CN102437288A

CN102437288A - 有机电致发光器件的封装结构

Info

Publication number: CN102437288A
Application number: CN2011103633638A
Authority: CN
Inventors: 彭德权; 潘晓勇; 李斌
Original assignee: Sichuan Changhong Electric Co Ltd
Current assignee: Sichuan Changhong Electric Co Ltd
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2012-05-02

Abstract

本发明涉及有机电致发光器件的封装结构。包括有机电致发光器件的基底，在基底的一侧设置有机电致发光器件的阳极、有机层和阴极，至少在所述阴极的外侧设有封装层，所述的封装层为至少两种无机绝缘材料通过原子层沉积系统交替沉积的多层复合膜结构。本发明的有机电致发光器件的封装结构，沉积温度低，不会伤害发光器件的有机层，并且不需其他有机成膜设备，节约了设备投资成本和占地面积。采用原子层沉积法交替制备的无机膜层结构致密，针孔少，能够有效地阻隔水氧渗透进入器件内部。封装层上加工一层保护层既能有效地保护封装层，又能进一步对水、氧阻隔。

Description

有机电致发光器件的封装结构

技术领域

本发明涉及有机电致发光器件(OLED)的封装结构。

背景技术

有机电致发光器件(OLED)具有功耗低、轻便、亮度高、视野宽以及高对比度和反应快等特点，并且能够很好地实现柔性显示。在过去十多年的时间里有机电致发光器件取得了巨大进展，三星、LG、索尼等厂家已推出相关的应用产品，其它显示器厂家也纷纷投入研发。

目前，有机电致发光器件技术发展至今还存在一些问题，器件寿命短在很大程度上限制了有机电致发光器件产业化的进程。有机电致发光器件的寿命一方面与所选用的有机材料的性能及寿命有关，另一方面与发光器件的封装方法有关。引起有机电致发光器件寿命降低的主要因素有：1、有机电致发光器件阴极的金属材料多为化学性质较为活泼的金属，极易在空气中或其它含有氧的气氛中受到侵蚀，特别是在含有水汽的环境中更容易发生电化学腐蚀。有机电致发光器件阴极材料的制作一般采用物理气相沉积法，微小的灰尘颗粒粘附在有机功能层上都极易使阴极材料产生针孔，成为水汽、氧气与有机功能层接触的通道。2、氧气与发光层发生氧化作用生成的羰基化合物是有效的淬灭剂，会显著降低有机电致发光器件的发光量子效率。水汽使有机层化合物发生水解并影响导电性能，导致稳定性大大降低。3、有机电致发光器件工作时产生的热量会进一步加剧有机电致发光器件中的发光材料、辅助材料、电极等在空气中的老化，进而影响器件的使用寿命。为了使有机电致发光器件寿命达到实用要求，要求发光器件封装的水汽渗透率小于10^-6g/(m²·d)，氧气渗透率小于10^-5～10^-3g/(m²·d)。在实际工作时，阴极被腐蚀10％就会严重影响器件的工作。

传统的有机电致发光器件封装技术是对刚性基板(玻璃或金属)上制作的电极和各有机功能层进行封装。这种封装方式一般是给发光器件加一个盖板，在盖板内侧贴附干燥剂，通过环氧树脂等密封胶将基板和盖板结合。封装盖板主要分为金属盖板和玻璃盖板两大类，金属盖板即可以阻挡水、氧等成分对发光器件封装的渗透，又可以使器件坚固，但是其不透光性、重量及成本问题限制了这种封装方法在有机电致发光器件上的应用。玻璃盖板具有优良的化学稳定性、电绝缘性、致密性，但其机械强度差，容易产生微裂纹，且大尺寸盖板容易产生变形。传统有机电致发光器件封装需要密封胶，由于密封胶的多孔性，空气中的水分容易渗透进入器件内部，产生黑点。传统的有机电致发光器件封装技术虽然有效但很笨拙，并且成本高，如果有机电致发光器件还是采用这些机械部件来封装，很难在价位上与液晶显示器(LCD)竞争。

薄膜封装材料主要有聚合物薄膜、金属薄膜、无机绝缘体薄膜等，不再使用金属或玻璃盖板、密封胶和干燥剂，由此带来的优点有：1、显示器的重量和厚度减半；2、用薄膜湿气隔离层来替代机械封装件，大大降低了成本；3、如果薄膜封装材料为透明材料，有机电致发光器件制造商完全可以撇弃光被TFT晶体管阻挡的底部发光方式，采用顶部发光方式，有效的提高发光效率和分辨率；4、薄膜封装为柔性显示技术带来突破性的进展。

根据封装层的数目可分为单层薄膜封装和多层薄膜封装，单层膜封装很难满足有机电致发光器件封装要求。多层薄膜封装如聚合物/无机物结构，如Vitex Systems公司开发的Barix封装层，需在多腔室内用不同方法完成聚合物/无机薄膜的沉积，部分聚合物还需要UV固化形成薄膜，这种方式操作步骤多，处理周期长。常用的物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)等方法生产无机绝缘薄膜所需要的较高温度对器件有机层有一定的损伤，并且容易产生针孔。

柔性有机电致发光器件与普通的有机电致发光器件的不同仅仅在于基片的不同，从而基片就成了影响柔性有机电致发光器件效率和寿命的主要原因。塑料基片与玻璃基片相比有以下缺点：1、塑料基片的平整度要比玻璃基片差，微小的凹凸不平会给器件膜层结构带来缺陷，引起器件损坏；2、塑料基片的水氧透过率远远高于玻璃基片，影响器件的寿命。

为此，人们对塑料基片进行了改性，主要在改善塑料基片的表面平整度，减少引起改性层产生针孔的凹凸不平状态，提高水氧阻隔性能。专利号为02149122.4的发明专利提供了一种对塑料基片进行改性的方法，该方法需要在塑料基片上蒸镀一层液态的未聚合的聚合物单体层，经紫外线照射后聚合成平整的固态薄膜后，然后在聚合物材料层上淀积一层陶瓷材料层，再循环重复多次聚合物/陶瓷材料层。这种对塑料基片改性的方法需要聚合物单体层在塑料基片上形成平整的固态薄膜，加工工艺复杂，设备投入大，难以实现柔性卷料生产。

发明内容

本发明提供了一种有机电致发光器件的封装结构，这种封装结构致密，针孔少，能够有效地阻隔水氧渗透进入器件内部，满足器件应用的要求，并且能够降低设备的投资成本，适合大面积制备和量产化。

本发明的有机电致发光器件的封装结构，包括有机电致发光器件的基底，在基底的一侧设置有机电致发光器件的阳极、有机层和阴极，至少在所述阴极的外侧设有封装层，所述的封装层为至少两种无机绝缘材料通过原子层沉积系统交替沉积的多层复合膜结构。原子层沉积系统是一种膜沉积设备，主要用于半导体器件制造、太阳能电池、催化剂研究等，也有用于有机电致发光器件中钝化层的制备。在有机电致发光器件发光器件膜封装领域，一般是分为有机膜封装、无机膜封装、有机/无机膜封装，原子层沉积是形成无机膜的一种方式，它沉积温度低，不会伤害器件中有机层，并且成膜结构致密，能够有效地阻隔水氧渗透进入器件内部。

可选的，所述基底为玻璃、金属或塑料，其中金属基底的成本较高，在生产中使用较少。塑料基底可以采用聚酯类或聚酰亚胺类化合物的材料。当基底为玻璃时，只需在有机电致发光器件的阴极外侧进行封装即可。

优选的一种方式为，当基底为塑料时，所述的封装层在阴极的外侧和基底的内侧分别设置，这是因为塑料基底不能有效地防止水氧渗透，所以需要在有机电致发光器件的两个侧面进行沉积设置，确保水氧渗透率低。

所述封装层的多层复合膜由2～50层的单膜构成，所述单膜由Al₂O₃、SiO_x、Si₃N₄、SiN_xO_y、AlN、ZrO₂、HfO₂、Ta₂O₅、La₂O₃、ZnO、TaN、TiO₂或TiN中的至少两种物质交替构成，其中Si₃N₄中0＜x≤1，0＜y≤1，SiO_x中x为1或2。

进一步的，所述封装层的多层复合膜由2～50层的单膜构成，其中以15～30层为佳。所述单膜由Al₂O₃、SiO_x、Si₃N₄、SiN_xO_y、AlN、ZrO₂、HfO₂、Ta₂O₅、La₂O₃、ZnO、TaN、TiO₂或TiN中的至少两种物质构成，其中Si₃N₄中0＜x≤1，0＜y≤1，SiO_x中x为1或2。

优选的，所述单膜由Al₂O₃/ZrO₂，或Al₂O₃/Si₃N₄，或Al₂O₃/SiO_x构成。在对封装层进行沉积时沉积温度小于300℃。与有机电致发光器件阴极紧贴的膜材料优选为Al₂O₃、SiO_x、Si₃N₄、SiN_xO_y、AlN。

进一步的，封装层中每层单膜中每种物质的厚度为2～50nm，优选为2～10nm。

由于封装层的厚度只有数百纳米，非常薄，容易被损坏，因此在封装层的外侧设有保护层。除了用常规方法制备保护层外，一种优选的保护层为AlN、SiC或金刚石的至少一种材料通过磁控溅射、化学气相沉积或原子层沉积形成的厚度为10～1000nm的膜。另一种优选的结构为保护层为涂布在封装层外侧且厚度为10～1000um的聚合物层，以100um厚度为佳。所述聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、三醋酸纤维素或聚醚砜。还可以优选的一种结构为，保护层为贴附在封装层外侧膜层，所述膜层为聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、三醋酸纤维素或聚醚砜中的至少一种材料构成的可卷绕的片材。

本发明的有机电致发光器件的封装结构，沉积温度低，不会伤害发光器件的有机层，并且不需其他有机成膜设备，节约了设备投资成本和占地面积。采用原子层沉积法交替制备的无机膜层结构致密，针孔少，能够有效地阻隔水氧渗透进入器件内部。封装层上加工一层保护层既能有效地保护封装层，又能进一步对水、氧阻隔。

以下结合由附图所示实施例的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。

附图说明

图1是本发明有机电致发光器件的封装结构的一种示意图。

图2是图1的封装层的一种组分示意图。

图3是图1的封装层的另一种组分示意图。

图4是本发明有机电致发光器件的封装结构的另一种示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示本发明有机电致发光器件的封装结构，包括由玻璃构成的机电致发光器件的基底1，在基底1的一侧设置有机电致发光器件的阳极2、有机层3和阴极4，在所述阴极4的外侧设有封装层5，所述的封装层5为至少两种无机绝缘材料通过原子层沉积系统交替沉积的多层复合膜结构。

如图2所示，在将未封装的有机电致发光器件置于原子层沉积系统中后，进行掩模板对位，遮挡住器件引出电极，通入高纯惰性气体，抽真空后，在发光器件的阴极4上沉积厚度为2～5nm的Al₂O₃膜层，再在Al₂O₃膜层的外层沉积厚度为2～5nm的ZrO₂膜层，重复上述膜沉积步骤20次(即20层)，得到厚度为80～200nm的Al₂O₃/ZrO₂膜封装层5。

实施例2：

如图3所示，在实施例1的基础上，不同的是在发光器件的阴极4上沉积厚度为2～5nm的Al₂O₃膜层，再在Al₂O₃膜层的外层沉积厚度为2～5nm的Si₃N₄膜层，重复上述膜沉积步骤20次(即20层)，得到厚度为80～200nm的Al₂O₃/Si₃N₄膜封装层5。

实施例3：

在实施例1或2的基础上，基底1为塑料构成，在阴极4的外侧和基底1的内侧分别设置有封装层5。

实施例4：

如图4所示，在实施例1或2的基础上，封装层5的外侧设有保护层6。保护层6可以是AlN、SiC或金刚石的至少一种材料通过磁控溅射、化学气相沉积或原子层沉积形成的厚度为10～1000nm的膜；也可以是涂布在封装层5外侧且厚度为10～1000um的聚合物层，所述聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、三醋酸纤维素或聚醚砜；还可以是贴附在封装层5外侧膜层，所述膜层为聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、三醋酸纤维素或聚醚砜中的至少一种材料构成的可卷绕的片材。

Claims

1.有机电致发光器件的封装结构，包括有机电致发光器件的基底(1)，在基底(1)的一侧设置有机电致发光器件的阳极(2)、有机层(3)和阴极(4)，其特征为：至少在所述阴极(4)的外侧设有封装层(5)，所述的封装层(5)为至少两种无机绝缘材料通过原子层沉积系统交替沉积的多层复合膜结构。

2.如权利要求1所述的有机电致发光器件的封装结构，其特征为：所述基底(1)为玻璃、金属或塑料。

3.如权利要求2所述的有机电致发光器件的封装结构，其特征为：当基底(1)为塑料时，所述的封装层(5)在阴极(4)的外侧和基底(1)的内侧分别设置。

4.如权利要求1所述的有机电致发光器件的封装结构，其特征为：所述封装层(5)的多层复合膜由2～50层的单膜构成，所述单膜由Al₂O₃、SiO_x、Si₃N₄、SiN_xO_y、AlN、ZrO₂、HfO₂、Ta₂O₅、La₂O₃、ZnO、TaN、TiO₂或TiN中的至少两种物质交替构成，其中Si₃N₄中0＜x≤1，0＜y≤1，SiO_x中x为1或2。

5.如权利要求4所述的有机电致发光器件的封装结构，其特征为：所述单膜由Al₂O₃/ZrO₂，或Al₂O₃/Si₃N₄，或Al₂O₃/SiO_x构成。

6.如权利要求5所述的有机电致发光器件的封装结构，其特征为：所述单膜中每种物质的厚度为2～50nm。

7.如权利要求1所述的有机电致发光器件的封装结构，其特征为：在封装层(5)的外侧设有保护层(6)。

8.如权利要求7所述的有机电致发光器件的封装结构，其特征为：所述保护层(6)为AlN、SiC或金刚石的至少一种材料通过磁控溅射、化学气相沉积或原子层沉积形成的厚度为10～1000nm的膜。

9.如权利要求7所述的有机电致发光器件的封装结构，其特征为：所述保护层(6)为涂布在封装层(5)外侧且厚度为10～1000um的聚合物层，所述聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、三醋酸纤维素或聚醚砜。

10.如权利要求7所述的有机电致发光器件的封装结构，其特征为：所述保护层(6)为贴附在封装层(5)外侧膜层，所述膜层为聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、三醋酸纤维素或聚醚砜中的至少一种材料构成的可卷绕的片材。