CN101086973B - 一种有机发光器件的密封压合方法以及用于该方法中的封装设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及有机电致发光技术领域，特指一种有机发光器件的密封压合方法以及用于该方法中的封装设备。本发明是将后盖与基片叠合但不接触的置于一密封腔体内，其中后盖涂布胶水的一面相对基片镀膜的一面；然后，对密封腔体进行抽真空作业，并将密封腔体内的真空度维持在一个固定范围内，此时释放后盖或基片的定位机构，令两者在重力作用下贴合在一起；接着，向密封腔体内充气，后盖与基片在外界气压下被压合在一起，胶水被均匀挤压；最后，对胶水进行固化作业后，打开密封腔体，取出封装好的器件。通过本发明可解决胶线宽度均匀性较差的问题，并且消除了夹具表面平整度对封装良率的影响。
Description
技术领域：
本发明涉及有机电致发光技术领域，特指一种有机发光器件的密封压合方法以及用于该方法中的封装设备。
背景技术：
随着信息技术的发展，显示器件在信息科学的各个方面得到广泛的应用。信息显示主要方式有两大类，即CRT显示和FPD显示。二十一世纪将是显示器件进入百花齐放的时期，但总趋势是CRT缓慢下降，而平板显示器件(FPD)产量较快上升。平面显示器发光技术是现阶段的一个研究热门，有机电致发光显示器(OLED)是一种低电压、低功耗、高亮度、高光效、宽视角、全固化、全彩显、重量轻、价格低的电致发光器件。OLED已成为当今显示器件研究的热门中的热点。
有机电致发光现象的研究始于二十世纪六十年代，在有机物的单晶上首次发现有机物的电致发光现象。1987年美国E.Kodak公司的C.W.Tang等人成功研制出以ITO透明薄膜作为阳极，有机小分子AlQ3既是电子传输层又作发光层，TPD作为空穴传输层，镁银合金作为阴极注入电子的有机发光器件。该器件的发光亮度达到1000cd/m2，发光效率达1.51m/w，驱动电压为10V。这是研究OLED的一个重要里程碑，使OLED进入划时代的发展期，随后日本C.Adachi等人又提出发 光效率高的夹层式多层结构有机发光器件。1989年W.C.Tang等对发光层进行掺杂，使发光内量子效率(发射光子数/注入电子数)达到2.5％。
1977年首次报导了聚合物掺杂具有导电性，从此导电聚合物的研究得到飞速发展。1990年英国剑桥大学的J.H.Burronghes等人以共轭高分子PPV为发光层，用旋涂方法制备出聚合物电致发光器件。提高了OLED的寿命，从而使OLED的研究向纵深发展，并成为世界的研究热点。目前世界各国的科学家在不断地研究OLED的发光机理，从而合成了大量性能优良的有机发光材料，制备出各种结构合理、高光效的有机发光器件。
目前这一领域的研究主要集中在如何提高器件的发光效率、增加器件的稳定性，延长器件的使用寿命、实现全色显示等方面。从量产技术上讲，使用寿命是目前面临的最大问题之一。因为器件中的有机物和阴极对水汽和氧气非常敏感，就是说OLED的寿命问题很大程度上取决于器件封装效果的好坏。大量的研究表明水汽和氧气是造成OLED失效的主要原因，作为OLED阴极的活泼金属很容易和水汽、氧气反应。通常认为，忽略水汽、氧气对有机层的破坏作用，OLED要求的封装层水汽、氧气透过率应小于10-5g/m2/day。
通常的OLED器件的封装是使用玻璃后盖或金属后盖与基片通过UV固化胶粘合在一起。玻璃后盖或金属后盖完全罩住基片镀膜层，UV固化胶涂敷在镀膜层的周围。该做法不仅能阻挡水汽和氧气的侵害，也可防止基片膜层受到磨擦、碰撞等破坏，对器件起到保护作用。 一般的生产工艺是在后盖上围绕后盖涂一圈UV胶，将后盖固定在一个表面平整的夹具上，将基片固定在另一个表面平整的夹具上，然后将其中一个夹具翻转，通过对位之后，将夹具相互挤压，由于UV胶被夹在后盖和基片之间，UV胶便被挤开，通过光照射使UV胶固化，后盖同基片便牢牢的粘合在一起。一般的UV胶水被挤压的宽度和厚度随不同型号的器件有不同的要求值，通常宽度大概在1.0～2.5mm，厚度大概在6～20μm。同一型号的器件，UV胶水被挤压的宽度误差不能超过10％。按照要求，UV胶最后压合出来的厚度偏差允许在1～2μm范围内。在这个过程中，首先作用在基片和后盖上的作用力的大小对受此力挤压而变宽的胶线的宽度有很大的影响。作用力的不均匀造成了器件胶线宽度的波动，影响了封装的效果。其次，封装设备上固定基片和后盖的两个平面需要非常的平整，达到μm级，否则平面上的凹凸很容易在器件的相同位置的胶在线产生相应的变化，影响封装的效果。而要达到如此平整的平面，加工的难度非常高，成本也成倍增加。在机械加工领域现在一般只能做小面积表面达到该要求，并且加工费用高昂。因此现在大片生产产品中普遍胶线的宽度和厚度控制不好，均匀性较差。相应地，面积越大，越难加工出高平整度的平面。也越难保证各处压力一致。胶水宽度误差一般都会超过20％～30％。
随着工艺的不断发展，生产要求的逐渐提高，为了降低生产成本，类似LCD的生产发展，单片大面积已成为OLED未来工业化生产趋势。因此，现在的封装方法和封装设备越来越成为OLED大规模生产的瓶颈。
发明内容：
本发明所要解决的一个技术问题就是克服上述工艺中所存在的不足，提出一种有机发光器件的密封压合方法，该方法可有效提高UV胶线宽度的均匀性，避开工艺中对夹具表面平整度过高的要求。
本发明所要解决的另一个技术问题就是提供用于上述方法中的一种封装设备。
为解决本上述第一个技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
首先，将器件的后盖上涂布一圈胶水，并将后盖定位，将器件的镀膜基片定位；其次，将后盖与基片叠合但不接触的置于一密封腔体内，其中后盖涂布胶水的一面相对基片镀膜的一面；然后，对密封腔体进行抽真空作业，并将密封腔体内的真空度维持在一个固定范围内，此时释放后盖或基片的定位机构，令两者在重力作用下贴合在一起；接着，向密封腔体内充气，后盖与基片在外界气压下被压合在一起，胶水被均匀挤压；最后，对胶水进行固化作业后，打开密封腔体，取出封装好的器件。
上述的胶水为UV胶水。
上述在对密封腔体进行抽真空作业时，其真空度的数值为-13Kpa～-1Kpa之间。
上述中后盖和基片未被压合之前，两个表面之间的距离为0.05mm～1mm。
所述的密封腔体具有一套充气、抽气管路系统。
本发明采用这种方法将发光器件中的基片和后盖通过真空或负 气压形成的压强差产生的压力将二者紧密贴合在一起，进行密封。采用这种方法可令胶水被压合的胶线宽度达到均匀性的要求，并且可消除夹具表面平整度对封装优良率的影响。本发明最重要的一个方面就是注意到了器件由后盖和基片形成的密闭腔体与外界会有压强差，利用该压强差产生的压力来压合器件，能产生很好的压合效果。这样便绕开了上统封装中需要两个平面紧压器件来达到粘合胶线的做法，即不需任何平面或是物体便能对器件产生压合作用力，并且作用在器件上的压力更均匀，也不受生产片大小的限制。
本发明中用于有机发光器件的密封压合方法中的封装设备所采用的技术方案为：该封装设备主要包括用于承载基片的上盖板以及用于承载后盖底座，上盖板具有一光滑吸附面，其上成型有用于吸附基片的真空槽，上盖板上至少包括一个抽气管，并且和真空槽相连；底座上具有一用于承载后盖的承载台，上盖板与底座相对盖合形成一个密封腔体，所形成的密封腔体至少与一个真空泵连接，用于对密封腔体进行抽、充气作业。
上述封装设备中上盖板与底座相对盖合的表面设置有密封圈以及用于定位的导柱和锁孔，通过导柱与锁孔确保锁上盖板与底座准确定位，并且保证二者所形成的密封腔体不会出现间隙。
上盖板外侧安有手柄，以方便使用者提取。
所述的底座通过底座框和石英玻璃构成，该石英玻璃被固定在底座框的底部，周围通过密封圈密封。底座用于承载后盖的承载台采用石英玻璃制作。通过石英玻璃可方便对胶水进行固化作业。
本设备正是基于上述方法的原理所设计，采用这种封装设备，其操作简单，基片和后盖通过真空或负气压形成的压强差产生的压力将二者紧密贴合在一起，进行密封。采用这种设备可令胶水被压合的胶线宽度达到均匀性的要求，并且可消除夹具表面平整度对封装优良率的影响。
附图说明
图1为本发明中封装设备结构示意图。
附图标标示说明：
1上盖板 2底座
3基片 4后盖
11密封圈 12吸附面
13导柱 21石英板
22承载台 23密封圈
24锁孔 50真空表
51调节阀 52真空泵
53转换开关 54调节阀
55真空表 56开关
57真空泵 58调节阀
59调节阀
具体实施方式：
以下描述的为本发明的较佳实施例：
结合附图1，在上盖板1上的吸附面12上开有真空槽，相配合有 真空泵52和调节阀51，这样基片3便能合适的被吸附在吸附面12上。在吸附面12上安装有定位栓，可以正确的固定基片3的位置。
在底座2上，由于需要对胶水曝光固化，当紫外光源在封装设备外部时，封装设备必须有能透过UV光照射UV胶水的透光区，因此选用高纯石英玻璃能达到紫外光高透过率的目的。优选承载台22和密封石英板21的材料为高纯度石英玻璃。涂好胶水的后盖4放置在底座2的承载台22上，通过卡簧固定住。
上下盖板之间需要形成一个密封的腔体，因此在底座2上，密封石英板21通过密封圈23将底座2底部密封。
将上盖板1倒扣过来，导柱13与锁孔24套合，密封圈11与底座面贴紧。这样在上下盖板之间便形成了一个密封的腔体。打开真空泵57与调节阀56，密封的腔体能被抽成真空，控制调节阀56，便能控制密封的腔体内的真空度，通过真空表50可以实时观察密封腔体内的气压。
下面描述本发明封装设备的操作过程：
首先，将涂好UV胶的后盖4放置与承载台22上，后盖4的涂胶面朝上，后盖4的涂胶面的另一个相对表面与承载台22的石英玻璃面贴合。
通过卡簧与定位栓的配合，将后盖紧靠定位栓，卡簧将后盖4固定。
然后，将已经镀完膜层的基片3送到上盖板1上，基片3的镀膜面朝上，基片3的镀膜面的另一个相对表面与上盖板上刻有真空槽 的吸附面12贴合，基片3侧边与定位栓紧靠。
打开真空泵52，将基片3固定于上盖板上。调节调节阀51，控制吸基片玻璃压强为-10至-20Kpa之间某一值，波动范围不超过0.1Kpa。由真空表55监控。
将上盖板翻转，使有基片贴附面朝下，将导柱13套合到锁孔24中。
打开锁紧装置，将上、下盖板锁紧固定。
打开真空泵57，将上下盖板所形成腔体抽成真空，调节调节阀58、调节阀59，控制腔体气压在-13Kpa～-1Kpa之间某一值，波动范围不超过0.1Kpa。由真空表50监控。
此时，后盖4的涂胶的一面和基片玻璃3的一面相对，呈现平行状态，并未接触，两个表面之间的距离为0.05mm～1mm。
打开转换开关53，阻断真空泵52为基片玻璃3抽真空。
基片玻璃3由于没有形成持续负压，通过玻璃周围缝隙的泄露，吸附面12内部气压逐渐升高，最终，基片3从吸附面上落下，掉到后盖4上，盖住后盖上所涂的胶框。此时基片、后盖、胶水框形成了小腔体，可以知道，该腔体内气压在-10Kpa左右。
等待十秒钟，关掉开关56，外部气体通过调节阀59进入腔体，此时封装设备密封腔体内气压逐渐上升，而OLED器件内部气压无法上升，这样内外的压强差迫使基片和后盖紧密粘合，胶线逐渐被压开。
然后打开曝光灯，固化UV胶，取出器件，切割测试。
上盖板同底座套合腔体内气压的大小确定了器件压合的紧密程 度，也决定了最终胶线的宽度，是必须控制的量。因此我们增加了调节阀58和调节阀59，这两个调节阀有如下作用：
1、能控制进入腔体内气体流量，当该进气流量同抽气流量达到一个平衡时，则腔体内的气压就能达到稳定，通过调节进入腔体内气体流量可以获得想要的腔体内的气压。
2、调节阀58能控制腔体恢复常压的速率，这样能保证腔体能平稳的恢复常压。
上盖板1同底座2套合腔体内气压的稳定性也决定了胶线的质量。特别是在基片3同后盖4压合前和压合过程中必须保证腔体内气压的稳定，其波动应不得超过5％。而我们发现在基片3掉下与后盖4贴合的过程中，腔体内气压波动很明显，尤其是在后盖4脱离吸附面12时，波动范围达到20％～～30％。其原因是真空泵52在抽走上盖板1内气体使基片3被吸附在吸附面12上以外，还从基片3与吸附面12的缝隙抽走腔体气体，造成腔体压强进一步的降低，对腔体的真空值有贡献。
为了解决这个问题，我们通过一个转换开关在上盖板1抽气管路上分出一支接入另一段管路与底座2相通，转换开关能在两段管路中切换，以此决定真空泵52抽上盖板1真空或抽腔体真空。
在使用过程中，当需要释放基片3时，拨动转换开关，使真空泵52通过加入的管路继续抽腔体气体，保证腔体内压强不变，而基片3又因为真空度减小无法被吸附在吸附面12上而自然下落，腔体内压 强波动范围在5％以内，达到了预定目的。
结合上图，我们可以更简单的说明应用本发明封装OLED器件的方法。
1)在清洁的后盖4上围绕每个后盖都涂上一圈UV胶；
2)将涂好UV胶的后盖4置于承载台22上，后盖4的涂胶面朝上，后盖4的涂胶面的另一个相对表面与承载台22的石英玻璃面贴合；
3)将后盖4紧靠定位栓，卡簧将后盖4固定；
4)将已经镀完膜层的基片3置于上盖板1上，基片3的镀膜面朝上，基片3的镀膜面的另一个相对表面与上盖板上刻有真空槽的吸附面12贴合；
5)基片3侧边与定位栓紧靠；
6)打开真空泵52，基片3被紧吸在上盖板上；
7)调节调节阀51，控制吸基片3压强为-10至-20Kpa之间某一值，该参数由真空表55监控，波动范围不超过0.1Kpa；
8)将整个上盖板翻转，使有基片贴附面朝下，将导柱13套合到锁孔24中。打开锁紧装置，将上、下盖板锁紧固定；
9)打开真空泵57，将上下盖板所形成腔体抽成真空；
10)调节调节阀58、调节阀59，控制腔体气压在-13Kpa～-1Kpa之间某一值，该参数由真空表50监控，波动范围不超过0.1Kpa；
此时，后盖4的涂胶面和基片3的镀膜面相对，呈平行状态，并未接触，两表面之间的距离控制为0.05mm-1mm。
11)打开转换开关53，真空泵52与基片3之间管路封闭，真空泵52与真空泵57连通，共同抽腔体真空；
基片3由于没有真空泵对它持续抽气，通过玻璃周围缝隙的泄露，吸附面12与基片3之间气压逐渐升高，最终，基片3从吸附面上落下，掉到后盖4上，盖住后盖上所涂的胶框。此时基片、后盖、胶水框形成了小腔体，可以知道，该腔体内气压在-10Kpa左右。
12)等待十秒钟，关掉开关56，阻断真空泵52和真空泵57对腔体抽气，调节调节阀59，使外部气体进入腔体。此时封装设备密封腔体内气压逐渐上升，而OLED器件内部气压无法上升，这样内外的压强差迫使基片和后盖紧密粘合，胶线逐渐被压开。
13)待真空表50显示数值为0(已到常压)打开曝光灯，固化UV胶，取出器件，切割测试。
实施例二
在本发明的实施例二中，调节阀59后部接入高压氮气，氮气压强大于15Kpa，当实施例一中步骤10处设定的腔体气压为常压或为正压某一值时，可在实施例一中步骤12处向腔体内充入氮气，使腔体内压强为比实施例一中步骤10处更高的正压，此时内外的压强差也将迫使基片和后盖紧密粘合，胶线逐渐被压开。然后可曝光固化。
当然，以上所述仅仅为本发明的实例而已，并非来限制本发明的实施范围，凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。
Claims (7)
1.一种有机发光器件的密封压合方法，包括如下步骤：
首先，将器件的后盖(4)上涂布一圈胶水，并将后盖(4)定位，将器件的镀膜基片(3)定位；
其次，将后盖(4)与基片(3)叠合但不接触的置于一密封腔体内，其中后盖(4)涂布胶水的一面相对基片(3)镀膜的一面；
然后，对密封腔体进行抽真空作业，并将密封腔体内的真空度维持在-13Kpa～-1Kpa内，此时释放后盖(4)或基片(3)的定位机构，令两者在重力作用下贴合在一起；
接着，向密封腔体内充气，后盖(4)与基片(3)在外界气压下被压合在一起，胶水被均匀挤压；
最后，对胶水进行固化作业后，打开密封腔体，取出封装好的器件。
2.根据权利要求1所述的一种有机发光器件的密封压合方法，其特征在于：所述的胶水为UV胶水。
3.根据权利要求1所述的一种有机发光器件的密封压合方法，其特征在于：对密封腔体进行抽真空作业时，其真空度的数值为-13Kpa～-1Kpa之间。
4.根据权利要求1所述的一种有机发光器件的密封压合方法，其特征在于：后盖(4)和基片(3)未被压合之前，两个表面之间的距离为0.05mm-1mm。
5.根据权利要求1所述的一种有机发光器件的密封压合方法，其特征在于：所述的密封腔体具有一套充气、抽气管路系统。
6.一种用于有机发光器件的密封压合方法中的封装设备，包括：用于承载基片(3)的上盖板(1)以及用于承载后盖(4)的底座(2)，其特征在于：上盖板(1)具有一光滑吸附面(12)，其上成型有用于吸附基片(3)的真空槽，上盖板(1)上至少包括一个抽气管，并且和真空槽相连；底座(2)上具有一用于承载后盖(4)的承载台(22)，上盖板(1)与底座(2)相对盖合形成一个密封腔体，所形成的密封腔体至少与一个真空泵连接，用于对密封腔体进行抽、充气作业；上盖板(1)与底座(2)相对盖合的表面设置有密封圈(11)以及用于定位的导柱(13)和锁孔(24)；所述的底座(2)通过底座框和石英玻璃(21)构成，该石英玻璃(21)被固定在底座框的底部，周围通过密封圈(23)密封，其中底座(2)用于承载后盖(4)的承载台(22)采用石英玻璃制作。
7.根据权利要求6所述的一种用于有机发光器件的密封压合方法中的封装设备，其特征在于：上盖板外侧安有手柄。
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