燥剤が提供される。

本発明の第２態様によると、発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス基板；
前記基板に枠状封止材を介して対向、固定される透明対向基板；および
前記枠状封止材で囲まれた前記透明対向基板の内面に形成され、第２族、第３族または第４族の金属のアルコキシドとこの金属のアルコキシドに反応せずに相溶する透明な有機ポリマーとの混合物を含む透明乾燥剤膜、
を備えたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置が提供される。

本発明の第３態様によると、発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス基板；および
前記発光層を含む有機エレクトロルミネッセンス基板に少なくとも透明な乾燥剤膜および透明な防湿膜をこの順序で形成してなる保護膜で、前記透明な乾燥剤膜が第２族、第３族または第４族の金属のアルコキシドとこの金属のアルコキシドに反応せずに相溶する透明な有機ポリマーとの混合物を含む；
を備えたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置が提供される。

本発明によれば、吸湿性を有し、かつ吸湿後においてもクラックを生じずに透明性を維持することが可能な透明乾燥剤を提供できる。

本発明によれば、吸湿性を有し、かつ吸湿後においてもクラックを生じずに透明性を維持することが可能な透明な乾燥剤膜を備え、長期間に亘って初期の広い発光領域を維持し得る有機ＥＬ装置を提供できる。

以下、本発明の実施形態に係る透明乾燥剤および上面発光型有機ＥＬ装置を詳細に説明する。

（第１実施形態）
第１実施形態に係る透明乾燥剤は、第２族、第３族または第４族の金属のアルコキシドと、この金属のアルコキシドに反応せずに相溶する透明な有機ポリマーとの混合物を含む。

金属アルコキシドは、例えばアルミニウムアルコキシドを用いることができる。アルミニウムアルコキシドは、例えば双葉電子社製商品名；ＯｌｅＤｒｙ−Ｌ３（２５重量％のデカン溶媒を含む）を挙げることができる。

有機ポリマーは、ケイ素含有ポリマー、特にシリル基を持つケイ素含有ポリマーであることが好ましい。このようなケイ素含有ポリマーは、例えば３０〜３５モル％のメチルヒドロシロキサンと６５〜７０モル％のジメチルシロキサンの共重合体を挙げることができる。有機ポリマーは、前記混合物に２５〜７０体積％含有することが好ましい。

以上説明した第１実施形態に係る透明乾燥剤は、第２族、第３族または第４族の金属のアルコキシドとこの金属のアルコキシドに反応せずに相溶する透明な有機ポリマーとの混合物を含有するため、金属アルコキシドによる高い吸湿性を有し、かつ金属アルコキシドがマトリックスとして作用する有機ポリマーに保持され、金属アルコキシドの吸湿後においてもクラックを生じずに透明性を維持することが可能になる。

前記有機ポリマーとしてケイ素含有ポリマー、特にシリル基を持つケイ素含有ポリマーを用いることによって、金属アルコキシドの吸湿後でのクラック発生を確実に防止して高い透明性を維持することを可能にする。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る上面発光型有機ＥＬ装置は、発光層を有する有機ＥＬ基板に透明対向基板（例えばガラスカバー）を例えばＵＶ硬化樹脂からなる枠状封止材を介して対向、固定した構造を有する。第２族、第３族または第４族の金属のアルコキシドとこの金属のアルコキシドに反応せずに相溶する透明な有機ポリマーとの混合物を含む透明乾燥剤膜は、前記枠状封止材で囲まれた前記透明対向基板の内面に形成されている。

前記透明乾燥剤を構成する金属アルコキシドおよび有機ポリマーは、前述したのと同様なものを用いることができる。この透明乾燥剤膜は、例えば前記有機ＥＬ基板に塗布法により形成することができる。

例えば窒素のような不活性気体は、前記有機ＥＬ基板と前記透明対向基板と前記枠状封止材とで囲まれた空間に封入することを許容する。

このような上面発光型の有機ＥＬ装置（例えば有機ＥＬダイオード）は、図１に示す構造を有する。

有機ＥＬ基板１はガラス板２を備える。陽極３は、周縁を除く前記ガラス板２上に形成されている。正孔輸送層４、有機発光層５、陰極バッファ層６および陰極７は、前記陽極３上にこの順序で形成されている。

透明対向基板（例えばガラスカバー）８は、前記有機ＥＬ基板のガラス板２に前記陽極３から陰極７までの層を囲む例えばＵＶ硬化樹脂からなる枠状封止材９を介して対向、固定されている。前記組成の透明乾燥剤膜１０は、前記枠状封止材９で囲まれた前記透明対向基板８の内面に形成されている。

以上説明した第２実施形態に係る上面発光型有機ＥＬ装置は、発光層を有する有機ＥＬ基板に透明対向基板を枠状封止材を介して対向、固定し、かつ前記組成の透明乾燥剤膜を前記枠状封止材で囲まれた前記透明対向基板の内面に形成しているため、枠状封止材で囲まれた有機ＥＬ基板と透明カバーとの間の空間に侵入した水分を透明乾燥剤膜で吸湿して除去できる。その結果、前記発光層の水分による劣化を防止できる。その上、有機ＥＬ基板の最上層に位置する陰極の水分による酸化腐食を防止できる。また、発光層からの光取り出し経路に位置する透明乾燥剤膜は、前述したように吸湿後においてもその透明性を維持できる。

したがって、発光層の水分による劣化を防止して長期間に亘って初期の広い発光領域を維持し得る上面発光型有機ＥＬ装置を提供することができる。

（第３実施形態）
第３実施形態に係る上面発光型有機ＥＬ装置は、発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス基板を備える。透明な保護膜は、前記発光層を含む有機エレクトロルミネッセンス基板に透明な乾燥剤膜および透明な防湿膜をこの順序で形成した少なくとも２層構造を有する。透明な乾燥剤膜が第２族、第３族または第４族の金属のアルコキシドとこの金属のアルコキシドに反応せずに相溶する透明な有機ポリマーとの混合物を含有する。透明な保護膜は、有機エレクトロルミネッセンス基板に前記防湿膜、前記乾燥剤膜および前記防湿膜をこの順序で形成した３層積層膜であることが好ましい。

前記組成の透明乾燥剤膜は、有機ＥＬ基板に塗布法により形成できるため、任意の厚さ、好ましくは１〜１００μｍの厚さに形成できる。金属アルコキシドおよび有機ポリマーは、例えば前記第１実施形態で説明したのと同様なものを用いることができる。有機ポリマーは、ケイ素含有ポリマー、特にシリル基を持つケイ素含有ポリマーであることが好ましい。有機ポリマーは、前記混合物に２５〜７０体積％含有することが好ましい。

透明な防湿膜は、例えばポリパラキシレン、酸化シリコン、アルミナまたは酸窒化シリコンから形成されることが好ましい。このような防湿膜は、例えば蒸着法により形成することができる。有機ＥＬ装置の製造時のスループットを考慮すると、この防湿膜は５μｍ以下、好ましくは５０ｎｍ〜５μｍの厚さにすることが望ましい。

このような上面発光型の有機ＥＬ装置（例えば有機ＥＬダイオード）は、図２に示す構造を有する。

有機ＥＬ基板１１はガラス板１２を備える。陽極１３は、周縁を除く前記ガラス板１２上に形成されている。正孔輸送層１４、有機発光層１５、陰極バッファ層１６および陰極１７は、前記陽極１３上にこの順序で形成されている。透明な第１防湿膜１８は、陰極１７を含むガラス板１２上に例えば蒸着法により形成されている。前記組成を有する透明な乾燥剤膜１９は、前記第１防湿膜１８上に例えば塗布法により形成されている。この乾燥剤膜１９は、周縁がガラス板１２の周縁から内側に後退するように位置されている。すなわち、乾燥剤膜１９の周縁において前記第１防湿膜１８が露出されている。透明な第２防湿膜２０は、乾燥剤膜１９を含む前記第１防湿膜１８上に形成されている。このような構造により陽極１３、正孔輸送層１４、有機発光層１５、陰極バッファ層１６および陰極１７の積層体の全体が第１防湿膜１８、乾燥剤膜１９および第２防湿膜２０の３層構造の透明な保護膜で覆われる。また、透明な乾燥剤膜１９は側面を含む上下面、つまり全体が透明な第１、第２の防湿膜１８，２０間に挟まれて覆われる。

以上説明した第３実施形態に係る上面発光型有機ＥＬ装置は、発光層を有する有機ＥＬ基板に透明な乾燥剤膜（第２族、第３族または第４族の金属のアルコキシドとこの金属のアルコキシドに反応せずに相溶する透明な有機ポリマーとの混合物を含む）および透明な防湿膜をこの順序で形成した透明な保護膜を備える。このため、防湿膜は乾燥剤膜を外界の水分から遮断できる。外界の水分が防湿膜を通過したとしても、乾燥剤膜で吸湿して除去できる。その結果、前記発光層の水分による劣化を防止できる。その上、有機ＥＬ基板の最上層に位置する陰極の水分による酸化腐食を防止できる。

また、発光層から保護膜側に光取り出す経路に位置する透明な乾燥剤膜は、前述したように吸湿後においてもその透明性を維持できる。

さらに、前述した第２実施形態のように透明対向基板が不要で、発光層を含む有機エレクトロルミネッセンス基板に透明な乾燥剤膜および透明な防湿膜をこの順序で直接形成した保護膜を備えるため、有機ＥＬ装置の厚さを薄くすることが可能になる。特に、前記組成の乾燥剤膜は塗布法により前記基板に形成できる。このため、蒸着法に比べて高いスループットで比較的厚い（例えば１〜１００μｍ）乾燥剤膜の形成が可能になり、発光層などの表面の微細な凹凸を吸収して表面の平坦化が可能になる。

したがって、発光層の水分による劣化を防止して長期間に亘って初期の広い発光領域を維持することが可能で、かつ薄膜化が可能な上面発光型有機ＥＬ装置を提供することができる。

なお、第３実施形態において透明な保護膜は透明な防湿膜に透明な乾燥剤を分散させて形成することを許容する。

以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

（比較例１）
塗布型のアルコキシアルミニウム［双葉電子社製商品名；ＯｌｅＤｒｙ−Ｌ３（２５重量％のデカン溶媒を含む）］をガラス板上に７．６μＬ／ｃｍ²の量で塗布した後、１５０℃、１０分間の熱処理を行ってデカン溶媒を揮発させることにより透明乾燥剤膜を形成した。

（実施例１）
アルコキシアルミニウム［双葉電子社製商品名；ＯｌｅＤｒｙ−Ｌ３（２５重量％のデカン溶媒を含む）］とケイ素含有ポリマー［Gelest社製商品名；ＨＭＳ−３０１（２５−３０モル％のメチルヒドロシロキサンと６５−７０モル％のジメチルシロキサンの共重合体）］の加熱脱水物とを体積比が７０：３０になるように混合して塗布用乾燥剤を調製した。つづいて、この塗布用乾燥剤をガラス板上に７．６μＬ／ｃｍ²の量で塗布した後、１５０℃、１０分間の熱処理を行ってデカン溶媒を揮発させることにより透明乾燥剤膜を形成した。

比較例１および実施例１の透明乾燥剤膜をガラス板と共に大気中に２４時間曝して水分を吸着させた後、外観を観察し、かつ透過率を測定した。透過率を図３に示す。

これらの結果から比較例１の透明乾燥剤膜は吸湿後にクラック発生が認められ、それに伴って透過率の低下が認められた。

これに対し、実施例１の透明乾燥剤膜は吸湿後にもクラック発生が認められず、高い透過率を有することが認められた。

また、露点計を搭載した密閉容器中に比較例１および実施例１の透明乾燥剤膜をガラス板と共に配置し、吸湿による露点の低下から各透明乾燥剤膜の吸湿容量を測定した。その結果を図４に示す。

図４から明らかなように実施例１の透明乾燥剤膜は露点の低下速度が比較例１の透明乾燥剤膜に比べて遅いが、到達露点は同じであることから吸湿容量の劣化は殆どないことがわかる。

このようにアルコキシアルミニウムとケイ素含有ポリマーとの混合物からなる乾燥剤膜は、乾燥剤性能を損なうことなく、かつ吸水に伴うクラックなどの膜の物理的・形状的変化も発生せず、長期間に亘って優れた吸水性能を維持できることが明らかになった。

（実施例２）
例えば２４ｍｍ角、０．７ｍｍ厚さのガラス基板表面に、例えば、自発光型の装置として、上面発光型有機ＥＬダイオードを製造した。その後、片面に実施例１と同様な組成の透明乾燥剤膜が形成された厚さ１．６ｍｍのカバーガラスを前記ガラス基板にその透明乾燥剤膜が前記陰極側に位置するように対向配置し、ＵＶ硬化樹脂を用いて封止することにより内部に窒素ガスが満たされた前述した図１に示す上面発光型有機ＥＬダイオードを製造した。

（比較例２）
片面に透明乾燥剤膜を形成しないカバーガラスを用いた以外、実施例２と同様な上面発光型有機ＥＬダイオードを製造した。

得られた実施例２および比較例２の有機ＥＬダイオードを８５℃、８５％ＲＨの雰囲気に曝す加速耐湿試験を実施した。具体的には、同雰囲気に曝した後、取り出し、発光させてカバーガラス側から光取り出しを行った際の発光領域（面積）を測定することを繰り返し、３５０時間に亘って行った。

その結果、比較例２の有機ＥＬダイオードは１回目の加速耐湿試験で発光領域が２０％まで低下した。

これに対し、実施例２の有機ＥＬダイオードは加速耐湿試験を３６０時間行った後でも、カバーガラス側から光取り出しを行った際の発光領域が９９．８％を維持することを確認した。

第２実施形態に係る上面発光型の有機ＥＬダイオードを示す断面図。 第３実施形態に係る上面発光型の有機ＥＬダイオードを示す断面図。 比較例１および実施例１の透明乾燥剤膜の吸湿後の透過率を示す図。 比較例１および実施例１の透明乾燥剤膜の吸水特性を示す図。

符号の説明

１，１１…有機ＥＬ基板、２，１２…ガラス板、５，１５…有機発光層、８…透明カバー、９…枠状封止材、１０，１９…透明乾燥剤膜，１８，２０…透明な防湿膜。

Claims (13)

1. 第２族、第３族または第４族の金属のアルコキシドと、この金属のアルコキシドに反応せずに相溶する透明な有機ポリマーとの混合物を含むことを特徴とする透明乾燥剤。
2. 前記有機ポリマーは、ケイ素含有ポリマーであることを特徴とする請求項１記載の透明乾燥剤。
3. 前記ケイ素含有ポリマーは、３０〜３５モル％のメチルヒドロシロキサンと６５〜７０モル％のジメチルシロキサンの共重合体であることを特徴とする請求項２記載の透明乾燥剤。
4. 前記有機ポリマーは、前記混合物に２５〜７０体積％含有することを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の透明乾燥剤。
5. 発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス基板；
   前記基板に枠状封止材を介して対向、固定される透明対向基板；および
   前記枠状封止材で囲まれた前記透明対向基板の内面に形成され、第２族、第３族または第４族の金属のアルコキシドとこの金属のアルコキシドに反応せずに相溶する透明な有機ポリマーとの混合物を含む透明乾燥剤膜；
   を備えたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
6. 前記透明乾燥剤膜は塗布膜であることを特徴とする請求項５記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
7. 不活性気体は、前記有機エレクトロルミネッセンス基板と前記対向基板と前記枠状封止材とで囲まれた空間に封入されることを特徴とする請求項５または６記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
8. 発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス基板；および
   前記発光層を含む有機エレクトロルミネッセンス基板に少なくとも透明な乾燥剤膜および透明な防湿膜をこの順序で形成してなる保護膜で、前記透明な乾燥剤膜が第２族、第３族または第４族の金属のアルコキシドとこの金属のアルコキシドに反応せずに相溶する透明な有機ポリマーとの混合物を含む；
   を備えたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。
9. 前記有機ポリマーは、ケイ素含有ポリマーであることを特徴とする請求項８記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
10. 前記ケイ素含有ポリマーは、３０〜３５モル％のメチルヒドロシロキサンと６５〜７０モル％のジメチルシロキサンの共重合体であることを特徴とする請求項９記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
11. 前記有機ポリマーは、前記混合物中に２５〜７０体積％含有することを特徴とする請求項９ないし１１いずれか記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
12. 前記透明な防湿膜は、ポリパラキシレン、酸化シリコン、アルミナまたは酸窒化シリコンから形成されることを特徴とする請求項８ないし１１いずれか記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
13. 前記保護膜は、前記有機エレクトロルミネッセンス基板と前記乾燥剤膜の間に透明な防湿膜をさらに介在した３層積層膜であることを特徴とする請求項８ないし１２いずれか記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。

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