CN101222025B - 有机电致发光器件的封装装置及其封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机电致发光器件的新型封装装置，包括盖板、定位板和封装压紧装置；所述盖板上与有机电致发光器件的基片接触面上设置有与所述基片相对应的凹槽，所述凹槽内放置有吸湿剂；所述定位板设置有定位孔，所述定位孔的大小尺寸与所述基片一致；所述定位板上安装在盖板上方，将所述基片设置有有机电致发光层的一侧面面向通过定位孔导入所述凹槽内，所述封装压紧装置安装在基片上方，将基片和盖板紧密结合。该封装装置可以解决器件封装过程中由于受力不均匀所引起基片滑位和偏移，保证了封装精度，提高了封装效率，降低了对设备的要求和生产成本，特别针对中小尺寸基片和大尺寸盖板的封装具有较强的可操作性，满足实际要求。

Description

有机电致发光器件的封装装置及其封装方法

技术领域

本发明涉及电子元器件中有机电致发光技术领域，具体涉及一种有机电致发光器件的新型新型封装装置及其基于该装置的封装方法。

背景技术

有机电致发光器件(organic light-emitting diode，OLED)是将电能直接转换成有机分子光能的器件，其发光机制为：由阴极注入的电子和阳极注入的空穴在电场作用下相向跳跃传输，当两种电荷到达发光层相遇时，就可能形成分子的激发态(激子)。激子从激发态回到基态辐射失活，并将能量差以光子的形式释放出来。OLED具有驱动电压低、发光亮度和效率高、视角宽、响应速度快、耗能低、制作工艺简单，可以较为容易地实现全彩色平板显示和柔性显示器件等突出的优点，因此其应用前景广阔。经过近二十年的发展，它已成为平板信息显示领域的研究热点之一，被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术，因此目前全球有多家厂商投入研发，被誉为“未来显示之星”。另一方面，由于其具有的高发光亮度和效率，OLED器件可以用作照明光源。

人们对有机电致发光的研究始于20世纪50年代，关于有机EL的最早报道见于A.Bernanose等人用有机材料制作电致发光器件的探索。但早期的有机EL器件驱动电压很高(＞100V)，导致相关研究进展十分缓慢。1987年美国柯达(Kodak)公司的C.W.Tang和S.V.Slyke等人最先发现了低分子有机材料的发光技术，该公司首先申请了专利并授权给11家公司继续进行深入的研究。这一突破性进展重新激发了人们对于有机EL的热情，使人们看到了有机电致发光器件作为新一代平板显示器件的希望。1990年，英国剑桥大学Cavendish实验室R.H.Friend等研究人员宣称，由聚对苯撑亚乙烯组成的有机聚合物薄膜具有类似的发光性能，当时震惊了整个显示界，故R.H.Friend等研究人员获得了专利，并成立了剑桥显示技术(CDT)公司。与小分子技术一样，目前已有众多的其它聚合物材料被利用。若能将其制成有效的OLED，无疑在电子显示技术应用领域中具有强大的竞争力。目前，许多发达国家的科研单位和团队已投入大量精力进行相关理论的探索和实验研究，以期取得突破性进展。世界上各大显示器巨头，如柯达、三星、飞利浦等先后推出了自己的OLED产品。

OLED的独特特点使得用其制作彩色平板显示器成为其最主要的应用领域。此外，OLED自身是一种白炽灯理想的替代光源。OLED主要应用于彩色显示、电话、数字摄像机、指示灯、环保光源、工业照明、信号机、交通运输业、金融业、商业、道路指示牌、电子报纸、办公自动化(OA)设备、PDA、钟表背光源、家用电器、高档音响系统、便携式信息设备等消费类产品、车载显示器、建筑物发光装饰、发光工艺品、翻译机、视听设备、壁挂式彩电、高清晰度电视(HDTV)、航空航天设备、军用装备、医疗器械、测控设备、计算机终端显示等工业类产品、手持产品显示及其它高技术领域等。Stanford Resource预测2004～2005年OLED在成本上将可以挑战LCD，2005年，将是OLED全面发展的一年，今年彩色OLED屏幕将全面应用于手机和PDA的主屏。2005～2007年OLED具有对LCD的成本优势，大面积显示将开始投入市场。2006～2007年OLED将可能用于笔记本电脑。不过，在2008年之前OLED的大规模进入市场将不太可能。DisplaySearch预测全球OLED产品销售额将从2002年的1.12亿美元上升到2007年的31亿美元。

尽管OLED显示器已有了颇为可观的科研成果，但更多的研究开发工作仍需继续进行。如现有的OLED材料从性能上来说，使用寿命较短，未来的研究方向是设法延长OLED显示器的使用寿命，尤其是研制出长寿命封装至关重要。目前存在的另一最大障碍是，如何建立完善的生产工艺流程及全球标准化的生产模式。迄今OLED显示器尚未有标准的生产流程及测试设备，标准的生产线还在建造之中，制造工艺技术还有待于进一步的改善。需值得强调的一点是在未来的数年内要使OLED显示器进入批量生产仍是一项颇为艰巨的任务。

为提高有机电致发光(OLED)器件的性能，目前热门研究主要集中在以下几个方面：1)提高发光亮度和发光效率；2)增加器件的寿命和稳定性；3)开发和研究新型发光材料和新型载流子输运材料；4)有关发光机理的研究；5)探索新的器件制备工艺及器件结构。其中，器件的制备工艺和良好的器件结构是关系到发光亮度和效率、寿命和稳定性的最关键因素，而器件的封装是继器件制备之后的又一重要步骤。然而到目前为止，OLED器件的封装方法都存在一定的问题，现有的平板显示及照明器件的封装装置，都不能满足或兼容OLED器件工艺。因此，研发新型的器件封装装置及其技术，是解决上述问题的途径之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种有机电致发光器件的新型封装装置及其封装方法，该封装装置可以解决器件封装过程中由于受力不均匀所引起基片滑位和偏移，保证了封装精度，提高了封装效率，降低了对设备的要求和生产成本，特别针对中小尺寸基片和大尺寸盖板的封装具有较强的可操作性，满足实际要求。

本发明所提出的第一个技术问题是这样解决的：构造一种有机电致发光器件的新型封装装置，其特征在于：

②包括盖板、定位板和封装压紧装置；

②所述盖板上与有机电致发光器件的基片接触面上设置有与所述基片相对应的凹槽，所述凹槽内放置有吸湿剂；所述定位板设置有定位孔，所述定位孔的大小尺寸与所述基片一致；

③所述定位板上安装在盖板上方，将所述基片设置有有机电致发光层的一侧面面向通过定位孔导入所述凹槽内，所述封装压紧装置安装在基片上方，将基片和盖板紧密结合。

按照本发明所提供的有机电致发光器件的新型封装装置，其特征在于，所述盖板是超薄玻璃、有机薄膜、无机薄膜和金属箔中的一种或它们的复合体系。

按照本发明所提供的有机电致发光器件的新型封装装置，其特征在于，所述封装压紧装置是玻璃、有机材料板、薄膜和金属板中的一种或者它们对应材料的复合体系。

按照本发明所提供的有机电致发光器件的新型封装装置，其特征在于，所述封装压紧装置为与基片对应的单片或者盖板对应的整片结构。

本发明所提供的第二个技术问题是这样解决的：提供一种基于上述有机电致发光器件新型封装装置的封装方法，包括以下步骤：

①把制备好有机电致发光工作层的基片和盖板放入充满惰性气体的手套箱中，按照基片的尺寸要求在盖板上涂紫外曝光胶，在凹槽内放入吸湿剂；

②将涂上紫外曝光胶的基板和盖板放入充满惰性气体的真空密封系统中，并将定位板放置于盖板之上；

③然后将真空密封系统抽为真空，调节盖板和定位板的位置，使盖板的凹槽和定位板的定位孔相应重叠、贴合在一起；

④将基片设置有机电致发光层的一侧面向凹槽通过定位板的定位孔导入盖板的凹槽中，使基片与定位板精密对准；

⑤根据基片尺寸的大小要求采用相应的整片或单片封装压紧装置，使基片和盖板紧密均匀结合；

⑥进行后续封装步骤，完成整个封装流程；

⑦取出步骤⑥中的器件并测试其光电特性参数。

本发明所提供的有机电致发光器件的新型封装装置，结构简单，操作简便，定位板的采用解决了封装过程中由于受力不均匀所引起基片滑位和偏移，保证了基片与盖板的准确对位，同时也保证基片与盖板紧密且均匀结合，提高了封装的精度和效率，降低了工艺成本。而封装压紧装置根据基片尺寸大小可采用整片或单片形式，提高了操作的灵活性，特别适合用大盖板封装小基板的情况。

附图说明

图1是本发明的有机电致发光器件的新型封装装置的剖面结构示意图；

图2是盖板的平面示意图；

图3是封装对位装置的平面示意图。

其中，1、盖板，2、定位板，3、基片，4、封装压紧板，5、吸湿剂，6、盖板凹槽，7、定位孔。

具体实施方式

下面结合附图以及实施例对本发明作进一步的说明。

本发明所提供的有机电致发光器件的新型封装装置(如图1所示)，包括盖板1、定位板2和封装压紧装置4，盖板1上与有机电致发光器件的基片3接触面上设置有与基片3相对应的凹槽6(如图2所示)，凹槽6内放置有吸湿剂5，定位板2设置有定位孔7(如图3所示)，定位孔7的大小尺寸与所述基片1一致，定位板2上安装在盖板1上方，将所述基片3设置有有机电致发光层(其中有机电致发光层包括阳极层、空穴传输层、电子传输层和金属电极)的一侧面面向通过定位孔7导入所述凹槽6内，所述封装压紧装置4安装在基片3上方，将基片3和盖板1紧密结合。盖板1可以是超薄玻璃、有机薄膜、无机薄膜和金属箔中的一种，封装压紧装置4是玻璃、有机材料板、薄膜材料和金属材料中的一种或者它们对应材料的复合体系，封装压紧装置4根据基片3尺寸大小可采用整片或单片形式。

实施方式1-5

如图1所示有机电致发光器件(OLED)封装系统的基本结构，器件基片为50mm×50mm的玻璃基板，封装盖板采用钠钙玻璃刻蚀。整个器件结构描述为：玻璃衬底/ITO/PS:TPD(x％∶y％)(x％∶y％＝0％∶100％，10％∶90％，20％∶80％，30％∶70％，50％∶50％)/Alq₃(200

)/LiF(10

)/Al(1000

)。

制备方法如下：

①依次利用洗涤剂、乙醇溶液和去离子水对透明导电基片ITO玻璃进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干。其中玻璃衬底上面的ITO膜作为器件的阳极层，ITO膜的方块电阻为10-15Ω/□，膜厚为1500

；

②将处理后的透明衬底置于甩胶机上进行掺杂薄膜(空穴传输层)PS：TPD的旋涂，通过控制不同的溶液浓度比例、甩胶机转速和时间来粗略控制旋涂膜的厚度；

③将旋涂基片移入高真空室，在气压为20Pa的氧气环境下对ITO玻璃进行低能氧等离子预处理10分钟，溅射功率为～20W；

④将基片转移至有机真空蒸发室，待室内气压为3×10^-4Pa，开始进行有机薄膜的蒸镀。按照如上所述器件结构蒸镀发光兼电子传输层：Alq₃(500

)。蒸镀速率1

/s，蒸镀速率及厚度由安装在基片附近的膜厚仪监控；

⑤在有机层蒸镀结束后将基片传送至金属真空蒸发室中进行金属电极的制备。其气压为3×10^-3Pa，蒸镀速率为～3

/s，Al膜层厚度为100nm。蒸镀速率及厚度由安装在基片附近的膜厚仪监控；

⑥把制备好有机电致发光工作层的基板和盖板放入充满惰性气体的手套箱中，按照基板的尺寸要求在盖板上涂紫外曝光胶，在槽内放入吸湿剂；

⑦将涂上紫外曝光胶的基板和盖板放入充满惰性气体的真空密封系统中，并将封装对位装置放置于盖板之上，调节盖板和对位装置的位置，使两者的缺槽相应重叠、贴合在一起；

⑧将基板设置有机电致发光层的一侧面向凹槽通过封装对位装置导入盖板的大凹槽中，使基片与对位装置精密对准，然后根据基片尺寸的大小要求采用相应的整片或单片封装压紧装置，使基片和盖板紧密均匀结合；

⑨进行后续封装步骤，完成整个封装流程；

⑩测试器件的光电特性参数。

实施方式6-14

如图1所示有机电致发光器件(OLED)封装系统的基本结构，器件基片为100mm×100mm的玻璃基板，封装盖板采用钠钙玻璃刻蚀。整个器件结构描述为：玻璃衬底/ITO/CuPc(200

)/α-NPD(600

)/Alq₃(400

):C545T(2％)/Alq₃(200

)/LiF(10)/Al(1000

)。

制备方法如下：

①利用洗涤剂、乙醇溶液和去离子水对透明导电基片ITO玻璃进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干。其中玻璃衬底上面的ITO膜作为器件的阳极层，ITO膜的方块电阻为10-15Ω/□，膜厚为1500

；

②将干燥后的基片移入高真空室，在气压为20Pa的氧气和氩气环境下对ITO玻璃进行低能氧等离子预处理10分钟，溅射功率为20w；

③将处理后的基片转移至有机真空蒸发室，待室内气压为4×10^-4Pa，开始进行有机薄膜的蒸镀。按照如上所述器件结构依次蒸镀的空穴注入层：CuPc为200

，传输层：α-NPD为600

，发光层：Alq3(400

):C545T(2％)，电子传输层：Alq3(200

)，各有机层的蒸镀速率1

/s，蒸镀速率及厚度由安装在基片附近的膜厚仪监控；

④在有机层蒸镀结束后将基片传送至金属真空蒸发室中进行金属电极的制备。其气压为3×10^-3Pa，蒸镀速率为3

/s，AL膜层厚度为100nm。蒸镀速率及厚度由安装在基片附近的膜厚仪监控；

⑤将做好的器件传送到手套箱进行封装，手套箱为高纯惰性气体氛围，封装方法与实施例1-5相同；

⑥测试器件的光电特性参数。

实施方式15-20

如图1所示有机电致发光器件(OLED)封装系统的基本结构，器件基片采用柔性基板(如PET等)，封装盖板采用金属盖板。整个器件结构描述为：玻璃衬底/ITO/CuPc(200

)/α-NPD(600)/Alq₃(400

):C545T(2％)/Alq₃(200)/LiF(10)/Al(1000

)。

器件的制备流程与实施方式6-14相似。

具体实施方式21-30

如图1所示有机电致发光器件(OLED)封装系统的基本结构，器件基片采用柔性基板(如PET等)，封装盖板采用聚合物有机薄膜。整个器件结构描述为：柔性衬底/ITO/PVK:PFC(100nm)/BCP(10nm)/Alq₃(15nm)/Mg:Ag(300nm)。

器件的制备流程与实施方式1-5相似。

具体实施方式30-35

如图1所示有机电致发光器件(OLED)封装系统的基本结构，器件基板采用柔性基板(如PET等)，封装盖板采用柔性基板(如PET等)。整个器件结构描述为：柔性衬底/ITO/APC:NPB(100nm)/DCJTB(50nm)/Bepp₂(15nm)/Mg:Ag(100nm)。

器件的制备流程与实施方式6-14相似。

Claims (5)

1.一种有机电致发光器件的封装装置，其特征在于：

①包括盖板、定位板和封装压紧装置；

②所述盖板上与有机电致发光器件的基片接触面上设置有与所述基片相对应的凹槽，所述凹槽内放置有吸湿剂；所述定位板设置有定位孔，所述定位孔的大小尺寸与所述基片一致；

③所述定位板上安装在盖板上方，将所述基片设置有有机电致发光层的一侧面面向通过定位孔导入所述凹槽内，所述封装压紧装置安装在基片上方，将基片和盖板紧密结合。

2.根据权利要求1所述的有机电致发光器件的封装装置，其特征在于，所述盖板是超薄玻璃、有机薄膜、无机薄膜和金属箔中的一种或它们的复合体系。

3.根据权利要求1所述的有机电致发光器件的封装装置，其特征在于，所述封装压紧装置是玻璃、有机材料板、薄膜和金属板中的一种或者它们对应材料的复合体系。

4.根据权利要求1所述的有机电致发光器件的封装装置，其特征在于，所述封装压紧装置为与基片对应的单片或者盖板对应的整片结构。

5.一种有机电致发光器件的封装方法，包括以下步骤：

①把制备好有机电致发光工作层的基片和盖板放入充满惰性气体的手套箱中，按照基片的尺寸要求在盖板上涂紫外曝光胶，在凹槽内放入吸湿剂；

②将涂上紫外曝光胶的基板和盖板放入充满惰性气体的真空密封系统中，并将定位板放置于盖板之上；

③然后将真空密封系统抽为真空，调节盖板和定位板的位置，使盖板的凹槽和定位板的定位孔相应重叠、贴合在一起；

④将基片设置有机电致发光层的一侧面向凹槽通过定位板的定位孔导入盖板的凹槽中，使基片与定位板精密对准；

⑤根据基片尺寸的大小要求采用相应的整片或单片封装压紧装置，使基片和盖板紧密均匀结合；

⑥进行后续封装步骤，完成整个封装流程；

⑦取出步骤⑥中的器件并测试其光电特性参数。

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