專利名稱：將水轉(zhuǎn)化為非氧化性氣體的體系和含所述體系的電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將水轉(zhuǎn)化為非氧化性氣體的體系，并涉及含它們的電子裝置，特別是含電致發(fā)光有機(jī)材料的屏。
已知某些電子裝置的功能度可因與水(即使只存在痕量的水)接觸而受損。例如，如下電子裝置的情況就是這樣半導(dǎo)體裝置，其中，水可能氧化電接觸點或在化學(xué)上改變某些部件；或者用于光導(dǎo)纖維通訊的激光放大器，如專利申請EP-A-720260中所述的那些。
一類具有高度工業(yè)意義的電子用品(其中，必須避免水的存在)是電發(fā)光屏，它們基于有機(jī)材料的應(yīng)用，本領(lǐng)域稱為“OLEDs”(有機(jī)發(fā)光裝置)。
簡單地說，一個OLED的結(jié)構(gòu)是由下列元件構(gòu)成的第一塊基本上平面形的，通常由玻璃或塑性聚合物制作的透明固定件；第一組透明電極(通常具有陽極功能度)，它們是線形的并且彼此平行，淀積在第一塊固定件上；雙層不同的電致發(fā)光有機(jī)材料，其中，第一層是電子的導(dǎo)體，而第二層則是電子空位(也稱為“空穴”)，附著在第一組電極上；第二組電極(通常具有陰極功能度)，它們是線形的并且彼此平行，相對于第一組電極具有正交取向，與所述雙層有機(jī)材料的上部接觸，于是，后者構(gòu)成于兩組電極之間；以及第二塊不必透明的固定件，它可以是玻璃的、金屬的或塑料的，基本上平面形的并且與第一塊固定件平行。將這兩塊固定件沿它們的周邊彼此固定(通常通過粘結(jié))，于是，所述結(jié)構(gòu)的活性部件(電極和電致發(fā)光有機(jī)材料)處于密閉空間內(nèi)。第一塊透明固定件是在其中使圖像可視化的部件，而第二塊固定件通常卻只有封閉和支承所述裝置的功能，以便提供給裝置足夠的機(jī)械強(qiáng)度。陽極由透明的導(dǎo)電材料構(gòu)成，通常是銦和錫的半導(dǎo)電的混合氧化物(本領(lǐng)域以縮寫ITO表示)，而陰極則由堿土金屬(例如，Ba、Ca)以及合金Mg-Ag和Al-Li構(gòu)成。當(dāng)對電極施加電勢差時，電子和空穴被傳送至所述雙層有機(jī)材料并結(jié)合，導(dǎo)致光子的產(chǎn)生，光子的波長取決于應(yīng)用的有機(jī)材料的性質(zhì)。
至于對OLEDs功能的原理的說明和關(guān)于它們的結(jié)構(gòu)的更多細(xì)節(jié)，可參閱本領(lǐng)域廣泛的文獻(xiàn)。
已發(fā)現(xiàn)OLEDs功能的一個問題是，它們在暴露于濕氣中時降解，濕氣可與有機(jī)材料(通常是多不飽和的，所以是相當(dāng)活潑的物質(zhì))反應(yīng)，還可與由特別活潑的金屬構(gòu)成的陰極反應(yīng)。受這些反應(yīng)影響的區(qū)域失去它們的發(fā)光功能度，從而在屏幕上出現(xiàn)黑點。
為了克服這個問題，國際發(fā)布WO99/03122描述了，在OLED內(nèi)部空間中引入對水呈反應(yīng)活性的氣體，例如，選自硅烷、三甲基鋁或三乙基鋁。這些氣體迅速與水分子反應(yīng)而將它們從OLED內(nèi)部空間中除去，產(chǎn)生對裝置工作無害的產(chǎn)物。但是，在其生產(chǎn)過程中往OLED中引入氣體難以實施。
其它專利發(fā)布描述了吸濕物質(zhì)在OLEDs內(nèi)部的應(yīng)用。
國際發(fā)布WO98/59356描述了應(yīng)用置于OLED內(nèi)部并固定在第二塊固定件上的吸氣劑。該文獻(xiàn)大體指出，可應(yīng)用的材料例如有，Ba、Li、Ca、BaO等；在這些物質(zhì)中，金屬Ba、Li和Ca是特別活潑的，除了與水反應(yīng)外，還與其它大氣氣體反應(yīng)，所以，在工業(yè)操作中處理它們特別困難。引述的文獻(xiàn)沒有解釋如何將這些材料的引入和OLED的制造工藝結(jié)合成一體。氧化鋇(BaO)可通過簡單的方法在工業(yè)中應(yīng)用，但它是毒性化合物，它的應(yīng)用在工業(yè)上是不贊成的。
還有美國專利No.5,804,917和國際發(fā)布WO99/35681指出了應(yīng)用吸濕物質(zhì)的可能性，但它們沒有解決上述發(fā)布WO98/59356的不足之處，以極其含糊的方式描述了這些物質(zhì)的應(yīng)用，既沒有詳細(xì)說明吸收劑的性質(zhì)，也沒有給出關(guān)于含所述物質(zhì)的OLED屏可能的制造方法的任何細(xì)節(jié)。
美國專利No.5,882,761描述了固體物質(zhì)的應(yīng)用，它們保持呈固態(tài)而與水化學(xué)結(jié)合，例如，氧化鈣(CaO)。這種吸收劑應(yīng)用中的一個可能的問題是這一事實，即，這些物質(zhì)通常呈粉末形式，因此，需要能透過水但能保留粉末顆粒的片材(例如，無紡織物)來保持。粉末物質(zhì)和滲透性片材的應(yīng)用使旨在吸水的組件最小厚度不能保持低于約0.3～0.4mm的閾值；另一方面，OLED制造商，為了利用這些平而薄的屏的最佳潛能，需要厚度值低于上述值的吸濕體系。阻止基于CaO或類似物質(zhì)的應(yīng)用的吸收體系厚度減小的另一個問題是吸水能力的減小。
本發(fā)明的目的是提供用于水敏感性電子裝置(尤其是含電致發(fā)光有機(jī)材料的屏)的除水體系。具體地說，本發(fā)明的目的是提供除濕體系，它們的生產(chǎn)和在成品電子裝置內(nèi)的引入可容易地與后者的生產(chǎn)工藝結(jié)合成一體，而且它們的特征在于高的除水能力，于是，可獲得比目前的除水體系有更小厚度的除水體系。
按本發(fā)明通過濕氣轉(zhuǎn)化體系達(dá)到了上述目的，該體系基于能與水反應(yīng)生成氣體的物質(zhì)的應(yīng)用，所述氣體對應(yīng)用所述體系的電子裝置無害。
在本發(fā)明的體系中可能應(yīng)用的物質(zhì)實例有，碳化鋁(Al4C3)，鋁-鎂化合物(Al3Mg2)，以及二氮化三鋇(Ba3N2)。這些化合物分別按下列反應(yīng)式與水反應(yīng)(I)(II)(III)吸氣物質(zhì)的吸收能力C在本領(lǐng)域通常以下式表示C＝(P×V)/Q其中，P＝進(jìn)行吸收時的以毫巴(mbar)表示的壓力，V＝以升(l)表示的被吸收氣體的體積，而Q＝以克(g)表示的所用吸收物質(zhì)的量。
本領(lǐng)域已知的物質(zhì)，除了具有必須呈粉末應(yīng)用和通過合適的水滲透性片材保持的問題之外，理論吸水能力(Ct)在150～650(mbar×l/g)之間；CaO的Ct值約為435(mbar×l/g)。相比之下，本發(fā)明的物質(zhì)的理論能力(此時是水轉(zhuǎn)化的能力)對Al4C3來說約為2060(mbar×l/g)，對Al3Mg2來說約為2480(mbar×l/g)，而對Ba3N2來說約為1267(mbar×l/g)。
作為本發(fā)明體系的除水能力的一個實例，可考慮一個內(nèi)部空間體積為0.1cm3的OLED屏，在該裝置的使用期限內(nèi)，約10mbars的水進(jìn)入在這些條件下，為了保證所有的水都被除去(通過吸收或轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì))，將需要約2.3×10-3mg CaO，4.9×10-4mg Al4C3，4×10-4mg Al3Mg2和7.9×10-4mg Ba3N2。所以顯然，要除去相同量的水，對本發(fā)明來說需要應(yīng)用的活性物質(zhì)的量相對于已有技術(shù)的物質(zhì)來說大約小一個數(shù)量級。
此外，一些本領(lǐng)域已知的物質(zhì)(例如，CaO和BaO)必須以比化學(xué)計量量更大的量使用。這是因為，吸水時，在這些氧化物表面傾向于形成一層殼，它使以后水與吸收物質(zhì)內(nèi)部難以接觸，所以，為了保證必要的吸收特性，需要使用大約數(shù)十毫克的氧化物的量。
本發(fā)明的轉(zhuǎn)化物質(zhì)另一個優(yōu)點在于，它們可呈用微電子工業(yè)的下列典型技術(shù)淀積的薄層來應(yīng)用，例如，蒸發(fā)，陰極淀積(更常稱為術(shù)語“陰極濺鍍”)或者從蒸汽相化學(xué)淀積的技術(shù)(常稱為CVD，來自“化學(xué)氣相淀積”)。通過按這些技術(shù)之一操作，有可能在與整個裝置的各生產(chǎn)步驟結(jié)合成一體的一個操作步驟中，在電子裝置中已經(jīng)存在的表面(例如，在OLEDs的情形中，在第二塊固定件的內(nèi)部)上直接淀積本發(fā)明物質(zhì)的薄層。
如果必須用這些技術(shù)淀積的話，已有技術(shù)的物質(zhì)存在下述困難所述堿金屬或堿土金屬對各種大氣氣體極其敏感，所以，它們在任何生產(chǎn)中的應(yīng)用很困難(還有它們的生產(chǎn)和貯存)，而本發(fā)明的物質(zhì)對生產(chǎn)工廠中可能存在的除水以外的所有氣體的活性要小得多。就諸如CaO和BaO這樣的氧化物來說，它們不適合用上述技術(shù)之一在單一通道(single passage)中淀積。
另外，本發(fā)明物質(zhì)的高的水轉(zhuǎn)化能力還提供這一優(yōu)點，即，利用它們的體系具有很薄的厚度值，例如大約0.1mm，這是目前應(yīng)用的基于由水滲透性片保持的CaO粉末的吸收體系所不能達(dá)到的，如前所述，不能生產(chǎn)出厚度值低于約0.3～0.4mm的體系。
即使具體參照它們在OLED屏中的應(yīng)用描述了本發(fā)明的體系，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白，還可在其它對濕氣的作用敏感的微電子裝置中發(fā)現(xiàn)這些體系的應(yīng)用，提供相同的優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.濕氣轉(zhuǎn)化體系，它包含一種能與水反應(yīng)形成還原性氣體的物質(zhì)。
2.權(quán)利要求1的體系，其中，所述物質(zhì)是碳化鋁。
3.權(quán)利要求1的體系，其中，所述物質(zhì)是化合物Al3Mg2。
4.權(quán)利要求1的體系，其中，所述物質(zhì)是二氮化三鋇。
5.權(quán)利要求1的體系，其中，所述物質(zhì)呈通過選自蒸發(fā)、陰極淀積和化學(xué)氣相淀積的技術(shù)而淀積在基質(zhì)上的薄層形式。
6.濕氣敏感性電子裝置，它包含前述權(quán)利要求之一的水轉(zhuǎn)化體系。
7.權(quán)利要求6的電子裝置，它包括一面屏，該屏由第一塊透明的固定件和第二塊不必透明的、沿周邊與第一塊固定件固定的固定件，在它們之間包括兩組相互垂直的電極，而在所述兩組電極之間，有雙層電致發(fā)光的有機(jī)材料。
8.權(quán)利要求7的電子裝置，其中，所述屏含權(quán)利要求1的體系，該體系呈厚度小于0.2mm的一層水轉(zhuǎn)化物質(zhì)的形式，它是通過陰極淀積的方法被淀積在所述屏的第二塊固定件內(nèi)部。
全文摘要
描述了能將水轉(zhuǎn)化為還原性氣體的體系。這些體系可被用于濕氣敏感性電子裝置和微電子裝置，它們的功能不因與還原性氣體接觸而受影響；具體地說，本發(fā)明的體系可被用于含電致發(fā)光的有機(jī)材料、被稱為OLEDs的屏。
文檔編號B01D53/28GK1455961SQ02800087
公開日2003年11月12日 申請日期2002年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月16日
發(fā)明者L·托亞, L·卡塔尼奧 申請人:工程吸氣公司