CN1399502A - 平板显示器及在其中形成保护层的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种平板显示器以及在该平板显示器中形成保护层的方法，其中该保护层具有多层的密封结构，以防止因氧气或水气等外部因素而导致的任何恶化。该平板显示器包括基底层，形成于基底层上的有机电致发光层，分隔有机电致发光层的阻片，及形成于有机电致发光层上的多层保护层。

Description

平板显示器及在其中形成保护层的方法
本申请要求2001年7月20日提交的韩国申请No.P2001-43756的权益，并将其引入本文作为参考。
发明领域
本发明涉及一种显示装置，特别是平板显示器以及在平板显示器中形成保护层的方法，其中该平板显示器是利用有机电致发光法(EL)形成。
背景技术
一般来说，有机发光二极管(OLED)很容易受大气气体的影响。因此，如果OLED暴露在大气气体中，寿命就会缩短。具体地，如果平板显示器的有机EL层暴露于大气气体中，则它可能会被氧化。这是因为有机EL层对于水气或氧气具有活性。同样地，如果电极如阴极或阳极暴露于大气气体中也可能被氧化。由于电极的氧化，在电极表面和有机EL层之间就产生了氧化物。因此，就会出现氧化物导致显示装置中漏电和短路的问题。
在这方面，已使用Mg-Ag和/或Al-Li来提高有机EL元件的效率。但是，因为Mg-Ag和Al-Li更易受空气中氧气的影响，所以仍存在边缘短路、黑斑和发光面积降低等问题。
为了解决这些问题，需要具有密封结构的显示器，它不允许空气中的气体导致有机EL层和电极的氧化或变形。
一般情况下，密封结构的是通过使用硅油和树脂的方法或者形成薄膜的方法形成的。
使用硅油和树脂的方法已用于无机EL元件的密封，并且也适用于OLED。如果该方法用于OLED中，则硅油和树脂溶剂就会渗入有机EL层和电极表面，从而降低发光特性和效率。
形成薄膜的方法是利用物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)或溅射，在层叠的有机EL元件外面形成保护层。在形成薄膜的方法中，电阻、抗裂强度和抗湿性用来防止有机EL层和电极氧化或变形。
在前述现有技术的密封结构中，当驱动有机EL元件时，它很可能因含有少量的氧气或水气(例如1ppm)损坏。因此，显示器的发光特性和效率降低。
发明内容
因此，本发明是关于一种平板显示器以及在其该平板显示器中形成保护层的方法，其从本质上解决了因现有技术的限制和缺点而导致的一种或多种问题。
本发明的一个目的是提供一种平板显示器以及在该平板显示器中形成保护层的方法，其具有多层的封闭结构，可以防止因氧气或水气之类的外部因素而导致的任何恶化。
本发明其它的优点、目的和特征将在以下的描述部分中进行阐述，通过以下的审查，本领域普通技术人员会变得更清楚，或者可从本发明的实际应用中了解。可通过所写的说明书、权利要求书以及相关的附图中特别指出的结构认知本发明的目的和其它的优点。
为了实现这些目标、得到其他的优点，并于本发明的目的一致，在此进行具体明确地描述。平板显示器包括：基底层，在基底层上形成的有机EL层，分隔有机EL层的阻片，以及在有机EL层上形成的多层保护层。
优选该多层保护层包括：在最下部由含氟高聚物形成的第一保护层，由硅复合物形成的第二保护层，由在常温常压下通过聚合硬化的混合物形成的第三保护层，及在最上部由多个互相粘结的层形成的第四保护层。
本发明的另一方面是，一种在包含有基底层、有机EL层、阻片和多层结构的保护层的平板显示器中形成多层保护层的方法，该方法包括：a)在最底部形成含氟高聚物的第一保护层；b)在第一保护层上形成硅复合物的第二保护层；c)在第二保护层上形成混合物的第三保护层，该混合物通过常温常压下的聚合而硬化；及d)在第三保护层上形成第四保护层，该第四保护层具有多个相互粘结的层。
应当理解，前面的概述和下面的详述都是对本发明的示范说明，其目的是为本发明提供进一步的解释。
附图说明
本申请所包括的为本发明提供进一步理解而且构成本申请一部分的附图与说明书一起解释本发明的具体实施方式，以及本发明的原理。在附图中：
图1是本发明平板显示器的发光结构的截面图；
图2是本发明平板显示器中保护层的部分结构的详细视图；和
图3A至3E是本发明平板显示器中保护层的结构，其中图3A为本发明第一实施方式的保护层的结构，图3B为本发明第二实施方式的保护层结构，图3C为本发明第三实施方式的保护层结构，图3D为本发明第四实施方式的保护层结构，图3E为本发明第五实施方式的保护层结构。
具体实施方式
下面详细描述本发明的优选实施例，附图中也对它们进行了图示说明。在全部附图中同样的附图标记将用于标注同样的或相似的部分。
图1为本发明的平板显示器的发光结构的截面图。
参见图1，本发明的平板显示器包括底部的基底层100，形成于基底层100上的有机EL层300，用于分隔有机EL层300的阻片200，以及形成于有机EL层300上的多层保护层400、500、600和700。多层保护层400、500、600和700形成一种无空隙的层结构。参考号400代表第一保护层，500代表第二保护层，600代表第三保护层，700代表第四保护层。
在有机EL层300的结构中，有机半导体层形成于阳极和阴极之间。该有机半导体层根据使用目的与空穴注入层、空穴迁移层、发光层、电子迁移层或者电子注入层组合而成。
如图1中所示，有机EL层300被阻片200所分隔，并且由形成于矩阵排列中的显示器像素之一所表示。
四层保护层400、500、600和700无空隙地分层堆叠在有机EL层300上。
保护层400、500、600和700是利用PVD、CVD、PECVD或溅射法中的一种方法形成的。
现在更加详细地对第一至第四保护层400、500、600和700进行描述。
第一保护层400是由含氟的高聚物形成的。该高聚物可为聚氯三氟乙烯或聚二氯二氟乙烯。此外，不论是高聚物如氯三氟乙烯和二氯二氟乙烯，还是共聚物如氯三氟乙烯与二氯二氟乙烯的共聚物均可用作第一保护层400。
上述高聚物的分子量为1000～300000克/摩尔。在本发明中，更优选该高聚物的分子量为1000～3000克/摩尔。
此外，第一保护层400也可在利用PVD(物理气相沉积)沉积有机物质之后通过照射紫外(UV)光而生长。这种情况下，可以使用丙烯酸硬脂基酯、丙烯酸月桂基酯、丙烯酸2-苯氧基乙酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异冰片基酯、1，3-丁二醇二丙烯酸酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰酸三丙烯酸酯或三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。
而且，第一保护层400还可以利用PECVD(等离子增强的化学气相沉积)法通过生长高聚物薄膜而形成。此时，可以使用氟基气体如CF4、C2F4、C2F5H、C2F4H2和NF3作反应气体。可以使用苯、萘或乙炔作为碳化合物。如果使用氟基气体，则可得到网结构的薄膜，例如可以使用特氟隆(Teflon)。优选使用C2F4和C2F4H2。
第一保护层的厚度为0.1～10μm。
如果第一保护层是利用PVD形成的，则可以0.1～10nm/s的速度沉积高聚物。如果形成第一保护400时的沉积速度过快，则表面形态就会变得粗糙。因此，第一保护层400应以这种方式沉积，使得颗粒在1μm以下生长，且基底层100的温度为50～100℃。
第二保护层500是由硅复合物形成的。可使用SiC、SiO、SiO2或SiXNY(X和Y是自然数)作为硅复合物。更优选使用SiO2或SiXNY做硅复合物。硅复合物是利用电子束沉积或PECVD法沉积的。
尤其是，为了赋予第二保护层500以水气吸收特性，可以在硅复合物上以1～10％的浓度共沉积Cs、CaO、Na、Li、Mg和K中的任意一种。
在与第三保护层相接触的第二保护层的最上面沉积SiXNY或TiNX薄膜，以避免剥落。
第三保护层600是由环氧基化合物、硅化合物或丙烯酸酯基化合物形成的。环氧基化合物可以在常温常压下通过聚合而硬化。可使用低挥发性高熔点的光硬化材料作为环氧基化合物。可以使用具有长链结构的丙烯酸酯，如三甲基丙烷三丙烯酸酯、二(三羟甲基丙烷)四丙烯酸酯、三甲基丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯或1，6-己二醇二甲基丙烯酸酯作为第三保护层600。
第三保护层用于减少第一和第二保护层400和500的应力。第三保护层中使用了硬化剂以粘附具有机械和保护特性的薄膜。
环氧基化合物如此涂布，致使其可以通过PVD沉积，并且可以通过照射紫外(UV)光硬化。环氧基化合物具有半透明的特性。另外，环氧基化合物可通过旋涂法、喷射法或者布雷德博士(Dr.Blade)法进行涂布。
相反，如果是用硅化合物作为第三保护层600，则第三保护层600就是透明的。这种情况下，可以使用RT-玻璃或硅密封剂作为硅化合物。由于其高度的透明度，所以在顶部发光的结构中使用硅化合物的密封剂。
硅化合物的密封结构是通过喷射法、旋涂法或布雷德博士法形成的。
最后，第四保护层700是由多个互相粘结的层形成的。
第四保护层700用于防止大气气体传输，并且具有机械特性。在这一点上，第四保护层700是由玻璃或高聚物薄膜形成的。
图2是在本发明平板显示器中所提供的第四保护层的详细结构视图。第四保护层700包括第一层700a、第二层700b和第三层700c。第一层700a可使用聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或氟基高聚物。第二层700b经等离子体处理过。第三层700c为形成于最底部的有机层。除了该有机层之外，第三层700c还可以使用金属氧化物层、有机-无机混合物层或金属络合物层。这种情况下，第三层700c粘附在形成第三保护层600的密封剂上。
用作第四保护层700的第一层700a的PET、PMMA或氟基高聚物具有20000～250000克/摩尔的分子量。第一层700a的厚度为100～1000μm。
在本发明中，单独使用低熔化温度的玻璃形成第一层700a。
第四保护层700的第二层700b经等离子体处理，获得了氧化特性。这种情况下，当形成第三保护层600的密封剂粘附在第四保护层700(更具体地为第四保护层700的第三层)上时，附着力增强。
形成第四保护层700的第三层700c的有机层、金属氧化物层、有机-无机混合物层或金属络合物层是借助于PVD、CVD或PECVD法通过气体吸附而形成的。这种情况下，使用了有机材料、金属氧化物、有机-无机混合物或者金属络合物。
图3为在本发明的显示器中所提供的保护层的结构。
图3A为本发明第一实施方式中的保护层的结构。参见图3A，聚氯三氟乙烯用作第一保护层400，SiC用作第二保护层500，环氧基化合物三甲基丙烷三丙烯酸酯用作第三保护层600。PET用作第四保护层700的第一层700a，有机层用作第三层700c。第二层700b经等离子体处理过。
图3B为本发明第二实施方式中的保护层的结构。参见图3B，聚二氯二氟乙烯用作第一保护层400，SiO用作第二保护层500，环氧基混合物二(三羟甲基丙烷)四丙烯酸酯用作第三保护层600。PMMA用作第四保护层700的第一层700a，金属氧化物层用作第三层700c。第二层700b用等离子体处理。
图3C为本发明第三实施方式中保护层的结构。参见图3C，氯三氟乙烯用作第一保护层400，SiO2用作第二保护层500，三甲基丙烯酸酯用作第三保护层600。氟基高聚物用作第四保护层700的第一层700a，有机-无机混合物层用作第三层700c。第二层700b用等离子体处理。
图3D为本发明第四实施方式中的保护层的结构。参见图3D，二氯二氟乙烯用作第一保护层400，SiXNY(X和Y为自然数)用作第二保护层500，RT-玻璃用作第三保护层600。氟基高聚物用作第四保护层700的第一层700a，金属络合物层用作第三层700c。第二层700b用等离子体处理。
图3E为本发明第五实施方式中的保护层的结构。参见图3E，共聚物氯三氟乙烯和二氯二氟乙烯用作第一保护层400，SiO2和1～10％的Cs用作第二保护层500，硅密封剂用作第三保护层600。低熔温度的玻璃用作第四保护层700的第一层700a，金属络合物层用作第三层700c。第二层700b用等离子体处理。
如前所述，平板显示器以及在其中形成保护层的方法有以下的优点。
具有多层结构的保护层可阻挡外部因素(如水气或氧气等大气气体的透过)。换句话说，由于保护层是以无空隙的叠层结构形成的，所以能够显著地降低氧气或水气的透过率。因此，可以提高显示器的发光特性和效率。此外，与现有的密封结构相比，显示器的稳定性能够维持更长的时间。
最后，本发明的显示装置因光透射性好故可用于顶部发光的密封结构。
很显然对于本领域的普通技术人员可以对本发明进行各种修改和变化。本发明覆盖了各种修改和变化，只要它们是在所附的权利要求书及其等同物的范围之内。

Claims (37)

1.一种平板显示器，包括：
基底层；
形成于基底层上的有机电致发光(EL)层；
分隔有机电致发光层的阻片；和
形成于有机电致发光层上的多层保护层。
2.权利要求1的平板显示器，其中该显示器具有密封结构。
3.权利要求1的平板显示器，其中该多层保护层包括在最底部由含氟高聚物形成的第一保护层，由硅复合物形成的第二保护层，由混合物通过常温常压下聚合硬化形成的第三保护层，及在最上部由多个相互粘结的层形成的第四保户层。
4.权利要求3的平板显示器，其中该第一保护层是由聚氯三氟乙烯、聚二氯二氟乙烯、氯三氟乙烯、二氯二氟乙烯或氯三氟乙烯与二氯二氟乙烯的共聚物形成的。
5.权利要求3的平板显示器，其中该第一保护层是由分子量为1000～300000克/摩尔的高聚物形成的。
6.权利要求5平板显示器，其中该第一保护层是由分子量为1000～3000克/摩尔的高聚物形成的。
7.权利要求3平板显示器，其中该第一保护层的厚度为0.1～10μm。
8.权利要求3平板显示器，其中该第二保护层是利用SiC、SiO、SiO2或SiXNY(X和Y为自然数)形成的或者共沉积的。
9.权利要求3平板显示器，其中该第二保护层包括1～10％的Cs、CaO、Na、Li、Mg和K中的任意一种。
10.权利要求3平板显示器，其中该第三保护层是由环氧基化合物、硅化合物或丙烯酸酯基化合物形成的。
11.权利要求3平板显示器，其中该第三保护层是由低挥发性高熔点的化合物形成的，该化合物通过常温常压下的聚合而硬化。
12.权利要求3平板显示器，其中该第三保护层是由具有长链结构的丙烯酸酯基化合物形成的。
13.权利要求3平板显示器，其中该第三保护层是由三甲基丙烷三丙烯酸酯、二(三羟甲基丙烷)四丙烯酸酯或三甲基丙烯酸酯形成的。
14.权利要求3平板显示器，其中该第三保护层是由形成透明层的RT-玻璃或硅密封剂形成的。
15.权利要求3平板显示器，其中该第四保护层具有包括玻璃或高聚物膜的三层结构。
16.权利要求3平板显示器，其中该第四保护层具有由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或氟基高聚物形成的最上层。
17.权利要求16平板显示器，其中该第四保护层具有由分子量为20000～250000克/摩尔的化合物形成的最上层。
18.权利要求16平板显示器，其中该第四保护层具有厚度为100～1000μm的最上层。
19.权利要求16平板显示器，其中该第四保护层具有由低熔化温度的玻璃形成的最上层。
20.权利要求16平板显示器，其中该最上层下面的层经过等离子体处理。
21.权利要求3平板显示器，其中该第四保护层具有由有机材料、金属氧化物、有机-无机混合物或金属络合物形成的最底层。
22.权利要求3平板显示器，其中该第一保护层是通过物理气相沉积法(PVD)沉积有机材料并在该有机材料中照射紫外(UV)光的步骤形成的。
23.权利要求22平板显示器，其中该有机材料为丙烯酸硬脂基酯、丙烯酸月桂基酯、丙烯酸2-苯氧基乙酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异冰片基酯、1，3-丁二醇二丙烯酸酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰酸三丙烯酸酯或三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种。
24.权利要求3平板显示器，其中该第一保护层是利用氟基气体和碳化合物通过等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)生长高聚物薄膜而形成的。
25.权利要求24平板显示器，其中该氟基气体为CF4、C2F4、C2F5H、C2F4H2及NF3中的一种。
26.权利要求25平板显示器，其中该高聚物薄膜具有网状结构，如利用氟基气体的特氟隆(Teflon)。
27.权利要求24平板显示器，其中该碳化合物为苯、萘及乙炔中的一种。
28.一种在包含基底层、有机电致发光层、阻片和多层保护层的平板显示器中形成多层保护层的方法，该方法包括：
a)在最底部形成含氟高聚物的第一保护层；
b)在第一保护层上形成硅复合物的第二保护层；
c)在第二保护层上形成混合物的第三保护层，该混合物通过常温常压下的聚合而硬化；和
d)在第三保护层上形成第四保护层，该第四保护层具有多个相互粘结的层。
29.权利要求28的方法，其中步骤a)中的第一保护层是通过物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)或溅射形成的。
30.权利要求29的方法，其中该含氟高聚物利用PVD以0.1～10nm/s沉积的。
31.权利要求30的方法，其中该高聚物是在基底层温度为50～100℃下沉积的。
32.权利要求28的方法，其中步骤b)中的第二保护层是通过电子束沉积或等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)形成的。
33.权利要求32的方法，其中步骤b)还包括在硅复合物中共沉积浓度为1～10％的Cs，使得第二保护层具有水气吸收特性。
34.权利要求28的方法，其中步骤c)还包括利用物理气相沉积法沉积在常温常压下聚合硬化的化合物，并通过照射紫外(UV)光对其进行硬化。
35.权利要求28的方法，其中步骤c)还包括利用旋涂法、喷射法或布莱德博士(Dr.Blade)法涂布在常温常压下聚合硬化的环氧基化合物或者硅化合物。
36.权利要求23的方法，其中步骤d)还包括：
利用有机材料、金属氧化物、有机-无机混合物或者金属络合物在最底部形成第三层；
在第三层上形成经等离子体处理的第二层，以增强与第三保护层的附着力；及
由PET、PMMA、氟基高聚物或低熔化温度的玻璃形成第一层。
37.权利要求36的方法，其中该第三层是利用PVD、CVD或PECVD通过有机材料、金属氧化物、有机-无机混合物或金属络合物的气体吸收而形成的。
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