(57)【要約】第１及び第２バリアコーティングを含む有機発光ダイオードであって、前記バリアコーティングは、（ｉ）アモルファスシリコンカーバイド、（ｉｉ）Ｆ、Ｎ、Ｂ及びＰから選択される少なくとも１つの元素を含むアモルファスシリコンカーバイド合金、（ｉｉｉ）水素化シリコンオキシカーバイド、（ｉｖ）（ａ）電子ビームで水素シルセスキオキサン樹脂を硬化させることにより、又は（ｂ）化学気相成長法を用いて水素シルセスキオキサン樹脂を反応させることにより調製されるコーティング、並びに（ｖ）（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）及び（ｉｖ）のうちの少なくとも２つを組み合わせた多層から選択される、有機発光ダイオード。
2006519473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）第１対向面及び第２対向面を有する基板と、
（Ｂ）前記基板の前記第１対向面上の第１バリアコーティングであって、
（ｉ）アモルファスシリコンカーバイド、
（ｉｉ）Ｆ、Ｎ、Ｂ及びＰから選択される少なくとも１つの元素を含むアモルファスシリコンカーバイド合金、
（ｉｉｉ）水素化シリコンオキシカーバイド、
（ｉｖ）（ａ）電子ビームで水素シルセスキオキサン樹脂を硬化させることにより、又は（ｂ）化学気相成長法を用いて水素シルセスキオキサン樹脂を反応させることにより調製される、シリカを含むコーティング、並びに
（ｖ）（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）及び（ｉｖ）のうちの少なくとも２つを組み合わせた多層
から選択される第１バリアコーティングと、
（Ｃ）前記第１バリアコーティング上の第１電極層と、
（Ｄ）前記第１電極層上の発光素子と、
（Ｄ）前記発光素子上の第２電極層と、
（Ｅ）前記第２電極層上の第２バリアコーティングであって、
（ｉ）アモルファスシリコンカーバイド、
（ｉｉ）Ｆ、Ｎ、Ｂ及びＰから選択される少なくとも１つの元素を含むアモルファスシリコンカーバイド合金、
（ｉｉｉ）水素化シリコンオキシカーバイド、
（ｉｖ）（ａ）電子ビームで水素シルセスキオキサン樹脂を硬化させることにより、又は（２）化学気相成長法を用いて水素シルセスキオキサン樹脂を反応させることにより調製される、シリカを含むコーティング、並びに
（ｖ）（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）及び（ｉｖ）のうちの少なくとも２つを組み合わせた多層
から選択される第２バリアコーティングと
を含む有機発光ダイオードであって、前記第１電極層及び前記第２電極層のうちの少なくとも一方は透明であり、前記第２電極層が不透明である場合には前記基板が透明である、有機発光ダイオード。
【請求項２】
前記第１バリアコーティング及び前記第２バリアコーティングはそれぞれアモルファスシリコンカーバイドである、請求項１に記載の有機発光ダイオード。
【請求項３】
前記アモルファスシリコンカーバイドは、式ＳｉｄＣｅＨｆＸｇ（式中、ＸはＦ、Ｎ、Ｂ及びＰのうちの少なくとも１つから選択され；ＣとＳｉとの原子比は１．１：１〜１０：１であり；ｆは５〜４５原子％の値を有し；ｇは１〜２０原子％の値を有し；和ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＝１００原子％である）を有する、請求項２に記載の有機発光ダイオード。
【請求項４】
前記第１バリアコーティング及び前記第２バリアコーティングはそれぞれ、（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）及び（ｉｖ）のうちの少なくとも２つを組み合わせた多層であり、多層の組み合わせはそれぞれアモルファスシリコンカーバイドを含む、請求項１に記載の有機発光ダイオード。
【請求項５】
（Ａ）第１対向面及び第２対向面を有する基板と、
（Ｂ）前記基板の前記第１対向面上の第１電極層と、
（Ｃ）前記第１電極層上の発光素子と、
（Ｄ）前記発光素子上の第２電極層と、
（Ｅ）前記第２電極層上の第１バリアコーティングであって、
（ｉ）アモルファスシリコンカーバイド、
（ｉｉ）Ｆ、Ｎ、Ｂ及びＰから選択される少なくとも１つの元素を含むアモルファスシリコンカーバイド合金、
（ｉｉｉ）水素化シリコンオキシカーバイド、
（ｉｖ）（ａ）電子ビームで水素シルセスキオキサン樹脂を硬化させることにより、又は（ｂ）化学気相成長法を用いて水素シルセスキオキサン樹脂を反応させることにより調製される、シリカを含むコーティング、並びに
（ｖ）（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）及び（ｉｖ）のうちの少なくとも２つを組み合わせた多層
から選択される第１バリアコーティングと、
（Ｆ）前記基板の前記第２対向面上の第２バリアコーティングであって、
（ｉ）アモルファスシリコンカーバイド、
（ｉｉ）Ｆ、Ｎ、Ｂ及びＰから選択される少なくとも１つの元素を含むアモルファスシリコンカーバイド合金、
（ｉｉｉ）水素化シリコンオキシカーバイド、
（ｉｖ）（ａ）電子ビームで水素シルセスキオキサン樹脂を硬化させることにより、又は（ｂ）化学気相成長法を用いて水素シルセスキオキサン樹脂を反応させることにより調製される、シリカを含むコーティング、並びに
（ｖ）（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）及び（ｉｖ）のうちの少なくとも２つを組み合わせた多層
から選択される第２バリアコーティングと
を含む有機発光ダイオードであって、前記第１電極層及び前記第２電極層のうちの少なくとも一方は透明であり、前記第２電極層が不透明である場合には前記基板が透明である、有機発光ダイオード。
【請求項６】
前記第１バリアコーティング及び前記第２バリアコーティングはそれぞれアモルファスシリコンカーバイドである、請求項５に記載の有機発光ダイオード。
【請求項７】
前記アモルファスシリコンカーバイドは、式ＳｉｄＣｅＨｆＸｇ（式中、ＸはＦ、Ｎ、Ｂ及びＰのうちの少なくとも１つから選択され；ＣとＳｉとの原子比は１．１：１〜１０：１であり；ｆは５〜４５原子％の値を有し；ｇは１〜２０原子％の値を有し；和ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＝１００原子％である）を有する、請求項６に記載の有機発光ダイオード。
【請求項８】
前記第１バリアコーティング及び前記第２バリアコーティングはそれぞれ、（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）及び（ｉｖ）のうちの少なくとも２つを組み合わせた多層であり、多層の組み合わせはそれぞれアモルファスシリコンカーバイドを含む、請求項５に記載の有機発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［発明の分野］
本発明は有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）に関し、より詳細には第１及び第２バリアコーティングを含む有機発光ダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
［発明の背景］
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は、時計、電話、ラップトップコンピュータ、ページャ、携帯電話、デジタルビデオカメラ、ＤＶＤプレーヤ及び計算機などの種々の消費者製品において有用である。発光ダイオードを含むディスプレイは、従来の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）よりも優れた数多くの利点を有する。例えば、ＯＬＥＤディスプレイはＬＣＤと比べてより薄型で、電力消費量が少なく、且つ明るい。また、ＬＣＤとは異なり、ＯＬＥＤディスプレイは自己発光し、バックライトを必要としない。さらに、ＯＬＥＤディスプレイは、明るい光の中であっても、広い視角を有する。これらの特徴が組み合わされた結果として、ＯＬＥＤディスプレイは、ＬＣＤディスプレイよりも軽量であり、占有する空間が小さい。そのような利点にもかかわらず、大気中の水及び酸素などの環境要素にさらされることにより、ＯＬＥＤの有効寿命は短くなる可能性がある。
【０００３】
ＯＬＥＤへの水及び酸素の浸透を減らすための１つの手法は、デバイスを封止又は封入することである。例えば、Jonesの米国特許第５，９２０，０８０号は、基板と、前記基板を覆う第１導体と、前記第１導体を覆う発光有機材料の層と、前記発光材料の層を覆う第２導体と、光放射を基板に対して平行な方向に制限するための手段と、前記第２導体を覆うバリア層とを含む有機発光デバイスを開示する。
【０００４】
Jones等の米国特許第６，０６９，４４３号は、基板と；前記基板上に形成される少なくとも１つの導体と；前記少なくとも１つの導体及び前記基板上に形成される第１絶縁体層であって、前記絶縁体層は、その中に形成され、画素領域を画定する少なくとも１つの画素開口部を含む、第１絶縁体層と；前記第１絶縁体層上に形成される第２絶縁体層と；前記少なくとも１つの導体上の画素領域内に形成されるＯＬＥＤ層と；前記ＯＬＥＤ層上に形成される封止構造とを含む有機発光デバイスを開示する。
【０００５】
Affinitoの米国特許第６，２６８，６９５Ｂ１号は、（ａ）（ｉ）第１ポリマー層と、前記第１ポリマー層上の第１セラミック層と、前記第１セラミック層上の第２ポリマー層とからなる最上面を有する基本構造(foundation)、（ｂ）前記最上面の前記第２ポリマー層上に構成される有機発光デバイス、及び（ｃ）その上に第２セラミック層を有する第３ポリマー層と、前記第２セラミック層上の第４ポリマー層とからなるカバーを含む、有機発光デバイスのための可撓性環境バリアを開示しており、前記カバーは前記有機発光デバイス上に堆積され、前記基本構造及びカバーは可撓性環境バリアとして有機発光デバイスを封入する。
【０００６】
Ghosh等の米国特許出願第２００１／００５２７５２Ａ１号は、基板と、その上に形成される少なくとも１つの有機発光ダイオードデバイスと、前記基板及び前記少なくとも１つの有機発光ダイオードデバイス上に形成される封入アセンブリとを含む有機発光ダイオードディスプレイデバイスを開示しており、前記封入アセンブリは、誘電性酸化物を含む第１封入酸化物層であって、前記封入酸化物層の誘電性酸化物は、前記基板及び前記少なくとも１つの有機発光ダイオードデバイスの両方の上に、且つ直に接触して存在する第１封入酸化物層と、前記第１封入層を覆う第２封入層とを含む。
【０００７】
Sheats等の欧州特許出願第０９７７４６９Ａ２号は、水又は酸素がその発生源からデバイスに達するのを防ぐ方法を開示しており、その方法は、前記デバイスと前記発生源との間に第１ポリマー層を堆積させる工程と、ＥＣＲ−ＰＥＣＶＤによって前記デバイスの前記第１ポリマー層上に無機層を堆積させる工程と、前記無機層上に第２ポリマー層を堆積させる工程とを含む。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の引用文献は、様々な性能特性を有するＯＬＥＤを開示するが、水及び酸素に対して優れた耐性を有し、信頼性を改善したＯＬＥＤが引き続き必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
［発明の概要］
本発明は、
（Ａ）第１対向面及び第２対向面を有する基板と、
（Ｂ）前記基板の前記第１対向面上の第１バリアコーティングであって、
（ｉ）アモルファスシリコンカーバイド、
（ｉｉ）Ｆ、Ｎ、Ｂ及びＰから選択される少なくとも１つの元素を含むアモルファスシリコンカーバイド合金、
（ｉｉｉ）水素化シリコンオキシカーバイド、
（ｉｖ）（ａ）電子ビームで水素シルセスキオキサン樹脂組成物を硬化させることにより、又は（ｂ）化学気相成長法を用いて水素シルセスキオキサン樹脂を反応させることにより調製される、シリカを含むコーティング、並びに
（ｖ）（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）及び（ｉｖ）のうちの少なくとも２つを組み合わせた多層
から選択される第１バリアコーティングと、
（Ｃ）前記第１バリアコーティング上の第１電極層と、
（Ｄ）前記第１電極層上の発光素子と、
（Ｄ）前記発光素子上の第２電極層と、
（Ｅ）前記第２電極層上の第２バリアコーティングであって、
（ｉ）アモルファスシリコンカーバイド、
（ｉｉ）Ｆ、Ｎ、Ｂ及びＰから選択される少なくとも１つの元素を含むアモルファスシリコンカーバイド合金、
（ｉｉｉ）水素化シリコンオキシカーバイド、
（ｉｖ）（ａ）電子ビームで水素シルセスキオキサン樹脂を硬化させることにより、又は（２）化学気相成長法を用いて水素シルセスキオキサン樹脂を反応させることにより調製される、シリカを含むコーティング、並びに
（ｖ）（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）及び（ｉｖ）のうちの少なくとも２つを組み合わせた多層
から選択される第２バリアコーティング
を含む有機発光ダイオードであって、前記第１電極層及び前記第２電極層のうちの少なくとも一方は透明であり、前記第２電極層が不透明である場合には前記基板が透明である、有機発光ダイオードに関する。
【００１０】
また、本発明は、
（Ａ）第１対向面及び第２対向面を有する基板と、
（Ｂ）前記基板の第１対向面上の第１電極層と、
（Ｃ）前記第１電極層上の発光素子と、
（Ｄ）前記発光素子上の第２電極層と、
（Ｅ）前記第２電極層上の第１バリアコーティングであって、
（ｉ）アモルファスシリコンカーバイド、
（ｉｉ）Ｆ、Ｎ、Ｂ及びＰから選択される少なくとも１つの元素を含むアモルファスシリコンカーバイド合金、
（ｉｉｉ）水素化シリコンオキシカーバイド、
（ｉｖ）（ａ）電子ビームで水素シルセスキオキサン樹脂を硬化させることにより、又は（ｂ）化学気相成長法を用いて水素シルセスキオキサン樹脂を反応させることにより調製される、シリカを含むコーティング、並びに
（ｖ）（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）及び（ｉｖ）のうちの少なくとも２つを組み合わせた多層
から選択される第１バリアコーティングと、
（Ｆ）前記基板の前記第２対向面上の第２バリアコーティングであって、
（ｉ）アモルファスシリコンカーバイド、
（ｉｉ）Ｆ、Ｎ、Ｂ及びＰから選択される少なくとも１つの元素を含むアモルファスシリコンカーバイド合金、
（ｉｉｉ）水素化シリコンオキシカーバイド、
（ｉｖ）（ａ）電子ビームで水素シルセスキオキサン樹脂を硬化させることにより、又は（ｂ）化学気相成長法を用いて水素シルセスキオキサン樹脂を反応させることにより調製される、シリカを含むコーティング、並びに
（ｖ）（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）及び（ｉｖ）のうちの少なくとも２つを組み合わせた多層
から選択される第２障壁コーティング
を含む有機発光ダイオードであって、前記第１電極層及び前記第２電極層のうちの少なくとも一方は透明であり、前記第２電極層が不透明である場合には前記基板が透明である、有機発光ダイオードに関する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のＯＬＥＤは、磨耗、有機溶媒、湿気及び酸素に対して良好な耐性を示す。特に、該ＯＬＥＤは、水蒸気及び酸素の浸透性が極めて低い。
【００１２】
本発明の有機発光ダイオードを含むディスプレイは、薄い形状、低い消費電力、広い視角、軽量及び超小型などの数多くの利点を有する。さらに、該ディスプレイは、光学的に透明なプラスチックフィルムから反射性の金属箔までの範囲に及ぶ多様な可撓性基板上に製造することができる。ガラス基板上に製造される従来のＯＬＥＤディスプレイと比較すると、該ＯＬＥＤディスプレイは可撓性であり、種々の形状に適合させることができる。また、薄いプラスチック基板は、ポータブルコンピュータ及び大画面テレビなどのデバイスにおいて考慮すべき重要な事項であるディスプレイの重量を低下させる。可撓性ＯＬＥＤディスプレイは、同等のガラス製のディスプレイよりも破損を受けにくく、衝撃にも耐える。最後に、可撓性ＯＬＥＤディスプレイは、ロール・ツー・ロール処理による製造の利点に起因して、その同等のガラス製のディスプレイよりも製造コストが安く済む可能性がある。
【００１３】
本発明の有機発光ダイオードは、個別の発光デバイスとして、又はフラットパネルディスプレイなどの発光アレイ又はディスプレイの能動素子として有用である。ＯＬＥＤディスプレイは、時計、電話、ラップトップコンピュータ、ページャ、携帯電話、デジタルビデオカメラ、ＤＶＤプレーヤ及び計算機などの数多くのデバイスにおいて有用である。
【００１４】
本発明のここに述べられた、又はそれ以外の特徴、態様及び利点は、以下に記載される説明、添付の特許請求の範囲及び添付の図面を参照することにより、さらに理解を深められるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
［発明の詳細な説明］
本明細書において用いられるとき、用語「透明」は、特定の構成要素（例えば、基板又は電極層）が電磁スペクトルの可視領域（〜４００から〜７００ｎｍまで）の光に対して少なくとも３０％、または少なくとも６０％、あるいは少なくとも８０％の透過率を有することを意味する。また、本明細書において用いられるときに、用語「不透明」は、該構成要素が電磁スペクトルの可視領域の光に対して３０％未満の透過率を有することを意味する。
【００１６】
図１に示されるように、本発明によるＯＬＥＤの第１の実施形態は、第１対向面１００Ａ及び第２対向面１００Ｂを有する基板１００と、前記基板１００の前記第１対向面１００Ａ上の第１バリアコーティング１０２と、前記第１バリアコーティング１０２上の第１電極層１０４と、前記第１電極層１０４上の発光素子１０６と、前記発光素子１０６上の第２電極層１０８と、前記第２電極層１０８上の第２バリアコーティング１１０とを含む。
【００１７】
基板には、２つの対向面を有する、硬質(rigid)又は可撓性の材料を用いることができる。さらに、該基板は電磁スペクトルの可視領域の光に対して透明にすることも、不透明にすることもできるが、第２電極層が不透明である場合には、基板が透明である。基板の例としては、ケイ素、二酸化ケイ素の表面層を有するケイ素及びガリウムヒ素のような半導体材料；石英；石英ガラス；酸化アルミニウム；セラミック；ガラス；金属箔；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン及びポリエチレンテレフタレートなどのポリオレフィン；ポリテトラフルオロエチレン及びポリ弗化ビニルなどのフルオロカーボンポリマー；ナイロンなどのポリアミド；ポリイミド；ポリ（メチルメタクリレート）などのポリエステル；エポキシ樹脂；ポリエーテル；ポリカーボネート；ポリスルホン；並びにポリエーテルスルホンが挙げられるが、これに限定されない。
【００１８】
第１バリアコーティングは、（ｉ）アモルファスシリコンカーバイド、（ｉｉ）Ｆ、Ｎ、Ｂ及びＰから選択される少なくとも１つの元素を含むアモルファスシリコンカーバイド合金、（ｉｉｉ）水素化シリコンオキシカーバイド、（ｉｖ）（ａ）電子ビームで水素シルセスキオキサン樹脂を硬化させることにより、又は（ｂ）化学気相成長法を用いて水素シルセスキオキサン樹脂を反応させることにより調製される、シリカを含むコーティング、並びに（ｖ）（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）及び（ｉｖ）のうちの少なくとも２つの組み合わせによる多層から選択される。第１バリアコーティングは、０．１〜１０μｍ、または０．１〜６μｍ、あるいは０．２〜４μｍの厚さを典型的に有する。第１バリアコーティングの厚さが０．１μｍ未満であるとき、水又は酸素に対するバリアの浸透性は、中程度ないしは高い。
【００１９】
バリアコーティング（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）（ｂ）及び（ｉｖ）は、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、光化学気相成長、噴射蒸気堆積（jet vapor deposition）などの種々の化学気相成長（ＣＶＤ）技法、並びにスパッタリング及び電子ビーム蒸着などの種々の物理気相成長によって堆積させることができる。該コーティングは、ＯＬＥＤの基板及び／又は発光素子への損傷を避けるために、約１００℃以下の温度において典型的に堆積される。個々の応用形態のために選択される方法は、ＯＬＥＤ構成要素の熱安定性、及び反応気体又は副生成物による化学的攻撃に対する構成要素の影響の受けやすさなどのいくつかの要因による。
【００２０】
ＰＥＣＶＤでは、基板上を通るプラズマ場における気体反応物間の化学反応によってコーティングが堆積される。一般的に、ＰＥＣＶＤ法は、従来のＣＶＤよりも低い基板温度で行われる。例えば、ＰＥＣＶＤ法では、およそ室温から約１００℃までの基板温度を用いることができる。
【００２１】
ＰＥＣＶＤ法において用いられるプラズマは、放電、無線周波数又はマイクロ波の範囲の電磁場、レーザ及び粒子ビームなどの種々の放射源から導出されるエネルギーを含むことができる。ＰＥＣＶＤ法では適度な電力密度（０．１〜５Ｗ／ｃｍ２）での無線周波数（１０ｋＨｚ〜１０２ＭＨｚ）又はマイクロ波（０．１〜１０ＧＨｚ）のエネルギーが典型的に用いられる。しかしながら、具体的な周波数、電力及び圧力は、前駆気体及び堆積システムの構成に典型的に依存している。
【００２２】
当該技術分野において「水素化シリコンカーバイド」とも呼ばれる、本発明のアモルファスシリコンカーバイドは、ケイ素及び炭素に加えて水素を含む。例えば、アモルファスシリコンカーバイドは、一般式ＳｉａＣｂＨｃによって表すことができる（ここで、ｂはａよりも大きな値を有し、ｃは５〜４５原子％の値を有し、ａ＋ｂ＋ｃは１００原子％である）。
【００２３】
本発明のアモルファスシリコンカーバイドは、ケイ素に対して過剰の炭素を典型的に含む。例えば、炭素とケイ素との原子比は、典型的には１．１〜１０：１、または１．１〜５：１、あるいは１．１〜２：１である。ケイ素に対する炭素の比が１．１：１未満であるとき、コーティングは極めて低い透明性を有する。該比が５：１よりも大きいとき、コーティングは高い応力を有し、そして剥離しやすい。
【００２４】
適当な前駆気体の化学又は物理気相成長によってアモルファスシリコンカーバイドを調製する方法は、当該技術分野においてよく知られており、Loboda等の米国特許第５，８１８，０７１号、Tarhay等の米国特許第５，０１１，７０６号、Lobodaの米国特許第６，２６８，２６２Ｂ１号、Camilletti等の米国特許第５，６９３，５６５号、Camilletti等の米国特許第５，７５３，３７４号及びCamilletti等の米国特許第５，７８０，１６３号に例示される。適当な前駆気体の例としては、（１）シラン若しくはトリクロロシランのようなハロシランと、メタン、エタン、プロパンなどの１〜６個の炭素原子を有するアルカンとの混合物；（２）メチルシラン、ジメチルシラン及びトリメチルシランなどのアルキルシラン；又は（３）シラシクロブタン若しくはジシラシクロブタンが挙げられる。
【００２５】
本発明のアモルファスシリコンカーバイド合金は、Ｆ、Ｎ、Ｂ及びＰから選択される少なくとも１つの元素を含む。例えば、アモルファスシリコンカーバイド合金は、一般式ＳｉｄＣｅＨｆＸｇによって表すことができる（式中、Ｘは、Ｆ、Ｎ、Ｂ及びＰのうちの少なくとも１つから選択され；ＣとＳｉとの原子比は１．１：１〜１０：１、または１．１〜５：１、あるいは１．１〜２：１であり；ｆは５〜４５原子％の値を有し；ｇは１〜２０原子％、または１〜１０原子％、あるいは５〜１０原子％の値を有し；和ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＝１００原子％である）。
【００２６】
アモルファスシリコンカーバイド合金を調製する方法は、当該技術分野においてよく知られている。例えば、Lobodaの欧州特許出願第０７７１８８６Ａ１号は、基板上にケイ素、炭素、窒素及び水素を含むアモルファスコーティングを堆積させる方法を開示しており、その方法は、有機ケイ素化合物と窒素の発生源とを含む反応気体混合物を、基板を含む堆積チャンバに導入すること、及び反応気体混合物の反応を引き起こし、アモルファスコーティングを形成することを含む。有機ケイ素化合物の例としては、メチルシラン、ジメチルシラン及びトリメチルシランなどのアルキルシラン；ヘキサメチルジシランなどのジシラン；オクタメチルトリシランなどのトリシラン；ジメチルポリシランなどの低分子量のポリシラン；低分子量のポリカルボシラン；並びにシラシクロブタン及びジシラシクロブタンなどのケイ素含有シクロアルカンが挙げられる。窒素の発生源の例としては、窒素；メチルアミンなどの第一級アミン；ジメチルアミンなどの第二級アミン；トリメチルアミンなどの第三級アミン；及びアンモニアが挙げられる。
【００２７】
フッ素、ホウ素又はリンを含むアモルファスシリコンカーバイド合金は、それぞれフッ素含有気体、ホウ素含有気体又はリン含有気体を、アモルファスシリコンカーバイドを堆積するために典型的に用いられる反応気体混合物に導入することにより製造することができる。フッ素含有気体の例としては、Ｆ２、ＳｉＦ４、ＣＦ４、Ｃ３Ｆ６及びＣ４Ｆ８が挙げられる。ホウ素含有気体の例としては、ジボラン及び（ＣＨ３）３Ｂが挙げられる。リン含有気体の例としては、ホスフィン及びトリメチルホスフィンが挙げられる。
【００２８】
本発明の水素化シリコンオキシカーバイドは、ケイ素、酸素、炭素及び水素を含む。例えば、水素化シリコンオキシカーバイドは、一般式ＳｉｍＯｎＣｐＨｑによって表すことができる（式中、ｍは、１０〜３３原子％、または１８〜２０原子％の値を有し；ｎは、１〜６６原子％、または１８〜２１原子％の値を有し；ｐは、１〜６６原子％、または５〜３８原子％の値を有し；ｑは、０．１〜６０原子％、または２５〜３２原子％の値を有し；ｍ＋ｎ＋ｐ＋ｑ＝１００原子％である）。
【００２９】
水素化シリコンオキシカーバイドを調製する方法は、当該技術分野においてよく知られており、Loboda等の米国特許第６，１５９，８７１号、Lobodaの国際公開第０２／０５４４８４Ａ２号、Hu等の米国特許第５，７１８，９６７号、及びThomas等の米国特許第５，３７８，５１０号に例示される。例えば、米国特許第６，１５９，８７１号は、水素化シリコンオキシカーバイド薄膜を製造するための化学気相成長法を開示しており、その方法は、メチル含有シラン及び酸素供給気体を含む反応気体混合物を、基板を含む堆積チャンバに導入すること、並びに２５〜５００℃の温度において、メチル含有シランと酸素供給気体との間の反応を引き起こすことを含み、反応中に存在する酸素の量を制御して、３．６以下の誘電率を有する、水素、ケイ素、炭素及び酸素を含む薄膜が基板上に設けられる。メチル含有シランの例としては、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン及びテトラメチルシランが挙げられる。酸素供給気体の例としては、空気、オゾン、酸素、亜酸化窒素及び酸化窒素が挙げられるが、これに限定されない。
【００３０】
堆積工程中に存在する酸素の量は、酸素供給気体のタイプ及び／又は量を選択することにより制御することができる。酸素供給気体の濃度は、典型的に、メチル含有シランの体積当たり５未満の割合(part)であり、または体積当たり０．１〜４．５の割合であり、または体積当たり１の割合である。酸素の濃度が高すぎるとき、その工程はＳｉＯ２に近い化学量論を有する酸化ケイ素薄膜を形成する。酸素の濃度が低すぎるとき、その工程はＳｉＣに近い化学量論を有するシリコンカーバイド薄膜を形成する。特定の応用のための酸素含有気体の最適な濃度は、型どおりの実験によって容易に決定することができる。
【００３１】
反応気体混合物は、ヘリウム又はアルゴンなどのキャリアガス；ホスフィン及びジボランなどのドーパント；フッ素などのハロゲン；ＳｉＦ４、ＣＦ４、Ｃ３Ｆ６及びＣ４Ｆ８などのハロゲン含有気体；並びにコーティングに所望の特性を与える任意の他の材料；などの付加的な気体種を含むことができる。
【００３２】
シリカを含むコーティングは、電子ビームで水素シルセスキオキサン樹脂を硬化させることにより調製することができる。本発明の水素シルセスキオキサン樹脂（Ｈ樹脂）は、一般式ＨＳｉ（ＯＨ）ｘ（ＯＲ）ｙＯｚ／２によって表すことができる。式中、各Ｒは、酸素原子を通してケイ素に結合されるときに、加水分解性置換基を形成する個別のヒドロカルビル基であり、ｘ＝０〜２、ｙ＝０〜２、ｚ＝１〜３であり、ｘ＋ｙ＋ｚ＝３である。ヒドロカルビル基の例としては、メチル、エチル、プロピル及びブチルなどのアルキル；フェニルなどのアリール；並びにアリル及びビニルなどのアルケニルが挙げられる。これらの樹脂は、完全に縮合される（ＨＳｉＯ３／２）ｎか、又は部分的に加水分解され（すなわち、いくつかのＳｉ−ＯＲ基を含む）及び／若しくは部分的に縮合される（すなわち、いくつかのＳｉ−ＯＨ基を含む）ことができる。上記式によっては表されないが、その樹脂は０個又は２個のいずれかの水素原子が結合される、少数（例えば、約１０％未満）のケイ素原子を含むことができる。
【００３３】
Ｈ樹脂を調製する方法は当該技術分野においてよく知られており、Collins等の米国特許第３，６１５，２７２号、Bank等の米国特許第５，０１０，１５９号、Frye等の米国特許第４，９９９，３９７号、Hanneman等の米国特許第５，０６３，２６７号、Frye等の米国特許第４，９９９，３９７号、公開特許第５９−１７８７４９号、公開特許第６０−８６０１７号及び公開特許第６３−１０７１２２号に例示される。
【００３４】
組成物の表面への適用を容易にするために、有機溶剤又はシリコーン溶液などの溶媒でＨ樹脂を希釈することができる。有機溶剤の例としては、ベンゼン及びトルエンなどの芳香族炭化水素；ｎ−ヘプタン及びドデカンなどのアルカン；ケトン；エステル；並びにエーテルが挙げられる。シリコーン溶液の例としては、直鎖、分岐鎖及び環式ポリジメチルシロキサンが挙げられる。溶媒の濃度は、組成物の全重量を基にして、典型的には約０．１〜５０重量％である。
【００３５】
Ｈ樹脂は、スピンコーティング、ディップコーティング、スプレーコーティング又はフローコーティングなどの従来の方法を用いて、基板の表面に適用することができる。Ｈ樹脂が溶媒において適用されるとき、その方法は、薄膜から溶媒の少なくとも一部を除去することをさらに含むことができる。例えば、溶媒は、周囲条件下での空気乾燥、真空の利用、又は弱い加熱（例えば、５０℃未満）によって除去することができる。スピンコーティングが用いられるとき、回転することによって溶媒の除去が容易になるので、乾燥時間は最小限に抑えられる。
【００３６】
一旦、Ｈ樹脂が基板に適用されると、Camilletti等の米国特許第５，６０９，９２５号に記載されるように、それを電子ビームに曝露することにより硬化させることができる。典型的には、加速電圧は約０．１〜１００ｋｅＶであり、真空は約１０〜１０−３Ｐａであり、電子電流は約０．０００１〜１アンペアであり、電力は約０．１ワット〜１キロワットまで変化する。照射量は、典型的には、約１００マイクロクーロン〜約１００クーロン／ｃｍ２であり、または約１〜１０クーロン／ｃｍ２である。Ｈ樹脂は、シリカを含むコーティングにＨ樹脂を変換するのに必要とされる照射量を与えるだけの十分な時間にわたって、電子ビームに一般的に曝露される。電圧によるが、曝露時間は、典型的には約１０秒〜１時間である。
【００３７】
シリカを含むコーティングは、化学気相成長法を用いて水素シルセスキオキサン樹脂を反応させることによっても調製することができる。気化されたＨ樹脂からケイ素及び酸素を含むコーティングを製造する方法は、当該技術分野において知られており、Gentleの米国特許第５，１６５，９５５号に例示される。上記のように、Ｈ樹脂は、ＣＶＤ法において気化することができる低分子量種を得るために精留される。堆積工程において広範な分子量を有するＨ樹脂を用いることができるが、そのような材料の揮発によって、不揮発性種を含む残留物がしばしば残留する。Ｈ樹脂の適当な留分(fraction)は、適度な温度及び／又は真空条件下で揮発することができるものを含む。一般的に、そのような留分は、該種の少なくとも約７５％が、約２０００未満、または約１２００未満、あるいは約４００〜１０００の数平均分子量を有するものである。
【００３８】
溶液精留、昇華及び超臨界流体抽出などの、ポリマーを精留する方法が当該技術分野において知られている。例えば、Hanneman等の米国特許第５，０６３，２６７号は、（１）Ｈ樹脂を、ポリマーの留分を溶解するのに十分な時間、その臨界点、臨界点付近又は臨界点よりも高い流体と接触させること、（２）留分を含む流体を残留ポリマーから分離すること、及び（３）所望の留分を回収することを含む工程を開示する。具体的には、その工程は、抽出容器をＨ樹脂のサンプルで満たし、その後、容器の中に抽出流体を通すことを含む。抽出流体及びその溶解性は、Ｈ樹脂の所望の分子量の留分のみが流体内に溶解されるように制御される。その後、Ｈ樹脂の所望の留分を含む溶液が容器から取り出されて、流体に溶解できないＨ樹脂の留分、並びにゲル又は汚染物などの任意の他の不溶性物質から留分が分離される。その後、溶媒の溶解性を変更し、所望の留分を沈殿させることにより、所望のＨ樹脂留分がその溶液から回収される。
【００３９】
抽出流体には、Ｈ樹脂の所望の留分を溶解し、その流体の臨界点、臨界点付近、又は臨界点超過において残りの留分を溶解しない任意の化合物を用いることができる。抽出流体の例としては、二酸化炭素、並びにエタン及びプロパンなどの低分子量の炭化水素が挙げられるが、これに限定されない。
【００４０】
Ｈ樹脂の所望の留分は気化され、コーティングされるべき基板を含む堆積チャンバに導入される。気化は、気化温度(vaporization point)よりも高い温度にＨ樹脂サンプルを加熱することにより、真空を利用することにより、又はそれらの組み合わせにより達成することができる。一般的に、気化は、大気圧下において５０〜３００℃の温度で、又は真空下において、より低い温度（室温付近）で達成することができる。
【００４１】
Ｈ樹脂蒸気の濃度は、所望のコーティングを堆積するのに十分な濃度である。その濃度は、所望のコーティングの厚さ、コーティングされるべき面積などの要因に応じて、広範囲にわたって変化させることができる。さらに、その蒸気は、空気、アルゴン又はヘリウムなどのキャリアガスと組み合わせることもできる。
【００４２】
その後、気化されたＨ樹脂を反応させて、基板上にコーティングが堆積される。その反応は、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、光化学気相成長、及び噴射蒸気堆積などの種々の化学気相成長（ＣＶＤ）技術を用いて行うことができる。
【００４３】
第１バリアコーティングは、上記（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）及び（ｉｖ）のうちの少なくとも２つを組み合わせた多層にすることもできる。多層の組み合わせの例としては、ＳｉＣ：Ｈ／ＳｉＣＯ：Ｈ／ＳｉＣ：Ｈ、ＳｉＣ：Ｈ／ＳｉＣＯ：Ｈ、ＳｉＣＯ：Ｈ／ＳｉＣ：Ｈ、及びＳｉＣＮ：Ｈ／ＳｉＣ：Ｈが挙げられるが、これに限定されない。
【００４４】
第１電極層は、ＯＬＥＤのアノード又はカソードとして機能することができる。第１電極層は、可視光に対して透明又は不透明にすることができる。アノードは、高い仕事関数（＞４ｅＶ）の金属、合金、又は酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛、アルミニウムをドープした酸化亜鉛などの金属酸化物、ニッケル及び金から典型的に選択される。カソードには、Ｃａ、Ｍｇ及びＡｌなどの低い仕事関数（＜４ｅＶ）の金属；上記のような高い仕事関数（＞４ｅＶ）の金属、合金又は金属酸化物；又はＭｇ−Ａｌ、Ａｇ−Ｍｇ、Ａｌ−Ｌｉ、Ｉｎ−Ｍｇ及びＡｌ−Ｃａなどの、低い仕事関数の金属と、高い仕事関数若しくは低い仕事関数を有する少なくとも１つの他の金属との合金であることができる。蒸着、共蒸着、ＤＣマグネトロンスパッタリング又はＲＦスパッタリングなどの、ＯＬＥＤの製造中にアノード及びカソード層を堆積する方法は、当該技術分野においてよく知られている。
【００４５】
発光素子は、放出層と、１つ以上の付加的な有機層とを含む。ＯＬＥＤに適当な電圧を印加するとき、注入された正及び負の電荷が放出層において再結合し、光を生じる（エレクトロルミネッセンス）。有機層は、放出層内の再結合過程を最大にし、それによりＯＬＥＤデバイスから放出される光を最大にするように選択される。放出層以外の有機層は、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層及び電子輸送層から典型的に選択される。しかしながら、ＯＬＥＤにおいて、単一の正孔注入及び正孔輸送層、並びに単一の電子注入及び電子輸送層を用いることもできる。放出層は、電子注入及び電子輸送層として機能することもできる。発光素子の厚さは、典型的には５〜１００ｎｍ、または２５〜７５ｎｍである。
【００４６】
発光素子において用いられる有機材料は、小さな分子又はモノマー、及びポリマーを含む。モノマーは、真空蒸着又は昇華などの標準的な薄膜技術によって堆積することができる。ポリマーは、スピンコーティング、ディッピング、スプレイング、ブラッシング及びスクリーン印刷などの従来の溶媒コーティング技術によって堆積することができる。発光素子の構成において用いられる材料及びそのような素子を調製する方法は、当該技術分野においてよく知られており、米国特許第４，３５６，４２９号、第４，７２０，４３２号、第５，５９３，７８８号、第５，２４７，１９０号、第４，７６９，２９２号、第４，５３９，５０７号、第５，９２０，０８０号、第６，２５５，７７４号、第６，０４８，５７３号、第５，９５２，７７８号、第５，９６９，４７４号、第６，２６２，４４１Ｂ１号、第６，２７４，９７９Ｂ１号、第６，３０７，５２８Ｂ１号及び第５，７３９，５４５号に例示される。
【００４７】
発光素子の向きは、ＯＬＥＤ内のアノード及びカソードの配列による。正孔注入及び正孔輸送層（複数可）はアノードと放出層との間に配置され、電子注入及び電子輸送層（複数可）は放出層とカソードとの間に配置される。
【００４８】
第２電極層は、ＯＬＥＤのアノード又はカソードのいずれかとして機能することができる。第２電極層は、可視領域の光に対して透明にすることも不透明にすることもできるが、第２電極層が不透明である場合には、基板が透明である。アノード及びカソード材料の例及びそれらを形成するための方法は、第１電極層の場合に先に説明されたのと同じである。
【００４９】
第２バリアコーティングは、（ｉ）アモルファスシリコンカーバイド、（ｉｉ）Ｆ、Ｎ、Ｂ及びＰから選択される少なくとも１つの元素を含むアモルファスシリコンカーバイド合金、（ｉｉｉ）水素化シリコンオキシカーバイド、（ｉｖ）（ａ）電子ビームで水素シルセスキオキサン樹脂を硬化させることにより、又は（ｂ）化学気相成長法を用いて水素シルセスキオキサン樹脂を反応させることにより調製されるコーティング、並びに（ｖ）（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）及び（ｉｖ）のうちの少なくとも２つを組み合わせた多層から選択される。ただし、（ｉ）〜（ｖ）は、第１バリアコーティングの場合に先に説明され、例示されたのと同じである。
【００５０】
図２に示されるように、本発明によるＯＬＥＤの第２の実施形態は、第１対向面２００Ａ及び第２対向面２００Ｂを有する基板２００と、前記基板２００の前記第１対向面２００Ａ上の第１バリアコーティング２０２と、前記第１バリアコーティング２０２上の第１電極層２０４と、前記第１電極層２０４上の発光素子２０６と、前記発光素子２０６上の第２電極層２０８と、前記第２電極層２０８上の第２バリアコーティング２１０と、前記基板２００の前記第２対向面２００Ｂ上の第３バリアコーティング２１２とを含む。第３バリアコーティング２１２は、第１及び第２バリアコーティングの場合に先に説明され、例示されたのと同じである。
【００５１】
図３に示されるように、本発明によるＯＬＥＤの第３の実施形態は、第１対向面３００Ａ及び第２対向面３００Ｂを有する基板３００と、前記基板３００の前記第１対向面３００Ａ上の第１電極層３０４と、前記第１電極層３０４上の発光素子３０６と、前記発光素子３０６上の第２電極層３０８と、前記第２電極層３０８上の第１バリアコーティング３１０と、前記基板３００の前記第２対向面３００Ｂ上の第２バリアコーティング３１２とを含む。
【００５２】
本発明のＯＬＥＤは、磨耗、有機溶媒、湿気及び酸素に対して良好な耐性を示す。特に、ＯＬＥＤは水蒸気及び酸素の浸透性が極めて低い。
【００５３】
本発明の有機発光ダイオードは、個別の発光デバイスとして、又はフラットパネルディスプレイなどの発光アレイ又はディスプレイの能動素子として有用である。ＯＬＥＤディスプレイは、時計、電話、ラップトップコンピュータ、ページャ、携帯電話、デジタルビデオカメラ、ＤＶＤプレーヤ及び計算機などの数多くのデバイスにおいて有用である。
【実施例】
【００５４】
以下の実施例は、本発明のバリアコーティングをさらにわかりやすく例示するために提供されるが、添付の特許請求の範囲において記述される本発明を制限するものと見なされるべきではない。
【００５５】
コーティングの水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）は、ＡＳＴＮ標準規格Ｅ９６に準拠して、相対湿度１００％でＭＯＣＯＮ  ＰＥＲＭＡＴＲＡＮ浸透テストシステムを用いて決定された。
【００５６】
（実施例１〜７）
各実施列では、基板温度４５〜７５℃、圧力０．１７〜０．４７Ｔｏｒｒ、及びＤＣバイアス１５０〜３００Ｖで、表１に特定された気体混合物を、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）モード（ＲＦが下側電極に接続される）において作動する容量性結合平行板(capacitively coupled parallel plate)ＰＥＣＶＤシステムに導入することによって、１５．２ｃｍの直径及び７５μｍの厚さを有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板上にバリアコーティングを堆積した。コーティング毎の工程パラメータ及び特性は表１に示される。
【００５７】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】図１は、本発明によるＯＬＥＤの第１の実施形態の断面図を示す。
【図２】図２は、本発明によるＯＬＥＤの第２の実施形態の断面図を示す。
【図３】図３は、本発明によるＯＬＥＤの第３の実施形態の断面図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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