(57)【要約】【課題】吸湿剤及びこれを含む光学素子用保護膜を提供する。【解決手段】本発明の吸湿剤及びこれを含む光学素子用保護膜は、水分の浸透を抑えながら光を遮断せず、軟性基材に適用可能であり、光学素子の劣化を防止して長期間発光特性を維持することができるようにする。【選択図】図２
2014159030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記化学式２で表される化合物を含む吸湿剤。
【化１】
2014159030.tif 000008
（式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は互いに同一でも異なってもよく、それぞれ独立にアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基の中から選ばれ、Ｍは３価金属の中から選ばれ、Ｘは１〜１０００の整数である。）
【請求項２】
５５０ｎｍで測定した光透過率が５０％以上である、請求項１に記載の吸湿剤。
【請求項３】
請求項１又は２記載の吸湿剤を含む、光学素子用保護膜。
【請求項４】
熱可塑性樹脂をさらに含む、請求項３に記載の光学素子用保護膜。
【請求項５】
熱可塑性樹脂が１００ｐｐｍ以下の水分含量を有する、請求項４に記載の光学素子用保護膜。
【請求項６】
熱可塑性樹脂が５０〜２００℃の軟化点を有する、請求項４又は５に記載の光学素子用保護膜。
【請求項７】
５５０ｎｍで測定した光透過率が５０％以上である、請求項３から６いずれかに記載の光学素子用保護膜。
【請求項８】
光学素子が有機発光素子（ＯＬＥＤ）、半導体、液晶表示装置（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ装置（ＰＤＰ）、及び太陽電池の中から選ばれる、請求項３から７いずれかに記載の光学素子用保護膜。
【請求項９】
請求項１又は請求項２の吸湿剤を含む、光学素子。
【請求項１０】
請求項３〜８のいずれか１項の保護膜を含む、光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子に用いられる吸湿剤及びこれを含む光学素子用保護膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、発光素子は、外部光源を必要とせず、自ら発光する発光素子であって、高い発光効率を有し、輝度及び視野角に優れ且つ応答速度が速いという利点があるが、大気中の水分又は酸素が発光素子内に浸透して電極が酸化し或いは素子自体の劣化が進んで寿命が短縮されるという欠点がある。よって、水分及び酸素に安定な発光素子を製作するための多様な研究が行われている。
【０００３】
また、有機ＥＬ素子は、一定の期間駆動したとき、例えば発光輝度、発光効率及び発光均一性などの発光特性が初期段階の場合と比較して顕著に劣化するという問題点がある。このような発光特性劣化の原因には、有機ＥＬ素子内に浸透した酸素による電極の酸化、駆動中の発熱により引き起こされた有機材料の酸化分解、及び有機材料の変性が含まれる。また、発光特性劣化の原因には、構造の機械的劣化がさらに含まれる。例えば、構造の界面の剥離は、酸素及び水分の影響により発生し、また、駆動中の発熱及び高温環境に応じて各構成要素の熱膨張係数が異なるため構造の界面で誘発された応力により発生する。
【０００４】
このような問題点を防止するために、水分及び酸素との接触を抑えるために有機ＥＬ素子を密封する多様な技術が研究された。例えば、図１に示すように、基材１と、この基材１上に形成された透明電極３、有機機能層４及び金属カソード電極５を含む有機ＥＬ素子の画素領域（ｐｉｃｔｕｒｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ  ａｒｅａ）上に、吸湿剤６が内壁に接着された密封キャップ２を置き、その内部を窒素気体９で充填し、接着剤７を用いて密封キャップ２を基材１に固定させることにより、有機ＥＬ素子への水分到達を防止する方法が開示されている。
【０００５】
この際、吸湿剤６としては多様な物質が研究されてきたが、酸化バリウム（ＢａＯ）又は酸化カルシウム（ＣａＯ）などのアルカリ土金属酸化物は、例えばシリカゲル又はゼオライトなどの、物理的に水を吸着する水吸湿剤とは異なり、化学反応によって確実に水分子を捕獲することができ且つ高温で水分子を放出させないから、広く研究されてきた。
【０００６】
ところが、これらの吸湿剤６は、無機化合物の粒子からなり、素子内に接着されるために凹形の基材を必要とし、生成された素子が厚くなる欠点がある。
【０００７】
また、アルカリ土金属酸化物は、不透明なものであるから、基材１側から光を放出する、いわゆる下部発光型ディスプレイ素子に適用できる。これに対し、アルカリ土金属酸化物が、基材１と反対側の密封キャップ２へ光を放出する、いわゆる上部発光型ディスプレイ素子に適用される場合、吸湿剤６によって発光が遮断できるので、吸湿剤６はイメージ画素領域（ｉｍａｇｅ  ｐｉｃｔｕｒｅ  ａｒｅａ）に入らないように配置されなければならず、設置場所が提供されなければならない。
【０００８】
上部発光型ディスプレイ素子に吸湿剤を適用するためには、例えば、透明で吸水特性を有するポリビニルアルコール及びナイロンなどの重合体を水吸湿剤として適用することを容易に考えることができる。ところが、これらの重合体は水を物理的に吸着し、上述した十分な吸水特性を有しない。
【０００９】
また、特許文献１には、上部発光型構造において光透過特性に不利に影響を及ぼさないように配置される微粒子型水吸湿剤を使用することが開示されており、特許文献２には、有機ＥＬ素子の発光波長より小さい粒子サイズを有する水吸湿剤が分散しているプラスチック基材を使用することが記載されている。ところが、無機粒子は配置することが難しいうえ、１次粒子として均一に分散し難いので、光散乱による透過性の低下を回避することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−３５７９７３号公報
【特許文献２】特開２００２−５６９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明は、光学素子に対する水分の浸透を抑えるための、吸湿剤及び光学素子用保護膜を提供しようとする。
【００１２】
また、本発明は、光を遮断しないため光透過率に優れて両面発光型ディスプレイ素子に適用することが可能な、吸湿剤及び光学素子用保護膜を提供しようとする。
【００１３】
また、本発明は、軟性ディスプレイに適用可能な、吸湿剤及び光学素子用保護膜を提供しようとする。
【００１４】
また、本発明は、長期間発光特性を維持するように光学素子の劣化を防止する、光学素子の保護膜を提供しようとする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の好適な第１具現例は、下記化学式１で表される化合物又は下記化学式２で表される化合物を含む吸湿剤を提供する。
【化１】
2014159030.tif 000003
式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は互いに同一でも異なってもよく、それぞれ独立にアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基の中から選ばれ、Ｍは３価金属の中から選ばれ、Ｘは１〜１０００の整数である。
【００１６】
前記具現例に係る吸湿剤は、５５０ｎｍで測定した光透過率が５０％以上であってもよい。
【００１７】
本発明の好適な第２具現例は、下記化学式１で表される化合物又は下記化学式２で表される化合物を含む、光学素子用保護膜を提供する。
【化２】
2014159030.tif 000004
式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は互いに同一でも異なってもよく、それぞれ独立にアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基の中から選ばれ、Ｍは３価金属の中から選ばれ、Ｘは１〜１０００の整数である。
【００１８】
前記具現例に係る光学素子用保護膜は、熱可塑性樹脂をさらに含んでもよい。
【００１９】
前記具現例において、熱可塑性樹脂は１００ｐｐｍ以下の水分含量を有してもよい。
【００２０】
前記具現例において、熱可塑性樹脂は５０〜２００℃の軟化点を有してもよい。
【００２１】
前記具現例に係る光学素子用保護膜は、５５０ｎｍで測定した光透過率が５０％以上であってもよい。
【００２２】
前記具現例において、光学素子は、有機発光素子（ＯＬＥＤ）、半導体、液晶表示装置（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ装置（ＰＤＰ）、及び太陽電池の中から選ばれてもよい。
【００２３】
本発明の好適な第３具現例は、前記第１具現例の吸湿剤を含む光学素子を提供する。
【００２４】
本発明の好適な第４具現例は、前記第２具現例の光学素子用保護膜を含む光学素子を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来の光学素子用保護膜が含まれたＯＬＥＤを示す概略断面図である。
【図２】本発明の一具現例に係る光学素子用保護膜が含まれたＯＬＥＤを示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明をより詳細に説明する。
【００２７】
本発明は、下記化学式１で表される化合物又は下記化学式２で表される化合物を含む吸湿剤を提供する。
【化３】
2014159030.tif 000005
式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は互いに同一でも異なってもよく、それぞれ独立にアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基の中から選ばれ、Ｍは３価金属の中から選ばれ、Ｘは１〜１０００の整数である。
【００２８】
式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は互いに同一でも異なってもよいだけでなく、対称的に位置付けられた２つのＲ１及びＲ２も互いに同一でも異なってもよいが、分子間の極性又は立体障害を考慮し、対称的に位置付けられた２つのＲ１及びＲ２が互いに同一である場合がさらに好ましい。
【００２９】
前記アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基礎、プロピル基、ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基、ヘンイコシル基、ドコシル基などを挙げることができる。
【００３０】
また、前記アリール基の具体例としては、フェニル基、トリル基、４−シアノフェニル基、ビフェニル基、ｏ、ｍ、ｐ−テルフェニル基、ナフチル基、アントラニル基、フェナントレニル基、フルオレニル基、９−フェニルアントラニル基、９，１０−ジフェニルアントラニル基、ピレニル基などを挙げることができる。
【００３１】
一方、前記シクロアルキル基の具体例としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルナン基、アダマンタン基、４−メチルシクロヘキシル基、４−シアノシクロヘキシル基などを挙げることができる。
【００３２】
また、前記化学式２で表される化合物は下記化学式４のように具現できる。
【化４】
2014159030.tif 000006
式中、Ｒ２、Ｒ４及びＲ５は互いに同一でも異なってもよく、アルキル基、シクロアルキル基及びアリール基の中から選ばれ、Ｍは３価金属の中から選ばれる。
【００３３】
前記化学式１で表される化合物及び前記化学式２で表される化合物は、液相タイプであって、従来の粉末タイプの吸湿剤に比べて速く水分と反応して捕水能力が向上できる。
【００３４】
また、化学式１で表される化合物及び前記化学式２で表される化合物は、長期間にわたって水分の影響を受けないため、発光素子に適用したときに安定的な発光特性を保つことができる。
【００３５】
しかも、本発明の吸湿剤は、５５０ｎｍで測定した光透過率が５０％以上であることが素子上部にも発光できるため、両面発光型ＯＬＥＤなどのディスプレイに適用できる。
【００３６】
本発明は、上述した前記化学式１で表される化合物又は前記化学式２で表される化合物を含む、光学素子用保護膜を提供する。図２を参照すると、基板１０上に陽極２０、有機層３０及び光透過型陰極４０が積層され、その上部に無機水分バリア層５０が形成されて素子部が形成される。前記無機水分バリア層５０上の、前記有機層３０と陰極４０を取り囲む位置に本発明の吸湿剤６０が形成され、その上部には密封基板８０が、その周囲にはＵＶ硬化型シール剤７０が設置できる。
【００３７】
前記光学素子用保護膜を形成するとき、前記化学式１で表される化合物又は前記化学式２で表される化合物と熱可塑性樹脂とを混合して前記無機水分バリア層５０に直接コートし、或いは密封基板８０の下部にコートして無機水分バリア層５０とラミネートすることができる。前記熱可塑性樹脂は、素子部と密封基板８０との間の空間を充填することにより外部の物理的な衝撃を防止することができるように、１００ｐｐｍ以下の水分含量及び５０〜２００℃の軟化点を有する。このような熱可塑性樹脂としてはＥＶＡ、ＰＳ、ＰＰ、ＰＥ、パラフィンなどを挙げることができる。
【００３８】
しかも、前記光学素子用保護膜は、５５０ｎｍで測定した光透過率が５０％以上であることから素子上部にも発光できるため、両面発光型ＯＬＥＤなどのディスプレイに適用できる。
【００３９】
前記基板１０、陽極２０、有機層３０、光透過型陰極４０、無機水分バリア層５０、ＵＶ硬化型シール剤７０及び密封基板８０は、特に限定されるものではなく、ＯＬＥＤに適用される公知の材料を使用することができる。
【００４０】
前述した本発明の光学素子用保護膜は、高い水分吸湿率を有するため発光素子の寿命を向上させることができるとともに、軟性を阻害しないため軟性ディスプレイにも無理なく適用できる。
【００４１】
本発明の保護膜は、有機発光素子（ＯＬＥＤ）だけでなく、半導体、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ、ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ装置（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  ｐａｎｅｌ、ＰＤＰ）及び太陽電池の封止工程に適用することができる。
【００４２】
以下、本発明を実施例によってより詳細に説明するが、これらの実施例は本発明を限定するものではない。
【実施例】
【００４３】
吸湿剤；化学式１で表される化合物
＜実施例１＞
トルエン（ＡＬＤＲＩＣＨ）３００ｇをアルミニウムブトキシド（ＡＬＤＲＩＣＨ）０．２ｍｏｌ重量及びＢ−ｌｏｃｔｏｎ（ＡＬＤＲＩＣＨ）０．６ｍｏｌ重量と混合して８００ｒｐｍにて強く２４時間攪拌した後、蒸発器を用いて１５０℃で２時間減圧することにより、吸湿剤（Ｒ１：シクロペンチル基、Ｘ：４００〜６００、Ｍ：Ａｌ）を収得した。
【００４４】
＜実施例２＞
トルエン３００ｇをアルミニウムブトキシド０．２ｍｏｌ重量及びテトラヒドロ無水フタル酸（ＡＬＤＲＩＣＨ）０．６ｍｏｌ重量と混合して８００ｒｐｍにて強く２４時間攪拌した後、蒸発器を用いて１５０℃で２時間減圧することにより、吸湿剤（Ｒ１：フェニル基、Ｘ：４００〜６００、Ｍ：Ａｌ）を収得した。
【００４５】
＜実施例３＞
トルエン３００ｇをアルミニウムブトキシド０．２ｍｏｌ重量及び無水フタル酸（ＡＬＤＲＩＣＨ）０．６ｍｏｌ重量と混合して８００ｒｐｍにて強く２４時間攪拌した後、蒸発器を用いて１５０℃で２時間減圧することにより、吸湿剤（Ｒ１：シクロヘキシル基、Ｘ：４００〜６００、Ｍ：Ａｌ）を収得した。
【００４６】
＜実施例４＞
トルエン３００ｇをアルミニウムイソプロポキシド（ＡＬＤＲＩＣＨ）０．２ｍｏｌ重量及びエチルヘキサン酸（ＡＬＤＲＩＣＨ）０．６ｍｏｌ重量と混合して８００ｒｐｍにて強く２４時間攪拌した後、蒸発器を用いて１５０℃で２時間減圧することにより、吸湿剤（Ｒ１：オクチル基、Ｘ：４００〜６００、Ｍ：Ａｌ）を収得した。
【００４７】
吸湿剤；化学式２で表される化合物
＜実施例５＞
トルエン（ＡＬＤＲＩＣＨ）３００ｇをアルミニウムブトキシド（ＡＬＤＲＩＣＨ）０．２ｍｏｌ重量及びピペリジンプロピオン酸０．６ｍｏｌ重量と混合して８０℃で８００ｒｐｍにて強く２４時間攪拌した後、蒸発器を用いて１５０℃で２時間減圧することにより、吸湿剤（Ｒ１：ヘキセル基、Ｒ２：フェニル基、Ｒ３：ペンチル基、Ｍ：Ａｌ）を収得した。
【００４８】
＜実施例６＞
トルエン３００ｇをアルミニウムブトキシド０．２ｍｏｌ重量及びＮ，Ｎ−ジイソプロピル−［２，６−ビス（２，４，６−トリイソプロピルフェニル）］−ベンズアミジナト０．６ｍｏｌ重量と混合して８０℃で８００ｒｐｍにて強く２４時間攪拌した後、蒸発器を用いて１５０℃で２時間減圧することにより、吸湿剤（Ｒ１：ヘキセル基、Ｒ２：フェニル基、Ｒ３：フェニル基、Ｍ：Ａｌ）を収得した。
【００４９】
保護膜及びＯＬＥＤ
＜実施例７＞
実施例１から得られた吸湿剤１００重量部とトルエン６０重量部にＥＶＡ（ＤＵＰＯＮＴ社）４０重量部を溶解させて混合した後、密封基板に２０μｍの厚さにコートし、しかる後に、９０℃で３０分間溶媒を除去して１００℃でＥＶＡを軟化させた後、ＯＬＥＤ素子部とラミネートした。
【００５０】
＜実施例８＞
実施例１から得られた吸湿剤１００重量部とパラフィン２０重量部を６０℃で加熱して混合した後、密封基板に２０μｍの厚さにコートし、しかる後に、８０℃でパラフィンを軟化させた後、ＯＬＥＤ素子部とラミネートした。
【００５１】
＜実施例９＞
実施例５から得られた吸湿剤１００重量部とトルエン６０重量部にＥＶＡ（ＤＵＰＯＮＴ社）４０重量部を溶解させて混合した後、密封基板（ガラス）に２０μｍの厚さにコートし、しかる後に、９０℃で３０分間溶媒を除去して１００℃でＥＶＡを軟化させた後、ＯＬＥＤ素子部とラミネートした。
【００５２】
＜実施例１０＞
実施例５から得られた吸湿剤１００重量部とパラフィン２０重量部を６０℃で加熱して混合した後、密封基板（ガラス）に２０μｍの厚さにコートし、８０℃でパラフィンを軟化させた後、ＯＬＥＤ素子部とラミネートした。
【００５３】
＜比較例１＞
ＣａＯから得られた吸湿剤（ＡＬＤＲＩＣＨ）１００重量部とパラフィン２０重量部を６０℃で加熱して混合した後、密封基板に２０μｍの厚さにコートし、８０℃でパラフィを軟化させた後、ＯＬＥＤ素子部とラミネートした。
【００５４】
前記実施例と比較例で製造された吸湿剤及びＯＬＥＤの物性を、下記のとおり測定した。その結果は下記表１に示す。
【００５５】
吸湿剤に対する物性は、収得された吸湿剤を密封基板（ガラス）に２０μｍの厚さにコートした後、９０℃で３０分間溶媒を除去した状態で評価した。素子寿命の場合、収得された吸湿剤を密封基板（ガラス）に２０μｍの厚さにコートした後、９０℃で３０分間溶媒を除去し、素子とラミネートした後、下記のとおり測定した。
【００５６】
（１）水分吸収率
２５℃ＲＨ９０％の恒温恒湿器に、前記実施例及び比較例で製造された吸湿剤及びＯＬＥＤを保管しながら、時間経過による水分吸収量を測定し、下記式１で吸収率を計算した。
【００５７】
＜式１＞
（時間経過後の重量−初期重量）／初期重量×１００
【００５８】
（２）光透過率
２５℃ＲＨ９０％の恒温恒湿器に、前記実施例及び比較例で製造された吸湿剤及びＯＬＥＤを２時間保管した後、５５０ｎｍで水分吸収前後の光透過率を測定した。
【００５９】
（３）素子寿命
７０℃ＲＨ８０％の恒温恒湿器に、前記実施例及び比較例で製造された吸湿剤及びＯＬＥＤを保管した後、時間経過による発光強さが５０％に減少した時間を示した。
【００６０】
【表１】
2014159030.tif 000007
【００６１】
以上、本発明の好適な実施例について説明の目的で開示したが、当業者であれば、添付した請求の範囲に開示された本発明の精神と範囲から逸脱することなく、様々な変形、追加又は置換を加え得ることを理解するであろう。
【図１】
2014159030.tif 000009
【図２】
2014159030.tif 000010