CN101097995A

CN101097995A - 有机电致发光器件的新型封装系统及其封装方法

Info

Publication number: CN101097995A
Application number: CNA2007100493757A
Authority: CN
Inventors: 钟建; 于军胜; 蒋亚东
Original assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Current assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Priority date: 2007-06-26
Filing date: 2007-06-26
Publication date: 2008-01-02

Abstract

本发明公开了一种有机电致发光器件的新型封装系统，包括基板，所述基板由衬底和有机电致发光工作层构成，其中有机电致发光工作层包括阳极层、空穴传输层、电子传输层和金属电极，其特征在于，所述衬底在蒸镀了有机电致发光工作层的一侧设置有盖板，所述盖板与所述衬底通过紫外曝光胶将有机电致发光工作层封闭，其中在紫外曝光胶封闭区内的气体压强小于外部压强，使盖板和基板紧密且均匀地结合在一起。该封装系统能够很好地降低水汽、氧气渗透率，在温度65℃、湿度95％的环境条件下，水、氧漏率达10^-6g/m²/day以下，器件寿命从现有的3000-5000小时提高至1万小时以上，完全满足实际应用的要求。

Description

有机电致发光器件的新型封装系统及其封装方法

技术领域

本发明涉及有机电致发光器件，具体涉及有机电致发光器件的新型封装系统和封装方法及其相关设备。

背景技术

有机电致发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)是利用一种施加电压就能够进行自行发光的技术。由于有机化合物自身能够发光，不像液晶显示那样，必须背面透光才能显示，所以，有机发光显示不需要在背后配置发光二极管，可以做得更薄更轻，外型如电影胶片，甚至可以缝制在衣服上。有机发光显示还具有高亮度、宽视角、低电压驱动、低耗电、应答速度快、不出现残像，生产成本低、制造工艺简单、分辨率佳及高亮度等优点，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”。

器件中所用材料为有机物/高分子，因而选择范围宽，可实现从红光到蓝光的任何颜色的显示；驱动电压低，发光亮度和发光效率高，可制成柔性显示器件；响应速度快，发光视角宽；器件超薄，体积小，重量轻；更为重要的是，有机发光材料以其固有的多样性为材料选择提供了宽广的范围，通过对有机分子结构的设计、组装和剪裁，能够满足多方面不同的需要和易于实现大面积显示。

人类对有机电致发光(OLED)现象的认识始于二十年代，当时这种现象的亮度、效率极低，并且主要集中在无机材料中，并未引起人们多大兴趣。

到了五六十年代，Bemanose、Pope、Helfrich等在葸单晶中加电压观察到了发光现象，之后人们便开始了对有机电致发光(OLED)现象的研究。当时曾经激发人们从分子晶体制备发光器件的愿望。但起初由于制备高质量的有机物单晶较为困难，且有机物单晶层不容易做得很薄(当时厚度大于1μm)，再加上注入电极不佳，因此早期的有机EL器件驱动电压很高，一般都超过100V。所以，有机EL的研究进展还是十分缓慢。后经改进制成薄膜(1μm以下)，驱动电压降为30 V以内，但最大效率只有0.05％左右。

直到1987年，美国柯达公司C.W.Tang等人在总结前人的基础上发明了三明治结构的器件：他们采用荧光效率很高、电子传输性能且成膜性能好的有机小分子材料8-羟基喹啉铝(Alq3)，与具有空穴传输特性的芳香族二胺(diamine)衍生物制成低驱动电压(＜10V)，高量子效率(1％)，高亮度(＞1000cd/m2)的有机EL器件，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。从此，有机电致发光走上了迅速发展的道路，人们在材料合成，器件结构设计，载流子传输等诸多方面进行了深入的研究，使得有机电致发光器件的性能逐渐接近实用化水平。1990年Friend小组报道了在低电压下高分子电致发光现象，揭开了高分子有机平板显示研究的新领域；1997年，Frrest等发现磷光电致发光现象，突破了有机电致发光材料量子效率低于25％的限制，使有机平板显示器件的研究进入一个新时期。

当前，OLED器件研究工作主要集中在解决以下诸多技术专题：高效小分子和高分子OLED材料、制造工艺和器件多层结构，磷光OLED、透明OLED和柔性OLED核心技术，Black Layer(TM)技术，有机TFT、高温OLED材料，OLED器件的密封技术，柔性微孔塑料箔膜技术，树状聚合物OLED技术等。

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，而研发新型的器件封装技术及其设备，是器件制备工艺的重要组成部分。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手段，都不能满足或兼容OLED器件。

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方法及其封装系统，该系统能够很好地降低水汽和氧气渗透率，在温度65℃、湿度95％的环境条件下，水、氧漏率达10^-6g/m²/day以下，可使OLED器件寿命从现有的3000-5000小时提高至1万小时以上，完全满足实际应用的要求。

本发明所提出的技术问题是这样解决的：提供一种有机电致发光器件的新型封装系统，包括基板，所述基板由衬底和有机电致发光工作层构成，其中有机电致发光工作层包括阳极层、空穴传输层、电子传输层和金属电极，其特征在于，所述衬底在蒸镀了有机电致发光工作层的一侧设置有盖板，所述盖板与所述衬底通过紫外曝光胶将有机电致发光工作层封闭，其中在紫外曝光胶封闭区内的气体压强小于外部压强，使盖板和基板紧密且均匀地结合在一起。

按照本发明所提供的有机电致发光器件的新型封装系统，其特征在于，所述紫外曝光胶为环氧树脂等在紫外光照射下可以固化的胶。

按照本发明所提供的有机电致发光器件的新型封装系统，其特征在于，所述衬底是超薄玻璃、聚合物薄膜和金属箔中的一种或其复合体系。

按照本发明所提供的有机电致发光器件的新型封装系统，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其复合体系。

按照本发明所提供的有机电致发光器件的新型封装系统，其特征在于，在紫外曝光胶封闭区内设置有干燥剂。

一种有机电致发光器件的新型封装方法，其特征在于：

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；

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，并将基板放置于盖板之上，两者之间由一个可旋转垫片所间隔而不发生接触；

⑧、然后将真空密封系统抽为真空，调节可旋转垫片的方向，使盖板和基板重叠、贴合在一起，其中，所述盖板贴合在基板设置有机电致发光层的一侧，再将真空密封系统中充入惰性气体；

⑨、再将步骤③中的贴合有盖板的基板送入紫外曝光机中将紫外曝光胶进行固化；

⑩、取出步骤④中的器件根据需要进行切割并进行寿命测试。

按照本发明所提供的有机电致发光器件的新型封装方法，其特征在于：所述真空密封系统是采用不锈钢金属材料、玻璃或者耐压塑料等聚合物材料制备而成，设置有抽取真空和充气装置；所述真空密封系统设置有放置所述盖板的底座和放置基板的可旋转垫片，所述可旋转垫片连接有外部旋钮；所述真空密封系统与手套箱连接。

按照本发明所提供的有机电致发光器件的新型封装方法，其特征在于，在步骤③中，将涂好胶的盖板放入真空密封系统的底座中，并使其居中，再将基板一端所述底座，另一端放在可旋转垫片上，然后将真空密封系统抽为真空，在真空状态下旋转旋钮，使可旋转垫片移开，件基板由于重力的作用掉下，并与涂紫外曝光胶的盖板贴合，然后，对真空密封系统的封装腔体充入惰性气体，由于器件内部和外部存在一定的压强差，将使器件封装更加的紧密。

本发明所提供的有机电致发光器件的新型封装系统，结构简单合理，由于在封装时器件内部和外部存在一定的压强差，所以使器件结合的更加的紧密，可有效的降低器件的水汽和氧气渗透率，从而使有机电致发光器件的寿命大大提高。

附图说明

图1是本发明的封装系统示意图；

图2是本发明的真空密封系统结构示意图；

图3是是本发明中具体实施方式1-6的OLED器件半衰寿命测试结果及器件采用真空封装方法测得的亮度随时间变化的特性曲线；

图4是器件采用常规封装方法测得的OLED器件亮度随时间变化的特性曲线。

其中，1、紫外曝光胶，2、干燥剂，3、盖板，4、有机电致发光工作层，5、衬底，6、底座，7、旋钮，8、可旋旋转垫片。

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系统，包括基板，所述基板由衬底5和有机电致发光工作层4构成，其中有机电致发光工作层4包括阳极层、空穴传输层、电子传输层和金属电极，衬底5在蒸镀了有机电致发光工作层的一侧设置有盖板3，盖板3与衬底5通过紫外曝光胶1将有机电致发光工作层4封闭，其中在紫外曝光胶1封闭区内的气体压强小于外部压强，在紫外曝光胶1封闭区内设置有干燥剂2。使盖板3和基板(衬底5)紧密且均匀地结合在一起，其中紫外曝光胶1可以是环氧树脂，衬底5是超薄玻璃、聚合物薄膜和金属箔中的一种，盖板3是超薄玻璃、有机薄膜、无机薄膜和金属箔中的一种。

实施方式1-7

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200mm×200mm的玻璃基板，封装盖板采用钠钙玻璃刻蚀，密封胶采用紫外固化胶。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；

⑥封装采用真空封装方法：在手套箱中，根据器件的尺寸，设计程序进行涂胶；

⑦将涂好胶的盖板放入图2底座6中，旋转旋钮，使其居中，将做好的器件基板一端放在图2底座6，另一端放在可旋转垫片8上，对真空密封系统抽取真空，在真空状态下旋转旋钮7，使可旋转垫片8移开，器件基板由于重力的作用掉下，并与涂胶盖板贴合，然后，对真空密封系统封装腔体充入高纯惰性气体，由于器件内部和外部存在一定的压强差，将使器件封装更加的紧密，随后将载有的基板送入紫外曝光机中进行固化，最后，取出基板进行切割并进行寿命测试。

器件在10V正向驱动下，半衰手寿命测试曲线如图3所示。

具体实施方式8-14

如图1所示有机电致发光器件(OLED)封装系统的基本结构，器件基板采用200mm×200mm的玻璃基板，封装盖板采用钠钙玻璃刻蚀，密封胶采用紫外固化胶。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。

⑥封装采用常规封装方法：在手套箱中，根据器件的尺寸，设计程序进行涂胶。

⑦将涂好胶的盖板放入图2底座6中，把做好的器件基板盖上，将载有的基板底座送入紫外曝光机中进行固化。最后，取出基板进行切割并进行寿命测试。

器件在10V正向驱动下，半衰期寿命测试曲线如图4所示。

具体实施方式15-21；

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)，封装盖板采用钠钙玻璃刻蚀，密封胶采用紫外固化胶。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1-7相似。

具体实施方式21-27

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)，封装盖板采用金属盖板，密封胶采用紫外固化胶。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1-7相似。

具体实施方式28-35

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)，密封胶采用紫外固化胶。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1-7相似。

Claims

1、一种有机电致发光器件的新型封装系统，包括基板，所述基板由衬底和有机电致发光工作层构成，其中有机电致发光工作层包括阳极层、空穴传输层、电子传输层和金属电极，其特征在于，所述衬底在蒸镀了有机电致发光工作层的一侧设置有盖板，所述盖板与所述衬底通过紫外曝光胶将有机电致发光工作层封闭，其中在紫外曝光胶封闭区内的气体压强小于外部压强，使盖板和基板紧密且均匀地结合在一起。

2、根据权利要求1所述的有机电致发光器件的新型封装系统，其特征在于，所述紫外曝光胶在紫外光照射下可固化的胶。

3、根据权利要求1所述的有机电致发光器件的新型封装系统，其特征在于，所述衬底是超薄玻璃、聚合物薄膜和金属箔中的一种或其复合体系。

4、根据权利要求有机电致发光器件的新型封装系统，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其复合体系。

5、根据权利要求1所述的有机电致发光器件的新型封装系统，其特征在于，在紫外曝光胶封闭区内设置有干燥剂。

6、一种有机电致发光器件的新型封装方法，其特征在于：

①、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；

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，并将基板放置于盖板之上，两者之间由一个可旋转垫片所间隔而不发生接触；

③、然后将真空密封系统抽为真空，调节可旋转垫片的方向，使盖板和基板重叠、贴合在一起，其中，所述盖板贴合在基板设置有机电致发光层的一侧，再将真空密封系统中充入惰性气体；

④、再将步骤③中的贴合有盖板的基板送入紫外曝光机中将紫外曝光胶进行固化；

⑤、取出步骤④中的器件根据需要进行切割并进行寿命测试。

7、根据权利要求6所述的有机电致发光器件的新型封装方法，其特征在于：所述真空密封系统是采用不锈钢金属材料、玻璃或者耐压塑料等聚合物材料制备而成，设置有抽取真空和充气装置；所述真空密封系统设置有放置所述盖板的底座和放置基板的可旋转垫片，所述可旋转垫片连接有外部旋钮；所述真空密封系统与手套箱连接。

8、根据权利要求6所述的有机电致发光器件的新型封装方法，其特征在于，在步骤③中，将涂好胶的盖板放入真空密封系统的底座中，并使其居中，再将基板一端所述底座，另一端放在可旋转垫片上，然后将真空密封系统抽为真空，在真空状态下旋转旋钮，使可旋转垫片移开，件基板由于重力的作用掉下，并与涂紫外曝光胶的盖板贴合，然后，对真空密封系统的封装腔体充入惰性气体，由于器件内部和外部存在一定的压强差，将使器件封装更加的紧密。