JP5290268B2 - バリア・フィルム複合体、これを含む表示装置、バリア・フィルム複合体の製造方法、及びこれを含む表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、バリア・フィルム複合体、これを含む表示装置、バリア・フィルム複合体の製造方法、及びこれを含む表示装置の製造方法に関する。

表示装置を製造するための材料として、多層のバリア（ｂａｒｒｉｅｒ）材料とデカップリング（ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ）材料とが交互する層を有する薄膜のバリア複合体が知られている。かような複合体は、典型的には、物理蒸着等によって、バリア材料とデカップリング材料とが交互になるように層を蒸着することによって形成される。デカップリング層は、一般的に数十μｍ以下の厚さを有する一方、バリア層は、典型的には何百Åの厚さを有する。

フィルム上に多層のバリア層がコーティングされたバリア・フィルム複合体は、例えば、特許文献１〜９に開示されているように、非常に優れたバリア性能を有する。

米国特許第６，２６８，６９５号明細書 米国特許第６，５２２，０６７号明細書 米国特許第６，５７０，３２５号明細書 米国特許第６，８６６，９０１号明細書 米国特許第７，１９８，８３２号明細書 米国特許出願第１１／０６８，３５６号明細書 米国特許出願第１１／６９３，０２０号明細書 米国特許出願第１１／６９３，０２２号明細書 米国特許出願第１１／７７６，６１６号明細書

しかしながら、伸長可能な（ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ）多層構造のバリア・フィルム複合体においては、力を加えた際にバリア層にクラックが生じる場合がある。そこで本発明は、伸長可能であり、バリア層のクラックの発生を防止したり、クラックを最小化して補償しうるバリア・フィルム複合体、これを含む表示装置、バリア・フィルム複合体の製造方法、及びこれを含む表示装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、波状の表面を具備したフィルムと、前記フィルムの一面に位置し、前記波状にそれぞれ少なくとも１層以上積層されたデカップリング層及びバリア層と、を含むバリア・フィルム複合体を提供する。

本発明の他の実施形態によれば、前記フィルムは、伸長可能な（ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ）材料を含むことができる。

本発明の他の実施形態によれば、前記フィルムは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート及びそれらの組み合わせから選択された少なくとも一つを含むことができる。

本発明の他の実施形態によれば、前記フィルムは、伸長可能な第１層、及び前記第１層上に波状の表面を具備した第２層を含むことができる。

本発明の他の実施形態によれば、前記第１層は、プラスチックを含み、前記第２層は、ソフト・モノマー（ｓｏｆｔ ｍｏｎｏｍｅｒ）を含むことができる。

本発明の他の実施形態によれば、前記デカップリング層とバリア層は、交互に積層されうる。

本発明の他の実施形態によれば、前記デカップリング層は、架橋結合され、低いガラス転移温度を有する材料を含むことができる。

本発明の他の実施形態によれば、前記デカップリング層は、アクリレートを含むことができる。

本発明の他の実施形態によれば、前記バリア層は、単一金属、２以上の材料を含む、金属混合物、金属間化合物または合金、金属および混合金属酸化物、金属および混合金属フッ化物、金属および混合金属窒化物、金属および混合金属炭化物、金属および混合金属炭窒化物、金属および混合金属酸窒化物、金属および混合金属ホウ化物、金属および混合金属酸ホウ化物、金属および混合金属シリサイド、並びにそれらの組み合わせから選択された少なくとも一つを含むことができる。

本発明の他の態様によれば、第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第１基板と第２基板との間に位置した発光素子と、を含み、前記第１基板と第２基板とのうち少なくとも一つは、前記バリア・フィルム複合体であることを特徴とする表示装置を提供する。

本発明の他の実施形態によれば、前記発光素子は、有機発光素子でありうる。

本発明の他の態様によれば、波状の表面を具備したフィルムを提供する段階と、前記フィルムの一面に位置し、前記波状にそれぞれ少なくとも一回以上積層されたデカップリング層及びバリア層を提供する段階と、を含むバリア・フィルム複合体の製造方法を提供する。

本発明の他の実施形態によれば、波状の表面を具備したモールドをさらに提供し、前記モールド表面に一致するように、前記デカップリング層及びバリア層を形成し、前記デカップリング層及びバリア層のうち１層の一面に前記フィルムを形成できる。

本発明の他の実施形態によれば、前記モールドに波状の表面を形成することは、エンボス加工またはフォトリソグラフィによって形成されうる。

本発明の他の実施形態によれば、前記デカップリング層及びバリア層のうち、前記モールドの表面に最初に形成される層と前記モールドの表面との接着力は、前記最初に形成される層と前記フィルムとの接着力より小さい。

本発明の他の実施形態によれば、前記フィルムの形成後、前記モールドを、前記フィルムおよび前記最初に形成される層からリリースしうる。

本発明の他の特徴によれば、前記フィルムの提供は、第１層、及び前記第１層上に形成になった第２層を含んで提供され、前記第２層に、局部的に第１光照射を行うことにより、前記第２層に波状の表面を形成できる。

本発明の他の実施形態によれば、前記第１光照射は、レーザ・ライティング（ｌａｓｅｒ ｗｒｉｔｉｎｇ）、またはマスクを介した照射でありうる。

本発明の他の特徴によれば、前記第２層に第２光照射を行うことにより、前記波状の表面を固定できる。

本発明の他の態様によれば、第１基板、及び前記第１基板に対向する第２基板を提供する段階と、前記第１基板と第２基板との間に発光素子を位置させる段階と、を含み、前記第１基板と第２基板とのうち少なくとも一つは、前記バリア・フィルム複合体を含む表示装置の製造方法を提供する。

本発明の他の実施形態によれば、前記発光素子は、有機発光素子でありうる。

本発明によるバリア・フィルム複合体、これを含む表示装置、バリア・フィルム複合体の製造方法、及びこれを含む表示装置の製造方法は、柔軟であって弾性の高い高分子波型の構造体を提供できる。

本発明の一実施形態によるバリア・フィルム複合体及びその製造方法を示す概略図である。 本発明の一実施形態によるバリア・フィルム複合体及びその製造方法を示す概略図である。 本発明の一実施形態によるバリア・フィルム複合体及びその製造方法を示す概略図である。 図１Ｃのバリア・フィルム複合体が適用された有機発光表示装置の概略図である。 本発明の他の実施形態によるバリア・フィルム複合体及びその製造方法を示す概略図である。 本発明の他の実施形態によるバリア・フィルム複合体及びその製造方法を示す概略図である。 本発明の他の実施形態によるバリア・フィルム複合体及びその製造方法を示す概略図である。 本発明の他の実施形態によるバリア・フィルム複合体の概略図である。 本発明の他の実施形態によるバリア・フィルム複合体の概略図である。 本発明の他の実施形態によるバリア・フィルム複合体の概略図である。 本発明の他の実施形態によるバリア・フィルム複合体の概略図である。 本発明の他の実施形態によるバリア・フィルム複合体の概略図である。 図７のバリア・フィルム複合体が適用された有機発光表示装置の概略図である。 本発明の他の実施形態によるバリア・フィルム複合体の概略図である。

本発明の第一は、波状の表面を具備したフィルムと、前記フィルムの一面に位置し、前記波状にそれぞれ少なくとも１層以上積層されたデカップリング層及びバリア層と、を含むバリア・フィルム複合体である。ここで、それぞれ少なくとも１層以上積層されたデカップリング層及びバリア層を、バリア・スタックとも称する。バリア・スタックを備えた基板を発光素子等に使用することにより、素子に外界から水分や酸素が侵入することを防止し、環境から保護することができる。

フィルム上に多層のバリア層がコーティングされたバリア・フィルム複合体は、例えば、特許文献１〜９に開示されているように、非常に優れたバリア性能を有する。

本発明において、バリア・スタックの数には制限がない。必要なバリア・スタックの数は、使われた基板材料と、用途によって特に必要な浸透抵抗（ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）のレベルとによって決まる。一部の用途では、１つまたは２つのバリア・スタックであれば、十分なバリア特性を提供できる。最も過酷な用途においては、５つまたはそれ以上のバリア・スタックが要求されうる。

バリア・スタックは、１層以上のデカップリング層、及び１層以上のバリア層を有することができる。１層のデカップリング層と１層のバリア層とが位置する、１層またはそれ以上のバリア層の一面に、１層またはそれ以上のデカップリング層が位置する、１層またはそれ以上のバリア層の両面に、１層またはそれ以上のデカップリング層が位置する、１層またはそれ以上のデカップリング層の両面に、１層またはそれ以上のバリア層が位置する、等の形態があり得る。重要な特徴は、バリア・スタックが、少なくとも１層のデカップリング層と、少なくとも１層のバリア層とを有するということである。バリア・スタックに含まれた複数のバリア層は、デカップリング層と同様に、同じ材料または異なる材料からなりうる。

バリア層は、典型的には約１００Å〜２，０００Åの厚みを有する。望ましくは、最初のバリア層は、後続バリア層よりも厚い。後続バリア層とは、最初のバリア層の後に形成される１以上のバリア層を意味する。例えば、最初のバリア層は、約１０００Å〜約１，５００Åの範囲である一方、後続バリア層は、約４００Å〜約５００Åの範囲でありうる。他の状況で、最初のバリア層は、後続バリア層より薄い。例えば、最初のバリア層が約１００Å〜約４００Åの範囲であり、一方後続バリア層は、約４００Å〜約５００Åでありうる。デカップリング層は、典型的に約０．１μｍ〜約１０μｍの厚みでありうる。望ましくは、最初のデカップリング層は、後続デカップリング層より厚い。後続デカップリング層とは、最初のデカップリング層の後に形成される１以上のデカップリング層を意味する。例えば、最初のデカップリング層は、約３μｍ〜５μｍ範囲である一方、後続デカップリング層は、約０．１μｍ〜２μｍでありうる。

前記バリア・スタックは、同一層または他層を有することができ、前記層は、同一順序、あるいは異なる順序によって形成されうる。

１以上のデカップリング層は、同一のデカップリング材料、または異なるデカップリング材料によって形成されうる。デカップリング層は、有機高分子、無機元素を含む高分子、有機金属高分子、有機／無機ハイブリッド高分子系及びそれらの組み合わせから選択された任意の適切なデカップリング材料によって構成されうるが、それらに限定されるものではない。

有機高分子としては、ウレタン、ポリアミド、ポリイミド、ポリブチレン、ポリイソブチレン、ポリイソプレン、ポリオレフィン、エポキシ、パリレン、ベンゾシクロブタジエン、ポリノルボルネン、ポリアリールエーテル、ポリカーボネート、アルキド、ポリアニリン、エチレンビニルアセテート、エチレンアクリル酸及びそれらの組み合わせから選択されうるが、それらに限定されるものではない。

無機元素を含む高分子は、シリコーン、ポリホスファゼン、ポリシラザン、ポリカルボシラン、ポリカルボラン、カルボランシロキサン、ポリシラン、ホスホニトリル、窒化硫黄高分子、シロキサン及びそれらの組み合わせから選択されうるが、それらに限定されるものではない。

有機金属高分子は、主族の金属（ｍａｉｎ ｇｒｏｕｐ ｍｅｔａｌ）、遷移金属、ランタノイド／アクチニド金属、またはそれらの組み合わせから選択される金属を含む有機金属高分子でありうるが、それらに限定されるものではない。

有機／無機ハイブリッド高分子系は、有機的に修飾されたケイ酸塩、プレセラミック高分子、ポリイミド−シリカ・ハイブリッド、（メタ）アクリレート−シリカ・ハイブリッド、ポリジメチルシロキサン−シリカ・ハイブリッド及びそれらの組み合わせから選択されうるが、それらに限定されるものではない。

１以上のバリア層は、同一のバリア材料、または異なるバリア材料によって形成されうる。バリア層は、任意の適切なバリア材料から構成されうる。金属を含む適切な無機材料は、単一金属、２以上の材料を含む金属混合物、金属間化合物（ｉｎｔｅｒ−ｍｅｔａｌｌｉｃｓ）または合金、金属および混合金属酸化物、金属および混合金属フッ化物、金属および混合金属窒化物、金属および混合金属炭化物、金属および混合金属炭化窒化物、金属および混合金属酸窒化物、金属および混合金属ホウ化物、金属および混合金属酸ホウ化物、金属および混合金属シリサイド、及びそれらの組み合わせから選択されうるが、それらに限定されるものではない。

金属は、遷移（ｄブロック）金属、ランタノイド（ｆブロック）、アルミニウム、インジウム、ゲルマニウム、スズ、アンチモンとビスマス、及びそれらの組み合わせから選択されうるが、それらに限定されるものではない。これらの金属を含む材料の多くは、導体または半導体でありうる。フッ化物及び酸化物は、これらに制限されないが、誘電体（絶縁体）、半導体及び金属導電体を含むことができる。導電体酸化物は、アルミニウムドーピングされた酸化亜鉛、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化アンチモンスズ（ＡＴＯ：ａｎｔｉｍｏｎｙ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、チタン酸化物（ＴｉＯ_ｘ、ここで０．８≦ｘ≦１）、及びタングステン酸化物（ＷＯ_ｘ、ここで２．７≦ｘ＜３．０）を含むことができるが、それらに限定されるものではない。

ｐ型半導体及び非金属を含む適切な無機材料としては、例えば、ケイ素、ケイ素化合物、ホウ素、ホウ素化合物、非晶質炭素、ダイアモンドライクカーボンなどの炭素化合物、及びそれらの組み合わせから選択されうるが、それらに限定されるものではない。

ケイ素化合物としては、酸化ケイ素（ＳｉＯ_ｘ、ここで１≦ｘ≦２）、ポリケイ酸、アルカリ金属ケイ酸塩及びアルカリ土類金属ケイ酸塩、ケイ酸アルミニウム（Ａｌ_ｘＳｉＯ_ｙ）、水素化スズ（Ｓｎ_ｘＨ_ｙ、ここで０≦ｙ＜１）、以下のシリコン化合物：ＳｉＮ_ｘＯ_ｙＨ_ｚ、ここで０≦ｚ＜１；、ＳｉＣ_ｘＨ_ｙ、ここで０≦ｙ＜１；、及びＳｉＡｌＯＮ；から選択されうるが、それらに限定されるものではない。ホウ素混合物は、炭化ホウ素、窒化ホウ素、酸窒化ホウ素、炭窒化ホウ素、及びそれらの組み合わせから選択されうるが、それらに限定されるものではない。

上記のバリア層およびデカップリング層を製造するには、一般的な真空工程であるスパッタリング、蒸発、昇華、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、プラズマ強化化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）、電子サイクロトロン共鳴−プラズマ強化化学気相蒸着（ＥＣＲ−ＰＥＣＶＤ）、及びそれらの組み合わせから選択された適切な工程で蒸着されうるが、それらに限定されるものではない。

前記デカップリング層は、平坦度の高い表面を与えうる、大気工程及び真空工程を含む、複数の公知の工程で製造されうる。デカップリング層は、液体層を蒸着した後、前記液体層を固体フィルムに処理する工程によって形成されうる。デカップリング層を液体で形成すれば、液体が基板や以前の層にあった欠陥上に流れ、低い領域を満たし、高い位置の点を覆い、非常に改善された平坦度を有した表面を提供できる。このようなデカップリング層が処理により固体フィルムに形成されても、改善された表面平坦度は維持される。液体材料で層を形成し、その液体層を固体フィルムに処理する適切な工程は、真空工程及び大気工程を含むことができるが、それらに限定されるものではない。適切な真空工程は、本出願で参照として引用された文献として、米国特許第５，２６０，０９５号明細書、同第５，３９５，６４４号明細書、同第５，５４７，５０８号明細書、同第５，６９１，６１５号明細書、同第５，９０２，６４１号明細書、同第５，４４０，４４６号明細書及び同第５，７２５，９０９号明細書に開示されているが、それらに限定されるものではない。米国特許第５，２６０，０９５号明細書、同第５，３９５，６４４号明細書及び同第５，５４７，５０８号明細書に開示された液体拡散装置（ｌｉｑｕｉｄ ｓｐｒｅａｄｉｎｇ ａｐｐａｒａｔｕｓ）は、液体単量体（ｍｏｎｏｍｅｒ）を受容基板上の分離して位置する領域に正確に印刷する技術を開示している。

適当な大気工程は、スピンコーティング、印刷法、インクジェット印刷法及び／またはスプレー法などを含むことができるが、それらに限定されるものではない。大気工程とは、周辺大気中で、約１気圧下で工程を進められることを意味する。大気工程を適用するには、バリア層を蒸着する真空環境と、デカップリング層に関連する周辺条件とを繰り返さなければならないことや、環境に敏感な素子を酸素や水分等の環境的汚染源に露出させることのために、多くの困難さが生じる。かような問題点を解消するための１つ方法は、大気工程の間、受容基板の環境的汚染源に対する露出を制御するために、特別のガス（パージガス）を使用することである。例えば、前記工程は、バリア層蒸着のための真空環境と、大気工程のための周辺圧力（ａｍｂｉｅｎｔ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）窒素環境とを繰り返すことを含みうる。インクジェット印刷法を用いた印刷工程は、マスクの使用なしに、デカップリング層を正確な領域に形成可能である。

デカップリング層を設ける１つの方法は、高分子前駆体を含む（メタ）アクリレートのような高分子前駆体を付着させ、前記高分子前駆体をｉｎ ｓｉｔｕで高分子化してデカップリング層を形成することである。ここで使われているように、高分子前駆体という用語は、単量体、オリゴマー、及び樹脂を含む高分子を形成できる物質を意味するが、それらに限定されるものではない。デカップリング層を設ける他の方法としては、プレセラミック前駆体を、スピンコーティングで液体の層として形成し、その後固体層に変換しうる。ガラスまたは酸素コーティングされた基板上に直接形成された、かようなタイプのフィルムは、全熱変換が可能である。一部の柔軟性のある基板と両立する温度で、全部がセラミックに変換されるわけではないが、架橋網構造（ｃｒｏｓｓ−ｌｉｎｋｅｄ ｎｅｔｗｏｒｋ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）への部分転換は、満足できる程度に生じる。かようなタイプの高分子の一部を架橋結合し、かつ／または高密度にするために電子ビーム技術が使われ、基板の熱的制限を克服するために、電子ビーム技術は熱技術と共に使用することができ、基板が電子ビームの露出を調節できる。デカップリング層を設けるさらに他の方法は、高分子前駆体等の材料を液体状態で、融点以上の温度で付着させ、連続して付着させた高分子前駆体を適所で冷却することを含む。

バリア・フィルム複合体を設ける方法は、基板を用意し、バリア堆積ステーションで、前記基板に隣接したところにバリア層を堆積させることを含む。バリア層が形成された基板は、デカップリング材料堆積ステーションに移動する。ここで、開口を備えるマスクを提供することによって、開口はバリア層によって覆われた領域より小さい面積にデカップリング層の堆積を制限する。堆積された第１層は、バリア層またはデカップリング層になり、これは、バリア・フィルム複合体の設計による。

このように形成された多層、バリア・コーティング及びバリア・フィルムは、それぞれ柔軟である。それらは、典型的には、７ｍｍ半径スピンドルに覆い包んだときにようやくクラッキングが始まる。現在、バリア・コーティングにある薄いアルミニウム酸化物バリア層（約６０ｎｍ）は、約０．７５％引っ張り歪み近くで、クラックを示し始める。材料と接着性とを最適化することにより、最初のクラックのしきい値をさらに高い値に移動させることができる一方で、かような多層バリア・フィルムは、数パーセントの延伸率ではほとんど伸長しにくい。

本来の多層バリア・フィルムは、ほぼ無応力（アルミニウム酸化物層の引っ張り歪みは、４７１ＭＰａだけであり、高分子層の引っ張り歪みは、それよりはるかに低い）を示したが、結果として、処理された多層バリア・フィルムは、平坦であり、熱処理下でカール（ｃｕｒｌ）が生じない。

本来の多層バリア・フィルムのバリア特性は、１ｘ１０^−６ｇ／ｍ^２／ｄａｙの水蒸気浸透率（ＷＶＴＲ；ｗａｔｅｒ ｖａｐｏｒ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｒａｔｅ）を示す。

本発明の伸長可能なバリア・フィルム複合体は、環境に影響を与える物質や対象物と共に使用でき、フレキシブルディスプレイや太陽電池から、自動車パンパー、腐食防止のための医療的適用にまで、広範囲に対象を保護することができる。

多くの産業では徐々に、三次元対象に（例えば、塗料を塗るように）湿式またはスプレイ・コーティングを適用する代わりに、非環境親和的な化学物質を用いた湿式工程や、結果として生じる混入物及び流出廃棄物の処理を回避することができ、例えば、自動車パンパーのような対象にラッピング可能であり、かつモールディング可能なコーティングが要求されている。

本発明の伸長可能なバリア・フィルム複合体は、バリア・フィルムをモールドに入れ、プラスチックを前記モールドに注入することにより、外側にバリア・フィルム複合体のコーティングが形成された三次元物体を製造することに適用されうる。

伸長可能なバリア・フィルム複合体は、錠剤個別包装のための医療用包装にも潜在的に適用されうる。

前記のような構造を実現する数多くの方法がある。かような方法は、バリア層の柔軟性を使用したり、バリア層が伸長時に破損することを想定している。

本発明の目的は、バリア層のクラッキングを防止したり、クラックを最小化して補償することである。得られたバリアは、１ｘ１０^−６ｇ／ｍ^２／ｄａｙのＷＶＴＲを充足しない場合もあるが、依然としてポリクロロトリフルオレン（Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．から購入可能（ＡＣＬＡ（登録商標）フィルム）のような均一構造のバリア・フィルムより、１００倍にも及ぶ高いなＷＶＴＲを有しうる。

図１Ａ〜図１Ｃは、本発明の一実施形態によるバリア・フィルム複合体及びその製造方法を示す概略図である。

図１Ａに示されるように、始めに波状またはバブル状の表面１１０を具備したモールド１０５を準備する。上述のように、波状またはバブル状の表面１１０を設けるために、モールド１０５は、エンボス加工されたり、またはフォトリソグラフィ法によって形成されうる。ここで、波状またはバブル状であるとは、本発明のバリア・フィルム複合体やその製造途中の対象の断面を観察したときに、凹凸が観察されることを言う。

前記モールド１０５の表面１１０に一致するように、デカップリング層１１５及びバリア層１２０が形成される。従って、デカップリング層１１５及びバリア層１２０は、非常に柔軟であり、弾性の波状構造を形成する。結果として、デカップリング層１１５及びバリア層１２０は、伸長可能な（ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ）構造となる。デカップリング層１１５がモールド１０５の表面１１０上にコーティングされ、その後、バリア層１２０が、それに一致するデカップリング層１１５上にスパッタリングされる。図１Ａでは、デカップリング層１１５がモールド１０５の表面１１０に直接形成されているが、これは例示であり、デカップリング層１１５とバリア層１２０との積層順序は変わりうる。デカップリング層１１５は、架橋結合（ｃｒｏｓｓ−ｌｉｎｋ）され、低いガラス転移温度（Ｔｇ）（例えば、約−８０℃〜約４０℃）の架橋アクリレートを含むことができるが、これに限定されるものではない。この工程は必要な場合、数回反復され、整合されたデカップリング層１１５とバリア層１２０とが交互になった層を設ける。デカップリング層の低いガラス転移温度とは、好ましくは約−８０℃〜約４０℃である。

図１Ｂに示されるように、デカップリング層１１５とバリア層１２０とが交互に形成された層の一面に、フィルム１２５が積層される。フィルム１２５には、デカップリング層１１５とバリア層１２０との波状が転写され、一面が波状を形成する。フィルム１２５は、伸長可能な材料によって形成される。従って、フィルム１２５は伸長可能な構造となる。かようなフィルム１２５は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート及びそれらの組み合わせから選択された少なくとも１つを含むことができるが、それらに限定されるものではない。

図１Ｃに示されるように、デカップリング層１１５とバリア層１２０とが交互に形成された層及びフィルム１２５から構成されたバリア・フィルム複合体１から、モールド１０５がリリースされる。モールド１０５とバリア・フィルム複合体１とのリリースを円滑にするために、モールド１０５の表面１１０と、前記表面１１０に直接形成される層との接着力は、デカップリング層１１５またはバリア層１２０とフィルム１２５との間の接着力より小さいことが望ましい。

結果として、モールド１０５がリリースされ、残ったデカップリング層１１５とバリア層１２０とが交互に形成された層およびフィルム１２５から構成されたバリア・フィルム複合体１は、非常に柔軟であり、かつ波状の表面を有する、伸縮性の高分子を基材とする構造を提供できる。また、湿式またはスプレー・コーティングの代わりに、前述のように、モールド１０５を利用した成型方法を用い、波状の構造を形成することによって、環境汚染問題を低減することができる。

図２は、図１Ｃのバリア・フィルム複合体が適用された有機発光表示装置の概略図である。

前述のように、バリア・フィルム複合体は、環境に影響を与える物質および対象物と共に使用され、またフレキシブル表示装置に適用されうる。有機発光表示装置は、酸素と水分とに脆弱な有機発光層を具備し、次世代表示装置として、フレキシブル表示装置としての要求が高い。

図２に示すように、本実施形態による有機発光表示装置１００は、基板１０一面に、有機発光素子２０を備え、有機発光素子２０をバリア・フィルム複合体１が封止している。図２には、バリア・フィルム複合体１が有機発光素子２０の封止部材として使われる例が示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。バリア・フィルム複合体１は基板１０としても使われうる。バリア・フィルム複合体１が封止部材としてのみ使われる場合、基板１０は、プラスチック、ポリイミドのようなフレキシブル材料を含むことができる。

有機発光素子２０は、第１電極層２１、有機発光層２３及び第２電極層２５を含む。

第１電極層２１及び第２電極層２５は、それぞれアノード及びカソードのうちいずれか一つとして用いられ、反射電極、透明電極及び半透明電極のうち一つとして使用されうる。

有機発光層２３は、低分子有機物または高分子有機物で構成されうる。有機発光層２３が低分子有機物で構成される場合、好ましくは、発光層２３を中心にホール輸送層（ＨＴＬ）、ホール注入層（ＨＩＬ）、電子輸送層（ＥＴＬ）及び電子注入層（ＥＩＬ）などが積層されうる。それ以外にも、必要に応じて多様な層が積層されうる。使用可能な有機物としては、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ、Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ＮＰＢ）、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）などを始めとして多様な材料が適用可能である。一方、有機発光層２３が高分子有機物で構成される場合には、有機発光層２３以外に、ホール輸送層（ＨＴＬ）が含まれうる。ホール輸送層は、ポリエチレンジヒドロキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）や、ポリアニリン（ＰＡＮＩ）などを使用できる。使用可能な高分子有機物としては、ポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）系及びポリフルオレン系等が挙げられる。

本発明のバリア・フィルム構造体を用いた有機発光表示装置１００は、結果として、柔軟であって伸縮性を有する構造を形成することによって、フレキシブル・ディスプレイを実現できる。また、クラック発生を抑制または最小化し、外部の水分および酸素から有機発光層を保護することができる。

以上の説明は、有機発光表示装置を中心に記述したが、それらに限定されるものではない。すなわち、本実施形態によるバリア・フィルム複合体は、多様な表示装置に適用されうる。

図３Ａ〜図３Ｃは、本発明の他の実施形態によるバリア・フィルム複合体及びその製造方法を示す概略図である。

図３Ａに示すように、まず、波状の表面を具備したフィルムを構成する、第１層１４０、及び第１層上の第２層１４５が形成され、第２層１４５上に、局部的に第１光照射Ｌ１が実施される。第１層１４０は、柔軟性材料であるプラスチックを含むことができる。第２層１４５は、低いガラス転移温度（Ｔｇ）を有するソフト・モノマーを含むことができる。ソフト・モノマーは、ｎ−ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート及びイソオクチルアクリレートなどを含む長鎖アルキルアクリレート（ｌｏｎｇｅｒ ｃｈａｉｎ ａｌｋｙｌ ａｃｒｙｌａｔｅ）から選択されうる。第１光照射Ｌ１は、レーザ・ライティング、またはマスクを介した光照射によって進められうる。

図３Ｂに示すように、第１光照射Ｌ１によって、第２層１４５の一面に、波状の表面１５０が形成される。第１光照射Ｌ１によって局部的に照射された第２層１４５の一面は、収縮または拡張することにより波状を形成し、第２光照射（図示せず）によって、波状が固定される。第１層と第２層とは、本発明のバリア・フィルム複合体のフィルムを構成する。

図３Ｃに示すように、第２層１４５の波状表面１５０上に、前述の実施形態と同様に、デカップリング層１１５とバリア層１２０とを積層する。第２層１４５上には、デカップリング層１１５とバリア層１２０との波状が転写され、一面が波状を形成する。

前述のように、第１層１４０、第１層１４０上に一面が波状に形成された第２層１４５、及び波状のデカップリング層１１５とバリア層１２０とが交互に形成された層から構成されたバリア・フィルム複合体２は、非常に柔軟であって、波状の表面を有し、伸縮性を示す高分子を基材とする構造を提供できる。また、湿式またはスプレイ・コーティングの代わりに、前述のような光照射を利用して、波状の構造を形成することによって、環境汚染問題を低減することができる。

図４は、本発明の他の実施形態による三次元構造のバリア・フィルム複合体３の概略図である。

２００７年１月２６日付で出願された米国特許出願第１１／６２７５８３号明細書「Ｔｈｒｅｅ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ Ｂａｒｒｉｅｒ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ」に記載された三次元バリアの製造は、本出願に参照として引用される。

図４に示すように、デカップリング層としての高分子材料のバブル３１０は、バリア材料で形成されたバリア層３１５によって被覆される。高分子材料のバブル３１０は、柔軟であって伸長可能である。伸長するとき、ほとんどのバブルは延びるが、破損されない。一部バブルが破損しても、破損した部分は、他のバブルによって覆われるために、それによって外部に直接通じる経路を与えることはない。

図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の他の実施形態によるバリア・フィルム複合体４−１、４−２の概略図である。

図５Ａに示すように、バリア・フィルム複合体４−１は、二重バリア層４０５、４１０の形成を含む。単層のバリア層の代わりに、バリア層４０５、４１０は、ゴムのように伸縮可能な高分子薄膜層４１５（約１０ｎｍ〜約１００ｎｍ）によって分離される２層のバリア層４０５、４１０からなる。ここで、前記高分子薄膜層４１５は、デカップリング層として作用しうる。ゴムのように伸縮可能な高分子は、低いガラス転移温度（Ｔｇ）を有する架橋結合されたアクリレートを含むことができるが、これに限定されるものではない。

図５Ｂに示すように、バリア・フィルム複合体４−２の高分子薄膜層４１５は、ゲッタ材料４２０を含むことができる。ゲッタ材料４２０の粒子サイズは、ナノメートルスケールの粒子（例えば、約１ｎｍ〜約１００ｎｍ）でありうる。前記ゴムのように伸縮可能な高分子薄膜層４１５は、無機酸化物または窒化物の粒子を含み、水分が蛇行するような経路（ｔｏｒｔｕｏｕｓ ｐａｔｈ）を提供できる。

図６は、本発明の他の実施形態によるバリア・フィルム複合体５の概略図である。

図６に示すように、バリア・フィルム複合体５は、無機バリア層５０５とデカップリング層５１０との交互層を有する。各無機バリア層５０５は、ゲッタ材料の薄膜層５１５によって覆われている。バリア・フィルム複合体５が伸長するとき、無機バリア層５０５にクラックが生じる場合があるが、薄膜層５１５は、前記クラックの影響を減らすことが可能である。

図７は、本発明の他の実施形態によるバリア・フィルム複合体６の概略図である。

図７に示すように、バリア・フィルム複合体６は、交互に積層された複数のバリア層６０５とデカップリング層６１０とを含む。

バリア層６０５は、無機材料を含むことができ、前述のように、単一金属、２以上の材料を含む、金属混合物、金属間化合物または合金、金属および混合金属酸化物、金属および混合金属フッ化物、金属および混合金属窒化物、金属および混合金属炭化物、金属および混合金属炭化窒化物、金属および混合金属酸窒化物、金属および混合金属ホウ化物、金属および混合金属酸化ホウ化物、金属および混合金属シリサイド、及びそれらの組み合わせから選択された少なくとも１つを含むことができる。

バリア層６０５は、第１部分６１５と、前記第１部分６１５より薄い第２部分６２０とを含む。従って、第２部分６２０は、第１部分６１５より力学的強度が小さくなる。従って、バリア・フィルム複合体６に引っ張り力が加わった場合に、第２部分６２０は、応力を緩和して、バリア・フィルム複合体６を伸長可能とする。なお、バリア・フィルム複合体６が複数のバリア層６０５を有する場合、少なくとも１層のバリア層６０５が第１部分６１５と、前記第１部分６１５より薄い第２部分６２０とを含む。

第１部分６１５及び第２部分６２０は、同一材料によって形成されうる。また、第１部分６１５と第２部分６２０は、異なる材料によっても形成され、第２部分６２０を形成する材料は、第１部分６１５を形成する材料より、力学的強度が低い材料でありうる。

第２部分６２０の厚みは、可変でありうる。図７に示されているように、第２部分６２０の厚みは、エッジから中央部へ行くほど薄くなるクサビ状でありが、これに限定されるものではない。

１層のバリア層６０５に、複数個の第２部分６２０が形成されうる。このとき、複数個の第２部分６２０のピッチＰは、同一でありうるが、これに限定されるものではない。前記のような複数個の第２部分６２０は、シャドーマスクを使用することによって形成されうるが、これに限定されるものではない。

バリア・フィルム複合体６は、複数のバリア層６０５を具備でき、このとき、各バリア層６０５に形成された各第２部分６２０の位置は、重畳しないように形成されうる。１層のバリア層６０５に複数の第２部分６２０が存在する場合、少なくとも１つの第２部分の位置が他の層の第２部分の位置と重ならないことが好ましい。このようにすることによって、バリア・フィルム複合体６が伸長するとき、バリア層６０５の内部にクラックが発生しても、各バリア層６０５に位置した第２部分６２０間の間隔が広くなり、外部混入経路が長くなるために、クラックに対する影響を小さくすることが可能である。

図８は、図７のバリア・フィルム複合体が適用された有機発光表示装置２００の概略図である。

図８に示すように、本実施形態による有機発光表示装置２００は、基板１０の一面に有機発光素子２０が設置され、有機発光素子２０をバリア・フィルム複合体６が封止している。図８には、バリア・フィルム複合体６が有機発光素子２０の封止部材として使われている例が示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。バリア・フィルム複合体６は、基板１０としても使用されうる。バリア・フィルム複合体６が封止部材としてのみ使われる場合、基板１０は、プラスチック、ポリイミドのようなフレキシブル材料を含むことができる。

有機発光素子２０は、第１電極層２１、有機発光層２３及び第２電極層２５を含む。前述の有機発光表示装置１００を参照した際説明したため、有機発光素子２０に関する詳細な説明は省略する。

前述のように、バリア・フィルム複合体６を含んだ有機発光表示装置２００は、柔軟であって伸縮性を有する構造を形成することによって、フレキシブル・ディスプレイを実現できる。また、クラック発生を抑制したり、クラックが発生しても、第２部分６２０間の間隔が広がり、外部混入経路が長くなるために、クラックによる影響を低減でき、外部から侵入する水分および酸素から有機発光層を保護することができる。

図９は、本発明の他の実施形態によるバリア・フィルム複合体７の概略図である。

図９に示すように、バリア・フィルム複合体７は、基板７０５上に、交互に積層されたバリア層７１０とデカップリング層７１５とが備わる。部分的な透明度のロスが許容されるならば、バリア層７１０の内部に、金属リブ７２０が位置しうる。金属リブ７２０は、軽金属または合金、スズ、インジウム及びその組み合わせから選択された材料でありうるが、それらに限定されるものではない。金属リブ７２０は、破損することなく伸長しうる。金属リブ７２０は、二次元的でありうる。

バリア・フィルム複合体７を設ける他の方法として、スズのように軟性（ｄｕｃｔｉｌｅ）の柔軟な金属または金属合金から、バリア層を設けることを含むことができる。かような多層の構造は、積層する層の数と厚みとによって、半透明または不透明になりうる。しかし、透明なバリア層を必要としない場合であれば、本発明のバリア・フィルム複合体が適用されうる。

バリア・フィルム複合体を設ける他の方法としては、無機酸化物または窒化物のナノ粒子の薄膜層でバリア層を被覆する方法が挙げられる。バリア層は、伸長するときにクラックが生じることがあるが、ナノ粒子は、経路長を蛇行して長くすることによって、発生したクラックの影響を低減させるのである。

バリア・フィルム複合体を設ける他の方法としては、柔軟な材料で製造した基板を伸長し、それを伸長している間に、基板上にバリア層を蒸着する方法が挙げられる。引っ張りを停止したときに、バリア層は圧縮される。かような構造は、バリア層の一部を伸長可能にする。

本発明は、図面に図示された実施形態を参考にして説明したが、それらは例示的なものに過ぎず、当技術分野で当業者であるならば、それらから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解することが可能であろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によってのみ決まるものである。

１、２、３、４−１、４−２、５、６ バリア・フィルム複合体、
１０、７０５ 基板、
２０ 有機発光素子、
２１ 第１電極層、
２３ 有機発光層、
２５ 第２電極層、
１００、２００ 有機発光表示装置、
１０５ モールド、
１１０ モールドの表面、
１１５、５１０、６１０、７１５ デカップリング層、
１２０、３１５、６０５、７１０ バリア層、
１２５ フィルム、
１４０ 第１層、
１４５ 第２層、
１５０ 波状の表面、
３１０ バブル、
４０５、４１０ 二重バリア層、
４１５ 高分子薄膜層、
４２０ ゲッタ材料、
５０５ 無機バリア層、
５１５ 薄膜層、
６１５ 第１部分、
６２０ 第２部分、
７２０ 金属リブ、
Ｌ１ 第１光照射。

Claims (21)

1. 伸長可能な材料を含み、波状の表面を具備したフィルムと、
   前記フィルムの一面に位置し、前記波状の表面上に前記波状に対応する形状に少なくとも２層以上積層されたデカップリング層と、
   前記デカップリング層の間に形成され、少なくとも１層以上積層されたバリア層と、を含み、封止部材として使われるバリア・フィルム複合体。
2. 前記フィルムは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート及びそれらの組み合わせから選択された少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載のバリア・フィルム複合体。
3. 前記フィルムは、伸長可能な第１層、及び前記第１層上に波状の表面を具備した第２層を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のバリア・フィルム複合体。
4. 前記第１層は、プラスチックを含み、前記第２層は、ソフト・モノマーを含むことを特徴とする請求項３に記載のバリア・フィルム複合体。
5. 前記デカップリング層とバリア層は、交互に積層されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のバリア・フィルム複合体。
6. 前記デカップリング層は、架橋結合され、−８０℃〜４０℃のガラス転移温度を有する材料を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のバリア・フィルム複合体。
7. 前記デカップリング層は、アクリレートを含むことを特徴とする請求項６に記載のバリア・フィルム複合体。
8. 前記バリア層は、単一金属、２以上の材料を含む、金属混合物、金属間化合物または合金、金属および混合金属酸化物、金属および混合金属フッ化物、金属および混合金属窒化物、金属および混合金属炭化物、金属および混合金属炭化窒化物、金属および混合金属酸窒化物、金属および混合金属ホウ化物、金属および混合金属酸化ホウ化物、金属および混合金属シリサイド、並びにそれらの組み合わせから選択された少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のバリア・フィルム複合体。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載のバリア・フィルム複合体を用いた封止部材。
10. 第１基板と、
    前記第１基板に対向する第２基板と、
    前記第１基板と第２基板との間に位置した発光素子と、を含み、
    前記第１基板と第２基板とのうち封止部材として使われる少なくとも１つは、請求項１〜８のいずれか一項に記載のバリア・フィルム複合体であることを特徴とする表示装置。
11. 前記発光素子は、有機発光素子であることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
12. 伸長可能な材料を含み、波状の表面を具備したフィルムを提供する段階と、
    前記フィルムの一面に位置し、前記波状の表面上に前記波状に対応する形状に少なくとも２層以上積層されたデカップリング層と、前記デカップリング層の間に形成され、少なくとも１層以上積層されたバリア層とを提供する段階と、を含み、封止部材として使われるバリア・フィルム複合体の製造方法。
13. 波状の表面を具備したモールドをさらに提供し、
    前記モールド表面に一致するように、前記デカップリング層及びバリア層を形成し、
    前記デカップリング層及びバリア層のうち１層の一面に前記フィルムを形成することを特徴とする請求項１２に記載のバリア・フィルム複合体の製造方法。
14. 前記モールドに波状の表面を形成するのは、エンボス加工またはフォトリソグラフィによって形成することを特徴とする請求項１３に記載のバリア・フィルム複合体の製造方法。
15. 前記デカップリング層及びバリア層のうち、前記モールドの表面に最初に形成される層と前記モールドの表面との接着力は、前記最初に形成される層と前記フィルムとの接着力より小さいことを特徴とする請求項１３または１４に記載のバリア・フィルム複合体の製造方法。
16. 前記フィルムの形成後、前記モールドを、前記フィルム並びに最初に形成される層からリリースすることを特徴とする請求項１３または１４に記載のバリア・フィルム複合体の製造方法。
17. 前記フィルムの提供は、第１層、及び前記第１層上に形成された第２層を含んで提供され、前記第２層に、局部的に第１光照射を行うことによって、前記第２層に波状の表面を形成することを特徴とする請求項１２に記載のバリア・フィルム複合体の製造方法。
18. 前記第１光照射は、レーザ・ライティング、またはマスクを介した照射であることを特徴とする請求項１７に記載のバリア・フィルム複合体の製造方法。
19. 前記第２層に第２光照射を行うことによって、前記波状の表面を固定することを特徴とする請求項１７または１８に記載のバリア・フィルム複合体の製造方法。
20. 第１基板、及び前記第１基板に対向する第２基板を提供する段階と、
    前記第１基板と第２基板との間に発光素子を位置させる段階と、を含み、
    前記第１基板と第２基板とのうち封止部材として使われる少なくとも１つは、請求項１〜８のうち、いずれか１項に記載のバリア・フィルム複合体の製造方法によって形成される段階と、を含む表示装置の製造方法。
21. 前記発光素子は、有機発光素子であることを特徴とする請求項２０に記載の表示装置の製造方法。