CN1520235A - 一种有机EL元件的阻隔（passivation）封装方法及其结构 - Google Patents
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Abstract
一种有机电致发光(EL)元件的阻隔(passivation)封装方法及其结构。为延长有机EL元件的寿命，必须在层状结构的有机EL元件表面直接镀着阻隔结构，以完全隔绝有机层材料及电极层材料与外界环境的接触。在有机层及电极层材料完成蒸镀的同时，在元件表面选择性地镀着阻气性无机材料，以初步保护阴极，再以喷涂或网印方式直接在元件上涂着高分子阻隔材料，经热固化或紫外线(UV)固化，用高分子层填补元件表面使其平坦化，并能消除元件与肋材(rib)间间隙的阶梯效应，以利于介电及(或)金属等阻隔材料在镀着时达到阻隔结构的致密性，使有机EL元件完全与外界隔绝，最后以封装材料涂着密封整个阻隔表面，以提供EL元件最后保护。
Description
技术领域
本发明涉及一种在有机发光二极管(OLED)元件中，为确保元件内部不受外界环境的影响所开发出来的一种以喷涂或网版印刷的方式涂布高分子层，以保护形成于基板上的该有机电致发光(EL)元件的封装方法及其结构。
背景技术
有机EL元件为具有层状结构的元件，各层材料对于外界环境均有极大的敏感性。为有利于电子的注入，阴极采用低功函数的材料，然而使用低功函数的材料，容易被氧化，而且阴极材料的氧化，会大大降低该元件的效率。此外，该元件的萤光有机固体所形成的发光层及使用有机材料所形成的电子、电洞的注入层、输送层，对于水气、氧气及其它环境变化的因素极为敏感，容易使该元件中的有机物结晶化，造成该有机材料层与该阴极间产生分离的现象，即出现所谓的黑点。所以在没有完善的封装来保护该元件内部的各材料层的情况下，传统的有机EL元件发光寿命极短。因此，为了增加有机EL元件的使用寿命，该元件中阴极及有机层应受更严密的保护，以免受水气、氧气等其它外在环境的影响。
传统的有机EL元件结构中，其肋材(rib)的设计在于防止串扰(cross talk)现象产生，然而层状的有机层与肋材间存在许多阶梯状及凹穴状的表面，因此在进行阻隔(passivation)封装时技术难度相当大。为能够提高有机EL元件对水气、氧气的阻绝性，并方便有机EL元件的封装，必须发明致密性高的阻隔(passivation)结构的镀着方式，以改善目前有机EL元件的封装及阻隔(passivation)制程，并且免去现有技术中使用金属或玻璃封装罐的设计。此外提高有机EL元件阻隔结构的效能，避免元件暴露在一般大气的环境下，以延长其使用寿命。
现有的有机EL元件封装方法及其阻隔结构具有以下缺陷：
一、一般使用金属或玻璃封装罐来阻隔外在环境的影响时，金属封装罐具有制造成本高、易被氧化、重量重等缺点；玻璃封装罐则具有制造加工难度大、易碎、体积大、重量重等缺点。另外，金属或玻璃封装罐与基板黏合处平整性的精度差，使得有机EL元件的气密性不佳，而且封装罐内的干燥剂的吸湿效果有限，金属或玻璃封装罐在环保上也存在多种限制。
二、一般使用的多层阻隔结构中，其高分子层以热蒸镀、旋转涂布、浸镀等方式镀着。其中的蒸镀法花费时间长，且成本、设备费用高昂。而使用旋转涂布及浸镀法镀着时，该有机EL元件需一个一个涂着，无法以连续生产的方式处理，花费时间较长。
三、一般使用的多层阻隔结构中，其EL元件及肋材结构将导致阶梯效应(step effect)，造成镀着阻隔层时，其阻隔层的覆盖性差；而且以化学气相沉积(CVD)方式虽可克服阶梯覆盖效应的缺点，然而其花费时间长、且生产成本费用高。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺点，本发明提供一种封装EL元件的方法及其结构，直接镀着多层防水、氧穿透的阻隔层，并以该阻隔层封装材封装该EL元件，用以取代金属或玻璃等材料的封装罐，除了可以节省封装罐空间及重量外，制作程序上还可免去封装对位，因此比使用封装罐程序上更为简便。本发明的方法是在有机EL元件为透明基板上形成氧化铟锡(ITO)阳极层，在阳极层上以蒸镀或涂布的方式形成有机薄膜，再形成低工作函数的阴极层后，以喷涂或网版印刷的方式涂布高分子层，除可填补元件与肋材(rib)间的间隙外，并使表面平坦化，以消除覆盖时的阶梯效应，利于介电与金属等阻隔材料在镀着时，达到阻隔结构的致密性，使元件在多层阻隔材料的保护下与外界环境完全隔绝。
本发明所揭示的阻隔结构与镀着方式除可降低元件重量及适合可挠曲显示器外，且具有下列优点：
一、降低不合格率与成本。
二、制程简易。(改善高分子层涂着制程，可以整批的方式进行阻隔结构制作，并使生产连续化)。
三、因免除使用金属或玻璃封装罐，可减轻产品重量及厚度、缩小体积，且挠性好，可适用于塑料基板的有机EL元件，更适合应用于携带式通讯等3C电子产品。
四、使用喷涂或网版印刷的方式，可整片涂着高分子阻隔层，简便快速，可提高生产效率，适合批量生产。
五、可改善因元件与肋材间结构不平整导致阻隔材料镀着时的阶梯效应。
本发明是用于有机EL显示器的阻隔结构及其镀(涂)着制程的结合技术。其以多层防水、氧阻隔结构概念为基础加以运用，并实际考虑EL元件与肋材表面结构，提供适合批量生产的镀(涂)着制程方式，也大大改进与外界环境的隔绝效果。最后以封装材料涂着密封整个阻隔表面，取代封装罐的设计，以提供EL元件最后保护。
为实现以上的目的，本发明提供一种有机EL元件的阻隔封装方法及其结构，该封装方法包括：
提供一透明基板，该透明基板上已形成有多个有机EL元件像素，且具有多个肋材；
镀着一保护层，是在该有机EL元件像素表面镀着一保护层，且该保护层为无机材料层；
镀着一层或一层以上的阻隔材料层，该阻隔材料层是直接形成于该有机EL元件像素上或该保护层上；
涂着密封整个阻隔材料层表面，是以一封装材料涂着覆盖以封装该阻隔材料层。
附图说明
有关本发明的详细说明及技术内容，现配合附图说明如下。
图1～图4为本发明的一种有机EL元件的阻隔(passivation)封装方法示意图。
图5-1为喷涂或网版印刷的掩模图案(Mask Pattem)示意图。
图5-2为该透明基板上所形成的该有机EL元件区域示意图。
图6-1～图6-4为本发明的一种有机EL元件的阻隔封装结构示意图。
具体实施方式
如图1～图4所示为本发明的实施例，示出一种有机EL元件的阻隔(passivation)封装方法，该方法包括以下步骤：
如图1所示，为提供一透明基板101的步骤，该透明基板101上已形成多个有机EL元件像素102，且具有多个肋材(rib)103；透明基板101与有机EL元件像素102间具有一ITO阳极层104作为该有机EL元件像素102的阳极，且该有机EL元件像素102上表面具有一阴极层105，设计该肋材103的目的在于防止元件产生cross talk现象。
如图2所示，为形成一保护层的步骤，是在该有机EL元件像素102表面镀着一阴极保护层106，为一无机材料层；且该保护层106是以一低温化学气相沉积方式镀着形成，该保护层的膜厚可控制在1至10000之间，该保护层106的材质可为SiOx、SiNx、SiOxNy、TiOx、A1Ox等无机材料。
如图3-1所示，为镀着一层或一层以上的阻隔(passivation)材料层的步骤，其中该阻隔材料层至少一层为高分子层，该阻隔材料层107是直接填补于该有机EL元件像素102与该肋材103间，或形成于该保护层106上；然而层状的有机EL元件像素102与肋材103间存在许多阶梯状及凹穴状的表面，因此在进行阻隔封装时制作技术上有相当大的难度。所以本发明使用至少一层高分子层材料，以喷涂结合掩模图案或网版印刷等方式涂着于该有机EL元件像素上，除可填补有机EL元件像素102与肋材103间的间隙外，并使表面平坦化以消除覆盖时的阶梯效应，以利于其它的阻隔材料层介电材质108及(或)阻隔材料层金属材质109等阻隔材料在镀着时，如图3-2所示达到阻隔(passivation)结构的致密性，其中该阻隔材料层的高分子层材料，可为一热固性、紫外线(UV)固化、无溶剂型低聚物(oligomer)、溶胶-凝胶(sol-gel)或有机/无机混成等材料所形成的高分子层，且该高分子层膜厚不低于肋材的高度，并控制在1至1000μm之间。另外，如图5-1～图5-2所示，该喷涂或网版印刷的掩模图案(Mask Pattern)511个数与该透明基板50上所形成的该有机EL元件区域501个数相同且位置相对，且其掩模图案511尺寸须大于有机EL元件区域501尺寸，其中该喷涂的掩模(Mask)或网版51上的对位符号512，在喷涂或印刷时需对准该透明基板50上的对位符号502，其中该有机EL元件区域501中包括数千个以上的有机EL元件像素503。
最后如图4所示，为涂着密封整个阻隔材料层表面的步骤，是以一封装材料110涂着覆盖以封装该阻隔材料层107、108、109，其中该封装材料110，为环氧(Epoxy)胶、丙烯酸(Acrylic)胶、硅酮(Silicone)胶或各式热固化、UV胶等封装材料。特别是，在本方法中的镀着一保护层步骤中所镀着阴极保护层106，及镀着一层以上的阻隔材料层步骤中的介电材质层108与金属材质层109等阻隔材料，可视其实际的实施需求，选择性地使用该步骤。
此外本发明也揭示了一种有机EL元件的阻隔(passivation)封装结构。如图6-1所示，该封装结构包括：
一透明基板601，该透明基板601上具有多个有机EL元件像素602，且具有多个肋材(rib)603；该透明基板601表面与该有机EL元件像素602间具有一ITO阳极层604，作为该有机EL元件像素602的阳极，且该有机EL元件像素602上表面具有一阴极层605。
一保护层606，该保护层606位于该有机EL元件像素602表面，是在该有机EL元件像素602表面镀着一阴极保护层606，且该保护层606为无机材料层。
一层或一层以上的阻隔(passivation)材料层607、608、609，其中该阻隔材料层至少一层为高分子层，且该阻隔材料层的高分子层是直接形成填补于该有机EL元件像素602与该肋材603间，或形成于该保护层606上；之后再形成其它的介电材质608与金属材质609等阻隔材料层。
一封装材料层610，是涂着密封整个阻隔材料层607、608、609表面。
其中，该保护层与该阻隔材料层608、609，可以选择性使用于该阻隔封装结构中，如图6-2～图6-4所示。
有机EL元件像素602的阻隔(passivation)层607、608、609组成为在透明基板601上形成有机EL元件像素602后，选择性镀着无机材料于有机EL元件像素602表面，以初步保护元件，设置该保护层606的目的在于防止高分子阻隔材料607残留溶剂或固化后产生化学物侵蚀有机EL元件像素602。再以喷涂或网版印刷方式在元件上直接镀着高分子阻隔材料层607，经热固化或UV固化，使高分子阻隔材料层607能填补元件表面使其平坦化，并消除元件与rib间间隙的阶梯效应，以利于介电材质阻隔材料层608及(或)金属材质阻隔材料层609等材料在镀着时，获得致密的阻隔结构，使有机EL元件像素602完全与外界隔绝。最后以封装材料610涂着密封整个阻隔表面形成封装结构，为有机EL元件像素602提供最外层保护。
因此，本发明的有机EL元件的阻隔封装方法及其结构，确能借所揭示的技术方案，达到所预期的目的与功效，符合发明专利的新颖性、进步性与产业实用性的要求。
以上所揭示的附图及说明，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的实施，本领域所属技术人员依本发明的精神所作的各种变化或修饰，均应涵盖在本申请的权利要求范围内。
Claims (26)
1.一种有机EL元件的阻隔封装结构，其特征在于，该封装结构包括：
一透明基板(101)，该透明基板(101)上具有多个有机EL元件像素(102)，且具有多个肋材(103)；
一保护层(106)，该保护层(106)位于该有机EL元件像素(102)表面，且该保护层(106)为一无机材料层；
一层或一层以上的阻隔材料层(107)，其中该阻隔材料层(107)中至少一层为高分子层，且该阻隔材料层(107)是直接形成填补于该有机EL元件像素(102)与该肋材(103)间，或形成于该保护层(106)上；
一封装材料层(110)，涂着密封整个阻隔材料层(107)表面。
2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，该保护层(106)以一低温化学气相沉积方式镀着形成。
3.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，该保护层(106)的材质可为SiOx、SiNx、SiOxNy、TiOx、AlOx等无机材料。
4.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，该保护层(106)的膜厚控制在1至10000之间。
5.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，该高分子阻隔材料层(107)材料可为一热固性、UV固化、无溶剂型低聚物、溶胶-凝胶或有机/无机混成等材料所形成的高分子层。
6.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，该高分子阻隔材料层(107)的材料，是以喷涂结合掩模图案(511)或网版印刷等方式涂着于该有机EL元件像素(102)上。
7.根据权利要求6所述的封装结构，其特征在于，该喷涂或网版印刷的掩模图案(511)个数与透明基板(50)上所形成有机EL元件区域(501)个数相同且位置相对，且其掩模图案(511)尺寸须大于有机EL元件区域(501)尺寸。
8.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，该阻隔材料层(107)的高分子层膜厚不低于肋材的高度，并控制在1至1000μm之间。
9.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，该一层以上的阻隔材料层(107)的材料，可为一介电材质或金属材质等阻隔材料。
10.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，该封装材料为环氧胶、丙烯酸胶、硅酮胶或各式热固化、UV胶等封装材料。
11.一种有机EL元件的阻隔封装方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
提供一透明基板(601)，该透明基板(601)上已形成多个有机EL元件像素(602)，且具有多个肋材(603)；
形成一保护层(606)，是在该有机EL元件像素(602)表面镀着一保护层(606)，且该保护层(606)为一无机材料层；
镀着一层或一层以上的阻隔材料层(607)、(608)、(609)，其中该阻隔材料层(607)、(608)、(609)至少一层为高分子层，且该阻隔材料层(607)、(608)、(609)是直接形成填补于该有机EL元件像素(602)与该肋材(603)间，或形成于该保护层(606)上；
涂着密封整个阻隔材料层(607)、(608)、(609)表面，是以一封装材料(610)涂着覆盖以封装该阻隔材料层(607)、(608)、(609)。
12.根据权利要求11所述的封装方法，其特征在于，该保护层(606)是以一低温化学气相沉积方式镀着形成。
13.根据权利要求11所述的封装方法，其特征在于，该阻隔材料层(607)、(608)、(609)的高分子层材料，是以喷涂结合掩模图案(511)或网版印刷等方式涂着于该有机EL元件像素(602)上。
14.根据权利要求13所述的封装方法，其特征在于，该喷涂或网版印刷的掩模图案(511)个数与该透明基板(50)上所形成的该有机EL元件区域(501)个数相同且位置相对，且其掩模图案(511)尺寸须大于有机EL元件区域(501)尺寸。
15.根据权利要求11所述的封装方法，其特征在于，该阻隔材料层(607)的高分子层膜厚不低于肋材(603)的高度，并控制在1至1000μm之间。
16.一种有机EL元件的阻隔封装结构，其特征在于，该结构包括：
一透明基板(601)，该透明基板(601)上具有多个有机EL元件像素(602)，且具有多个肋材(603)；
一层或一层以上的阻隔材料层(607)、(608)、(609)，其中该阻隔材料层(607)、(608)、(609)至少一层为高分子层，且该阻隔材料层(607)、(608)、(609)是直接形成填补于该有机EL元件像素(602)与该肋材(603)间，或形成于该保护层(606)上；
一封装材料层(610)，涂着密封整个阻隔材料层(607)、(608)、(609)表面。
17.根据权利要求16所述的封装结构，其特征在于，该阻隔材料层(607)、(608)、(609)的高分子层材料，可为一热固性、UV固化、无溶剂型低聚物、溶胶-凝胶或有机/无机混成材料所形成的高分子层。
18.根据权利要求16所述的封装结构，其特征在于，该阻隔材料层(607)、(608)、(609)的高分子层材料，是以喷涂结合掩模图案(511)或网版印刷等方式涂着于该有机EL元件像素(602)上。
19.根据权利要求18所述的封装结构，其特征在于，该喷涂或网版印刷的掩模图案(511)个数与透明基板(601)上所形成有机EL元件区域(501)个数相同且位置相对，且其掩模图案(511)尺寸须大于有机EL元件区域(501)尺寸。
20.根据权利要求16所述的封装结构，其特征在于，该阻隔材料层(607)、(608)、(609)的高分子层膜厚不低于肋材(603)的高度，并控制在1至1000μm之间。
21.根据权利要求16所述的封装结构，其特征在于，该一层以上的阻隔材料层(607)、(608)、(609)的材料，可为一介电材质或金属材质等阻隔材料。
22.根据权利要求16所述的封装结构，其特征在于，该封装材料为环氧胶、丙烯酸胶、硅酮胶或各式热固化、UV胶等封装材料。
23.一种有机EL元件的阻隔封装方法，其特征在于，该方法包括
以下步骤：
提供一透明基板(601)，该透明基板(601)上已形成多个有机EL元件像素(602)，且具有多个肋材(603)；
镀着一层或一层以上的阻隔材料层(607)、(608)、(609)，其中该阻隔材料层(607)、(608)、(609)至少一层为高分子层，且该阻隔材料层(607)、(608)、(609)是直接形成填补于该有机EL元件像素(602)与该肋材(603)间；
涂着密封整个阻隔材料层(607)、(608)、(609)表面，是以一封装材料(110)涂着覆盖以封装该阻隔材料层(607)、(608)、(609)。
24.根据权利要求23所述的封装方法，其特征在于，该阻隔材料层(607)、(608)、(609)的高分子层材料，是以喷涂结合掩模图案(511)或网版印刷等方式涂着于该有机EL元件像素(602)上。
25.根据权利要求23所述的封装方法，其特征在于，该喷涂或网版印刷的掩模图案(511)个数与该透明基板(50)上所形成的该有机EL元件区域(501)个数相同且位置相对，且其掩模图案(511)尺寸须大于有机EL元件区域(501)尺寸。
26.根据权利要求23所述的封装方法，其特征在于，该阻隔材料层(607)、(608)、(609)的高分子层膜厚不低于肋材(603)的高度，并控制在1至1000μm之间。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SHENGHUA SCI. & TECH. CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: SHENGYUAN SCIENCE AND TECHNOLOGY CO. LTD. Effective date: 20040910 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20040910 Address after: Taichung County of Taiwan Province Applicant after: Shenghua Science and Technology Co., Ltd. Address before: Taichung City, Taiwan Province Applicant before: Shengyuan Sci-Tech Co., Ltd. |
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |