JPH09185994A - エレクトロルミネセンス有機デバイスのパッシベーション方法 - Google Patents

エレクトロルミネセンス有機デバイスのパッシベーション方法

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JPH09185994A JP33490696A JP33490696A JPH09185994A JP H09185994 A JPH09185994 A JP H09185994A JP 33490696 A JP33490696 A JP 33490696A JP 33490696 A JP33490696 A JP 33490696A JP H09185994 A JPH09185994 A JP H09185994A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 支持基板１０上に配置されたエレクトロルミ
ネセンス有機デバイス１１をパッシベーション化する方
法を提供する。 【解決手段】 この方法は、エレクトロルミネセンス有
機デバイスのアレイ１１を形成する個別のピクセルを、
安定金属２０の層でオーバコーティングまたはキャッピ
ングする段階と、安定金属２０の層を、有機金属のバッ
ファ層２２と、このバッファ層２２上の熱係数整合層２
４とを含むバッファ系２２，２４でオーバコーティング
する段階と、熱係数整合層２４上に低浸透率有機層２６
を被着させる段階と、エポキシ封入体２８またはポリマ
・ラミネート・アルミニウム・フォイル３０でエレクト
ロルミネセンス有機デバイスを封止する段階とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、有機デバイスに関し、
さらに詳しくは、パッシベーション化エレクトロルミネ
センス有機デバイスおよびパッシベーション方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】エレクトロルミネセンス有機デバイス、
特に有機発光デバイス（ＬＥＤ）などは、効率的な電子
注入電極および低動作電圧を確保するため、カソードに
おいて仕事関数の低い金属の層を一般に利用する。しか
し、低仕事関数金属は、酸素および湿気に対して反応し
やすく、またその影響を受けやすく、この金属の酸化は
デバイスの寿命を制限する。長期的な安定性および寿命
を達成するために、気密封止が通常必要とされる。いく
つかの種類の気密封止(hermic seal) が利用されている
が、そのうち最も一般的なものは、金属などの非有機材
料である。
【０００３】エレクトロルミネセンス有機デバイスの製
造およびパッシベーション中に発生する別の問題点は、
エレクトロルミネセンス有機デバイスの有機層が高温
（すなわち、一般に約３００°Ｃ以上）に耐えられない
という事実に起因する。多くの場合、有機層の臨界温度
に達することさえも、特に、比較的長い間高温が維持さ
れる場合には、有機材料を劣化させて、最終的なデバイ
スの信頼性および／または寿命を低下させることがあ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】いくつかの種類の気密
封止が利用されるが、そのうち最も一般的なものが金属
缶(metal can) である。しかし、金属缶は製造するのが
きわめて高価で、組み立てるのに多大な労力を必要とす
る。さらに、金属缶は大きくて重いため、エレクトロル
ミネセンス有機デバイスの用途を著しく制限する。
【０００５】エレクトロルミネセンス有機デバイスを気
密封止する最近の手段では、誘電体または金属などの非
有機材料でデバイスをオーバコーティングして、気密封
止を達成する。しかし、エレクトロルミネセンス有機デ
バイスは、誘電体および金属の被着中に通常必要とされ
る高温に対して極めて弱い。従って、低温条件を満たす
ためには、一般にＰＥＣＶＤ方法によってセラミックま
たは金属材料を被着させなければならない。この封止方
法の大きな問題点は、ＰＥＣＶＤ被着中に、エレクトロ
ルミネセンス有機デバイスに対する照射破損の可能性が
高いことである。
【０００６】現在、エレクトロルミネセンス有機デバイ
スを気密封止する比較的安価で便利な方法を考案する必
要がある。
【０００７】本発明の目的は、新規な改善されたパッシ
ベーション化エレクトロルミネセンス有機デバイスおよ
びパッシベーション方法を提供することである。
【０００８】本発明の別の目的は、実施するのが比較的
便利で安価な、エレクトロルミネセンス有機デバイスを
パッシベーション化する新規な改善された方法を提供す
ることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の問題等は、支持基
板上に配置されたエレクトロルミネセンス有機デバイス
をパッシベーション化する方法において、少なくとも部
分的に解決され、上記の目的等は実現され、この方法
は、アレイを構成する個別のピクセルを安定金属でオー
バコーティングあるいはキャッピングする段階と、キャ
ッピングされたピクセルを有機材料のバッファ層でオー
バコーティングする段階と、このバッファ層上に熱係数
整合層(thermal coefficient matching layer)を被着さ
せる段階と、熱係数整合層上に低浸透率非有機層を被着
させる段階と、非有機層上に封止層を被着させて、ＬＥ
Ｄディスプレイ領域全体を封入する段階とによって構成
される。
【００１０】好適な実施例では、ピクセルを安定金属で
オーバコーティングまたはキャッピングすることは、イ
ンジウム（Ｉｎ）の層でキャッピングすることを含み、
バッファ層は、有機ポリマ層または有機金属錯体層のう
ち一方を含み、熱係数整合層は、ゲッタリング材料とし
て機能する活性金属であり、非有機層は、アルミニウム
（Ａｌ）またはインジウム（Ｉｎ）などの安定金属のう
ち一つを含み、ＬＥＤの封止は、エポキシ封入体または
ポリマ・ラミネート・アルミニウム・フォイルのうち一
方で行われる。
【００１１】
【実施例】同様な参照文字は図面を通じて同様な部分を
表している図面を参照して、図１ないし図３は本発明に
よるパッシベーション方法における段階を示す、有機Ｌ
ＥＤアレイの簡略断面図である。
【００１２】特に図１を参照して、基板１０が示され、
この基板１０は、この特定の実施例では、ガラス，石
英，透明な半導体材料など、光学的に透明な材料であ
る。有機発光デバイス（ＬＥＤ）のピクセルのアレイ１
１は、一般にエレクトロルミネセンス有機ＬＥＤの各製
造方法のいずれかにおいてアレイ１１を基板１０上に直
接作成することによって、基板１０上に配置される。特
定の例として、アレイ１１は、酸化インジウム錫（ＩＴ
Ｏ：indium-tin-oxide）などの導電材料の透明層１２
と、その上に配置された有機エレクトロルミネセンス媒
体などの活性有機媒体１３と、低仕事関数金属の薄層を
含む金属層からなるカソード１４とを含む。前述のよう
に、有機ＬＥＤのアレイと、特に低仕事関数金属の層
は、周辺環境における酸素および湿気に弱く、そのた
め、信頼性およびしかるべき寿命を提供するためにはパ
ッシベーション化しなければならない。
【００１３】本発明によるアレイ１１のパッシベーショ
ンにおける第１および第２段階を図２に示す。第１段階
として、アレイ１１を構成する個別のピクセルは、イン
ジウム（Ｉｎ）などの安定金属２０の層でキャッピング
またはオーバコーティングされる。このキャッピングま
たはオーバコーティングは、アレイ１１を構成する個別
ピクセルの初期保護コーティングとして機能する。
【００１４】次に、安定金属２０の層によってキャッピ
ングされたアレイ１１は、一般にアレイ１１の特性の少
なくとも一部を封入系に整合させるように設計されたバ
ッファ系でオーバコーティングされる。バッファ系は、
以前のおよび／または以降に被着される層を整合するた
めに特に選択された材料の一つまたはそれ以上の層を含
むことができる。この特定の例では、バッファ系は、有
機材料のバッファ層２２を含み、この層２２は、以降の
プロセス工程および材料からアレイ１１をさらに保護す
べく一般に機能する。さらに、バッファ層２２は、酸素
および湿気に対する拡散障壁として機能する。一例とし
て、バッファ層２２は、有機ポリマまたは有機金属錯体
のいずれでもよい。便宜的に利用できる典型的な有機ポ
リマには、パリレン(parylene)などがある。これらのポ
リマは、モノマーの熱蒸発中に形成できるので、便利で
ある。溶媒は必要なく、そのためパッシベーション・プ
ロセスには最小限しか、あるいは全く異物混入がなく、
それによりアレイ１１の信頼性および寿命は増加する。
【００１５】これらのポリマ（すなわち、パリレンな
ど）は、アレイ１１の熱膨張係数（ＣＴＥ）に近い、低
いＣＴＥを有し、そのため熱サイクル中にほとんどある
いは全く応力が生じない。また、これらのポリマはとも
に低い誘電率と、酸素および湿気に対する低い浸透率と
を有する。一般に、バッファ層２２の厚さは、利用され
る材料の種類と、残りの層の厚さとに依存する。ただ
し、バッファ層２２がパリレンからなると仮定すると、
約０．５〜２．０ミルの範囲の厚さを有する層は、所望
の機能を実行するために十分な厚さであるべきである。
【００１６】有機ポリマではなく有機金属錯体を内蔵す
る例では、トリス（８−クイノリノラト）アルミニウム
（Ａｌｑ）(tris (8-quinolinolato)aluminum)などの層
がアレイ１１上に被着される。多くのエレクトロルミネ
センス有機デバイスは活性層においてＡｌｑを（エミッ
タおよび／または電子伝達材料として）利用するので、
この材料はアレイ１１に対して固有に整合でき、追加材
料および装置を必要とせずに、バッファ層２２をアレイ
１１に追加するのが便利である。当業者に理解されるよ
うに、エレクトロルミネセンス有機デバイスの特定のア
レイの活性層で利用される他の材料は、バッファ層２２
で利用できる。また、バッファ層２２は、特定の用途で
必要ならば、異なる有機材料の一つまたはそれ以上のサ
ブ層を含むことができる。
【００１７】本発明によるアレイ１１のパッシベーショ
ンにおける第３および第４段階を図３に示す。バッファ
層２２は、バッファ系における第２層である熱係数整合
層２４によって被覆またはコーティングされる。パッシ
ベーション・プロセスにおける次の段階で、熱係数整合
層２４は、概して図３に示されるように、低浸透率非有
機層２６でコーティングまたは被覆される。熱係数整合
層２４は、非有機層２６のＣＴＥを整合させるため、バ
ッファ系に一般に含まれる。熱係数整合層２４は、バッ
ファ層２２のＣＴＥを部分的に整合させて、熱サイクル
による熱応力を低減するため、非有機層２６よりも低い
ＣＴＥを有する。
【００１８】熱係数整合層２４および非有機層２６の典
型的な例を以下に示す。リチウム（Ｌｉ）またはマグネ
シウム（Ｍｇ）などの活性金属は、熱係数整合層２４と
して利用され、非有機層内にトラップされたガスを吸収
するゲッタリング材料として機能する。若干異なる実施
例では、二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）、もしくはリチウ
ム（Ｌｉ）またはマグネシウム（Ｍｇ）などの低仕事関
数金属は、熱係数整合層２４として用いられる。アルミ
ニウム（Ａｌ）またはインジウム（Ｉｎ）のうち一つな
どの安定金属は、非有機層２６として用いられる。
【００１９】熱係数整合層２４は、機能の組み合わせを
提供するため、一つまたはそれ以上の上記または同様な
材料のサブ層を含むことができることに理解されたい。
また、熱係数整合層２４および非有機層２６の厚さは、
一般に組み合わせると、約０．０５〜１０ミクロンの範
囲であるが、所望の機能を実行するために十分な厚さで
あるべきである。複数のサブ層を利用する場合、全体的
な厚さは一般に単一層の厚さにほぼ等しい。
【００２０】従って、インジウム（Ｉｎ）などの安定金
属の初期オーバコーティング層２０はアレイ１１をプロ
セスの以降の工程から保護する働きをする。バッファ層
２２は拡散層として機能し、アレイ１１を酸素および湿
気から保護し、また以降の層のＣＴＥを整合させるのを
助ける。熱係数整合層２４は、バッファ層２２のＣＴＥ
を非有機層２６に整合させる働きをし、周辺酸素および
湿気に対するゲッタリング材料を含む。また、各連続し
た層は、一般に、直前の層よりも低い浸透率を有し、そ
のため構造全体は、非有機材料の層で単純に封入された
従来の構造に比べて、浸透に対する抵抗が良好である。
【００２１】アレイ１１は、エポキシ封入体またはポリ
マ・ラミネート・アルミニウム・フォイルの層によって
最終的に封止される。図４に示すのは、好適なパッシベ
ーション化エレクトロルミネセンス有機デバイスの実施
例であり、ここで有機ＬＥＤアレイ１１は、エポキシ封
入体２８によって封止される。別の実施例における有機
ＬＥＤアレイ１１は、図５に示すように、ポリマ・ラミ
ネート・アルミニウム・フォイル３０で封止される。バ
ッファ層２２および全体を通じた熱係数整合のため、ア
レイ１１は、封入工程や、完成品の熱サイクルによっ
て、破損したり、劣化したりあるいは損なわれることが
ない。さらに、本発明は、従来の方法およびデバイスに
比べて製造しやすいプロセスを含む。
【００２２】以上、本発明の特定の実施例について図説
してきたが、更なる修正および改善は当業者に想起され
る。従って、本発明は図示の特定の形式に制限されず、
特許請求の範囲は本発明の精神および範囲から逸脱しな
い一切の修正を網羅するものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるパッシベーション方法における段
階を示す、有機ＬＥＤアレイの簡略断面図である。
【図２】本発明によるパッシベーション方法における段
階を示す、有機ＬＥＤアレイの簡略断面図である。
【図３】本発明によるパッシベーション方法における段
階を示す、有機ＬＥＤアレイの簡略断面図である。
【図４】デバイスを封止するエポキシ封入体を示す、本
発明による有機ＬＥＤデバイスの実施例である。
【図５】デバイスを封止するポリマ・ラミネート・アル
ミニウム・フォイルを示す、本発明による有機ＬＥＤデ
バイスの実施例である。
【符号の説明】
１０ 基板 １１ アレイ １２ 透明層 １３ 活性有機媒体 １４ カソード ２０ 安定金属 ２２ バッファ層 ２４ 熱係数整合層 ２６ 低浸透率非有機層 ２８ エポキシ封入体 ３０ ポリマ・ラミネート・アルミニウム・フォイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス・ビー・ハーベイ、ザ・サード アメリカ合衆国アリゾナ州スコッツデー ル、ノース・80ス・ウェイ8919

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 有機デバイスをパッシベーション化する
    方法であって：複数のピクセルを画定する支持基板上に
    有機デバイス（１１）を設ける段階；前記複数のピクセ
    ルを安定金属（２０）の層でキャッピングする段階；前
    記安定金属（２０）によってキャッピングされた前記有
    機デバイス（１１）の前記ピクセルを、前記安定金属の
    層上に配置された有機金属のバッファ層（２２）を含む
    バッファ系（２２，２４）でオーバコーティングする段
    階；前記バッファ系（２２，２４）上に低浸透率非有機
    層（２６）を被着させる段階；および前記有機デバイス
    （１１）を封止する段階；によって構成されることを特
    徴とする方法。
  2. 【請求項２】 有機デバイスをパッシベーション化する
    方法であって：複数のピクセルを画定する支持基板上に
    有機ＬＥＤのアレイ（１１）を設ける段階；前記複数の
    ピクセルを安定金属（２０）の層でオーバコーティング
    する段階；前記安定金属（２０）の層を、有機ポリマま
    たは有機金属錯体のうち一方のバッファ層（２２）でオ
    ーバコーティングする段階；仕事関数の低いゲッタリン
    グ金属の熱係数整合層（２４）を前記バッファ層（２
    ２）上に被着させる段階；安定金属の低浸透率非有機層
    （２６）を前記熱係数整合層（２４）上に被着させる段
    階；およびエポキシ封入体（２８）またはポリマ・ラミ
    ネート・アルミニウム・フォイル（３０）の少なくとも
    一方で前記有機デバイスを封止する段階；によって構成
    されることを特徴とする方法。
  3. 【請求項３】 パッシベーション化有機デバイスであっ
    て：複数のピクセルを画定する支持基板（１０）上の有
    機デバイス（１１）；前記複数のピクセルをキャッピン
    グする、安定金属のオーバコーティング層（２０）；前
    記安定金属の層を被覆する有機材料のオーバコーティン
    グ層（２２）を含み、前記ピクセルをキャッピングす
    る、バッファ系（２２，２４）；前記バッファ系上に配
    置された低浸透率非有機層（２６）；および前記非有機
    層（２６）上に配置された封止層（２８，３０）；によ
    って構成されることを特徴とするパッシベーション化有
    機デバイス。
  4. 【請求項４】 パッシベーション化有機デバイスであっ
    て：支持基板（１０）上に配置され、複数のピクセルを
    画定する有機ＬＥＤのアレイ（１１）；前記有機デバイ
    ス（１１）の前記複数のピクセルをオーバコーティング
    する安定金属の層（２０）；前記安定金属の層をオーバ
    コーティングする、有機ポリマまたは有機金属錯体のう
    ち一方のバッファ層（２２）；前記バッファ層（２２）
    上に配置された、活性金属の熱係数整合層（２４）；前
    記熱係数整合層（２４）上に配置された、安定金属の低
    浸透率非有機層（２６）；および前記低浸透率非有機層
    （２６）上に配置された、エポキシ封入体（２８）また
    はポリマ・ラミネート・アルミニウム・フォイル（３
    ０）のうち少なくとも一方の封止層；によって構成され
    ることを特徴とするパッシベーション化有機デバイス。
  5. 【請求項５】 パッシベーション化有機デバイスであっ
    て：支持基板上に配置され、複数のピクセルを画定する
    有機ＬＥＤのアレイ；前記複数のピクセルをオーバコー
    ティングする安定金属の層；前記安定金属をオーバコー
    ティングする、有機ポリマまたは有機金属錯体のうち一
    方のバッファ層；前記バッファ層上に配置された、仕事
    関数の低いゲッタリング金属の熱係数整合層；前記熱係
    数整合層上に配置された、安定金属の低浸透率非有機
    層；および前記低浸透率非有機層上に配置された、エポ
    キシ封入体またはポリマ・ラミネート・アルミニウム・
    フォイルのうち少なくとも一方の封止層；によって構成
    されることを特徴とするパッシベーション化有機デバイ
    ス。
JP33490696A 1995-11-30 1996-11-29 エレクトロルミネセンス有機デバイスのパッシベーション方法 Expired - Fee Related JP3947586B2 (ja)

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