CN101198470B - 封装工具和方法 - Google Patents

Abstract

提供改善有机电子器件封装工艺的方法和器件。

Description

封装工具和方法

交叉引用

该申请要求于2004年12月30日提交的美国临时申请序列第60/640781号的优先权，其全部内容通过参考结合于此。

发明领域

本发明一般涉及制造有机电子器件。

发明背景

有机电子器件将电能转化为辐射，通过电子处理检测信号，将辐射转化为电能，或者包括一个或多个有机半导体层。如同人们意识到的，重要的是密封有机电子器件，避免其受环境因素(例如氧和湿气)的影响。因此，通常用一个膜或多个膜封装有机电子器件，以形成阻挡层。

目前的封装方法产生具有高可变性能参数和低方法产率的器件。器件的成功封装需要在受控制的环境中准确地设置密封材料(环氧化物等)。温度、压力和其它环境条件的变化会影响密封材料的分配性质和准确沉积密封材料的能力以及以可重复方式进行密封操作的能力。成功封装器件的最大挑战之一是在封装后和密封剂固化前控制器件内压力的能力。如果压力太高，器件内的气体能够寻找到未固化的密封的结合薄弱部分，迫使它裂开，形成密封中的缺陷。结果导致器件失效。

因此，需要改进封装方法。

发明概述

提供器件，该器件包括：外壳；用于接合外壳的盖子，这样当接合时，盖子和外壳在它们之间形成密封空间；用于调节密封空间内的情况的控制器。

提供用于封装有机电子器件的方法，该方法包括在封装后控制有机电子器件的内压。

提供对准有机电子器件的封装盖的方法，包括将有机电子器件放置在上述器件中。

上述一般说明和以下详细说明仅仅是示例性和解释性的，不用来限制本发明，本发明由所附权利要求限定。

附图简要说明

为了更好地理解文中所述的内容，结合附图说明实施方式。

图1是有机电子器件的示意图。

图2是用于封装有机电子器件的器件的透视图。

该图是作为例子给出，不旨在限制本发明。本领域技术人员应理解，图中的物体是为了简单和清楚的目的示出，不需要按照比例绘制。例如，图中一些物体的尺寸可以相对于其它物体放大，从而帮助理解本发明的实施方式。

发明详述

在一个实施方式中，提供一种用于封装有机电子器件(图1)的器件。

在一个实施方式中，提供一种包括以下部分的器件：外壳；用于接合外壳的盖子，这样当接合时，盖子和外壳在它们之间形成密封空间；用于调节密封空间内的情况的控制器。

在一个实施方式中，密封空间适合容纳有机电子器件，例如结合图1所述的有机电子器件。

在一个实施方式中，控制器控制密封空间内的压力。在一个实施方式中，控制器控制密封空间内的温度。在一个实施方式中，控制器控制密封空间内的气体一致性(gas identity)。在一个实施方式中，控制器控制压力、温度和气体一致性。

在一个实施方式中，所述器件还包括至少一个对准相机。

在一个实施方式中，所述器件还包括至少一个紫外光源。

图2显示了说明性的封装器件，并且设计为在封装过程中对温度、压力和气体环境提供精确的控制。除了精确地调节温度、压力和气体环境外，该工具提供用于准确设置封装盖和紫外固化位置以完成密封过程的对准相机。因为提供了受控制的环境，使用该工具能够很大程度地提高方法产率。该工具还可用于自动调节大规模制造环境。

参考图2，在一个实施方式中，封装器件10具有盖子12和外壳14。外壳14可以设计为具有固定部分14B和相对于固定部分以可滑动方式设置的可滑动部分14A。在其它实施方式中，上部部分可以是固定的，下部部分相对于固定部分以可滑动方式设置。

在盖子12上设置真空夹盘16，用于接纳一部分有机电子器件，例如子组件、基片或盖子。在一个实施方式中，真空夹盘16接纳基片。

在外壳14上设置真空夹盘18，用于接纳一部分有机电子器件，例如子组件、基片或盖子。在一个实施方式中，真空夹盘18接纳盖子。

盖子12和外壳14可以接合在一起，形成密封空间，在有机电子器件的部分在受控制的条件下固定在一起时，有机电子器件处于该空间中。在一个实施方式中，盖子12的重量和夹盘16与18之间的公差可以加以选择，从而施加合适的作用力将有机电子器件的部分压缩在一起。当对有机电子器件的部分进行压缩时，需要防止有机电子器件内压力的升高，因此通常密封空间内的压力低于大气压。而且，水蒸气和某些气体会伤害有机电子器件，所以在制造过程中非常需要受控制的气体环境。

在外壳14上还设置供紫外光通过的窗口20，以控制方式将部分固定在一起的下降圆桶(drop cylinders)22，用于抽真空和放气的配件24。

在外壳14上设置对准千分尺26，用于使有机电子器件的部分的基准与光学系统28对准。在一个实施方式中，光学系统28包括用于对准的相机和光学器件。

设置滑动装置30，使外壳的可滑动部分14A能相对于外壳的固定部分14B移动。

在外壳14中设置紫外光32，用于固化。在外壳的可滑动部分14A移动后，有机电子器件暴露于紫外光，使有机电子器件的部分固定在一起。

在运行中，所述器件适合接纳要制造的有机电子器件的至少一部分。在一个实施方式中，有机电子器件将要接纳封装盖。因此，例如，封装盖可以容纳在器件的外壳或盖子中，有机电子器件的其余部分可以容纳在器件的盖子或外壳中。然后将盖子和外壳合在一起，形成一个密封的空间，作为封装盖保留的有机电子器件在受控制的条件下固定到有机电子器件的其余部分上。预期器件的盖子和/或外壳可以定制，以适应特定的封装盖形状或有机电子器件形状。或者盖子和外壳的尺寸足以容纳多个有机电子器件(即器件盖或外壳中的封装盖以及器件补充部分中的有机电子器件的其余部分)。

在另一个实施方式中，提供一种封装有机电子器件的方法，包括在封装后控制有机电子器件的内压。

在另一个实施方式中，提供一种对准有机电子器件的封装盖的方法，包括将有机电子器件放置在上述器件中。

有机电子器件

参考图1，显示了示例性有机电子器件100。该器件100包括基材105。基材105可以是硬质或软质的，例如，玻璃、陶瓷、金属或塑料。当施加电压时，发射的光透过基材105可见。

在基材105上沉积第一电接触层110。为了说明的目的，层110是阳极层。阳极层可以线条沉积。阳极可由例如含有或由以下物质组成的材料制备：金属、混合金属、合金、金属氧化物或混合金属氧化物。阳极可包含导电聚合物、聚合物掺混物或聚合物混合物。合适的金属包括第11族金属，第4、5、6族的金属，第8、10族的过渡金属。如果要求阳极是透光的，则通常使用第12、13和14族金属的混合金属氧化物，例如铟-锡-氧化物。阳极还可以包含有机材料，特别是导电聚合物如聚苯胺，包括在″Flexible Light-Emitting Diodes Made FromSoluble Conducting Polymer，″Nature，357，477-479中所述的示例性材料。阳极和阴极中至少一个应该是至少部分透明的，这样可以观察到产生的光。

在阳极层110上沉积任选的缓冲层120，例如空穴传输材料，后者有时称为“空穴注入接触层”。例如，在Kirk Othmer，Encyclopedia of ChemicalTechnology，第18卷，837-860(第4版，1996)中已经总结了适合用作层120的空穴传输材料的例子。空穴传输“小”分子以及低聚物和聚合物都可以使用。空穴传输分子包括，但不限于：N，N′-二苯基-N，N′-二(3-甲基苯基)-[1，1′-联苯基]-4，4′-二胺(TPD)、1，1-二[(二-4-甲苯基氨基)苯基]环己烷(TAPC)、N，N′-二(4-甲基苯基)-N，N′-二(4-乙基苯基)-[1，1′-(3，3′-二甲基)联苯基]-4，4′-二胺(ETPD)、四(3-甲基苯基)-N，N，N′，N′-2，5-苯二胺(PDA)、a-苯基4-N，N-二苯基氨基苯乙烯(TPS)、对(二乙基氨基)苯甲醛二苯基腙(DEH)、三苯胺(TPA)、二[4(N，N-二乙基氨基)-2-甲基苯基](4-甲基苯基)甲烷(MPMP)、1-苯基-3-[对-(二乙基氨基)苯乙烯基]-5-[对-(二乙基氨基)苯基]吡唑啉(PPR或DEASP)、1，2反式-二(9H-咔唑-9-基)环丁烷(DCZB)、N，N，N′，N′-四(4-甲基苯基)-(1，1′-联苯基)-4，4′-二胺(TTB)和卟啉化合物，诸如铜酞菁。可用的空穴传输聚合物包括，但不限于，聚乙烯基咔唑、(苯基甲基)聚硅烷和聚苯胺。导电聚合物可作为一类物质使用。可以通过将空穴传输部分(例如上述的那些)掺杂到聚苯乙烯和聚碳酸酯之类的聚合物中来得到空穴传输聚合物。

当存在缓冲层120时，可以在该层上沉积有机层130，或者在第一电接触层110上沉积有机层130。在一些实施方式中，有机层130可以是多个包含各种组分的不连续(discrete)层。根据器件的应用，有机层130可以是通过施加电压活化的发光层(例如在发光二级管或发光电化学电池中)，或者是在施加或不施加偏压的情况下对辐射能具有响应并能产生信号的材料层(例如在光检测器中)。

器件中的其它层可由考虑到这些层的作用适合用于这些层的任何材料制成。

任何有机电致发光(“EL”)材料可用作光敏材料(例如，在层130中)。这类材料包括，但不限于，荧光染料、小分子有机荧光化合物、荧光和磷光金属络合物、共轭聚合物和它们的混合物。荧光染料的例子包括，但不限于，芘、苝、红荧烯、它们的衍生物和它们的混合物。金属络合物的例子包括，但不限于，金属螯合的类喔星(oxinoid)化合物，诸如三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)；环金属化的铱和铂电致发光化合物，诸如Petrov等在公开的PCT申请WO 02/02714中描述的铱与苯基吡啶、苯基喹啉或苯基嘧啶配体的络合物，以及例如公开的申请US 2001/0019782、EP 1191612、WO 02/15645和EP 1191614中描述的有机金属络合物；以及它们的混合物。电致发光发射层包含带电荷的基质(host)材料和金属络合物，Thompson等在美国专利6303238中，Burrows和Thompson在公开的PCT申请WO00/70655和WO 01/41512中已经对这些材料和金属络合物进行了描述。共轭聚合物的例子包括，但不限于，聚(亚苯基亚乙烯基)、聚芴、聚(螺二芴)、聚噻吩、聚(对亚苯基)、它们的共聚物和它们的混合物。

在一个实施方式中，光敏材料可以是有机金属络合物。在另一个实施方式中，光敏材料是铱或铂的环金属化络合物。也可以使用其它可用的光敏材料。Petrov等在公开的PCT申请WO 02/02714中揭示了作为电致发光化合物的铱与苯基吡啶、苯基喹啉或苯基嘧啶配体的络合物。例如，公开的申请US2001/0019782、EP 1191612、WO 02/15645和EP 1191614中描述了其它有机金属络合物。Burrows和Thompson在公开的PCT申请WO 00/70655和WO01/41512中描述了具有掺杂有铱的金属络合物的聚乙烯基咔唑(PVK)的活性层的电致发光器件。电致发光发射层包含带电荷的基质材料和磷光铂络合物，Thompson等在美国专利6303238中，Bradley等在Synth.Met.2001，116(1-3)，379-383中，Campbell等在Phys.Rev.B，卷65085210中描述了这些材料和络合物。

在有机层130上沉积第二电接触层160。为了说明的目的，层160是阴极层。

阴极层以线条或膜形式沉积。阴极可以是功函数比阳极低的任何金属或非金属。阴极材料的例子包括碱金属，特别是锂；第2族(碱土)金属；第12族金属，包括稀土元素和镧系元素；和锕系元素。可以使用铝、铟、钙、钡、钐和镁之类的材料，以及它们的组合。还可以在有机层和阴极层之间沉积含锂化合物和其它化合物(例如LiF和Li₂O)，以降低系统的工作电压。

将电子传输层140或电子注入层150任选地设置在与阴极相邻的位置，阴极有时称为“电子注入接触层”。

在接触层160上沉积包封层170，以防止水和氧之类的不利组分进入器件100。这类组分对有机层130产生不利的影响。在一个实施方式中，包封层170是阻挡层或膜。

尽管没有描述，应理解器件100可包括其它层。例如，在阳极110和空穴传输层120之间可存在一个层(未示出)以促进正电荷的传输和/或层之间的带隙匹配，或者用作保护层。可使用本领域中已知的其它层。另外，任何上述层都可包含两个或更多个子层，或者形成层状结构。或者，可以对阳极层110、空穴传输层120、电子传输层140和150、阴极层160和其它层中的全部或一些进行处理，尤其是进行表面处理，提高器件的载荷子的传输效率或其它物理性质。优选通过综合考虑提供具有高器件效率的器件的目的与器件工作寿命情况、制造时间和复杂性因素、以及其它本领域技术人员认为需考虑的方面，来决定对上述各部分层的材料的选择。应该意识到确定最佳部分、部分的构造和组成的一致性对本领域普通技术人员来说是常规操作。

在一个实施方式中，不同层具有以下范围的厚度：阳极110，

在一个实施方式中，

空穴传输层120，

在一个实施方式中，

光敏层130，

在一个实施方式中，层140和150，在一个实施方式中，

阴极160，

在一个实施方式中，

各层的相对厚度会影响器件中电子-空穴重组区的位置，因而影响器件的发射光谱。因此，应该对电子传输层的厚度加以选择，使得电子-空穴重组区位于发光层中。所需的层厚比取决于所用材料的确切性质。

在工作中，由合适的供电设备(未示出)向器件100施加电压。电流因而通过器件100的层。电子进入有机聚合物层，释放出质子。在一些OLED(称为有效矩阵OLED显示器)中，各光敏有机膜的沉积物会因为电流的通过而分别受到激发，形成各光发射像素。在一些称为无源矩阵OLED显示器的OLED中，光敏有机膜的沉积物可被行行列列的电接触层激发。

可使用各种技术制备器件。这些技术包括，但不限于，气相沉积技术和液相沉积技术。还可以将器件作为子部件装入各制件中，然后组合形成器件。

定义

使用“一个”或“一种”对本发明的元件和组分进行描述。这种做法只是为了方便起见，并给出本发明的大致含义。这种描述应当理解为包括一(个)种或至少一(个)种，单数也包括复数，除非很明显有其他含义。

术语“活性”在用来描述层或材料的时候，表示具有电子或电辐射性质的层或材料。活性层材料可以发射出辐射，或者在受到辐射的时候表现出电子-空穴对浓度的变化。因此，术语“活性材料”表示能够在电子方面促进器件操作的材料。活性材料的例子包括但不限于能够传导、注入、传输或阻挡电荷的材料，所述电荷可以是电子或空穴。非活性材料的例子包括但不限于平面化材料、绝缘材料和环境阻挡材料。

本文中，术语“包含”、“含有”、“包括”、“具有”或它们的任意其它变体，都表示非排他性的包含。例如，包含一系列元件的过程、方法、制品、或装置并不一定只限于那些元件，还可以包括没有明显列出的或这些过程、方法、制品、或装置所固有的其它元件。而且，除非明确说明意思相反，否则“或”表示包含的或，而不是排除的或。例如，以下任一条件满足条件A或B：A为真(或存在)且B为假(或不存在)，A为假(或不存在)且B为真(或存在)，以及A和B都为真(或存在)。

术语“层”可以与术语“膜”互换使用，表示覆盖所需区域的涂层。该区域最大可以为整个器件或者特定的功能区域(例如真实视频显示器)，或者最小可以是单独的亚像素。膜可通过任意常规的沉积技术形成，这些技术包括气相沉积和液相沉积。液相沉积技术包括但不限于：连续沉积技术，例如旋涂法、照相凹版涂敷、幕涂、浸涂、狭缝模头涂敷、喷涂和连续喷嘴涂敷；以及不连续沉积技术，例如喷墨印刷、照相凹版印刷和丝网印刷。

术语“有机电子器件”指包含一种或多种半导体层或材料的器件。有机电子器件包括，但不限于：(1)将电能转化为辐射的器件(例如，发光二极管、发光二极管显示器、二极管激光器或照明板)；(2)通过电子处理检测信号的器件(例如，光电检测器、光电导管、光敏电阻器、光控开关、光电晶体管、光电管、红外(“IR”)检测器或生物传感器)，(3)将辐射转换成电能的器件(例如光生伏打器件或太阳能电池)，和(4)包括一个或多个具有一个或多个有机半导体层的电子部件的器件(例如晶体管或二极管)。术语器件还包括用于记忆存储器、抗静电膜、生物传感器、电致变色器件、固态电解质电容器、能量存储器件例如可充电电池、和电磁屏蔽应用的涂料。

术语“基材”表示工件，该工件可以是刚性的或挠性的，可包括一层或多层的一种或多种材料，这些材料可包括但不限于玻璃、聚合物、金属或陶瓷材料，或它们的组合。

除非有另外的说明，本文中所有的科技术语含义都与本发明所属领域的普通技术人员所理解的含义相同。尽管可以用与本文所述类似或等价的方法和材料来实施或测试本发明的实施方式，但是下文描述了合适的方法和材料。除非引用了具体的段落，否则本文中所有的公开出版物、专利申请、专利和其它引用的参考文献都全文参考结合入本文中。在发生抵触的时候，以本文(包括定义部分在内)为准。另外，所述的材料、方法和实施例都仅仅是说明性的而不是限制性的。

在本文所述的范围内，许多关于特定材料、加工操作和电路的细节都是常规技术，可以在有机发光二极管显示器、光电检测器、光生伏打部件和半导体部件领域内的教科书和其它的来源中查到。

在上述说明中，结合具体的实施方式描述了本发明的概念。但是，本领域技术人员应该意识到在不背离所附权利要求陈述的本发明的范围的情况下可以进行各种修改和变化。因此，说明和附图被认为是说明性的，而非限制性的，所有这些修改包括在本发明的范围内。

以上描述了许多示例性的非限制性方面和实施方式。通过阅读这些说明，普通技术人员可以理解能够在不背离本发明范围的前提下实施其它的方面和实施方式。

以上结合具体实施方式已经描述了益处、其它优点和解决问题的方法。但是，益处、优点、解决问题的方法以及任何导致产生任何益处、优点或解决问题的方法或使其变得更显著的其它特征不应解释为任何或全部权利要求的关键的、所需的或重要的特征。

应意识到，为了清楚起见，某些特征在本文的不同实施方式中进行了描述，但是这些特征也可以组合在一个实施方式中。相反，为了简明起见，在一个实施方式中描述的不同特征也可以单独或以任何亚组合提供。此外，范围中陈述的参考值包括该范围内的每个值。

Claims (9)

1.一种用于封装带封装盖的有机电子器件的器件(10)，其包括：

包括真空夹盘(18)的外壳(14)，该外壳(14)设计为具有固定部分(14B)和相对于固定部分以可滑动方式设置的可滑动部分(14A)；

用于接合外壳(14)的盖子(12)，从而当接合时，所述盖子(12)和所述外壳(14)在它们之间形成一密封空间；

光学系统(28)，它通过设置在外壳(14)上的对准千分尺(26)与有机电子器件的部分的基准对准；

至少一个紫外光源(32)，它设置在外壳(14)中，在外壳的可滑动部分(14A)移动后，该紫外光源(32)可曝光所述有机电子器件使有机电子器件的部分固定在一起；以及

用于调节密封空间内条件的控制器。

2.一种用于封装带封装盖的有机电子器件的器件(10)，其包括：

外壳(14)，该外壳(14)设计为具有固定部分(14B)和相对于固定部分以可滑动方式设置的可滑动部分(14A)；

包括真空夹盘(16)用于接合外壳(14)的盖子(12)，从而当接合时，所述盖子(12)和所述外壳(14)在它们之间形成一密封空间；

光学系统(28)，它通过设置在外壳(14)上的对准千分尺(26)与有机电子器件的部分的基准对准；

至少一个紫外光源(32)，它设置在外壳(14)中，在外壳的可滑动部分(14A)移动后，该紫外光源(32)可曝光所述有机电子器件使有机电子器件的部分固定在一起；以及

用于调节密封空间内条件的控制器。

3.如权利要求1或2所述的器件，其特征在于，所述密封空间适于接纳有机电子器件。

4.如权利要求1或2所述的器件，其特征在于，所述控制器控制所述密封空间内的压力。

5.如权利要求1或2所述的器件，其特征在于，所述控制器控制所述密封空间内的温度。

6.如权利要求1或2所述的器件，其特征在于，所述控制器控制所述密封空间内的气体一致性。

7.如权利要求1或2所述的器件，其特征在于，还包括在外壳14上的对准千分尺(26)，用于使有机电子器件的部分的基准与光学系统(28)对准，所述光学系统(28)包括用于对准的至少一个对准相机和光学器件。

8.如权利要求1或2所述的器件，其特征在于所述外壳或盖子中的至少一个适合接纳用于制造的有机电子器件的至少一部分。

9.一种对准有机电子器件的封装盖的方法，其包括：

将有机电子器件放置在如权利要求1或2所述的器件中。

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