CN1557028A

CN1557028A - 电子器件的封装方法

Info

Publication number: CN1557028A
Application number: CNA028186664A
Authority: CN
Inventors: E��K��M��Ŷ��ض�; E·K·M·古恩特尔; S·J·蔡; J��¿˶�˹; M·D·J·奥克; L·S·方; B·L·罗
Original assignee: Inst Of Mateiral Research & Engineering; Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Inst Of Mateiral Research & Engineering; Ams Osram International GmbH
Priority date: 1999-12-17
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-12-22
Anticipated expiration: 2022-09-30
Also published as: WO2003030272A3; TWI222839B; JP2010027624A; WO2003030272A2; EP1430550A2; CN100530755C; JP2005505114A

Abstract

公开了一种用于有机发光二极管(OLED)器件的封装。这种封装包括包围了OLED器件的单元区域以支撑封盖(260)的密封墙(280)。隔离颗粒(680)随机地分布在单元区域内，以防止封盖和有源元件相接触，从而保护了这些元件免受损坏。密封墙(280)提供了位于封盖(260)边缘和墙(280)之间的密封区域，在该区域内涂覆粘合剂以密封OLED器件。密封墙(280)的使用有利于使器件形成有较窄的宽度。

Description

电子器件的封装方法

发明领域

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

发明背景

图1显示了传统的OLED器件100。OLED器件可在各种消费类电子产品中用作显示器，这些产品包括蜂窝电话、蜂窝智能化电话、个人备忘记事本、寻呼机、广告面板、触摸屏显示器、电话会议设备、多媒体设备、虚拟现实产品以及显示亭。

传统的OLED器件包括由处于透明导电层105和导电层115之间的一个或多个有机功能层110组成的功能叠层。该功能叠层形成在透明衬底101上。导电层可形成图案以便在衬底上形成一个或多个单元或像素。接合片150连接在阴极和阳极上以控制OLED像素。在操作过程中，载流子通过阴极和阳极注射，以用于在功能层中重新组合。载流子的重新组合导致功能层可发出可见光。

封盖160安装在衬底上，其在封盖和像素之间形成了空腔145。在封盖与衬底相接触的边缘周围涂覆了密封剂187。然而，由于在封盖和衬底之间存在间隙G，因此密封宽度W必须足够宽，以防止氧气和湿气经由密封剂而渗入。通常来说，密封宽度约为0.2-2毫米，间隙约为0.01-0.5毫米。如此大的密封宽度导致不能有效地利用芯片面积，这就限制了OLED器件的小型化。

如上述讨论所表明的那样，希望能提供一种具有提高的密封性和较小的芯片尺寸的OLED器件，尤其是那些形成在较薄的或挠性衬底上的OLED器件，以防止对有源器件层的机械损坏。

发明概要

本发明大体上涉及OLED器件。具体地说，本发明涉及OLED器件的封装。在一个实施例中，提供了一种包围了衬底单元区域的密封墙。这种密封墙将封盖支撑在衬底上，并提供了位于密封墙外表面处的密封区域。在一个实施例中，密封区域位于封盖的边缘和密封墙之间，在此区域中涂覆粘合剂以密封OLED器件。密封墙的使用确定了封盖和衬底之间的间隙(从而在二极管和封盖之间提供了空腔状空间以实现机械保护)和密封宽度。

另外，在器件区域中提供了隔离颗粒以防止封盖与OLED单元接触。在一个实施例中，隔离颗粒通过喷涂技术而随机地沉积在衬底上。例如，可通过干喷技术来沉积隔离颗粒。作为替代，可采用湿喷技术来将隔离颗粒沉积在衬底上。除去非器件区域中的隔离颗粒，留下随机分布在器件区域中的隔离颗粒。封盖安装在衬底上以封装该器件。器件区域中的隔离颗粒可防止封盖与OLED单元接触。

附图简介

图1显示了传统的OLED器件。

图2显示了本发明的一个实施例；和

图3-8显示了根据本发明的一个实施例的用于制造OLED器件的工艺。

本发明的优选实施例

图2显示了根据本发明一个实施例的OLED器件200。该OLED器件包括其上形成有像素的衬底201。在一个实施例中，衬底包括透明衬底如玻璃。也可使用其它类型的透明材料用作衬底来支撑OLED像素。OLED像素包括一层或多层夹在阴极105和阳极115之间的有机层110。在一个实施例中，阴极和阳极分别形成为处于第一和第二方向上的条带。第一方向和第二方向通常相互正交。OLED像素形成在衬底的单元区域中。接合片150与阴极和阳极电连接在一起。提供封盖260来封装OLED像素。这种封盖提供了空腔145，其将封盖与OLED单元分隔开。在本发明的一个实施例中，在OLED单元和封盖之间设有隔离颗粒680。这种隔离颗粒可防止封盖与OLED单元接触。

根据本发明，在OLED器件的单元区域的周界上设有密封墙280来支撑封盖。密封墙的高度限定了空腔145。在一个实施例中，密封墙包括非导电材料以防止电极短路。也可以使用多层式密封墙，其中至少与衬底接触的层包括非导电材料。密封墙形成了密封空间或区域285，其紧靠在密封墙的外表面281上。在一个实施例中，密封墙位于离封盖边缘为一定距离的位置处，在封盖边缘和密封墙之间留出密封空间285。密封剂287填充了密封空间，从而将器件密封住。密封墙的使用有利地消除了传统封装中存在的间隙(图1中的间隙G)。这使得器件可形成为具有较窄的密封宽度，例如小于1毫米。在一个实施例中，密封宽度为约0.2到小于1毫米。

此外，隔离颗粒680沉积在器件区域上以防止封盖与OLED单元接触。在一个实施例中，隔离颗粒包括球形形状。也可以使用具有其它几何形状的隔离颗粒，例如立方形、棱柱形、锥体形或者其它规则或不规则的形状。隔离颗粒的平均直径必须足以保持空腔的所需高度，例如约2-50微米。隔离颗粒的尺寸和形状分布应当足够窄，以保证封盖和OLED单元之间存在适当的间隔。

图3-8显示了根据本发明的一个实施例的用于制造OLED器件的工艺。参见图3，提供了用作封装盖的衬底360。这种衬底可包括多种类型的材料，例如金属或聚合物。衬底的厚度例如可以是0.4-2毫米。也可以使用较薄的衬底(0.01-0.2毫米)，尤其对制造挠性器件而言。

将器件层380沉积在封盖的大部分表面上，密封墙即从器件层380中形成。在一个实施例中，该器件层包括非导电的光敏材料如光致抗蚀剂。由于其精细的几何形状，密封墙的材料必须是可直接或间接地形成图案。也可以使用其它电绝缘的光敏材料，例如可光刻形成图案(photopatternable)的聚酰亚胺、可光刻形成图案的聚苯并噁唑、可光刻形成图案的聚戊二酰亚胺以及其它树脂。密封墙的高度(如1微米)大于器件层的高度(约0.5微米)。

参看图4，对器件层进行图案化以形成密封墙280。图案形成工艺例如包括选择性地曝光抗蚀层，然后进行显影处理以除去所选择的部分(即，取决于正性或负性抗蚀层的使用情况来除去曝光部分或非曝光部分)。在一个实施例中，密封墙形成为离衬底260的边缘为一定的距离，留出密封区域285。通常来说密封区域约为0.2-2毫米宽。密封墙和衬底形成了封盖260以封装OLED器件。

或者，可采用非导电的非光敏材料如旋装玻璃、聚酰亚胺、聚苯并噁唑、聚戊二酰亚胺或苯并环丁烯来用作密封墙层。还可使用其它非光敏材料，例如聚合物，包括聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯，或者是无机材料，例如氧化硅、氮化硅和氧化铝。对于非光敏材料来说，可提供蚀刻掩模如抗蚀剂来使器件层形成图案。

在另一实施例中，可使用多个层来形成密封墙叠层。至少与OLED衬底接触的最上层包括有非导电材料。这些层例如使用蚀刻掩模来形成图案，从而形成密封墙。

参看图5，提供其上形成了OLED单元的衬底501。衬底可包括有多种类型的材料，例如玻璃或聚合物。也可以使用其它能够足以支撑OLED单元的材料。

在一个实施例中，衬底包含挠性材料，例如用于形成挠性器件的塑料薄膜。这种薄膜例如包括透明聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚邻苯二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯)PC)、聚酰亚胺(PI)、聚砜(PSO)和聚(对亚苯基乙醚砜)(PES)。也可采用其它材料来形成衬底，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)。也可使用包含有薄玻璃或其它挠性材料的挠性衬底。

导电层505沉积在衬底上。该衬底可在沉积导电层之前在衬底表面上的导电层之下设置阻挡层，例如二氧化硅(SiO₂)。阻挡层对于含有钠钙玻璃的衬底特别有用。阻挡层例如为约20纳米厚。在一个实施例中，导电层包括透明的导电材料如氧化铟锡(ITO)。也可使用其它类型的透明导电层，包括氧化锌和氧化铟锌。可以使用各种技术来形成器件层，例如化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)和等离子增强型CVD(PECVD)。导电层应当很薄，以降低对光的吸收和对随后薄膜成形的负面影响，同时满足电气方面的要求。导电层通常为约0.02-1微米厚。

可根据需要使导电层505形成图案以选择性地去除一部分层，即衬底的曝光部分556。形成图案的导电层用作OLED单元的第一电极。在一个实施例中，导电层图案化以形成条带，其例如用作像素化OLED器件的阳极。图案形成工艺还可形成用于接合片的连接。可使用传统的技术如光刻投影和蚀刻来使导电层形成图案。使用压印的图案形成技术也是可用的。在共同待审的题为“器件层的机械式图案形成”的国际专利申请PCT/SG99/00074中介绍了这种技术，其通过引用结合于本文中。

在衬底上形成一层或多层有机功能层510，其掩盖了暴露出的衬底部分和导电层。有机功能层例如包括共轭聚合物或低分子材料，如Alq₃。也可采用其它类型的有机功能层。有机功能层可通过传统的技术如湿处理来形成，例如旋涂或真空升华(对于Alq₃有机层)。有机层的厚度通常为约2-200纳米。

参看图6，选择性地去除有机层的一些部分，以暴露出区域670中的用于接合片连接的下伏层。例如利用抛光工艺可实现选择性地去除有机层。也可采用其它的技术，例如蚀刻、刮擦或激光烧蚀。

在一个实施例中，隔离颗粒随机地分布在衬底上。隔离颗粒最好是随机地分布在形成有OLED单元的单元区域中。隔离颗粒占据了器件的有源部分和无源部分(如发光区域和不发光区域)。隔离颗粒的分布或密度必须足以防止封盖与OLED单元在存在着因设计因素(挠性器件)或偶然因素(搬动器件)引起的机械应力的情况下相互接触。这种分布可以变化以满足设计需求，例如封盖厚度、衬底厚度和所需的器件挠性的量。

在一个优选实施例中，隔离颗粒的分布足以保持空腔的高度，不会在视觉上影响OLED单元的发光均匀性。通常来说，隔离颗粒之间的平均距离约为10-500微米的隔离颗粒分布足以防止封盖与OLED单元接触。在一个实施例中，隔离颗粒的分布密度约为10-1000个/平方毫米。这种分布加上小尺寸的隔离颗粒保证了它们对发光均匀性的影响对于人的肉眼来说基本上是不可见的。

为了避免引起阳极和阴极之间的短路，隔离颗粒包括非导电材料。在一个实施例中，隔离颗粒由玻璃制成。也可采用由其它类型的非导电材料如硅石、聚合物或陶瓷制成的隔离颗粒。

在一个实施例中，隔离颗粒通过喷涂技术来沉积。在一个优选实施例中采用干喷技术来沉积隔离颗粒。干喷技术例如在BirendaBahadur(Ed)的“液晶：应用和使用”，第一卷(ISBN 9810201109)中有介绍，其通过引用结合于本文中。应使密封墙所处的区域不存在隔离颗粒，这是利用激光清洗方法，或者任何其它可去除颗粒的适当方法如采用光致抗蚀剂刮擦或图案化来实现的。

干喷技术通常包括使隔离颗粒静电充电成带第一极性(正极性或负极性)，并使衬底带第二极性(负极性或正极性)。利用由干燥空气喷射器所提供的干燥空气来将隔离颗粒吹在衬底上。可以使用诸如Nisshin Engineering公司的DISPA-μR干燥空气喷射器。静电吸引导致隔离颗粒粘附在衬底上，而颗粒之间的静电排斥则防止颗粒在衬底上聚集。

也可以使用湿喷技术将隔离颗粒沉积在衬底之上。湿喷技术例如在Birenda Bahadur(Ed)的“液晶：应用和使用”，第一卷(ISBN9810201109)中有介绍，其通过引用结合于本文中。通常来说，隔离颗粒悬浮在含酒精或水分的液体中，例如乙醇、异丙醇或含有酒精和水的混合物。隔离颗粒的浓度例如为约0.1-0.5％重量。可以采用超声波来分散颗粒以防止聚集。例如，可在颗粒沉积之前利用超声波来照射隔离颗粒几分钟。制备好的悬浮液通过喷嘴与空气一起喷到衬底上，从而将隔离颗粒沉积在衬底上。

参看图7，在衬底上沉积第二导电层715，其覆盖了隔离颗粒和形成在衬底上的其它层。导电层例如包括金属材料，如钙、镁、钡、银或者它们的混合物或合金。也可采用其它导电材料尤其那些包含低逸出功的材料来形成第二导电层。在一个实施例中，第二导电层图案化以形成电极条，该电极条用作像素化OLED器件的阴极。另外，在图案形成工艺中可形成接合片的连接。或者，可以选择性地沉积导电层，以形成阴极条和接合片连接。导电层的选择性沉积例如可通过掩模层来实现。阴极条通常与阳极条正交。也可采用将阴极条形成为与阳极条斜交。顶部和底部电极条的交叉部分形成了有机LED的像素。

参看图8，将封盖260安装在带有OLED像素的衬底上，并对准密封墙以使其包围OLED器件的单元区域。在封盖和/或衬底上施加压力以将它们压在一起，从而避免密封剂渗入到密封墙和衬底之间的间隙内。在衬底上的封盖周围涂覆密封剂287。密封剂例如包括可用紫外线固化的环氧树脂。也可采用其它类型的密封剂，例如可用热固化的环氧树脂或丙烯酸酯。密封剂会渗入并填充封盖与衬底之间的密封区域285。密封剂固化(如通过紫外线或热量)，从而密封住OLED器件200。

封盖形成了空腔845，其提供了封盖与OLED单元之间的隔离。在安装过程中，可将隔离颗粒压入到OLED单元的层中。隔离颗粒为封盖提供了支撑，使其位于OLED单元的区域之上，以便在对封盖施加压力时防止封盖接触到器件的有源元件。

如上所述，在形成有机层之后，在该工艺中就沉积隔离颗粒。或者，也可在工艺流程中的其它位置处沉积隔离颗粒。例如，可在第一导电层形成之前或在有机层形成之前沉积隔离颗粒。实际上，可在该工艺过程中的第二导电层形成之前的任意位置处沉积隔离颗粒。

如图3-4所述，该工艺在封盖上形成了密封墙。或者，可在衬底上形成密封墙。密封墙形成于第一导电层成形之后，但形成于有机功能层形成和隔离颗粒沉积之前。

虽然已经通过参考各种实施例具体地显示并介绍了本发明，然而本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围之内可对本发明进行修改和变化。因此，本发明的范围并不由上述介绍确定，而是由所附权利要求及其全部等同物来确定。

Claims

1.一种器件，包括：

具有单元区域的衬底；

包围了所述单元区域的密封墙；

由所述密封墙支撑的封盖；

处于器件区域中以支撑所述封盖的隔离颗粒；

紧靠所述密封墙的外表面的密封区域；和

位于所述密封区域内的粘合剂，所述粘合剂密封了所述器件，其中所述密封墙减少了所述器件的密封宽度。

2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述单元区域包括一个或多个OLED单元。

3.根据权利要求2所述的器件，其特征在于，所述密封墙包括非导电材料。

4.根据权利要求3所述的器件，其特征在于，所述密封剂包括热固性粘合剂。

5.根据权利要求1，2，3或4所述的器件，其特征在于，所述隔离颗粒包括非导电材料。

6.根据权利要求5所述的器件，其特征在于，所述隔离颗粒具有能保持所述封盖和衬底之间的空腔高度的平均直径。

7.根据权利要求6所述的器件，其特征在于，所述隔离颗粒具有能保持所述空腔的密度。

8.一种包括封装器件在内的用于形成器件的方法，包括：

提供包括有单元区域的衬底；

在所述衬底上沉积隔离颗粒；

提供带有密封墙的封盖；

将所述封盖安装在所述衬底上，其中所述密封墙包围了所述单元区域并形成了紧靠所述密封墙的外表面的密封区域，所述封盖在所述器件区域中形成了空腔，其受到所述隔离颗粒的支撑；

施加压力以保证所述密封墙与所述衬底接触；和

在所述密封区域内涂覆粘合剂，所述粘合剂密封住所述衬底，其中所述密封墙消除了所述衬底与所述封盖之间的间隙，从而减少了所述器件的密封宽度。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，提供所述衬底包括在所述衬底的单元区域内形成OLED单元。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述衬底制备有导电层和位于所述导电层之上的至少一个有机功能层，所述导电层可图案化以形成第一电极。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述隔离颗粒包括非导电材料。

12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，沉积所述隔离层包括干喷。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述干喷包括：

使所述衬底静电充电成带第一极性，而所述隔离颗粒带第二极性；和

将所述隔离颗粒与干燥空气一起吹在所述衬底上。

14.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，沉积所述隔离层包括湿喷。

15.根据权利要求8，9，10，11，12，13或14所述的方法，其特征在于，所述隔离颗粒随机地沉积在所述衬底上。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述隔离颗粒从所述衬底的非器件区域中去除，以便为所述密封墙腾出空间。

17.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，提供带有密封墙的封盖包括在封盖衬底上形成密封墙。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括使粘合剂固化。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，形成所述密封墙包括：

在所述封盖衬底上形成器件层；和

使所述器件层图案化以在所述封盖衬底上形成所述密封墙。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述密封墙包括光敏材料。

21.一种包括封装器件在内的用于形成器件的方法，包括：

提供包括有单元区域的衬底；

在所述衬底上形成密封墙，所述密封墙包围了所述单元区域；

在所述衬底上沉积隔离颗粒；

在所述密封墙上安装封盖，其中密封区域紧靠所述密封墙的外表面；

施加压力以保证所述封盖与所述密封墙接触；和

在所述密封区域内涂覆粘合剂，所述粘合剂密封住所述衬底，其中所述密封墙消除了所述封盖与所述衬底之间的间隙，从而减少了所述器件的密封宽度。

22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，提供所述衬底包括在所述衬底的单元区域内形成OLED单元。

23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，形成所述密封墙包括：

在所述衬底上沉积器件层；和

使所述器件层图案化以在所述衬底上形成所述密封墙。

24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述器件层包括光敏层。

25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述方法还包括使粘合剂固化。

26.根据权利要求21，22，23，24或25所述的方法，其特征在于，所述密封墙包括光敏材料。

27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述隔离颗粒包括非导电材料。

28.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，沉积所述隔离层包括干喷。

29.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，所述干喷包括：

将所述隔离颗粒与干燥空气一起吹在所述衬底上。

30.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，沉积所述隔离层包括湿喷。