CN1227731C - 用于封装元件的层合件 - Google Patents

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CN1227731C CNB998107387A CN99810738A CN1227731C CN 1227731 C CN1227731 C CN 1227731C CN B998107387 A CNB998107387 A CN B998107387A CN 99810738 A CN99810738 A CN 99810738A CN 1227731 C CN1227731 C CN 1227731C
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Abstract

公开了一种用于电元件的封装。该封装元件包含层合到电元件表面上的塑料基底。层合塑料的使用特别适用于柔软的电元件例如有机LEDs。

Description

用于封装元件的层合件
技术领域
本发明涉及元件的加工。更具体地，本发明涉及元件的封装。
背景技术
在元件的加工中，在基底上成形一个或多个组件层。这些层顺序附着和组合，从而在基底的表面上产生构件。层可以单独构造和/或作为层的组合而产生所需的部件。这些部件用作实施所需功能的构件，而制备该元件。
一种特别重要的元件是发光二极管(LED)。LEDs可以具有多种用途。例如，多个LED元件或象素(pixels)可以形成在基底上，而产生用作显示器的象素(pixelated)化的LED元件，例如用于电话的平板显示器(FPD)，计算机显示器，TV屏等。
一般地，LED象素包含一个或多个夹在两个电极之间的功能层，而形成功能块。从两个电极发射出电荷载体。这些电荷载体复合在功能层或多层中，而发出可见辐射光。近来，使用有机功能层形成有机发光二极管(OLEDs)，已经取得了显著的进步。
OLEDs象素对于环境非常敏感。暴露于水分和/或空气中能够使OLEDs快速变坏，而产生工作可靠性的问题。一些用于构成层的物质是敏感的有机化合物和一些活性金属例如钙和镁。这些材料对由在氧和/或水分存在下的氧化作用引起的破坏非常敏感。因此，需要一种能够充分保护OLED不受环境破坏的包装。而且，该包装应该是经济的，且有助于高产出，而降低总的生产成本和时间。
发明内容
本发明涉及元件的包装。根据本发明，使用层合件封装元件。在一个实施方案中，层合件被放置在元件的上面和下面。将层合件紧贴到元件上，并加热使密封剂活化，而使层合件粘合到该元件上。在一个实施方案中，使用辊将层合件对着该元件压制并加热。
附图说明
图1所示为本发明的一个实施方案；
图2所示为根据本发明的一个实施方案用于封装(encapsulating)电元件的层合件；和
图3-5所示为用于封装电元件的方法。
具体实施方式
本发明一般涉及元件的加工。更具体地，本发明提供一种用于封装元件的经济包装，特别是形成在柔软的或薄基底上的那些元件。
图1所示为根据本发明的一个实施方案的元件110的横截面。该元件可以是例如电元件、机械元件或机电元件。也可以使用微机电系统(MEMS)。该元件包含一个或多个形成在基底上的工作构件。该工作构件提供所需的电学和/或机械功能。
为了降低元件的总厚度，工作构件可以形成在薄基底上，例如小于0.3mm厚。在薄的柔软基底上成形工作构件也可以用来提供柔软的元件。该基底包含例如塑料，聚合物，硅，陶瓷，玻璃或石英玻璃。也可以使用其他类型的基底，例如半导体基底。该薄基底应该提供足够的机械完整性，从而能够在加工中和加工后支撑元件。一般，薄基底是20-300μm。
在一个例子中，元件110包括电元件，例如象素化的OLED元件。提供能够与工作构件电连接的接线端或插头(未示出)。例如在美国专利4,720,432和Burroughes等人，Nature 347(1990)539所述的OLED元件，在这里作为参考引用。OLED元件的象素可以被设置而形成FPD。FPDs可以应用于多种电子消费产品，包括蜂窝式电话，蜂窝智能电话，个人编排器(organizers)，寻呼机(pagers)，广告板，触摸式屏幕显示器，电话会议设备，多媒体设备，虚拟实现(virtualreality)产品，和配电亭显示器(display kiosks)。在一个实施方案中，有机LED元件包含柔软的基底而能够产生弯曲，例如产生柔软的FPD。
OLED象素是形成在基底105之上的材料。在一个实施方案，基底包含透明的基底，并用作显示器表面。制备基底来支撑层合件120。例如，围绕OLEDs提供支撑件来支撑该层合件。层合件覆盖元件并且密封构件，保护它们不受环境的损害。该元件还可以在非工作区包含支撑柱(未示出)，对于层合件提供支撑。这防止层合件倒塌在构件上，且防止影响元件的功能。支撑柱特别用于柔软的元件。假如支撑柱在非工作区，那么元件如同时申请的名称为“元件的封装”的国际专利申请(代理备案99E 1975)所述，在此作为参考引用。
可以提供第二层合件121来覆盖元件的对侧116。如所示，对侧包含基底的下表面。第二层合件将基底密封，防止空气和/或水分的扩散。例如，该层合件还可以保护有机显示器表面不会被刮伤。为了使显示器可视，使用透明的层合件。
在一个实施方案中，层合件包含柔软的材料。该柔软的层合件对于柔软的元件是特别有用的，例如成形在柔软的基底上的那些。根据光学需要，可以使用透明或不透明的层合件。例如，将有机OLED元件的显示面用透明层合件封装。对于非显示面，层合件的光学性能是不重要的。
使用密封剂使层合件粘合在元件上，将构件密封而保护他们不受水分和空气的损害。在一个实施方案中，密封剂可以在一定的温度下流动(活化温度)，从而保证元件的完全密封。密封剂的活化温度应该是足够低，从而避免损害元件的构件。
图2所示为根据本发明的一个实施方案用于封装元件的层合件200。如所示，该块包含层合件基底210。层合件基底优选含有具有足够热稳定性的材料，从而在粘合加工中保持其机械完整性。层合件基底的厚度根据基底的材料而定。一般地，层合件基底一般是10-400μm厚。层合件基底的厚度应该是尽可能的薄，从而降低总的元件厚度。
在一个实施方案中，基底包含柔软的材料，例如塑料膜。可以使用市售的多种塑料膜。例如，这些膜包括透明的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，聚碳酸酯(PC)，聚酰亚胺(PI)，聚砜(PSO)，和聚(对亚苯基醚砜)(PES)。也可以使用其他的膜例如聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，聚氯乙烯(PVC)，聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
在基底的表面上成形阻隔层220，来防止氧气和/或水分的扩散，从而保护了元件。如果基底材料能够防止氧气和/或水分的扩散，那么可以省略阻隔层的使用。优选，阻隔层成形在层合件的内表面上(面对元件的表面)。这样，基底保护阻隔层不受损害。阻隔层的厚度应该足以防止氧气和/或水分的扩散。由于其柔软性的用途，阻隔层应该尽可能的薄，从而不会损害元件的柔软性。一般地，阻隔层的厚度约5-5000nm。在一个实施方案中，为了更有效地保护，阻隔层涂覆在两面上。
在一个实施方案中，阻隔层包含金属膜，例如铜或铝。也可以使用其他的材料用作氧气和/或水分阻隔层，例如陶瓷。也可以使用含有多个不同阻隔性材料的层。可以通过多种淀积技术将金属阻隔层涂覆在基底上，例如热蒸发，喷镀，化学气相淀积(CVD)，等离子增强的CVD(PECVD)。另外，阻隔层可以直接粘接和层合在基底表面。对于透明用途，阻隔层可以包含介电材料，例如一氧化硅(SiO)，氧化硅(SiOx)，二氧化硅(SiO2)，氮化硅(SixNy)，或金属氧化物，例如氧化铝(Al2O3)。其他的防止氧气和/或水分扩散的介电材料也可以用作阻隔层。介电阻隔层可以通过各种淀积技术成形在基底上，例如热氧化作用，CVD，或PECVD。
在阻隔层上提供密封剂或粘合层230。当在热条件下压制时，密封层向电元件的表面提供粘接性。优选，密封剂应在温度升高时活化，使层合件粘合到元件的表面，而密封构件。为了确保层合件与元件之间的良好密封，密封剂应该在活化温度时轻微流动。活化温度应该在损害元件例如改变工作构件的化学和/或物理性质的温度之下。优选，密封剂的活化温度尽可能的低。例如活化温度约80-140℃。
在一个实施方案中，密封剂是热熔型的粘合剂。也可以使用包括不同聚合物和/或添加剂的聚合物混合物。优选，密封剂包括乙烯乙酸乙烯酯树脂，乙烯丙烯酸乙酯树脂。也可以使用其他类型的密封剂，例如低密度聚乙烯，包括乙烯-乙酸乙烯酯树脂，乙烯-丙烯酸乙酯树脂的共聚物。使用传统的技术，可以将密封剂涂覆在层合件的表面。
任选地在层合件的外表面上可以成形保护层240。例如，保护层包括用作硬涂层的聚合树脂，其保护基底不被刮伤。而且，粘合层可以成形在基底的外表面上，用于再加工，例如在其上粘合另外的层。这些附加的层可以包括例如滤色器，偏振器或防闪光膜。
图3-5所示为根据本发明的一个实施方案用于封装元件的方法。参照图3，所示为元件301。例如，元件包含象素化的OLED元件。也可以使用其他的电元件，例如传感元件阵列(sensor arrays)或者MEMS。优选，元件成形在柔软或薄基底上。
将第一层合件310置于元件上来覆盖工作构件。如果需要的话，将第二层合件320放置在元件的下表面上。根据光学的需要，层合件可以是透明的，也可以是不透明的。例如，在OLED元件的显示表面上使用透明的层合件。层合件的内表面包含用于将层合件密封到元件表面的密封剂。
参照图4，提供层压设备。例如，层压设备包括第一和第二辊420和425。辊可以用橡胶制造。也可以使用其他的材料例如硅。在操作中，辊被加热和旋转。辊以相对的方向旋转，如箭头所示，从而牵引元件301与其上的层合件经过辊。
当元件被牵引通过辊时，层合件被加热并压制到元件的表面上。由辊施加的压力应该在不压碎或不损坏元件的情况下，足以有助于密封。一般地，由辊施加的压力约1-500KN/m2。将层合件加热到密封剂活化温度以上的温度。加工温度应该保持尽可能的低，例如稍稍高于密封剂的活化温度。辊的速度可以调节，从而保证层合件完全粘合到元件上。
参照图5，在将元件牵引通过辊之后，便完成了形成所示元件500的封装方法。如本发明所述，在无任何挥发性化学物质的环境中进行元件的封装。当工作构件避免了化学物质腐蚀的可能性时，这是有益的，从而提高了产量。而且，封装方法可以被改进成提供连续的且并行的加工，从而提高产量和降低原加工时间。例如，可以使用大的层合件，而在其之间夹持多个元件。然后，经过辊将层合件加工，封装多个元件。然后可以将元件在封装之后分离。
当参考各个实施方案，特别图示和描述本发明时，本领域技术人员可以理解，在不背弃本发明的宗旨和范围的情况下，可以进行改进和改变。因此，本发明的范围不根据以上描述而确定，而是根据所附权利要求以及其等同的范围而确定。

Claims (71)

1.一种有机发光二极管元件即OLED元件组件，所述元件具有基底和至少一个成形在基底的上表面、包括至少一层有机功能层的工作构件；
所述组件包括在基底的上表面、封装所述OLED元件的第一层合件。
2.如权利要求1所述的OLED元件组件，其中基底支撑所述工作构件。
3.如权利要求2所述的OLED元件组件，其中基底包括柔软的基底。
4.如权利要求3所述的OLED元件组件，其中基底材料选自如下组中的材料：聚合物、玻璃、陶瓷或半导体材料。
5.如权利要求2所述的OLED元件组件，其中基底包括透明的基底。
6.如权利要求5所述的OLED元件组件，其中基底材料选自如下组中的材料：聚合物或玻璃。
7.如权利要求5或6所述的OLED元件组件，还包括位于基底下表面上的第二层合件，其中第二层合件为透明的层合件。
8.如权利要求7所述的OLED元件组件，其中第一和第二层合件中的至少一个包括：
层合件基底；和
在层合件基底的表面上与所述OLED元件接触的密封剂。
9.如权利要求8所述的OLED元件组件，其中层合件基底包含具有足够热稳定性的材料，从而在加工过程中保持机械完整性。
10.如权利要求9所述的OLED元件组件，其中层合件基底包含塑料材料。
11.如权利要求10所述的OLED元件组件，其中塑料层合件基底材料选自：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚砜、聚对亚苯基醚砜、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯。
12.如权利要求11所述的OLED元件组件，其中密封剂的活化温度能够使密封剂流动从而保证第一和/或第二层合件与OLED元件之间的良好密封。
13.如权利要求12所述的OLED元件组件，其中活化温度在损坏OLED元件的温度之下。
14.如权利要求13所述的OLED元件组件，其中第一和/或第二层合件包括在该层合件基底上的阻隔层，该阻隔层抑制空气或水分的扩散。
15.如权利要求14所述的OLED元件组件，其中阻隔层包含选自金属材料或介电材料的材料。
16.如权利要求15所述的OLED元件组件，其中金属材料包括铜或铝，介电材料包括一氧化硅、氧化硅、二氧化硅、氮化硅即Si2N4或金属氧化物。
17.如权利要求8所述的OLED元件组件，其中第一和/或第二层合件包括在该层合件基底上的阻隔层，该阻隔层抑制空气和水分的扩散。
18.如权利要求17所述的OLED元件组件，其中阻隔层包括选自金属材料或介电材料的材料。
19.如权利要求2、3或4所述的OLED元件组件，还包括在基底的下表面上的第二层合件。
20.如权利要求19所述的OLED元件组件，其中第一和第二层合件中的至少一个包括：
层合件基底；和
在层合件基底表面上与所述OLED元件接触的密封剂。
21.如权利要求20所述的OLED元件组件，其中层合件基底包含具有足够热稳定性的材料，从而在加工过程中保持机械完整性。
22.如权利要求21所述的OLED元件组件，其中层合件基底包含塑料材料。
23.如权利要求22所述的OLED元件组件，其中塑料层合件基材选自：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚砜、聚对亚苯基醚砜、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯。
24.如权利要求23所述的OLED元件组件，其中密封剂的活化温度使密封剂流动，从而保证第一和/或第二层合件与OLED元件之间的良好密封。
25.如权利要求24所述的OLED元件组件，其中活化温度在损坏OLED元件的温度之下。
26.如权利要求25所述的OLED元件组件，其中第一和/或第二层合件包括在该层合件基底上的阻隔层，该阻隔层抑制空气或水分的扩散。
27.如权利要求26所述的OLED元件组件，其中阻隔层包括选自金属材料或介电材料的材料。
28.如权利要求27所述的OLED元件组件，其中金属材料包括铜或铝，介电材料包括一氧化硅、氧化硅、二氧化硅、氮化硅即Si2N4或金属氧化物。
29.如权利要求20所述的OLED元件组件，其中密封剂的活化温度能够使密封剂流动，从而保证第一和/或第二层合件与OLED元件之间的良好密封。
30.如权利要求29所述的OLED元件组件，其中活化温度在损坏OLED元件的温度之下。
31.如权利要求20所述的OLED元件，其中第一和/或第二层合件包括在该层合件基底上的阻隔层，该阻隔层抑制空气或水分的扩散。
32.如权利要求31所述的OLED元件组件，其中阻隔层包括选自金属材料或介电材料的材料。
33.如权利要求1或2所述的OLED元件组件，其中第一层合件包括：
层合件基底；和
在层合件基底表面上与OLED元件接触的密封剂。
34.如权利要求33所述的OLED元件组件，其中层合件基底包含具有足够热稳定性的材料，从而在加工过程中保持机械完整性。
35.如权利要求34所述的OLED元件组件，其中密封剂的活化温度使密封剂流动，从而保证第一层合件与OLED元件之间的良好密封。
36.如权利要求35所述的OLED元件组件，其中第一层合件包括在该层合件基底上的阻隔层，该阻隔层抑制空气或水分的扩散。
37.如权利要求34所述的OLED元件组件，其中密封剂的活化温度能够使密封剂流动，从而保证第一层合件与OLED元件之间良好的密封。
38.如权利要求33所述的OLED元件组件，其中第一层合件包括在该层合件基底上的阻隔层，该阻隔层抑制空气或水分的扩散。
39.在有机发光二极管元件即OLED元件的制造中用于封装该OLED元件的方法，包括如下步骤：
提供OLED元件，该元件包括基底，该基底具有至少一个形成在其上表面的有机工作构件；
将第一层合件放置在基底的上表面上；和
对着该OLED元件压制第一层合件，从而使第一层合件上的密封剂活化，这使得第一层合件粘合到该OLED元件上。
40.如权利要求39所述的方法，其中基底包含选自聚合物或玻璃的材料。
41.如权利要求39所述的方法，其中OLED元件是柔软的OLED元件。
42.如权利要求41所述的方法，其中基底包含选自聚合物或玻璃的材料。
43.如权利要求39、40、41或42所述的方法，还包括在OLED元件的下表面上放置第二层合件，其中所述压制使密封剂活化，从而使第一和/或第二层合件粘合到OLED元件上。
44.如权利要求43所述的方法，其中密封剂位于第一和/或第二层合件与所述OLED元件接触的、面向OLED元件的内表面上。
45.如权利要求44所述的方法，还包括将第一和/或第二层合件加热而使密封剂活化的步骤。
46.如权利要求45所述的方法，其中加热第一和/或第二层合件使密封剂流动。
47.如权利要求46所述的方法，其中压制第一和/或第二层合件包括使OLED元件与第一和/或第二层合件一起经过辊传送从而使第一和/或第二层合件紧压在OLED元件上的步骤。
48.如权利要求47所述的方法，其中所述辊加热第一和/或第二层合件，从而使密封剂活化。
49.如权利要求48所述的方法，其中第一和/或第二层合件包括阻隔层。
50.如权利要求49所述的方法，其中阻隔层抑制空气或水分的扩散。
51.如权利要求50所述的方法，其中第一和/或第二层合件为柔软的层合件。
52.如权利要求44所述的方法，其中压制第一和/或第二层合件包括使OLED元件与第一和/或第二层合件一起经过辊传送从而使第一和/或第二层合件紧压在该OLED元件上的步骤。
53.如权利要求52所述的方法，其中所述辊加热第一和/或第二层合件，从而使密封剂活化。
54.如权利要求53所述的方法，其中加热第一和/或第二层合件使密封剂流动。
55.如权利要求54所述的方法，其中第一和/或第二层合件为柔软的层合件。
56.如权利要求48所述的方法，其中第一和/或第二层合件包括阻隔层。
57.如权利要求39、40、41或42所述的方法，其中密封剂位于第一和/或第二层合件与所述OLED元件接触的、面向OLED元件的内表面上。
58.如权利要求57所述的方法，还包括加热第一和/或第二层合件使密封剂活化的步骤。
59.如权利要求58所述的方法，其中加热第一和/或第二层合件使密封剂流动。
60.如权利要求59所述的方法，其中压制第一和/或第二层合件包括使OLED元件与第一和/或第二层合件一起经过辊传送从而使第一和/或第二层合件紧压在该OLED元件上的步骤。
61.如权利要求60所述的方法，其中所述辊加热第一和/或第二层合件，从而使密封剂活化。
62.如权利要求61所述的方法，其中第一和/或第二层合件包括阻隔层。
63.如权利要求62所述的方法，其中第一和/或第二层合件为柔软的层合件。
64.如权利要求57所述的方法，其中压制第一和/或第二层合件包括使OLED元件与第一和/或第二层合件一起经过辊传送从而使第一和/或第二层合件紧压在该OLED元件上的步骤。
65.如权利要求64所述的方法，其中所述辊加热第一和/或第二层合件，从而使密封剂活化。
66.如权利要求65所述的方法，其中加热第一和/或第二层合件使密封剂流动。
67.如权利要求66所述的方法，其中第一和/或第二层合件为柔软的层合件。
68.如权利要求57所述的方法，其中第一和/或第二层合件包括阻隔层。
69.如权利要求39所述的方法，其中压制第一和/或第二层合件包括使OLED元件与第一和/或第二层合件一起经过辊传送从而使第一和/或第二层合件紧压在该OLED元件上的步骤。
70.如权利要求69所述的方法，其中所述辊加热第一和/或第二层合件，从而使密封剂活化。
71.如权利要求70所述的方法，其中加热第一和/或第二层合件使密封剂流动。
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