(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機発光素子（１００）であって、
第一の導体（１１０）と、
第一の導体上に位置し、固有波長の光を放つ有機発光層（１２０）と、
有機発光層上に位置する第二の導体（１１５）と、
上記導体の少なくとも一方の上の透明又は実質的に透明なポリマー基板（１０５）とを含んでいて、上記ポリマー基板が所望の動作期間にわたり酸素及び水による損傷から有機発光層（１２０）を保護するのに有効な量でゲッタ物質の分散粒子（１０７）を含んでおり、該ゲッタ物質がポリマー基板（１０５）の透明性又は実質的透明性を維持すべく有機発光層の発する光の固有波長よりも小さい粒度を有するアルカリ土類金属の酸化物、硫酸塩、ハロゲン化物又は過塩素酸塩或いはＴｉ、Ｍｇ、Ｂａ及びＣａの少なくともいずれかからなる、有機発光素子。
【請求項２】
前記ゲッタ粒子（１０７）が２００ナノメートル未満の粒径を有する、請求項１記載の素子。
【請求項３】
前記ゲッタ粒子（１０７）が、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ又はＭｇＯからなる、請求項１又は請求項２記載の素子。
【請求項４】
前記ポリマー基板（１０５）が熱可塑性材料からなる、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の素子。
【請求項５】
前記導体（１１０，１１５）の両方の上に透明又は実質的に透明なポリマー基板（１０５）を含む、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の素子。
【請求項６】
前記透明又は実質的に透明なポリマー基板（１０５）が前記導体の一方（１１０）の上に設けられており、他方の導体（１１５）の上に透明でも実質的に透明でもない第二のポリマー基板（１０５Ｂ）でゲッタ粒子（１０７）を含有する第二のポリマー基板（１０５ｂ）が設けられている、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の素子。
【請求項７】
前記透明又は実質的に透明なポリマー基板（１０５）の上に遮蔽層（１３０）をさらに含む、請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の素子。
【請求項８】
ゲッタ粒子（１０７）を含む透明又は実質的に透明な第二のポリマー基板（１０５）を含んでいて、透明又は実質的に透明な第二のポリマー基板（１０５）の上に遮蔽層（１３０）をさらに含んでいる、請求項７記載の素子。
【請求項９】
前記遮蔽層（１３０）がＳｉＯ2 又はＳｉ3Ｎ4からなる、請求項７又は請求項８記載の素子。
【請求項１０】
有機発光層（１２０）を有し、水及び／又は酸素に敏感な素子（１００）を保護する方法であって、当該方法が、素子（１００）の少なくとも一方の面に、透明又は実質的に透明なポリマーと該透明ポリマー中に分散したゲッタ粒子（１０７）とからなるポリマー基板層（１０５）を積層してシールを形成することを含んでおり、ゲッタ粒子（１０７）が所望の動作期間にわたり酸素及び水による損傷から素子を保護するのに有効な量で存在し、かつゲッタ粒子（１０７）が有機発光層（１２０）の発する光の固有波長よりも小さい粒度を有するアルカリ土類金属の酸化物、硫酸塩、ハロゲン化物又は過塩素酸塩或いはＴｉ、Ｍｇ、Ｂａ及びＣａの少なくともいずれかからなることを特徴とする、方法。
【請求項１１】
前記素子（１００）が２つの導体（１１０，１１５）の間に配設された有機発光層（１２０）を有しており、当該方法が、上記２つの導体（１１０，１１５）の両方の上に、ゲッタ粒子（１０７）を含む透明又は実質的に透明なポリマー基板層（１０５）を積層する工程を含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記素子（１００）が２つの導体（１１０，１１５）の間に配設された有機発光層（１２０）を有しており、当該方法が、上記２つの導体の一方（１１０）にゲッタ粒子（１０７）を含む透明又は実質的に透明なポリマー基板層（１０５）を積層し、他方の導体（１１５）に、ゲッタ粒子（１０７）を含む透明でも実質的に透明でもないポリマー基板層（１０５Ｂ）を積層することを含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
前記透明又は実質的に透明なポリマー基板層（１０５）にＳｉＯ2 又はＳｉ3Ｎ4からなる遮蔽層（１３０）を積層する工程をさらに含む、請求項１０乃至請求項１２のいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
前記遮蔽層が蒸着によって積層される、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
透明又は実質的に透明な第二のポリマー基板（１０５Ｂ）を積層するとともに、第二のポリマー基板（１０５Ｂ）に遮蔽層（１３０）を積層する工程をさらに含む、請求項１０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネセンス素子のような水及び／又は酸素に敏感な素子に関する。さらに具体的には、本発明は有機エレクトロルミネセンスディスプレイ素子用の、遮蔽性の改善された基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機発光素子（ＯＬＥＤ）は、通例、ガラスやシリコンのような基板上に形成された積層体からなる。有機発光固体の発光層と任意にはその隣接半導体層が陰極と陽極の間に挟まれる。半導体層は正孔注入層でも電子注入層でもよい。発光層は多数の蛍光性有機固体のいずれから選択し得る。発光層は複数の二次層からなるものでも単一の混合層からなるものでもよい。
【０００３】
陽極と陰極の間に電位差を印加すると、電子が陰極から任意要素の電子注入層に移動して最終的には有機物質の層に入る。同時に、正孔が陽極から任意要素の正孔注入層に移動して最終的には同じ有機発光層に入る。有機物質の層中で正孔と電子が出会うと、結合して光子を生じる。光子の波長は、光子が発生する有機物質の性質に依存する。ＯＬＥＤから放出される光の色は、有機物質の選択、ドーパントの選択その他当技術分野で公知の技術で制御できる。各種ＯＬＥＤから放出された光を混合すれば、様々な色の光を生み出すことができる。例えば、青色、赤色及び緑色の光を混合すれば白色光を生じさせることができる。
【０００４】
典型的なＯＬＥＤでは、放出された光が通過できるように陽極と陰極のいずれかは透明である。光をＯＬＥＤの両側から発することが望まれる場合には、陽極と陰極を共に透明にできる。
【０００５】
米国特許第５９６２９６２号には、基本的な有機発光素子が記載されている。ＯＬＥＤは陽極、有機発光層及び陰極が順次積層された構成であり、有機発光層は陽極と陰極の間に挟まれている。一般に、陽極と陰極の間を流れる電流は有機発光層の様々な点を通過して、それを発光させる。光を発する側の表面に位置する電極は透明又は半透明フィルムからなる。他方の電極は特殊な金属薄膜で形成され、金属でも合金でもよい。
【０００６】
ＯＬＥＤは通例、低い活性化電圧（約５ボルト）、薄い発光層で形成したときの高速応答、注入電流に比例した高い輝度、自己発光による高度の可視性、優れた耐衝撃性、及び固体素子の使用時の取扱いの容易さを始めとして多数の有益な特性を有する。ＯＬＥＤは、テレビジョン、グラフィックディスプレイ装置、ディジタル印刷及び照明に実用性を有する。ＯＬＥＤの開発は今日までに多大な進展を遂げたが、課題は依然として存在する。例えば、ＯＬＥＤはその長期安定性に関連した課題に今なお直面している。特に、動作中に有機フィルム層が素子の発光特性に悪影響を及ぼすような再結晶その他の構造変化を受けることがある。
【０００７】
有機発光素子の用途の拡大を妨げる要因の一つは、素子及び時として電極を構成する有機高分子又は低分子材料が環境に敏感なことである。特に、素子性能が水及び酸素の存在下で低下することはよく知られている。従来のＯＬＥＤを大気に暴露すると、寿命が短くなる。発光層中の有機物質は水蒸気及び／又は酸素と反応する。蒸着フィルムでは５０００〜３５０００時間の寿命、ポリマーでは５０００時間を超える寿命が得られている。しかし、これらは通例水蒸気も酸素も存在しない室温動作について報告された値である。これらの条件外での動作に関連した寿命は大幅に短いのが通例である。
【０００８】
こうした故障の傾向は、可撓性プラスチック基板を有機エレクトロルミネセンス素子に使用を妨げる要因となっていた。プラスチックは概して水及び酸素に対する透過性が極めて高いからである。そのため、機械的柔軟性をもつ有機エレクトロルミネセンス素子は実用化されていなかった。
【０００９】
劣化を防ぐための幾つかの試みは、素子の発光時の発熱を除去することに集中していた。例えば、特開平４−３６３８９０号公報には、液状フッ化炭化水素の不活性液体化合物中に有機発光素子を保持する方法が開示されている。別の取り組みでは、劣化の原因の一つである水分を除去することに向けられてきた。特開平５−４１２８１号公報には、液状フッ化炭化水素（具体的には上記の特開平４−３６３８９０号公報に開示された液状フッ化炭化水素と同じ）に合成ゼオライトのような脱水剤を配合して調製した不活性液体化合物中に有機発光素子を保持する方法が開示されている。さらに、特開平５−１１４４８６号公報には、陽極と陰極の少なくとも一方にフルオロカーボン油（具体的には、上記の特開平４−３６３８９０号公報に開示された液状フッ化炭化水素に含まれるもの）を封入した放熱層を設け、かかる放熱層を通して発光時に発生した熱を放射して素子の発光寿命を延ばす方法が開示されている。しかし、この方法は難しい追加製造工程を要する。
【００１０】
水及び／又は酸素の拡散に対する遮蔽層を与えるため、各種無機層でプラスチックを被覆することが試みられてきた。機械的柔軟性の可能性を保持したプラスチック基板を得るため、主な努力はプラスチック上にＳｉＯ2 やＳｉ3Ｎ4のような無機皮膜を設けるものであった。しかし、現在まで、発光素子の劣化を防ぐための適切な系は発見されていない。その理由は、無機皮膜中のピンホールのような欠陥のためである。こうした欠陥は水及び／又は酸素に侵入経路を与える。なお、欠陥のない無機皮膜を設けることができたとしても、プラスチックと無機皮膜とでは熱膨張率に大きな違いがあるため、熱サイクル中に亀裂などの欠陥が多々生じる。
【００１１】
最近、プラスチック基板を用いない剛性素子には、活性有機エレクトロルミネセンス素子領域への水及び酸素の拡散を抑制するための数多くの設計が用いられている。一つの方法は、ガラス基板上で素子を製造し、それを別のスライドガラスで挟むというものである。この設計では、ガラスは水及び酸素に対して優れた遮蔽性を有するため、この設計の弱点はガラス基板とスライドガラスの接合に用いた材料にある。米国特許第５８８２７６１号に記載された別の方法は、ガラス基板上で素子を製造し、吸湿剤／乾燥剤を満たした気密室内に素子全体を収容するというものである。米国特許第５９６２９６２号に記載された別の方法は、不活性液体遮蔽層中に素子を収容するというものである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
有機発光素子からの光の透過を妨げることなく、水及び酸素の浸透によるＯＬＥＤの早期劣化を防ぐことのできる遮蔽性の改善されたＯＬＥＤ用基板を提供できれば望ましい。また、柔軟性を持ったかかる素子を提供することも望ましい。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
有機発光素子のように水及び／又は酸素に敏感な素子のための、耐水性及び／又は耐酸素性の向上したプラスチック基板について開示する。当該プラスチック基板は、粒度が有機発光素子の発する光の固有波長よりも小さくて基板の実質的透明性を維持するのに十分小さい（必須ではないが概して１００ナノメートル（ｎｍ）未満の粒度）ゲッタ物質の粒子を充填した透明又は実質的に透明なポリマーからなる。
【００１４】
また、水及び／又は酸素に敏感な素子を保護する方法についても開示する。当該方法は、素子の少なくとも一方の面に、透明ポリマー又は実質的に透明なポリマーと該透明ポリマー中に分散したゲッタ粒子とからなる基板層を積層してシールを形成することを含むが、ゲッタ粒子の粒度は有機発光素子の発する光の固有波長よりも小さくて基板の実質的透明性を維持するのに十分小さい（必須ではないが概して１００ｎｍ未満の粒度）。
【００１５】
【発明の実施の形態】
好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明を添付図面と併せて参照することで、本発明の特徴及び利点についての理解を深めることができよう。なお、添付の図面において、類似構成要素は同一符号を用いて示した。
【００１６】
水及び／又は酸素に敏感な素子（特に有機発光素子）のための、耐水性及び／又は耐酸素性の向上したプラスチック基板について開示する。なお、好ましい実施形態の説明は有機発光素子に関するものであるが、本発明は水及び／又は酸素に敏感なあらゆる素子（特に発光素子）に実際に適用できる。
【００１７】
「有機発光素子」とは、陽極と陰極の間に有機発光層を挟んでなる素子を意味する。通例、有機発光層は電流を流すと発光する電界発光有機固体からなる。当技術分野ではかかる物質は多数知られており、本発明は特定のものに限定されない。
【００１８】
一般に、有機発光素子は陰極と陽極のような２つの電極の間に有機発光層を配置してなるルミネセンスディスプレイとして提供される。陽極及び陰極が有機発光層に電荷キャリヤ（すなわち、正孔及び電子）を注入すると、それらは再結合して励起分子又は励起子を生じ、かかる分子又は励起子が消滅する時に光を放つ。かかる分子によって放出される光の色は、分子又は励起子の励起状態と基底状態とのエネルギー差に依存する。通例、印加電圧は約３〜１０ボルトであるが、３０ボルトもしくはそれ以上に達することもあり、外部量子効率（放出光子／注入電子）は０．０１〜５％であるが、１０％、２０％、３０％もしくはそれ以上に達する可能性もある。有機発光層は通例約５０〜５００ナノメートルの厚さを有し、各電極は通例約１００〜１０００ナノメートルの厚さを有する。
【００１９】
陰極は、一般に、比較的低い電圧で陰極から電子が放出されるように仕事関数の小さい材料からなる。陰極は、例えば、カルシウム或いは金、インジウム、マンガン、スズ、鉛、アルミニウム、銀、マグネシウム又はマグネシウム／銀合金のような金属からなるものでよい。別法として、陰極は電子注入を高めるため二層で構成することもできる。具体例には、ＬｉＦの薄い内層の上にそれより厚いアルミニウム又は銀の外層を設けたもの、或いはカルシウムの薄い内層の上にそれより厚いアルミニウム又は銀の外層を設けたものがある。
【００２０】
陽極は通例仕事関数の大きい材料からなる。陽極は、有機発光層中で生じた光がルミネセンスディスプレイの外部に放出されるように透明であるのが好ましい。陽極は、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化スズ、ニッケル又は金からなるものでよい。電極は、真空蒸着やスパッタリングなどの慣用の蒸着技術で形成し得る。
【００２１】
本発明の実施形態では、様々な有機発光層を使用できる。一実施形態では、有機発光層は単一層からなる。有機発光層は、例えば、ルミネセンスを示す共役ポリマー、電子輸送分子と発光材料をドープした正孔輸送ポリマー、又は正孔輸送分子と発光材料をドープした不活性ポリマーでよい。有機発光層は発光性有機低分子の非晶質膜からなるものでもよく、かかる非晶質膜には他の発光性分子をドープし得る。
【００２２】
別法として、有機発光層は正孔注入、正孔輸送、電子注入、電子輸送及びルミネセンスの機能を果たす２以上の二次層からなるものでもよい。機能素子を得るのに必要とされるのは発光層だけである。ただし、二次層を追加すると一般に正孔と電子の再結合による発光効率が高まる。そこで、有機発光層は、正孔注入用二次層、正孔輸送用二次層、発光用二次層及び電子注入用二次層を含む１〜４層の二次層を含み得る。また、１以上の二次層は正孔注入、正孔輸送、電子注入、電子輸送及びルミネセンスなどの２以上の機能を果たす材料を含み得る。
【００２３】
以下、有機発光層が単一層からなる実施形態について説明する。
【００２４】
第一の実施形態では、有機発光層は共役ポリマーからなる。「共役ポリマー」という用語は、ポリマー主鎖に沿った非局在化π電子系を含むポリマーを意味する。非局在化π電子系はポリマーに半導性を与え、ポリマー主鎖に沿って高い移動度をもった正及び負電荷キャリヤを担持する能力を与える。ポリマー膜の外来電荷キャリヤ濃度は十分低く、電極間に電界を印加するとポリマーに電荷キャリヤが注入され、ポリマーから光を発する。共役ポリマーについては、例えば、Ｒ．Ｈ．Ｆｒｉｅｎｄ，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，  ４（１９８８）３７−４６で議論されている。
【００２５】
電圧の印加により発光する共役ポリマーの一例は、ＰＰＶ（ポリ（ｐ−フェニレンビニレン））である。ＰＰＶは約５００〜６９０ナノメートルのスペクトル域の光を放つとともに、良好な耐熱亀裂性及び耐応力亀裂性を有する。適当なＰＰＶフィルムは通例約１００〜１０００ナノメートルの厚さを有する。ＰＰＶフィルムは、ＰＰＶ前駆体のメタノール溶液を基材にスピンコートし、真空炉で加熱することにより形成できる。
【００２６】
ＰＰＶの発光特性を保持しつつＰＰＶに様々な改変を施すことができる。例えば、ＰＰＶのフェニレン環は所望に応じてアルキル、アルコキシ、ハロゲン及びニトロから独立に選択される１以上の置換基を有していてもよい。本発明の実施形態では、ＰＰＶから誘導されるその他の共役ポリマーを使用してもよい。かかるＰＰＶ誘導体の例としては、（１）フェニレン環を縮合環系で置き換える（例えば、フェニレン環をアントラセンやナフタレン環系で置き換える）ことにより誘導されるポリマー（これらの代替環系もフェニレン環について上記で説明した種類の１以上の置換基を有し得る）、（２）フェニレン環をフラン環などの複素環系で置き換えることにより誘導されるポリマー（かかるフラン環もフェニレン環について上記で説明した種類の１以上の置換基を有し得る）、及び（３）各フェニレン環その他の環系に結合したビニレン基の数を増加させることにより誘導されるポリマーが挙げられる。上述の誘導体は様々なエネルギーギャップを有するので、所望の色範囲の光を放つ有機発光層の形成に際して選択肢が拡がる。発光性共役ポリマーについてのさらに詳しい情報は米国特許第５２４７１９０号に記載されており、その開示内容は援用によって本明細書に取り込まれる。
【００２７】
その他の適当な共役ポリマーの例としては、２，７−置換−９−置換フルオレン類、９−置換フルオレンオリゴマー及びポリマーのようなポリフルオレン類がある。かかるフルオレン類、オリゴマー及びポリマーの９位は、２つのヒドロカルビル基（任意には硫黄、窒素、酸素、リン又はケイ素の１以上のヘテロ原子を有していてもよい）；フルオレン環上の９位炭素と共に形成されたＣ5-20環構造、又は９位炭素と共に形成され、硫黄、窒素又は酸素の１以上のヘテロ原子を含むＣ4-20環構造；或いはヒドロカルビリデン基で置換されている。一実施形態では、フルオレンの２位と７位はアリール基で置換され、該アリール基は架橋能又は連鎖延長能をもつ基或いはトリアルキルシロキシ基で置換されていてもよい。フルオレンポリマー及びオリゴマーは２位と７′位が置換されていてもよい。フルオレンオリゴマー及びポリマーのモノマー単位は２位と７′位で連結している。末端２，７′−アリール基上の架橋能又は連鎖延長能をもつ基を連鎖延長又は架橋反応に付して２，７′−アリール−９−置換フルオレンオリゴマー及びポリマー同士をさらに反応させれば、さらに高分子量のポリマーを合成できる。
【００２８】
上述のフルオレン類及びフルオレンオリゴマー又はポリマーは、慣用有機溶剤に容易に溶解する。それらは、スピンコート、スプレーコート、ディップコート及びロールコートなどの慣用技術で薄膜又は皮膜へと加工できる。かかる膜は硬化すると通常の有機溶剤に対する耐性と高い耐熱性を示す。かかるポリフルオレン類についてのさらに詳しい情報は米国特許第５７０８１３０号に記載されており、その開示内容は援用によって本明細書に取り込まれる。
【００２９】
本発明の例示的実施形態で使用し得るその他の適当なポリフルオレン類には、青色エレクトロルミネセンスを示すポリ（フルオレン−アントラセン）のようなポリ（フルオレン）コポリマーがある。これらのコポリマーは、２，７−ジブロモ−９，９−ジーｎ−ヘキシルフルオレン（ＤＨＦ）のようなポリフルオレンサブユニットと、９，１０−ジブロモアントラセン（ＡＮＴ）のような別のサブユニットとを含んでいる。ＤＨＦとＡＮＴとの高分子量コポリマーは、それらの対応アリールブロミドのニッケル触媒共重合により調製できる。最終ポリマーの分子量は、末端封鎖剤の２−ブロモフルオレンを重合の種々の段階で添加することによって調節できる。かかるコポリマーは熱安定性で、分解温度が４００℃を上回っており、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）やクロロホルムやキシレンやクロロベンゼンのような慣用有機溶剤に可溶である。これらは約４５５ｎｍの波長の青色光を放つ。かかるポリフルオレン類についてのさらに詳しい情報は、Ｇｅｒｒｉｔ  Ｋｌａｒｎｅｒ他，“Ｃｏｌｏｒｆａｓｔ  Ｂｌｕｅ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｒａｎｄｏｍ  Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｓ  Ｄｅｒｉｖｅｄ  ｆｒｏｍ  Ｄｉ−ｎ−ｈｅｘｙｌｆｌｕｏｒｅｎｅ  ａｎｄ  Ａｎｔｈｒａｃｅｎｅ”Ａｄｖ．  Ｍａｔｅｒ．，１０（１９９８）９９３−９９７に記載されており、その開示内容は援用によって本明細書に取り込まれる。
【００３０】
単一層素子の第二の実施形態では、有機発光層は分子ドープしたポリマーからなる。分子ドープしたポリマーは典型的には電荷輸送分子を不活性ポリマーバインダー中に分子分散させた二元固溶体からなる。電荷輸送分子は、正孔と電子がドープポリマー中を移動して再結合する能力を高める。不活性ポリマーは、利用し得るドーパント材料及びホストポリマーバインダーの機械的性質に関して多数の選択肢を与える。
【００３１】
分子ドープポリマーの一例は、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）に、正孔輸送分子であるＮ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ビス（３−メチルフェニル）−１，１′−ビフェニル−４，４′−ジアミン（ＴＰＤ）と発光材料であるトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（III）（Ａｌｑ）を分子ドープしたものである。ＴＰＤは１０-3ｃｍ2/ボルト・秒の高い正孔ドリフト移動度を有し、Ａｌｑはその発光特性の他に電子輸送特性をもつ発光性金属錯体である。
【００３２】
ドープ濃度は通例約５０％であるが、ＴＰＤとＡｌｑのモル比は例えば約０．４から１．０まで変更し得る。ドープＰＭＭＡフィルムは、ＴＰＤとＡｌｑとＰＭＭＡを適量含むジクロロエタン溶液を混合し、この溶液を酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）電極などの所望の基材上にディップコートすることによって製造できる。ドープＰＭＭＡ層の厚さは通例約１００ナノメートルである。電圧を印加して付勢すると、緑色光を発する。かかるドープポリマーについてのさらに詳しい情報は、Ｊｕｎｊｉ  Ｋｉｄｏ他，“Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ”，Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ．，６１，（１９９２）７６１−７６３に記載されており、その開示内容は援用によって本明細書に取り込まれる。
【００３３】
本発明の別の実施形態では、有機発光層は２つの二次層からなる。第一の二次層は正孔輸送性、電子輸送性及び発光性を提供するもので、陰極に隣接して配置される。第二の二次層は正孔注入用二次層として機能するもので、陽極に隣接して配置される。第一の二次層は正孔輸送ポリマーに電子輸送分子と発光材料（例えば、染料又はポリマー）をドープしたものからなる。正孔輸送ポリマーは、例えばポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（ＰＶＫ）などでよい。電子輸送分子は、例えば２−（４−ビフェニル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（ＰＢＤ）などでよい。発光材料は典型的には発光色を変化させる発光中心として機能する低分子又は高分子を含む。例えば、発光材料は有機染料のクマリン４６０（青色）、クマリン６（緑色）又はナイルレッドを含んでいてもよい。これらの材料は、例えば、Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ社、Ｌａｎｃａｓｔｅｒ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ社、ＴＣＩ  Ａｍｅｒｉｃａ社及びＬａｍｂｄａ  Ｐｈｙｓｉｋ社などから市販されている。これらの混合物の薄膜は、様々な量のＰＶＫ、電子輸送分子及び発光材料を含有するクロロホルム溶液のスピンコートによって形成できる。例えば、適当な混合物は１００重量％のＰＶＫ、４０重量％のＰＢＤ及び０．２〜１．０重量％の有機染料からなる。
【００３４】
第二の二次層は正孔注入用二次層として作用し、例えばＢａｙｅｒ社から入手可能なポリ（３，４）エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＴ／ＰＳＳ）を含んでいてもよく、スピンコートなどの慣用法で形成できる。電子輸送分子及び発光材料をドープした正孔輸送ポリマーについてのさらに詳しい情報は、Ｃｈｕｎｇ−Ｃｈｉｈ  Ｗｕ他，“Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｓｉｎｇｌｅ−Ｌａｙｅｒ  Ｄｏｐｅｄ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍｓ  ｗｉｔｈ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ａｂｉｌｉｔｉｅｓ”，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ｏｎ  Ｅｌｅｃ．  Ｄｅｖｉｃｅｓ，４４（１９９７年）１２６９−１２８１に記載されており、その開示内容は援用によって本明細書に取り込まれる。
【００３５】
本発明の例示的実施形態では、ゲッタ粒子を充填した透明ポリマーからなる（例えば、ＯＬＥＤ用の）プラスチック基板が提供される。ゲッタ粒子の粒度は、ＯＬＥＤの発する光の固有波長よりも実質的に小さい。通例、粒度は２００ｎｍ未満、好ましくは２００ｎｍ未満である。かかるゲッタ粒子は、材料の透明性を損なわずに水及び／又は酸素を吸収する作用をもつ。プラスチック基板は、ＯＬＥＤの片側又は両側に配置し得る。別の実施形態では、プラスチック基板は透明無機膜でコートされる。
【００３６】
プラスチック基板は、強度、寸法及び／又は柔軟性／剛性の所望の組合せを保持すると同時にゲッタ粒子を含有できるなどといった所望の物理的性質を示す透明プラスチックから製造できる。基板として使用できる材料の例には、透明な熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂があり、具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、シリコーン及びポリメチルメタクリレートなどがある。基板層は、水及び／又は酸素に敏感な材料の寿命を所望通り延ばすのに十分な量のゲッタ粒子を含んだ保護カバーを与えるべく十分な厚さとすべきであるが、その下の水及び／又は酸素に敏感な素子の動作を損なうほど厚くすべきではない。
【００３７】
上記の通り、水及び／又は酸素を吸収する作用をもつゲッタ粒子は、ＯＬＥＤの放つ光の固有波長よりもかなり小さい粒度をもつものが選択される。この粒度範囲の粒子はＯＬＥＤから放出される光をさほど散乱せず、そのため基板材料の透明性を損なわない。固有波長とは、ＯＬＥＤの出力光スペクトルがピーク強度を示す波長として定義される。ゲッタ粒子の粒度は通例固有波長の１／２未満、好ましくは１／５未満である。通例、これらの比率は粒度２００ｎｍ未満に相当し、好ましくは１００ｎｍ未満に相当する。状況によっては若干大きな粒子が望ましいこともある（例えば、放出光を若干散乱させることが望まれる場合）。
【００３８】
水及び／又は酸素の「ゲッタ」として用いる物質は、ある種のアルカリ土類金属酸化物を始めとして、従来よりかかる機能をもつことが知られていたものから選択し得る。かかる物質には、特に限定されないがＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ及びＭｇＯなどがある。さらに、ゲッタ粒子はＴｉ、Ｍｇ、Ｂａ及びＣａのような様々な金属元素からも選択できる。通例、基板材料の透明性その他の所望の物理的性質をさほど低下させずに（基板の水及び／又は酸素除去能力を最大限に高めるため）最大限の吸収剤粒子を用いるのが望ましい。充填基板の透明性は、通例、基板に吸収されるのがＯＬＥＤ放出光の５０％未満、好ましくは１０％未満となるように選択される。ゲッタ粒子は、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、シリコーン又はポリメチルメタクリレートなどの透明な熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂に添加される。ゲッタ粒子の添加は、バンバリーミキサを用いるなど慣用の混合法で実施できる。所望に応じて、凝集を防ぐためゲッタ粒子を表面処理してもよい。
【００３９】
得られたポリマー基板は、所望に応じて、Ｏ2 及びＨ2Ｏ の遮蔽層として機能する追加の層でコートしてもよい。かかる遮蔽層は、例えばＳｉＯ2 又はＳｉ3Ｏ4のような無機皮膜からなるものでもよい。皮膜は化学蒸着や積層などで形成される。
【００４０】
こうして得た被覆ポリマー基板上で有機発光素子を製造してもよい。逆に、かかる基板を既に完成したＯＬＥＤに追加してもよい。
【００４１】
素子を完全に封入するため、上述の第二のポリマー基板を素子のもう一方の側に設けてもよい。第二のポリマー基板についての選択基準は、第一のポリマー基板に関するものと概ね同じである。素子の片側だけに透明性が必要とされる場合、透明でない側のゲッタ粒子の粒度は１００ｎｍ未満である必要はない。
【００４２】
図１は、本発明の一実施形態で構成されたＯＬＥＤを示す。ＯＬＥＤ１００は、基板１０５とその上の第一の導体１１０を含んでいる。第一の導体１１０の上には第二の導体１１５がある。これらの導体層の間には有機発光層１２０が配置されている。導体１１０、１１５及び有機発光層１２０の上にはトップコート１３０が設けられている。トップコート１３０は通例透明でＯＬＥＤ全体を封入し、保護する。これは好ましくはＳｉＯ2 やＳｉ3Ｎ4のような透明無機物で作られる。
【００４３】
基板１０５は通例実質的に平面でＯＬＥＤ構造全体を下方で支持する。ただし、基板は所望によっては非平面でも曲面でもよく、柔軟であってもよい。第一の導体１１０及び第二の導体１１５は電子注入層又は正孔注入層のいずれかとして機能し得る。導体からの正孔と電子が有機発光層１２０中で出会うと、光が放出される。ＯＬＥＤ１００はトップコート１３０と基板１０５のどちらから光を放出してもよい。
【００４４】
基板１０５は、通例、ポリエチレンテレフタレートやポリカーボネートやポリメチルメタクリレートのような透明熱可塑性樹脂から作られる。ゲッタ粒子１０７は基板材料にほぼランダムに分散している。基板材料の透明性を損なわないように、ゲッタ物質の粒度は好ましくは１００ｎｍ未満（すなわち、「ナノ粒子」）である。かかるナノ粒子の具体例には、Ｎａｎｏｐｈａｓｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社から市販されているＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ及びＭｇＯがある。粒度１００ｎｍ未満のアルカリ土類金属酸化物、硫酸塩、ハロゲン化物及び過塩素酸塩など、その他の化合物も使用できる。
【００４５】
基板１０５は、ＳｉＯ2 やＳｉ3Ｎ4のような無機トップコート１３０で被覆される。トップコートは素子を封入し、水及び酸素分子の顕著な侵入を防ぐ。酸素又は水分子（図示せず）が基板へと徐々に入り込んだときは、ゲッタ粒子１０７に吸収され、ＯＬＥＤ１００の損傷が防止される。
【００４６】
図２は、本発明の別の実施形態を示す断面図である。図２では、ＯＬＥＤ１００はその両側に基板１０５Ａ及び１０５Ｂを含んでいる。このような二重の基板は、空気及び水の浸透からのＯＬＥＤ１００の保護作用を高める。また、図２には示していないが、ＯＬＥＤを基板材料で完全に封入することは容易であり、そうすれば酸素及び水の浸透から最大限に保護できる。
【００４７】
図２では基板１０５Ａと１０５Ｂは同じものとして示してあるが、ＯＬＥＤ１００の片側が光を通さないときは、その側の基板の透明性は重要でなく、ゲッタ粒子１０７は基板の透明性を維持するための粒度を有する必要がない。
【００４８】
かかる構成を図３に示す。この場合、基板１０５Ａは粒径１００ｎｍ未満の分散ゲッタ粒子１０７Ａを含んでおり、入射光を実質的に全部を通す。しかし、第二の基板１０５Ｂはこの実施形態では光を通す必要がなく、粒径が１００ｎｍを上回るゲッタ粒子１０７Ｂを含有する。第二の基板１０５Ｂ中での光透過は実質的に減衰又は遮蔽されるが、光はこの側から取り出されるように設計されていないので、ＯＬＥＤの性能を損なうことはない。
【００４９】
本発明で得られる素子は、無機皮膜しかもたない素子よりも長い寿命を示すものと期待される。基板中のゲッタ粒子が無機皮膜層中の欠陥を通り抜けた水及び／又は酸素を吸収する作用をもつからである。さらに、ゲッタ粒子は基板層に分散しているので、ゲッタ物質の固体層よりも大幅に高い光透過率を与え、ＯＬＥＤの効率を保つことができる。
【００５０】
以上の説明は、細かい事項が多数含まれているが、それらはもっぱら説明のために示したものであって、本発明を限定するものではない。本発明の技術的思想及び技術的範囲から逸脱することなく、上記の実施形態に様々な変更を加えることが可能であるが、そうした変更は特許請求の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る有機発光素子の側面図である。
【図２】本発明の別の実施形態に係る有機発光素子の側面図である。
【図３】本発明のさらに別の実施形態に係る有機発光素子の側面図である。
【符号の説明】
１００  有機発光素子
１０５  基板
１０７  ゲッタ粒子
１１０  第一の導体
１１５  第二の導体
１２０  有機発光層
１３０  トップコート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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