(57)【要約】【課題】取り扱いが容易で、光学的特性に優れ水及び酸素の捕捉能が高いトップエミッション型有機ＥＬデバイス用の捕捉剤を提供すること。【解決手段】  トップエミッション型有機ＥＬデバイス用捕捉剤は、下記式で表される化合物からなっている。    Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｍ  但し、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、各々、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、環式アルキル基、アリール基、アルコキシ基、カルボキシル基、チオレート基及び２級アミノ基からなる群より選ばれた１種のものであって、互いに同じでも異なっていてもよいが、補足剤として１つ以上のＭ−Ｃ結合を有するように選ばれたものである。ここで、Ｍはアルミニウム又はボロンである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記化学式で示される化合物からなることを特徴とするトップエミッション型有機ＥＬデバイス用捕捉剤。
Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｍ
（Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、各々、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、環式アルキル基、アリール基、アルコキシ基、カルボキシル基、チオレート基及び２級アミノ基からなる群より選ばれた１種のものであって、互いに同一でも異なっていてもよいが、１つ以上のＭ−Ｃ結合を有するように選ばれたものである。Ｍはアルミニウム又はボロンである。）
【請求項２】
請求項１記載の化合物及びバインダーを溶剤に溶かして成ることを特徴とするトップエミッション型有機ＥＬデバイス用捕捉材。
【請求項３】
請求項１又は２記載の捕捉剤をトップエミッション型有機ＥＬデバイスの光取出し部分に配して成ることを特徴とするトップエミッション型有機ＥＬデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ（Eletroluminescence）デバイス、特に、その光取出しを薄膜トランジスタ（ＴＦＴ（Thin Film Transistor））のような駆動回路基板の反対側から行うトップエミッション型ＥＬデバイスの光取出し部分に配することのできる水及び酸素の捕捉剤、トップエミッション型デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬデバイスは有機材料に電子及び正孔を注入し、発光材料と呼ばれる有機材料の励起状態を電気的に発生させ、その励起種の基底状態への緩和の際に発するエネルギーを光として取出すことにより、表示を行わせる次世代の表示デバイスである。
有機ＥＬデバイスの構造には二つの構造が提案されている。すなわち、駆動回路が配されている透明電極基板側から光を取出すボトムエミッション構造と、駆動回路基板とは反対側に透明電極を配し、駆動回路に遮られることなく広い開口部から光を取出すトップエミッション構造である。トップエミッション構造は開口部が大きいことに加え、各画素を直接駆動する薄膜トランジスタをドライバ回路に組み込むことが容易になる。
【０００３】
有機ＥＬデバイスの動作機構は、有機材料に繰り返しの酸化還元反応を行わせることを基にしている。そのため熱力学的に安定な有機材料を選定して用いたとして速度論的な酸素及び／又は水との反応性が高いことから、痕跡量の水および酸素の影響を受けて性能が劣化する。
そこで有機ＥＬデバイスを配置するには通常密封容器が用いられ、これには極力、酸素及び／又は水分を痕跡量以下に保つことが必要である。従って、有機電ＥＬデバイスの作製は、超高真空下及び／又は不活性雰囲気下で製造操作を行っている。
【０００４】
さらに有機ＥＬデバイスの構成として、材料由来のアウトガス及び／又は密封容器の封止部分から侵入する劣化因子を捕捉する捕捉剤をデバイス内に配することによってこれらの影響を出来るだけ小さくするように配慮している。
しかしながら、トップエミッション型有機ＥＬデバイスの酸素及び水の両者を除去しうる捕捉剤はその能力が十分なものは限定されていた。
【０００５】
特許文献１においては、水及び酸素に非常に高い反応性を持つアルカリ（土類）金属類を捕捉剤として用いる発明も開示されているが、その取り扱いは著しく危険を伴う煩雑なものでありデバイス内に配する場合もその方法が限定されていた。さらに、これらを配したデバイスが廃棄処分や事故などで破壊され、通常の大気雰囲気中の高濃度な水及び／又は酸素に晒された場合、自然発火の可能性がある。
【０００６】
特許文献２に記載の方法では、その捕捉能を複数の材料を使用することによって細かく調整することが可能となっている。しかし、その方法は非常に煩雑な複数の加工工程によって目的とする捕捉剤成型体を作っており、簡便な方法とは言えない。また、有機ＥＬデバイスにその成形体を配するには、デバイスを作製していく工程以外の成形体をデバイス内に配する工程が必要となってしまう。さらにトップエミッション型デバイスではその成形体を配する場所がデバイス内に十分に形成できないという問題がある。
【０００７】
特許文献３では、有機ＥＬ層を構成する材料を捕捉剤として用いることを特徴としている。しかし水及び／又は酸素との反応速度は電子ないし正孔を授受している、すなわち励起状態にある有機材料の方が著しく速い。そのため捕捉剤として提案されている有機材料が本質的にその機能を高く保持しているか疑問であり、さらに透明性に関してもヘテロ元素（酸素、窒素、硫黄など）を含む有機材料が劣化した場合に着色してしまうことは一般的に知られており、捕捉剤層が薄いとしても問題となる可能性がある。
【０００８】
このように、従来の捕捉剤は、酸素及び水素の双方を捕捉できるものはあまりなく、あったとしても取扱が危険なものである。また、トップエミッション型有機ＥＬデバイスに使用するためには透光性の要求を満たす必要もある。
【特許文献１】特開２００２−００８８５２公報
【特許文献２】特開２００５−２７０９５９公報
【特許文献３】特開２００６−００４７２１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、取り扱いが容易で、光学的特性に優れ水及び酸素の捕捉能が高いトップエミッション型有機ＥＬデバイス用の捕捉剤を提供することを課題としている。
本発明は、高品位な表示が可能で、水や酸素の影響が小さく長寿命なトップエミッション型有機ＥＬデバイスを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、下記化学式で示される化合物からなることを特徴とするトップエミッション型有機ＥＬデバイス用捕捉剤が提供される。
Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｍ
（Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、各々、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、環式アルキル基、アリール基、アルコキシ基、カルボキシル基、チオレート基及び２級アミノ基からなる群より選ばれた１種のものであって、互いに同一でも異なっていてもよいが、１つ以上のＭ−Ｃ結合を有するように選ばれたものである。Ｍはアルミニウム又はボロンである。）
【００１１】
ここで、前記化合物及びバインダーを溶剤に溶かして成るように構成してもよい。
また、本発明によれば、前記捕捉剤をトップエミッション型有機ＥＬデバイスの光取出し部分に配して成ることを特徴とするトップエミッション型有機ＥＬデバイスが提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の捕捉剤は、取扱いが容易で水及び酸素の捕捉能がともに極めて優れており、かつ極微濃度でも十分な機能を発揮し又、透光性等も優れているため、開口部を広く取ることのできるトップエミッション型有機ＥＬデバイスに適していると共に、発光寿命を大幅に改善することが可能になる。また、本発明の捕捉剤は、捕捉剤溶液を均一な溶液とすることができるため、塗布法によってトップエミッション型有機ＥＬデバイスの様々な位置に配することが可能になる。
また、本発明のトップエミッション型有機ＥＬデバイスによれば、水や酸素による寿命低下を抑制することができるため、長寿命化を図ることが可能になるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態に係るトップエミッション型有機ＥＬデバイス用の水及び酸素の捕捉剤、トップエミッション型有機ＥＬデバイスについて説明する。
本発明の実施の形態に係る水及び酸素捕捉剤の特徴は下記式（１）に示される化合物単独で、水および酸素を細くすることが可能な２官能性を示す点で、これまでに有機ＥＬパネルで検討されてきた種々の捕捉剤より優れている。
【００１４】
Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｍ      ・・・（１）
式（１）中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、環式アルキル基、アリール基、アルコキシ基、カルボキシル基、チオレート基及び２級アミノ基からなる群より選ばれた１種のものであって、互いに同じでも異なっていてもよいが、１つ以上のＣ−Ｍ結合を有する。ここで、Ｍはアルミニウム又はボロンである。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の基は、好ましくは炭素数が１〜２０、より好ましくは２〜１８であり、同一でも異なっていてもよい。これらの化合物は水分、酸素などがこのＣ−Ｍ結合と反応することにより、有機ＥＬデバイス用捕捉剤としての有用な役割を果たす。
【００１５】
水との反応は次式で示される。
Ｃ−Ｍ  ＋  Ｈ２Ｏ    →    Ｃ−Ｈ  ＋  Ｍ（ＯＨ）
酸素との反応は次式で示される。
２Ｃ−Ｍ  ＋  Ｏ２    →    ２Ｃ−Ｏ−Ｍ
【００１６】
前記式（１）のＲ１、Ｒ２およびＲ３の具体例としては、水素、メチル基、エチル基、プロピル基、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、ヘキサデシル基、オクタデシル基の如き炭素数１〜１８のアルキル基、プロペニル基、ブテニル基、オクテニル基、ドデセニル基、オクタデセニル基の如き不飽和基を有するアルケニル基、プロピニル基、フェニルエチニル基の如きアルキニル基、シクロプロピル基、シクロヘキシル基の如き脂環式アルキル基、フェニル基、ベンジル基の如きアリール基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基などのアルコキシ基、などを好適に挙げることができる。これらアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基は直鎖状でもよく環状でもよく、また分岐していてもよい。
【００１７】
前記式（１）で示される化合物の具体例としては、トリエチルアルミニウム、トリ−ｎ−プロピルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリシクロプロピルアルミニウム、トリ−ｎ−ブチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリ‐ｔ−ブチルアルミニウム、トリ−２−メチルブチルアルミニウム、トリ−ｎ−ヘキシルアルミニウム、トリシクロヘキシルアルミニウム、トリ（２−エチルヘキシル）アルミニウム、トリ−ｎ−オクチルアルミニウム、トリ−ｎ−デシルアルミニウム、トリフェニルアルミニウム、トリベンジルアルミニウム、ジメチルフェニルアルミニウム、ジブチルフェニルアルミニウム、ジイソブチルフェニルアルミニウム、メチルジフェニルアルミニウム、エトキシヂエチルアルミニウム、エトキシジ−ｎ−オクチルアルミニウム、トリエチルボラン、トリブチルボラン、トリ−ｎ−オクチルボラン、トリ−ｎ−ドデシルボラン、トリフェニルボランなどを挙げることができる。これらの化合物は、単独でも、あるいは２種類以上の化合物を混合して使用することもできる。
【００１８】
水分、酸素などとの反応で発生する生成物の蒸気圧を考えると、炭素数が８以上の基で好ましくはトリ−ｎ−オクチルアルミニウム、トリ−ｎ−デシルアルミニウム、トリ−ｎ−ドデシルアルミニウムなどであり、捕捉剤組成物の透明性を考慮するとより好ましくは、トリ−ｎ−オクチルアルミニウム、トリ−ｎ−デシルアルミニウムである。
本発明の実施の形態に用いられる捕捉剤のバインダの種類としては、無機系でも良く、有機系の材料でも良い。
【００１９】
無機系バインダとしてはアルコキシシランのポリマーが挙げられる。アルコキシシランとしてはテトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、ジメトキジメチルシラン、ジメトキシジエチルシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ジエトキシジメチルシラン、ジエトキシジエチルシラン、ジメトキシメチルフェニルシランなどが挙げられる。また、塗膜強度を向上させるために、少量のアルコキシジルコニウムを添加することもできる。
【００２０】
アルコキシシランのポリマーはアルコキシシランに水を０．１ｍｏｌ％以上添加し、さらに触媒として酸あるいはアルカリをごく微量添加させ反応を起こさせる。触媒を添加せずに加熱することにより重合反応を起こさせることも可能である。反応溶液を高温で濃縮乾燥することにより重合体を得ることができるが、溶媒に再溶解して保存することが好ましい。
【００２１】
有機系バインダとしては捕捉剤と反応しない透明な樹脂を用いることが出来る。例えばアクリル樹脂、スチレン樹脂等である。また有機バインダとして液状ポリマー、石油樹脂を用いることが出来る。液状ポリマーとしては、液状ポリブテン、液状ポリブタジエンなどがあげられる。石油樹脂としては、日石ネオポリマーなどが上げられる。さらに、有機バインダとして、各種のゴムを用いることができる。例えば、スチレンーブタジエンゴム、ポリイソプレン、ポリブタジエン、ブチルゴム、などが用いることもできる。
【００２２】
また有機系バインダと無機系バインダを混合してもよく、あらかじめ反応させたハイブリットタイプの樹脂でも良い。ハイブリットタイプの樹脂としてはカネカゼムラック等アクリルシリコーン系が挙げられる。これらの透明樹脂を有機溶媒に溶解することにより塗膜形成用溶液を作製できる。樹脂溶液の濃度は１０ｗｔ％以上、好ましくは２０〜８０ｗｔ％用いる。
【００２３】
捕捉剤塗膜の作製はバインダ溶液に本発明化合物を含む捕捉剤をバインダの固形分に対し１０ｗｔ％以上、好ましくは２０〜８０ｗｔ％添加し十分に攪拌し均一溶液を得る。不活性雰囲気下、この捕捉剤溶液をトップエミッション型有機ＥＬデバイスの封止基板、例えばキャップガラス基板、あるいは前記デバイスの所望の位置に塗布した後、揮発成分を留去する。塗布方法はスピンコーター、ロールコーター、スプレーコーター、液滴吐出法、ディスペンサーなどによる方法で良く、特に限定するものではない。成膜温度は５０℃以上であり、好ましくは１００〜２００℃であり、塗布溶液の溶剤等の揮発成分を除去できればよく、特に限定するものではない。
【００２４】
組成物の塗布の方法としては、例えばスピンコート法、ロールコート法、カーテンコート法、ディップコート法、スプレー法、液滴吐出法等の方法を用いることができ、特に限定するものではない。好ましくは、インクジェット方式である。
成膜温度は５０℃以上であり、好ましくは１００〜１５０℃である。塗布溶液の溶媒を十分に除去できる温度であれば良く、特に限定するものではない。
【００２５】
本発明の実施の形態に係るトップエミッション型有機ＥＬデバイス用水及び酸素の捕捉剤は、取扱いが容易で水及び酸素の捕捉能がともに極めて優れている。また、極微濃度でも十分な機能を発揮し、光学特性（可視光透過性及び屈折率）も優れている。前記捕捉材の代表的な光学特性は、可視光領域（４００〜８００ｎｍ）の光の透過率が９５％以上であり、且つ屈折率（波長：５８９．３ｎｍ（ナトリウムＤ線）を用いて、２０℃において。）が１．２〜１．８である。このように、光学特性が優れているため、開口部を広く取ることのできるトップエミッション型有機ＥＬデバイスに適していると共に、前記有機ＥＬデバイスの発光寿命を大幅に改善することが可能になる。
【００２６】
また、本発明の実施の形態に係る捕捉剤は、捕捉剤溶液を均一な溶液とすることができるため、塗布法によってトップエミッション型有機ＥＬデバイスの様々な位置に配することが可能になる。
また、本発明のトップエミッション型有機ＥＬデバイス（その光取出しを、薄膜トランジスタのような駆動回路基板の反対側の光取出し部分から行う有機ＥＬデバイス）によれば、可視光領域における光透過性などの光学特性に優れる有機金属化合物を、前記光取出し部分に配してもそのデバイス特性品質を劣化させること無く、水及び酸素捕捉剤として機能するため、高品位な表示を行うことが可能になると共に、長寿命化を図ることが可能になる。
【実施例】
【００２７】
［実施例１］
十分に乾燥した流動パラフィンの５０ｗｔ％トルエン溶液１００グラムにトリオクチルアルミニウム１００グラムを均一に溶解して捕捉剤溶液を作製した。前記捕捉剤溶液を、５００μｍ厚ガラス基板にＲＧＢ画素面積単位毎にインクジェット法で塗布した後、１４０℃で２０分間加熱成膜した。次に薄膜トランジスタ素子のある基板側から陰極としてＡｌ／Ｃａを、発光層として高分子タイプの各ＲＧＢの発光画素を、正孔注入層として導電性高分子（バイエル社製のＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）を、陽極としてＩＴＯ付ガラス基板（５００μｍ厚）を積層し、その上にパネル全体の封止に捕捉剤付ガラスを貼りあわせた。得られたトップエミッション型有機ＥＬパネルは優れた発光輝度を示し、ダークスポット（非発光点）の生成は無く発光寿命も良好な値を示した。
【００２８】
トリオクチルアルミニウムの脱水性能を図１に示す。図１は、アルミニウム皿に乾燥固化したトリオクチルアルミニウム１．５グラムをのせて密閉した内容積６４０ｃｍ３の容器に入れ、容器内に静置した湿度センサで容器内の湿度の経時変化を測定した結果を示している。比較対象として酸化カルシウム、およびホープ製薬製オリープＡＯＯ（主成分：アルミニウムオキサイドオクチレート）と比較した。トリオクチルアルミニウム（図１のグラフＡ）は比較対象の２つの捕捉剤に対して、優れた吸湿能力を示した。
また、トリオクチルアルミニウムの脱酸素性能を図２に示す。測定は図１の脱水性能の場合と同様にして行った。尚、トリオクチルアルミニウムは２．０グラム用い、酸素センサで容器内の酸素濃度の経時変化を測定した。図２に示すように、トリオクチルアルミニウム（図２のグラフＡ）は優れた脱酸素能力を示した。
【００２９】
［実施例２］
ジシクロペンタニルメタクリレート（日立化成製ＦＡ−５１３Ｍ）をＡＩＢＮ（アゾビスイソブチロニトリル）で重合した５０ｗｔ％ジグライム溶液１００グラムにトリ−ｎ−ドデシルアルミニウム１００グラムを添加して均一に混合溶解した。捕捉剤として前記組成物を用いて、実施例１と同様に作製したトップエミッション型有機ＥＬパネル基板は良好な発光輝度を示し、ダークスポットの生成は無く発光寿命も良好であった。
【００３０】
［比較例１］
実施例１と同じ捕捉剤組成物をインクジェット法で、薄膜トランジスタ素子基板側の画素部の近傍で配線間の空間に塗布し、１４０℃で２０分間加熱成膜した。高分子タイプの各ＲＧＢの発光画素を配し、５００μｍ厚ガラス板を張り合わせ封止した。得られたトップエミッション型有機ＥＬパネルは初期には良好な発光輝度を示しが、配線間に捕捉剤を配したためにその絶対量が少なかったため、ダークスポットが初期から現れ、発光寿命も実施例１に比較して短かった。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
トップエミッション型有機ＥＬデバイスは、光取出し部分等の様々な位置に水及び酸素の捕捉剤を配することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施例に係るトップエミッション型有機ＥＬデバイス用捕捉剤の捕水性能特性を示す図である。
【図２】本発明の実施例に係るトップエミッション型有機ＥＬデバイス用捕捉剤の脱酸素能特性を示す図である。
【図１】
2007214079.tif 000002
【図２】
2007214079.tif 000003