CN1264057C

CN1264057C - 有机发光二极管器件封装装置及方法

Info

Publication number: CN1264057C
Application number: CNB998170933A
Authority: CN
Inventors: E·K·M·京特尔
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 1999-12-17
Filing date: 1999-12-17
Publication date: 2006-07-12
Anticipated expiration: 2019-12-17
Also published as: DE69935261D1; WO2001044865A1; JP2003517709A; US6952078B1; AU1904200A; EP1242849B1; EP1242849A1; CN1406345A; DE69935261T2

Abstract

这里公开一种有机发光二级管封装装置及方法。在一个实施例中，将隔块(270)有选择性地置于器件区内。所述隔块(270)可防止安装在衬底(460)上的盖与有源元件，因而使它们免遭损坏。

Description

有机发光二极管器件封装装置及方法

发明领域

本发明涉及有机发光二极管(OLED)器件。更具体说，本发明涉及OLED器件的封装。

发明背景

图1示出一个OLED器件100。OLED器件包括处于第一和第二电极105和115之间的一个或多个有机功能层110。电极可以被图形化以形成例如多个OLED元件，从而产生一个象素型的OLED器件。有几个与第一和第二电极相连的粘接块150，用于提供与OLED元件的电连接。

为防止OLED元件受环境(例如潮湿和/或空气)的侵害，用一个盖160将器件封装起来。由于OLED元件的活性材料和电极材料很敏感，容易因为与盖等机械接触而受损。因此为防止OLED元件受损，采用一个空腔盖或封装。空腔封装在盖与OLED元件之间设置了一个空腔145。空腔内还可放置一些干燥材料，以对付器件存在的一定的泄漏率。

根据不同的应用，OLED器件的横向尺寸在数厘米或者更大一些的范围。为容纳比较大的横向尺寸，采用较厚的盖来获得所需的机械稳定性，以保持空腔的整体性。然而对薄而富于挠性的器件的需求则要求采用较薄的元件(如盖和衬底)。减小盖的厚度将使其机械稳定性降低，因而使其更容易弯曲，造成空腔塌陷，从而损坏OLED元件。

由以上讨论可见，需要提供一种具有改进的封装的OLED器件，尤其是那些形成在薄或挠性的衬底上的器件。

发明简述

本发明涉及改进的器件封装。在一个实施例中，为OLED器件提供了改进的封装。所述OLED器件包括一些形成于衬底的器件区内的OLED元件。将一些隔块有选择性地设置在器件区内，以给安装在衬底上的盖提供支撑。例如，可将隔块有选择性地设在OLED元件间的无源或非发射区内。采用隔块可防止盖因弯折引起的应变而接触到元件区内的OLED元件，因而改善了可靠性。

附图简介

图1示出一个OLED器件；

图2-6示出根据本发明的一个实施例形成OLED器件的过程；

图7-8示出根据本发明的另一实施例形成OLED器件的过程；

图9-13示出根据本发明的另一种实施例形成OLED器件的过程；

图14示出根据本发明的另一实施例形成OLED器件的过程。

发明的优选实施方式

本发明总的涉及OLED器件。更具体说，本发明为封装OLED器件(特别是那些形成于薄衬底上的器件)提供一种节省成本的外壳。根据本发明，在器件内或器件的元件区内设置了一些隔块。这些隔块支撑着盖，防止它接触到OLED元件。在OLED内采用隔块在先已申请的名称为“Encapsulation For Organic LED Device”的国际申请(律师案卷号：GR 99E 2809SG)中给予说明，这里将其作为参考资料包括进来。

可将隔块按空间分布在具有所需图形的衬底等上。在一个实施例中，将隔块按空间设置在形成OLED元件的器件区的非发射或无源区内。隔块的图形分布可以由直接或间接的图形化加工来实现。

图2-6示出根据本发明的一个实施例制造OLED器件的工艺过程。参见图2，设置有一个衬底260。在一个实施例中，衬底被用作封装OLED器件的盖。盖可由金属或玻璃等制成。也可采用其它能保护有源元件不受环境影响的材料，例如陶瓷或金属化箔片。盖的厚度例如可在10-200μm之间。

根据本发明，隔块270是随机地分布在衬底表面261上。通过淀积一个器件层使隔块悬浮于其中，使得隔块随机地淀积在衬底表面上。在一个实施例中，器件层包括光敏材料(如光致抗蚀剂)。可采用各种的光抗蚀剂，如Clariant公司的AX 5214E或Tokyo Oka公司的TSMR 8900等。也可采用隔块可悬浮于其中的其它类型光敏材料，如可光致图形化的聚酰亚胺、可光致图形化的聚苯并恶唑、可光致图形化的聚戊二酰亚胺及其它树脂等。将隔块悬浮在光敏材料中有利于采用直接图形化工艺使隔块分布在衬底上。

隔块可以是球形，其直径大致与由盖形成的空腔所需的高度相等。OLED器件的空腔一般为2-500μm。也可采用其它几何形状的隔块，例如立方体形、棱柱形、锥体形，或其它规则或不规则的形状，其平均直径足以维持空腔的所需高度。各隔块的粒度分布应该足够窄，以保证盖和OLED元件间的适当间隔。

隔块最好由导电材料构成，在一个实施例中，隔块是由玻璃构成的。也可采用其它类型的非导电(如二氧化硅、聚合物或陶瓷)或导电材料来制成隔块。也可以采用包含导电材料的隔块。

隔块在光致抗蚀剂中的集聚浓度应足以在最后的图形分布中产生所需的隔块密度。在一个实施例中，隔块的集聚浓度应该足以在图形分布中产生能防止盖与OLED元件接触的隔块密度。在一个实施例中，光致抗蚀剂具有大约0.1-2％(按重量)的隔块集聚浓度。这样的集聚浓度所产生的隔块密度使得各隔块之间的平均距离约为10-500μm。通常，这足以防止盖与OLED元件接触。隔块集聚浓度可以改变以适应设计要求，例如两个盖的厚度、衬底厚度和所需的器件挠性量。

光抗蚀剂被淀积(例如用旋转法)在衬底表面上，形成一个抗蚀剂层266，而隔块270嵌入其中。抗蚀剂层的厚度应小于隔块的直径。一般，抗蚀剂层厚度约为100-2000nm。

参见图3，从适当的曝光源(紫外线、深紫外线、X射线、电子束或离子束，要取决于分辨率和抗蚀剂)产生的照射透过掩模395有选择性地曝光抗蚀剂层266的区域397。

在图4中，抗蚀剂经适当显影(例如，用湿化学制品)以去掉被曝光的部分。曝光区中的抗蚀剂和隔块同时被去掉，只在盖表面上留下所需的隔块分布图形。前面已说过，抗蚀剂是一种正性抗蚀剂。也可以采用负性抗蚀剂。

在另一种实施装置中，采用间接图形化工艺来产生隔块分布图形。隔块悬浮于其中的器件层包含一种不可光致图形化的材料，如酚醛溶液、苯并恶唑溶液、聚酰亚胺溶液、聚苯并恶唑溶液、聚谷酰胺溶液及其它丙烯酸树脂或环氧树脂等。也可以采用其它能使隔块悬浮于其中的不可光致图形化的材料。器件层通过旋转涂覆或其它湿法涂复工艺(如刀片刮制工艺)淀积在衬底上。也可彩湿法印刷技术将隔块淀积在衬底表面上。在隔块上面淀积上一个抗蚀剂层并进行图形化(例如利用曝光源通过图形掩模将抗蚀剂层曝光，然后将抗蚀剂显影)以除去部分抗蚀剂。剩下的抗蚀剂用作刻蚀掩模，例如湿法刻蚀工艺蚀刻掩模，以将不需要的隔块和器件层部分从盖表面去掉。去掉抗蚀剂的剩余部分，使隔块有选择地处于所述衬底内表面上。也可采用其它类型的可光致图形化的材料来形成刻蚀掩模。

参见图5，薄衬底501是与有源元件一块准备的。衬底包括例如一层塑料膜，例如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)，聚萘酸乙二脂(PEN)，聚碳酸酯(PC)，聚酰亚胺(PI)，聚砜(PSO)，聚对苯基醚砜(PES)等。衬底也可采用其它材料制造，如聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，聚氯乙烯(PVC)，聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸盐(PMMA)等。衬底还可由玻璃或其它透明材料(如石英)制成。根据具体应用，还可采用其它材料来形成衬底。

在一个实施例中，衬底厚约为20-300μm。在某些情况下，薄衬底的机械稳定性不够，引起很多工艺上的问题。可以在制造过程中采用一个临时的支持层(未示出)来使衬底稳定。在一个实施例中，衬底是与OLED元件一块制备的。临时支持层可设在衬底的背面等处。在一个实施例中，临时支持层包括一层涂有粘接剂的聚合物箔片。加工完成后，将临时层去掉，因为器件的外包装可用来使器件在机械上稳定。

OLED元件是在衬底的元件区508内形成的。OLED元件由包含第一和第二电极505和515的一个叠层组成，两电极之间至少有一个有机功能层510。Burroughes等人发表在Nature(London)347，539(1990)的论文对OLED元件的制造进行了说明，这里将其作为参考资料包括进来。设置了粘接块550，用来提供到OLED元件连接。

一般，OLED元件的制造包括在衬底上淀积一个第一电极层505。第一电极层包括透明导电层(如氧化铟锡)。也可以采用其它的透明导电层。采用普通的刻蚀和掩膜技术将第一电极层图形化。也可以采用压印的图形化方法。这种方法在正在申请的名称为“MechanicalPatterning of a Device Layer”的国际申请(律师案卷号：99E 8062)中予以说明，这里将其作为参考资料包括进来。电极层的图形取决于具体的应用。例如，可把第一电极层图形化为一些下电极条，该下电极条用作象素型器件的阳极。还可以形成与粘接块的连接。

在衬底上形成一个或多个有机功能层510，将第一电极盖住。有机功能层包括例如共轭聚合物或低分子材料(如Alq₃)时。也可以用其它的有机功能材料。可采用传统的方法形成有机功能层。这些方法包括湿法工艺(如旋转涂覆)或真空升华(对Alq₃有机层)。可采用选择地除去将部分有机功能层去掉来露出粘接块连接。可采用抛光等方法将有机层有选择地除去。还可采用刻蚀、刮擦或激光剥离等方法。

第二电极层515淀积在衬底有机功能层的上面并被图形化。在一个实施例中，将第二电极层的图形化以形成多个第二电极条，它们与第一电极条相交以构成象素型OLED器件。也可按空间淀积导电层来形成第二电极。也可采用其它方法形成OLED元件。

在一个实施例中，围绕元件区设置了一个密封框535。密封框的制备包括在需要时将衬底图形化以形成一个区域，在此区域内形成一个密封柱580。密封柱的高度足以形成一个具有所需高度的空腔。

密封柱例如包括一种粘接剂，用来永久密封器件的盖。粘接剂例如可以是紫外或热固化环氧树脂、丙烯酸脂、热熔粘接剂或低熔点无机材料(如焊接用玻璃)。在密封柱中可以设有一些隔块(未示出)。在密封柱中设置隔块是用来在密封柱中的粘接剂尚未固化期间支撑盖。密封柱是采用普通的方法(如丝网印刷、滴注或光刻)来形成。

密封柱可以用一些其它类型的材料来形成，例如在正在申请的名称为“Encapsulation OF A Device”的国际申请(律师案卷号：99E1975)中进行说明的那些材料，这里将其作为参考资料包括进来。密封柱最好包括可光致图形化的材料或光敏材料。可光致图形化的材料包括光敏聚酰亚胺、光敏聚苯并恶唑、光抗蚀剂，基于酚醛树脂系列的光抗蚀剂，和感光胶膜材料等。基于酚醛树脂系列的光抗蚀剂尤其优选，因为它们可以固化和交联，因此能比其它非固化抗蚀剂提供更好的机械完整性。也可采用可间接图形化的材料，如拉制(spin-on)玻璃材料、聚酰亚胺、聚苯并恶唑、聚戊二酰亚胺、苯并恶唑、聚合物(如聚乙烯PE、聚苯乙烯PS、聚丙烯PP)，无机材料(如SiO₂，Si₃N₄，Al₂O₃或陶瓷)等。

在这些应用中，可将粘接剂涂在密封柱上以密封盖。粘接剂例如可以采用自硬化粘接剂、紫外线或热固化粘接剂或热熔粘接剂等。其他方法，例如采用低温焊接材料、超声波焊接或利用电感的焊接技术或激光焊接。

在另一可选实施例中，将密封柱形成于盖的内表面上，而不是在密封框上。

参见图6，盖被安装在衬底上。密封柱将盖密封，以封装器件。盖形成一个空腔645，并由隔块270支撑着。隔块给盖提供支撑，以防止它接触元件区的OLED元件，因此可采用较薄的衬底和盖。

图7-8示出本发明的另一个实施例。其中盖760预先形成空腔745。盖的内表面包括隔块770。隔块具有根据本发明的直接或间接图形化工艺产生的分布型式。在该实施例中，隔块分布与OLED器件的无源区相对应。

参见图8，衬底801是同OLED元件一起设置元件区808内。OLED元件至少包括一个有机功能层810，有机功能层夹在第一和第二电极805和815之间。电极可被图形化以形成一个象素型OLED器件。为了连接到OLED元件，设置了几个粘接块850。带有隔块的盖760被安装在衬底的盖密封框区835内，以封装器件。用来安装盖的粘接剂可以是用自硬化粘接剂、紫外或热固化粘接剂或热熔粘接剂等。也可以采用其它的方法，例如采用低温焊接材料、超声波焊接，或利用感应的焊接技术或激光焊接等技术。隔块为盖提供支撑，以防止它与元件区内的OLED元件接触，因而可采用较薄的衬底和盖。

图9-13示出根据本发明另一实施例形成OLED器件的过程。如图所示，设置有一个衬底901。该衬底用作对OLED元件的支座。衬底包括玻璃或聚合物等。也可以采用其它材料。衬底表面上设有导电层905。该导电层用作OLED元件的电极。在一个实施例中，第一电极层包括透明导电层(例如ITO)。也可以采用其它的透明导电材料。

导电层可根据需要图形化，以便有选择地将该层的一部分除去，将衬底部分956露出。在一个实施例中，将导电层被图形化以形成一些条，它们用作象素型OLED器件的阳极等。图形化过程也形成粘接块的连接。可以采用光刻和刻蚀等传统方法来将导电层图形化。也可采用利用压印的图形化技术。这些技术在正在申请的名称为“MechanicalPatterning of a Device Layer”的国际申请(律师案卷号：99E 8062)中予以说明，这里将其作为参考资料包括进来。

参见图10，根据本发明的一个实施例，将其中悬浮有隔块的抗蚀剂层966淀积在衬底上。来自曝光源的辐射998透过掩模995有选择地将抗蚀剂的部分997曝光。

在图11中，抗蚀剂层被显影，去掉已曝光或未曝光的部分(取决于所用的是正性抗蚀剂还是负性抗蚀剂)。隔块也随抗蚀剂层一起被去掉，产生一个隔块分布图形。也可以是，利用根据本发明间接图形化工艺形成隔块分布型式。

在衬底上淀积上一个或多个有机功能层910，将已曝光的衬底部分和导电层盖住。有机功能层包括共轭聚合物或Alq₃等。也可采用其它类型的有机功能层。

参见图12，可将有机层的部分有选择地去掉，以露出下面的用作粘接块连接的层。可以采用抛光方法将有机层有选择地去掉。也可以采用其它的方法，如刻蚀、刮擦或激光剥离等。

在衬底上淀积第二导电层915，第二导电层将隔块和形成于其上的其它各层盖住。导电层包括钙、镁、钡、银、铝或它们的混合物或合金等。也可以采用其它导电材料，特别是具有低逸出功的材料，来形成第二导电层。在一个实施例中，将第二导电层被图形化以形成一些电极条，电极条用作象素型OLED器件的阴极。在图形化过程中还形成粘接块的连接。还可以有选择地淀积导电层，以形成阴极条和粘接块连接。有选择地淀积导电层可以通过掩模层等来实现。一般阴极条是与阳极条正交的。也可将阴极条设置成与阳极条斜交。顶和底电极条的交点构成OLED的象素。

在密封框区935内形成了一个密封柱980。用密封柱来支持盖并将盖永久地密封在器件上。也可将密封柱形成在盖的内表面上而不是在密封柱上。

参见图13，盖960是安装在衬底上。密封柱将盖密封，将器件封装。盖形成一个空腔945，它由隔块270支撑。隔块给盖提供支持，以防止它与元件区的OLED元件接触，因而可采用较薄的衬底和盖。

图14示出本发明的另一个实施例。盖960预先形成空腔945。盖被安装在衬底的密封框区内，该衬底是与有源元件和隔块一起准备的，以将器件封装起来。安装盖可以采用粘接剂，例如自硬化粘接剂、紫外或热固化粘接剂，或热熔粘接剂等。也可以采用其它的方法，如用低温焊接材料、超声波焊接或利用感应的焊接技术或激光焊接等。隔块为盖提供支撑以防止它与元件区的OLED元件接触，因而可以采用较薄的衬底和盖。

在其它类型的采用空腔封装的器件中，也可用隔块来提供支撑。这些器件包括电装置、机械装置、机电装置，或微机电系统(MEMS)。

虽然本发明是结合各种具体的实施装置来示出和说明的，但本领域技术人员会知道，可以对本发明作各种修改和变化，而不超出本发明的思想和范围。因此，本发明的范围不应仅限于上面的说明，而是指后面的权利要求书及其等效物的全部范围。

Claims

1.一种有机发光二极管器件，包括：

具有器件区的衬底；

用于封装所述器件的盖，所述盖在器件区上形成一个空腔；

一些隔块，它们被有选择地设置于器件区内以支撑所述盖，其中所述隔块位于所述器件的电极层和所述盖之间。

2.如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述器件区包括一些有机发光二极管元件。

3.如权利要求2所述的器件，其特征在于，所述隔块被有选择地设置在器件区的无源区内。

4.如权利要求3所述的器件，其特征在于，所述隔块包括非导电材料。

5.如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述隔块被有选择地设置在所述器件区的无源区内。

6.如权利要求5所述的器件，其特征在于，所述隔块包括非导电材料。

7.如权利要求1，2，3，4，5或6所述的器件，包括用来将隔块淀积在器件区内的器件层。

8.如权利要求7所述的器件，其特征在于，所述器件层包括光敏材料。

9.如权利要求8所述的器件，其特征在于，所述隔块的平均直径可以维持盖和衬底之间的空腔的高度。

10.如权利要求7所述的器件，其特征在于，所述器件层包括不可光致图形化的材料。

11.如权利要求10所述的器件，其特征在于，所述隔块的平均直径可以维持盖和衬底之间的空腔的高度。

12.一种用于形成有机发光二极管器件的方法，包括：

提供具有器件区的衬底；

提供盖，该盖内表面上有选择地设置一些隔块；

将所述盖安装到衬底上以将器件封装起来，该盖由隔块支撑着，在器件区形成一个空腔，其中所述隔块位于所述器件的电极层和所述盖之间。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述器件构成在所述器件区内有一些有机发光二极管元件的有机发光二极管器件。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述隔块包括非导电材料。

15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述隔块包括非导电材料。

16.在权利要求12，13，14或15所述的方法，其特征在于，提供具有隔块的盖包括：

在一种材料中悬浮一些隔块；

将具有所述隔块的材料涂覆在盖的内表面上；

将所述具有隔块的材料从所述内表面有选择地除去。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述材料包括一种光敏材料。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，有选择地除去所述隔块包括：

利用曝光源通过图形掩模来将光敏材料曝光；

使光敏材料显影，以便有选择地去掉光敏材料及其上的所述隔块。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述隔块的平均直径可以维持所述盖和衬底之间的空腔的高度。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述淀积在衬底上的隔块的密度可以维持所述空腔。

21.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述淀积在衬底上的隔块的密度可以维持所述空腔。

22.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述材料包括不可光致图形化的材料。

23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，有选择地除去隔块包括：

将一种光敏材料淀积在盖的内表面上，盖住所述带有隔块的材料；

利用曝光源通过图形掩模将光敏材料曝光；

将光敏材料显影，以有选择地除去部分光敏材料，留下剩余部分；

去掉未被光敏材料的剩余部分保护的所述材料和隔块；

去掉所述光敏材料的剩余部分，使隔块有选择地处于所述内表面上。

24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述隔块的平均直径可以维持所述盖和衬底之间的空腔的高度。

25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，淀积在衬底上的隔块的密度可以维持所述空腔。

26.如权利要求24所述的方法，其特征在于，淀积在衬底上的隔块的密度可以维持所述空腔。