JP2011138776A - バリア・フィルム複合体及びこれを含む表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】伸長可能であり、バリア層のクラックの発生を防止したり、クラックを最小化して補償しうるバリア・フィルム複合体及びこれを含む表示装置を提供する。
【解決手段】少なくとも１つのデカップリング層と少なくとも１つのバリア層とが積層されたバリア・フィルム複合体において、前記バリア層は、第１部分、及び前記第１部分より薄い第２部分を含むことを特徴とするバリア・フィルム複合体である。
【選択図】図７

Description

本発明は、バリア・フィルム複合体及びこれを含む表示装置に関する。

多層のバリア（ｂａｒｒｉｅｒ）層とデカップリング（ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ）層とが交互に積層された構造を有する薄膜のバリア・フィルム複合体が知られている。かようなバリア・フィルム複合体は、典型的には、気相蒸着のように、バリア材料とデカップリング材料とを交互に層状に蒸着することによって形成される。デカップリング層は、一般的には、数十μｍ以下の厚さを有するが、バリア層は、典型的には、数百Åの厚さを有する。

フィルム上に多層のバリア層がコーティングされたバリア・フィルム複合体は、例えば、特許文献１〜９に開示されているように、非常に優れたバリア性能を有する。

米国特許第６，２６８，６９５号明細書 米国特許第６，５２２，０６７号明細書 米国特許第６，５７０，３２５号明細書 米国特許第６，８６６，９０１号明細書 米国特許第７，１９８，８３２号明細書 米国特許出願第１１／０６８，３５６号明細書 米国特許出願第１１／６９３，０２０号明細書 米国特許出願第１１／６９３，０２２号明細書 米国特許出願第１１／７７６，６１６号明細書

しかしながら、伸長可能な（ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ）多層構造のバリア・フィルム複合体においては、力を加えた際にバリア層にクラックが生じる場合がある。

そこで本発明は、伸長可能であり、バリア層のクラックの発生を防止したり、クラックを最小化して補償しうるバリア・フィルム複合体、及びこれを用いた表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、少なくとも１つのデカップリング層と少なくとも１つのバリア層とが積層されたバリア・フィルム複合体において、前記バリア層は、第１部分、及び前記第１部分より薄い第２部分を含むことを特徴とするバリア・フィルム複合体を提供する。

本発明の一実施形態によれば、前記バリア層は、無機材料を含むことができる。

本発明の他の実施形態によれば、前記バリア層は、単一の金属、２以上の材料を含む金属混合物、金属間化合物、合金、金属酸化物、混合金属酸化物、金属フッ化物、混合金属フッ化物、金属窒化物、混合金属窒化物、金属炭化物、混合金属炭化物、金属炭窒化物、混合金属炭窒化物、金属酸窒化物、混合金属酸窒化物、金属ホウ化物、混合金属ホウ化物、金属酸ホウ化物、混合金属酸ホウ化物、金属シリサイド、混合金属シリサイド、及びこれらの組み合わせから選択される少なくとも一つを含むことができる。

本発明の他の実施形態によれば、前記第１部分及び前記第２部分は、同一材料から形成されうる。

本発明の他の実施形態によれば、前記第２部分は、前記第１部分より強度が弱い材料から形成されうる。

本発明の他の実施形態によれば、前記第２部分の厚さは、可変である。

本発明の他の実施形態によれば、前記第２部分の厚さは、第２部分のエッジから中央部に向かって段階的に薄くなりうる。

本発明の他の実施形態によれば、前記バリア層は、１層に複数個の前記第２部分を含みうる。

本発明の他の実施形態によれば、前記複数個の第２部分のピッチが、同じでありうる。

本発明の他の実施形態によれば、前記デカップリング層および前記バリア層は、複数の層が交互に積層されうる。

本発明の他の実施形態によれば、前記複数のバリア層のうち１層に位置した第２部分の位置と、１層の前記デカップリング層を挟んで隣接した他のバリア層に位置した第２部分の位置とが重畳（ｏｖｅｒｌａｐ）しない。

本発明の他の実施形態によれは、第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第１基板と第２基板との間に位置した発光素子と、を含み、前記第１基板と第２基板とのうち少なくとも一つは、前述のバリア・フィルム複合体である。

本発明の他の実施形態によれば、前記発光素子は、有機発光素子である。

本発明によるバリア・フィルム複合体によれば、応力を緩和し、伸長自在の柔軟な構造体が得られうる。

バリア・フィルム複合体及びその製造方法を示す概略図である。 バリア・フィルム複合体及びその製造方法を示す概略図である。 バリア・フィルム複合体及びその製造方法を示す概略図である。 図１Ｃのバリア・フィルム複合体が適用された有機発光表示装置の概略図である。 バリア・フィルム複合体及びその製造方法を示す概略図である。 バリア・フィルム複合体及びその製造方法を示す概略図である。 バリア・フィルム複合体及びその製造方法を示す概略図である。 バリア・フィルム複合体の概略図である。 バリア・フィルム複合体の概略図である。 バリア・フィルム複合体の概略図である。 バリア・フィルム複合体の概略図である。 本発明の一実施形態によるバリア・フィルム複合体の概略図である。 図７のバリア・フィルム複合体が適用された有機発光表示装置の概略図である。 本発明の他の実施形態によるバリア・フィルム複合体の概略図である。

本発明の一実施形態は、少なくとも１つのデカップリング層と少なくとも１つのバリア層とが交互に積層されたバリア・フィルム複合体において、前記バリア層は、第１部分、及び前記第１部分より薄い第２部分を含むことを特徴とするバリア・フィルム複合体である。

フィルム上に多層のバリア層がコーティングされたバリア・フィルム複合体は、例えば、特許文献１〜９に開示されているように、非常に優れたバリア性能を有する。

バリア層の数は特に制限されない。必要なバリア層の数は、使われる基板の材料と、必要な透過抵抗（ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）の程度とに依存する。応用によっては、１つまたは２つのバリア層であれば、十分なバリア特性を提供できる。最も厳しい応用においては、５つまたはそれ以上のバリア層を含む複合体が要求されうる。

前記バリア・フィルム複合体は、１層またはそれ以上のデカップリング層、及び１層またはそれ以上のバリア層を有することができる。１層のデカップリング層と１層のバリア層とが位置したり、１層またはそれ以上のバリア層の一面に、１層またはそれ以上のデカップリング層が位置したり、１層またはそれ以上のバリア層の両面に、１層またはそれ以上のデカップリング層が位置したり、１層またはそれ以上のデカップリング層の両面に、１層またはそれ以上のバリア層が位置しうる。重要な特徴は、前記バリア・フィルム複合体が、少なくとも１層のデカップリング層と、少なくとも１層のバリア層とを有するということである。前記バリア・フィルム複合体に含まれるバリア層は、互いに同じ材料または異なる材料から構成されうる。同様に、デカップリング層も互いに同じ材料または異なる材料から構成されうる。

バリア層は、典型的には、約１００Åないし２，０００Åの厚みを有する。前記バリア層が第１部分および第２部分を含む場合、前記第１部分の厚さが、約１００Åないし２，０００Åでありうる。好ましくは、最初のバリア層は、後続バリア層（最初のバリア層の後に形成される１以上のバリア層）よりも厚い。例えば、最初のバリア層は、約１０００Åないし約１，５００Åの範囲である。後続バリア層は、約４００Åないし約５００Åの範囲でありうる。一実施形態によれば、最初のバリア層は、後続バリア層より薄い。例えば、最初のバリア層が約１００Åないし約４００Åの範囲であり、後続バリア層は、約４００Åないし約５００Åでありうる。デカップリング層は、典型的には、約０．１μｍないし約１０μｍの厚みでありうる。好ましくは、最初のデカップリング層は、後続デカップリング層より厚い。例えば、最初のデカップリング層は、約３μｍないし５μｍの範囲であり、後続デカップリング層は、約０．１μｍないし２μｍでありうる。

前記バリア・フィルム複合体は、同一の層または異なる層を有することができ、前記層は、同一順序、あるいは異なる順序によって形成されうる。

上記の少なくとも１つのデカップリング層は、同一のデカップリング材料、または異なるデカップリング材料によって形成されうる。前記デカップリング層は、例えば、有機高分子、無機元素を含む高分子、有機金属高分子、有機／無機ハイブリッド（ｈｙｂｒｉｄ）高分子系及びこれらの組み合わせから選択される任意の適切なデカップリング材料によって構成されうるが、これらに限定されるものではない。有機高分子としては、例えば、ポリウレタン(ウレタン樹脂)、ポリアミド、ポリイミド、ポリブチレン、ポリイソブチレン、ポリイソプレン、ポリオレフィン、ポリエポキシ(エポキシ樹脂)、パリレン、ベンゾシクロブタジエン、ポリノルボルネン、ポリアリールエーテル、ポリカーボネート、アルキド（アルキド樹脂）、ポリアニリン、エチレンビニルアセテート、エチレンアクリル酸共重合体及びこれらの組み合わせから選択される材料が用いられうるが、これらに限定されるものではない。無機元素を含む高分子としては、例えば、ポリシリコン（シリコン樹脂）、ポリホスファゼン、ポリシラザン、ポリカルボシラン、ポリカルボラン、ポリ（カルボランシロキサン）、ポリシラン、ポリ（ホスホニトリル）、窒化硫黄ポリマー（ｓｕｌｆｕｒ ｎｉｔｒｉｄｅ ｐｏｌｙｍｅｒ）、ポリシロキサン（シリコーン樹脂）及びこれらの組み合わせから選択される材料が用いられうるが、これらに限定されるものではない。有機金属高分子は、典型元素金属、遷移金属、ランタノイド／アクチノイド金属、またはこれらの組み合わせから選択される金属を含む有機金属高分子でありうるが、これらに限定されるものではない。有機／無機ハイブリッド高分子系は、有機的に修飾されたケイ酸塩（ｏｒｇａｎｉｃａｌｌｙ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｓｉｌｉｃａｔｅｓ）、プレセラミック高分子（ｐｒｅｃｅｒａｍｉｃ ｐｏｌｙｍｅｒ）、ポリイミド−シリカ・ハイブリッド、（メタ）アクリレート−シリカ・ハイブリッド、ポリジメチルシロキサン−シリカ・ハイブリッド及びこれらの組み合わせから選択されうるが、これらに限定されるものではない。

上述の少なくとも１つのバリア層は、同一のバリア材料、または異なるバリア材料によって形成されうる。前記バリア層は、任意の適切なバリア材料から構成されうる。金属を含む適切な無機材料としては、例えば、単一の金属、２以上の金属を含む金属混合物、金属間化合物、合金、金属酸化物、混合金属酸化物、金属フッ化物、混合金属フッ化物、金属窒化物、混合金属窒化物、金属炭化物、混合金属炭化物、金属炭窒化物、混合金属炭窒化物、金属酸窒化物、混合金属酸窒化物、金属ホウ化物、混合金属ホウ化物、金属酸ホウ化物、混合金属酸ホウ化物、金属シリサイド、混合金属シリサイド、及びこれらの組み合わせから選択される材料が用いられるが、これらに限定されるものではない。金属としては、例えば、遷移（ｄ−ブロック）金属、ランタノイド（ｆ−ブロック）金属、アルミニウム、インジウム、ゲルマニウム、スズ、アンチモン、ビスマス、及びこれらの組み合わせから選択されうるが、これらに限定されるものではない。これらの金属を含む材料の多くは、導体または半導体でありうる。フッ化物及び酸化物は、特に制限されないが、誘電体（絶縁体）、半導体及び金属導電体から選択される１以上でありうる。導電体酸化物は、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｄｏｐｅｄ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化アンチモンスズ（ＡＴＯ：ａｎｔｉｍｏｎｙ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、酸化チタン（ＴｉＯ_ｘ、ここで０．８≦ｘ≦１）、及び酸化タングステン（ＷＯ_ｘ、ここで２．７≦ｘ＜３．０）から選択される１以上でありうるが、これらに限定されるものではない。ｐ型半導体及び非金属を含む適切な無機材料としては、例えば、ケイ素、ケイ素化合物、ホウ素、ホウ素化合物、非晶質炭素およびダイアモンドライクカーボンなどの炭素化合物、及びこれらの組み合わせから選択されうるが、これらに限定されるものではない。ケイ素化合物としては、例えば、シリコン酸化物（ＳｉＯ_ｘ、ここで１≦ｘ≦２）、ポリケイ酸（ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｉｃ ａｃｉｄ）、アルカリケイ酸塩（ａｌｋａｌｉ ｓｉｌｉｃａｔｅ）、アルカリ土類ケイ酸塩（ａｌｋａｌｉｎｅ ｅａｒｔｈ ｓｉｌｉｃａｔｅ）、ケイ酸アルミニウム（Ａｌ_ｘＳｉＯ_ｙ）、シリコン窒化物（ＳｉＮ_ｘＨ_ｙ、ここで０≦ｙ＜１）、シリコン酸窒化物（ＳｉＮ_ｘＯ_ｙＨ_ｚ、ここで０≦ｚ＜１）、シリコン炭化物（ＳｉＣ_ｘＨ_ｙ、ここで０≦ｙ＜１）、及びシリコンアルミニウム酸窒化物（ＳｉＡｌＯＮ）から選択されうるが、これらに限定されるものではない。ホウ素化合物としては、例えば、ホウ素炭化物、ホウ素窒化物、ホウ素酸窒化物、ホウ素炭窒化物、及びこれらの組み合わせから選択されうるが、これらに限定されるものではない。

前記バリア層は、例えば、一般的な真空工程であるスパッタリング、蒸着、昇華、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、プラズマ強化化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）、電子サイクロトロン共鳴−プラズマ強化化学気相蒸着（ＥＣＲ−ＰＥＣＶＤ）、及びこれらの組み合わせから選択される適切な工程で蒸着されうるが、これらに限定されるものではない。

前記デカップリング層は、平坦度の高い表面を与えうる、大気工程及び真空工程を含む任意の公知の工程で作製されうる。前記デカップリング層は、液体の層をデポジットした後、前記液体の層を固体フィルムに処理する工程によって形成されうる。前記デカップリング層を液体としてデポジットすると、液体が基板や下層に存在するディフェクト上に流れ、低い領域を満たし、高い位置の点を覆うため、非常に改善された平坦度を有する表面を提供できる。デカップリング層が固体フィルムに処理される際、改善された表面の平坦度は、維持されうる。液体材料で層をデポジットし、その液体の層を固体フィルムに処理する適切な工程は、真空工程及び大気工程を含みうるが、これらに限定されるものではない。適切な真空工程としては、例えば、米国特許第５，２６０，０９５号、同第５，３９５，６４４号、同第５，５４７，５０８号、同第５，６９１，６１５号、同第５，９０２，６４１号、同第５，４４０，４４６号及び同第５，７２５，９０９号に開示された工程が用いられうるが、これらに限定されるものではない。米国特許第５，２６０，０９５号、同第５，３９５，６４４号及び同第５，５４７，５０８号に開示された液体拡散装置（ｌｉｑｕｉｄ ｓｐｒｅａｄｉｎｇ ａｐｐａｒａｔｕｓ）によれば、液体状の単量体を受け基板上に離れて位置する領域に正確に印刷することができる。

適切な大気工程としては、例えば、スピンコーティング、印刷法、インクジェット印刷法及び／またはスプレー法などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。大気工程は、周辺大気を利用できる約１大気圧下で進められる工程を意味する。大気工程の利用は、バリア層を蒸着する真空環境下の操作と、デカップリング層に係わる周辺条件下の操作とを繰り返さなければならない問題、及び環境に敏感な素子を酸素及び水分のような環境的な混入物質にさらす問題などを含み、困難である。かような問題点を緩和するための１つの方法は、大気工程の間、受け基板の環境的な混入物質に対する露出を調節するために、特別のガス（パージガス）を使用する方法である。例えば、前記工程は、バリア層蒸着のための真空環境と、大気工程のための周辺圧力（ａｍｂｉｅｎｔ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）窒素環境との間を交互に繰り返すことを含む。インクジェット印刷法などの印刷法によれば、マスクを使用せずに、デカップリング層を正確な領域にデポジットすることができる。

デカップリング層を設ける１つの方法は、高分子前駆体を含む（メタ）アクリレートのような高分子前駆体をデポジットし、前記高分子前駆体をインサイチュ（ｉｎ ｓｉｔｕ）で重合してデカップリング層を形成する方法である。本明細書中、高分子前駆体という用語は、重合して、高分子を形成できる材料を意味し、単量体、オリゴマー、および樹脂などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。デカップリング層を設ける他の方法として、プレセラミック（ｐｒｅｃｅｒａｍｉｃ）前駆体を、液体としてスピンコーティングでデポジットした後、固体層に変換する方法が挙げられる。ガラスまたは酸素コーティングされた基板上に直接形成されたかようなタイプのフィルムは、全熱変換（ｆｕｌｌ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）が可能である。一部の柔軟性基板と相溶性を有する温度で、セラミックに全部が変換されるわけではないが、架橋ネットワーク構造（ｃｒｏｓｓ−ｌｉｎｋｅｄ ｎｅｔｗｏｒｋ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）への部分的な変換で十分である。かようなタイプの高分子の一部の架橋および／または高密度化に電子ビーム法が用いられうる。基板が電子ビームの露出下で取り扱い可能であれば、基板の熱的制限を克服するために、熱的手法と組み合わせて電子ビーム法が用いられうる。デカップリング層を設けるさらに他の方法として、高分子前駆体のような材料を液体状態で、融点以上の温度でデポジットし、連続してデポジットされた高分子前駆体を適所で冷却する方法が挙げられる。

バリア・フィルム複合体を設ける方法は特に制限されないが、例えば、基板を提供し、バリア蒸着ステーション（ｓｔａｔｉｏｎ）で、前記基板に隣接してバリア層を蒸着することを含む方法が用いられうる。バリア層が形成された基板は、デカップリング材料デポジットステーションに移動する。開口が備わったマスクが提供され、これによって前記バリア層によって覆われた領域内に前記領域よりも小さな領域に、デカップリング層がデポジットされるようにする。最初に形成される層は、バリア・フィルム複合体の設計に応じて、バリア層またはデカップリング層でありうる。

このように形成されたバリア・フィルム複合体は、相対的に柔軟である。前記バリア・フィルム複合体は、典型的には、７ｍｍ半径スピンドルに巻いた場合にはじめて、クラッキング（ｃｒａｃｋｉｎｇ）が始まる。現段階で、薄い（約６０ｎｍ）アルミニウム酸化物バリア層を有するバリア・フィルム複合体は、約０．７５％の引っ張り歪み（ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒａｉｎ）の付近で、クラックを示し始める。材料や接着性の最適化によって、クラックが生じ始める閾値をさらに高い値に移動させることができると考えられるが、数パーセントの延伸率までは伸長しないであろう。

本発明のバリア・フィルム複合体は、ほぼ無応力（ｓｔｒｅｓｓ ｆｒｅｅ）（アルミニウム酸化物層の引っ張りストレス（ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｓｓ）は、わずか４７１ＭＰａであり、高分子層の引っ張りストレスは、これよりはるかに低い）であることがわかり、結果的に、平坦であり、熱処理下でカール（ｃｕｒｌ）が生じないフィルムが得られうる。

本来の多層バリア・フィルムのバリア特性は、好ましくは、１×１０^−６ｇ／ｍ^２／ｄａｙの水蒸気透過速度（ＷＶＴＲ；ｗａｔｅｒ ｖａｐｏｒ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｒａｔｅ）を示す。

伸長可能なバリア・フィルム複合体は、環境に配慮した材料と部材とに適用され、フレキシブルディスプレイや太陽電池から、自動車のバンパー、腐食防止のための医療的適用にまで、広範囲で適用することができる。

三次元構造体に、例えば塗料を湿式またはスプレーコーティングする代わりに、次第に多くの産業で、環境を破壊する化学物質を用いた湿式工程や、結果として生じる混入物質及び流出廃棄物の処理を回避することができ、例えば、自動車のバンパーのような対象にラッピング可能であり、かつモールディング可能なコーティングが要求されている。

本発明の伸長可能なバリア・フィルム複合体は、例えば、前記バリア・フィルム複合体をモールドに入れ、プラスチックを前記モールドに注入することによって、外側にバリア・フィルム複合体のコーティングが形成された三次元構造体を作製することに適用されうる。

伸長可能なバリア・フィルム複合体は、錠剤個別包装のための医療用包装にも潜在的に適用されうる。

上記のような構造体を実現する数多くの方法がある。かような方法は、前記バリア層の柔軟性を使用したり、前記バリア層が伸長時に壊れることを考慮している。

本発明の目的は、バリア層のクラッキングを防止したり、クラックを最小化して補償することである。得られたバリアは、１×１０^−６ｇ／ｍ^２／ｄａｙのＷＶＴＲを充足しない場合もあるが、依然としてポリクロロトリフルオレンフィルム（Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．から購入可能（ＡＣＬＡ（登録商標)フィルム）のような均一構造のバリア・フィルムより、１００倍高いＷＶＴＲを有しうる。

図１Ａないし図１Ｃは、本発明の一実施形態によるバリア・フィルム複合体及びその製造方法を示す概略図である。

図１Ａを参照すれば、はじめに、波状またはバブル状の表面１１０を備えたモールド１０５を準備する。上述のように、波状またはバブル状の表面１１０を設けるために、モールド１０５は、エンボス加工されたり、またはフォトリソグラフィ法によって形成されうる。

前記モールド１０５の表面１１０に一致するように、デカップリング層１１５及びバリア層１２０が形成される。従って、デカップリング層１１５及びバリア層１２０は、非常に柔軟であり、弾性の波状構造を形成する。結果として、デカップリング層１１５及びバリア層１２０は、伸長可能な（ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ）構造となる。好ましくは、デカップリング層１１５がモールド１０５の表面１１０上にコーティングされ、その後、バリア層１２０が、デカップリング層１１５上に、デカップリング層１１５に沿ってスパッタリングされる。図１では、デカップリング層１１５がモールド１０５の表面１１０に直接形成されるが、上述のように、これは例示であり、デカップリング層１１５とバリア層１２０との積層順序は変わりうる。デカップリング層１１５としては、例えば、低いガラス転移温度（Ｔｇ）（例えば、約−８０℃ないし約４０℃）を有する架橋アクリレートが用いられうるが、これに限定されるものではない。この工程は必要な場合、複数回反復され、デカップリング層１１５とバリア層１２０とが互いに追従した、交互になった層を設けることができる。

図１Ｂを参照すれば、好ましくは、デカップリング層１１５とバリア層１２０とが交互に積層された層の一面に、フィルム１２５が積層される。フィルム１２５には、デカップリング層１１５とバリア層１２０との波状が転写され、一面が波状を形成する。フィルム１２５は、好ましくは、伸長可能な材料によって形成される。従って、フィルム１２５は伸長可能な構造となる。かようなフィルム１２５としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート及びそれらの組み合わせから選択される少なくとも１つが用いられうるが、これらに限定されるものではない。

図１Ｃを参照すれば、デカップリング層１１５とバリア層１２０とが交互になった層、及びフィルム１２５から構成されたバリア・フィルム複合体１から、モールド１０５が剥離（ｒｅｌｅａｓｅ）される。モールド１０５のバリア・フィルム複合体１からの剥離を円滑にするために、モールド１０５の表面１１０と、前記表面１１０に直接形成される層との接着力は、フィルム１２５とデカップリング層１１５およびバリア層１２０が交互に積層された層との接着力より小さいことが好ましい。

結果として、モールド１０５が剥離され、残ったデカップリング層１１５とバリア層１２０とが交互に積層された層と、フィルム１２５とから構成されたバリア・フィルム複合体１は、非常に柔軟であり、かつ弾性の高分子波型構造体（波状の表面を有し、伸縮性を示す、高分子を基材とする構造）を提供できる。また、湿式またはスプレーコーティングの代わりに、前述のように、モールド１０５を利用したモールディング法を利用し、波型の構造体を形成することによって、環境汚染問題を低減することができる。

図２は、図１Ｃのバリア・フィルム複合体が適用された有機発光表示装置の概略図である。

前述のように、バリア・フィルム複合体は、環境に配慮した材料および部材と共に用いられ、またフレキシブル表示装置に用いられうる。有機発光表示装置は、酸素と水分とに弱い有機発光層を有し、次世代表示装置として、フレキシブル表示装置としての要求が高い。

図２を参照すれば、有機発光表示装置１００は、基板１０の一面に、有機発光素子２０を備え、有機発光素子２０をバリア・フィルム複合体１を用いて封止している。図２には、バリア・フィルム複合体１が有機発光素子２０の封止部材として使われている例が示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。バリア・フィルム複合体１は、基板１０としても用いられうる。バリア・フィルム複合体１が封止部材としてのみ用いられる場合、基板１０は、例えば、プラスチック、ポリイミドのようなフレキシブル材料を含みうる。

有機発光素子２０は、第１電極層２１、有機発光層２３及び第２電極層２５を含む。

第１電極層２１及び第２電極層２５は、それぞれアノード及びカソードのうちいずれか一つとして用いられ、好ましくは、反射電極、透明電極または半透明電極でありうる。

有機発光層２３は、好ましくは、低分子有機材料または高分子有機材料を含みうる。有機発光層２３が、低分子有機材料を含む場合、好ましくは、発光層２３上に正孔輸送層（ＨＴＬ）および正孔注入層（ＨＩＬ）が順に積層され、発光層２３の反対側の表面に電子輸送層（ＥＴＬ）及び電子注入層（ＥＩＬ）が順に積層される。それ以外にも、必要に応じて多様な層が積層されうる。使用可能な低分子量有機材料としては、例えば、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ、Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ＮＰＢ）、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）などが挙げられるがこれらに制限されない。一方、有機発光層２３が高分子有機材料である場合、有機発光層２３以外に、正孔輸送層（ＨＴＬ）が含まれうる。正孔輸送層としては、例えば、ポリ−（２，４）−エチレン−ジヒドロキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）や、ポリアニリン（ＰＡＮＩ）などが使用できる。使用可能な高分子有機材料としては、例えば、ポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）系高分子及びポリフルオレン系高分子などが使用できるがこれらに限定されない。

前述のように、バリア・フィルム構造体１を含む有機発光表示装置１００は、柔軟であって弾性の構造を有し、フレキシブルディスプレイを具現できる。また、バリア・フィルム構造体１は、クラックが発生しない、または発生しにくく、したがって外部の水分と酸素とから有機発光層を保護することができる。

前述の説明は、有機発光表示装置を中心に記述したが、それらに限定されるものではない。すなわち、本実施形態によるバリア・フィルム複合体は、多様な表示装置に適用されうる。

図３Ａないし図３Ｃは、本発明の他の実施形態によるバリア・フィルム複合体２及びその製造方法を示す概略図である。

図３Ａを参照すれば、第１層１４０、及び第１層上の第２層１４５が形成され、前記第２層１４５上に、局所的に第１光照射Ｌ１が実施される。第１層１４０は、例えば、柔軟性材料であるプラスチックを含みうる。第２層１４５は、例えば、低いガラス転移温度（Ｔｇ）を有するソフト・モノマーを含みうる。ソフト・モノマーは、好ましくは、ｎ−ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート及びイソオクチルアクリレートなどの長鎖アルキルアクリレート（ｌｏｎｇｅｒ ｃｈａｉｎ ａｌｋｙｌ ａｃｒｙｌａｔｅ）から選択される。第１光照射Ｌ１は、例えば、レーザ・ライティング（ｌａｓｅｒ ｗｒｉｔｉｎｇ）、またはマスクを介した照射によって行なわれうる。

図３Ｂを参照すれば、第１光照射Ｌ１によって、第２層１４５の一面に、波状の表面１５０が形成される。第１光照射Ｌ１によって局所的に照射された第２層１４５の一面は、収縮されたり拡張されて波状を形成し、第２光照射（図示せず）によって、波状が固定される。

図３Ｃを参照すれば、第２層１４５の波状表面１５０上に、前述の実施形態と同様に、デカップリング層１１５とバリア層１２０とを積層する。第２層１４５上には、デカップリング層１１５とバリア層１２０との波状が転写され、一面が波状を形成する。

前述のように、第１層１４０、前記第１層１４０上に一面が波状に形成された第２層１４５、及び波状のデカップリング層１１５とバリア層１２０とが交互になった層から構成されたバリア・フィルム複合体２は、非常に柔軟であって弾性の高分子波型構造体を提供できる。また、湿式またはスプレーコーティングの代わりに、前述のような光照射を利用して、波型の構造体を形成することによって、環境汚染問題を減らすことができる。

図４は、三次元構造のバリア・フィルム複合体３の概略図である。

２００７年１月２６日付で、題目「Ｔｈｒｅｅ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ Ｂａｒｒｉｅｒ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ」で提出された米国特許出願第１１／６２７５８３号に記載された三次元バリアの製造方法が参照されうる。

図４を参照すれば、デカップリング層としての高分子材料のバブル３１０は、バリア材料で形成されたバリア層３１５によって覆い包まれる。高分子材料のバブル３１０は、柔軟であって伸長可能である。伸長するとき、ほとんどのバブルは延びるが、破損されない。一部のバブルが破損されても、その破損された部分は、他のバブルによって覆われるために、それによって外側に直接通じる経路を提供しない。

図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の他の実施形態によるバリア・フィルム複合体４−１、４−２の概略図である。

図５Ａを参照すれば、バリア・フィルム複合体４−１は、二重のバリア層４０５、４１０を含む。単層のバリア層の代わりに、バリア層４０５、４１０は、ゴムのように伸長可能な薄膜状（約１０ｎｍないし約１００ｎｍ）の高分子薄膜層４１５によって分離される２層のバリア層４０５、４１０からなる。ここで、前記高分子薄膜層４１５は、デカップリング層として作用しうる。ゴムのように伸長可能な高分子は、好ましくは、低いガラス転移温度（Ｔｇ）を有する架橋アクリレートを含みうるが、これに限定されるものではない。

図５Ｂを参照すれば、バリア・フィルム複合体４−２の高分子薄膜層４１５は、好ましくは、ゲッタ（ｇｅｔｔｅｒ）材料４２０を含む。ゲッタ材料１２０の粒子サイズは、ナノメートルスケール（例えば、約１ｎｍないし約１００ｎｍ）でありうる。前記ゴムのように伸長可能な高分子薄膜層４１５は、好ましくは無機酸化物または窒化物の粒子を含み、水分が蛇行するような経路（ｔｏｒｔｕｏｕｓ ｐａｔｈ）を与えうる。

図６は、本発明の他の実施形態によるバリア・フィルム複合体５の概略図である。

図６を参照すれば、バリア・フィルム複合体５は、バリア層（無機バリア層）５０５とデカップリング層５１０との交互層を有する。各無機バリア層５０５は、ゲッタ材料の薄膜層５１５によって覆われている。バリア・フィルム複合体５が伸長するとき、無機バリア層５０５にクラックが生じうるが、ゲッタ層５１５は、前記クラックの影響を減らすことが可能である。

図７は、本発明の他の実施形態によるバリア・フィルム複合体６の概略図である。

図７を参照すれば、バリア・フィルム複合体６は、交互に積層された複数のバリア層６０５とデカップリング層６１０とを含む。

バリア層６０５は、無機材料を含むことができ、上述のように、好ましくは、単一の金属、２またはそれ以上の金属を含む金属混合物、金属間化合物、合金、金属酸化物、混合金属酸化物、金属フッ化物、混合金属フッ化物、金属窒化物、混合金属窒化物、金属炭化物、混合金属炭化物、金属炭窒化物、混合金属炭窒化物、金属酸窒化物、混合金属酸窒化物、金属ホウ化物、混合金属ホウ化物、金属酸ホウ化物、混合金属酸ホウ化物、金属シリサイド、混合金属シリサイド、ならびにこれらの組み合わせから選択される少なくとも１つを含む。

バリア層６０５は、第１部分６１５と、前記第１部分６１５より薄い第２部分６２０とを含む。従って、第２部分６２０は、第１部分６１５より小さい力学的強度を有する。従って、バリア・フィルム複合体６に引っ張り力が加えられると、第２部分６２０は、応力を緩和して、バリア・フィルム複合体６が伸長可能となる。なお、バリア・フィルム複合体６が複数のバリア層６０５を有する場合、少なくとも１層のバリア層６０５が第１部分６１５と、前記第１部分６１５より薄い第２部分６２０とを含む。好ましくは、前記バリア層は、実質的に第１部分および第２部分から構成される。

第１部分６１５及び第２部分６２０は、同一材料によって形成されうる。または、第１部分６１５と第２部分６２０は、異なる材料によっても形成されてもよく、この際、第２部分６２０を形成する材料は、第１部分６１５を形成する材料より、力学的強度が低い材料でありうる。

第２部分６２０の厚みは、可変でありうる。例えば、図７に示されているように、第２部分６２０の厚みは、エッジから中央部へ行くほど薄くなるクサビ状でありうるが、これに限定されるものではない。

１層のバリア層６０５に、複数個の第２部分６２０が形成されうる。このとき、複数個の第２部分６２０のピッチＰ（ｐｉｔｃｈ）は、同一でありうるが、これに限定されるものではない。前記のような複数個の第２部分６２０は、例えば、シャドーマスクを使用することによって形成されうるが、これに限定されるものではない。

バリア・フィルム複合体６は、好ましくは、複数のバリア層６０５を備え、このとき、各バリア層６０５に形成された各第２部分６２０の位置は、好ましくは、デカップリング層６１０を挟んで隣接するバリア層の第２部分の位置と重畳しないように形成されうる。１層のバリア層６０５に複数の第２部分６２０が存在する場合、少なくとも１つの第２部分の位置が他の層の第２部分の位置と重ならないことが好ましい。このようにすることによって、バリア・フィルム複合体６が伸長されて、バリア層６０５の内部にクラックが発生しても、各バリア層６０５に位置した第２部分６２０間の間隔は、さらに広くなり、第２部分６２０によって生じる外部混入経路が長くなるために、前記クラックによる影響を小さくすることが可能である。

図８は、図７のバリア・フィルム複合体６が適用された有機発光表示装置２００の概略図である。

図８を参照すれば、本実施形態による有機発光表示装置２００は、基板１０の一面に有機発光素子２０が備えられ、有機発光素子２０をバリア・フィルム複合体６が封止している。図８には、バリア・フィルム複合体６が有機発光素子２０の封止部材として用いられている例が示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。バリア・フィルム複合体６は、基板１０としても用いられうる。バリア・フィルム複合体６が封止部材としてのみ使われる場合、基板１０は、例えば、プラスチック、ポリイミドのようなフレキシブル材料を含む。

有機発光素子２０は、好ましくは、第１電極層２１、有機発光層２３及び第２電極層２５を含む。前述の有機発光表示装置１００を参照し、有機発光素子２０に係わる詳細な説明は省略する。

前述のように、バリア・フィルム複合体６を含む有機発光表示装置２００は、結果として、柔軟であって弾性の構造体を形成することによって、フレキシブルディスプレイを具現できる。また、クラック発生を抑制したり、クラックが発生しても、第２部分６２０間の間隔が広がり、外部混入経路が長くなるために、前記クラックによる影響を低減し、外部の水分と酸素とから有機発光層を保護することができる。

図９は、本発明の他の実施形態によるバリア・フィルム複合体７の概略図である。

図９を参照すれば、バリア・フィルム複合体７は、基板７０５上に、交互に積層されたバリア層７１０とデカップリング層７１５とを有する。部分的な透明度のロスが許容されるならば、前記バリア層７１０の内部に、第２部分として、金属リブ７２０が位置しうる。この際、金属リブ７２０の部分以外の部分を第１部分とする。金属リブ７２０は、例えば、軽金属またはその合金、スズ、インジウム及びこれらの組み合わせから選択される材料でありうるが、これらに限定されるものではない。金属リブ７２０は、破損することなく伸長しうる。前記金属リブ７２０は、二次元的でありうる。

バリア・フィルム複合体を設ける他の方法として、スズのように軟性（ｄｕｃｔｉｌｅ）の柔軟な金属または金属合金から、バリア層を設けることを含む方法が用いられうる。かような多層の構造体は、使われた層の数と厚みとによって、半透明または不透明でありうる。透明なバリア層を必要としない場合であれば、かようなバリア・フィルム複合体が適用されうる。

バリア・フィルム複合体を設ける他の方法として、無機酸化物または窒化物のナノ粒子の薄膜層でバリア層を覆う方法が用いられうる。前記バリア層は、伸長されるときにクラックが生じることがあるが、ナノ粒子は、経路長を蛇行して長くすることによって、生成されたクラックの効果を低減させるのである。

バリア・フィルム複合体を設ける他の方法として、柔軟な基板を伸長し、それが伸長されている間、基板上に、バリア層を蒸着する方法が用いられうる。引っ張りが緩和される際に、前記バリア層は、圧縮される。かような構造体は、バリア層を伸長可能にするのである。

１、２、３、４−１、４−２、５、６、７ バリア・フィルム複合体、
１０、７０５ 基板、
２０ 有機発光素子、
２１ 第１電極層、
２３ 有機発光層、
２５ 第２電極層、
１００、２００ 有機発光表示装置、
１０５ モールド、
１１０、１５０ 表面、
１１５、５０５、５１０、６１０、７１５ デカップリング層、
１２０、３１５、４０５、４１０、６０５、７１０ バリア層、
１２５ フィルム、
１４０ 第１層、
１４５ 第２層、
３１０ バブル、
４１５ 高分子薄膜層、
４２０ ゲッタ材料、
５１５ ゲッタ材料の薄膜層（ゲッタ層）、
６１５ 第１部分、
６２０ 第２部分、
７２０ 金属リブ、
Ｌ１ 第１光照射、
Ｐ ピッチ。

Claims (13)

1. 少なくとも１つのデカップリング層と少なくとも１つのバリア層とが積層されたバリア・フィルム複合体において、
   前記バリア層は、第１部分、及び前記第１部分より薄い第２部分を含むことを特徴とするバリア・フィルム複合体。
2. 前記バリア層は、無機材料を含むことを特徴とする請求項１に記載のバリア・フィルム複合体。
3. 前記バリア層は、単一の金属、２以上の金属を含む金属混合物、金属間化合物、合金、金属酸化物、混合金属酸化物、金属フッ化物、混合金属フッ化物、金属窒化物、混合金属窒化物、金属炭化物、混合金属炭化物、金属炭窒化物、混合金属炭窒化物、金属酸窒化物、混合金属酸窒化物、金属ホウ化物、混合金属ホウ化物、金属酸ホウ化物、混合金属酸ホウ化物、金属シリサイド、混合金属シリサイド、及びこれらの組み合わせから選択される少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１または２に記載のバリア・フィルム複合体。
4. 前記第１部分及び前記第２部分は、同一材料から形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のバリア・フィルム複合体。
5. 前記第２部分は、前記第１部分より強度が弱い材料から形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のバリア・フィルム複合体。
6. 前記第２部分の厚さは、可変であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のバリア・フィルム複合体。
7. 前記第２部分の厚さは、前記第２部分のエッジから中央部に向かって段階的に薄くなることを特徴とする請求項６に記載のバリア・フィルム複合体。
8. 前記バリア層は、１層に複数個の前記第２部分を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のバリア・フィルム複合体。
9. 前記複数個の第２部分のピッチが、同じであることを特徴とする請求項８に記載のバリア・フィルム複合体。
10. 前記デカップリング層および前記バリア層は、複数の層が交互に積層されたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のバリア・フィルム複合体。
11. 前記複数のバリア層のうち１層に位置した第２部分の位置と、１層の前記デカップリング層を挟んで隣接した他のバリア層に位置した第２部分の位置とが重畳しないことを特徴とする請求項１０に記載のバリア・フィルム複合体。
12. 第１基板と、
    前記第１基板に対向する第２基板と、
    前記第１基板と前記第２基板との間に位置した発光素子と、を含み、
    前記第１基板と前記第２基板とのうち少なくとも一つは、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のバリア・フィルム複合体であることを特徴とする表示装置。
13. 有機発光素子であることを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。