CN1636282A - 用于显示装置的密封结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适用于基于聚合物的电子装置(1)的密封结构(6)，其特征在于该密封结构(6)包括：在所述装置(1)上形成的由第一介电材料构成的第一层(7)；和在第一层(7)上形成的由第二介电材料构成的第二层(8)。

Description

用于显示装置的密封结构
本发明涉及一种适用于显示装置的密封结构，以及使该装置密封的方法。
显示装置在图形显示和成像领域中是公知的。这种显示装置的例子有有机发光显示器(OLED)、聚合物发光显示器(PLED)和液晶显示器(LCD)，其实际用作TV和图像显示器，以及数字印刷设备中。
大多数这类装置对氧气和湿气等敏感，从而当暴露于大气时会降解(degrade)。在暴露于氧气和/或湿气中时，特别是存在光时，可引起所使用的聚合物材料发生光氧化降解。此外，阴极/聚合物界面处的氧化作用是氧气和/或湿气扩散到诸如OLED或PLED等装置中时引发的一种最主要的问题。这些反应将显著降低装置的发光性能。另外，当暴露于大气中时，显示装置中使用的其他材料也可能降解；它们有可能受到例如氧化的负面影响。
因此，需要封装装置。已有的努力是蒸发金属膜来密封显示装置。不过，这些薄膜常常包含针孔，从而必须相对较厚，这会导致透射光较弱。用于实现装置或多或少适度封装的许多已知方法，要求封装过程中温度高于300℃。大多数基于聚合物的装置不能适应这种高温。
WO00/08899披露了一种具有密封结构的发光装置，其通过低温技术使该装置密封而施加密封结构。该密封结构包括一种非活性材料如铝，和无机难熔材料薄膜作为最外层。这种结构防止氧气和/或湿气与装置中的材料反应。不过，这种密封结构具有关系到非活性材料的问题，而非活性材料通常为金属膜。金属膜是导体，其增加了装置中的电极与金属膜之间发生电短路的危险。此外，密封结构中的金属膜引发另一个涉及电极材料结构的问题。有时必须具有某种具有负斜率的结构，还必须被密封结构覆盖。不过，材料通常不能沉积在这种斜面上，从而留下部分密封的表面。而这会使氧气和/或湿气渗透到装置中。
因此，本发明的目的在于提供一种克服上述现有技术问题的封装结构。
通过一种密封结构实现这些和其他目的，其特征在于该密封结构包括第一介电材料构成的第一层，和第二介电材料构成的第二层。在这种结构中不会发生短路。此外，使金属罩过量可以降低制造成本。而且，通过使用至少两层介电材料，可获得一种无针孔密封结构，而且还是一种对于显示装置的整个表面而言具有负斜率的平滑结构。
此外，该密封结构优选是透明的，并且最好包括至少一层形成在第二层顶部上的第三介电材料；然后用抵抗大气侵蚀的材料制造外层。
根据本发明的优选实施例，所述第一和第三介电材料相同，并且优选为氮化硅。从氧化硅、氧氮化硅、氧氟化硅、氧化钛、氧化钽、氧化锆、二氧化铪、氧化铝或者其混合物中选择第二介电材料。
本发明的密封结构还可以包括吸气层，其在湿气敏感装置中起到内置湿气陷阱的作用。
此外，该密封结构在两层介电材料之间还可以包括一层有机聚合物，最好在有机聚合物层顶部形成吸气层。
本发明还涉及一种用于使基于聚合物的电子装置密封的方法，包括在所述电子装置上形成第一层第一介电材料的步骤，和在第一层顶部形成第二层第二介电材料的步骤。该方法还包括在第二层顶部形成至少一层第三介电材料的步骤。
最后，本发明涉及一种显示装置，其包括一基板和至少一个根据本发明的密封结构。该密封结构可以涂覆到面对使用者的一侧上，或者处于基板与显示装置之间，以防止氧气和/或湿气穿过基板。此外，根据本发明的密封结构可以涂覆到显示装置的两侧。
优选实施例包括处于挠性基板上的阳极和透明阴极，在阳极和阴极之间为有机电致发光层。阳极优选包括反射性金属，如Ag，Pt或Au。通过这种方式，形成挠性显示器，其中光没有通过阳极和基板，而通过阴极和本发明的透明、挠性密封结构。透明阴极的优选材料包括氧化铟锡(ITO)和聚3，4-乙烯二氯噻吩(PEDOT)。
在其余从属权利要求中描述了本发明更优选的实施方式。
下面参照附图通过非限定示例详细描述本发明的优选实施例。
图1为本发明显示装置一个实施例的侧剖图，和
图2为本发明另一实施例的侧剖图。
本发明涉及一种适用于显示装置如OLED、PLED和LCD的密封结构。
图1表示包括本发明密封结构的PLED显示装置。装置1为发光部件的一种分层结构，包括阳极2、阴极3以及处于阳极2与阴极3之间的发光层4。可以根据所需发光性质从众多发光材料中选择发光层4，并且层4可以由多个子层组成。阳极2的适当材料优选为氧化铟锡透明导电薄膜，其使该装置发射出的光具有有用大小。阴极3通常不透明，且包括例如Ba和Al，或LiF和Al。对于某些应用而言，需要透明阴极，从而例如可使用氧化铟锡。不过，这些材料并没有在任何方面限制本发明，并且可使用本领域技术人员熟知的其他材料。当在装置上施加电势差时，发射出光，并且所产生的颜色取决于发光材料的电学性质。根据构成发光层的材料的组成，可以产生出多种不同颜色的光。在显示装置1中，在遵从本发明原理和阳极与阴极性质时，可以交换阳极2与阴极3。
上述实施例的显示装置1设置在基板5上。基板5通常为钠钙玻璃或硼硅酸盐玻璃；不过，可以使用其他或多或少可使氧气和/或湿气渗透的基板，例如塑料和/或挠性基板。此外，基板可以不透明或者为清洁基板。基板5的尺寸、形状或材料可以根据装置1的指定用途而变。使用已知的制造方法，例如溅射技术、蒸发技术和多种沉积技术如化学和物理汽相沉积，在基板5上形成阳极2、发光层4和阴极3组成的分层结构。所使用的适当技术取决于不同层所用材料，是本领域技术人员公知的。
在显示装置上形成起氧气和/或湿气扩散阻挡层作用的密封结构6，从而获得更长寿命
在本发明的该实施例中，密封结构6由三层优选为透明材料的介电材料7、8和9组成。层7最好具有低针孔密度，并且应当基本覆盖阴极3的整个表面。在阴极3沉积之后，不将显示装置1暴露于空气，即将装置1保持在惰性气体中，形成第一介电材料层7。在层7顶部，最好使用与用于层7的相同技术形成第二介电材料层8。最后，通过基本相同的技术在层8顶部形成第三介电材料构成的外层9。
层7优选包括氮化硅，其密封装置1的大部分区域，仅留下少量针孔打开。不过，这些针孔不能通过将氮化硅层形成得更厚而密封，因为针孔的化学表面防止氮化物附着。通过沉积层8，其中层8优选包含氧化物，改良层7的表面，并且氧化物层8将覆盖针孔。不过，氧化物层通常不像氮化硅那样，其并非氧气和/或湿气的重要的扩散阻挡层。从而，在层8顶部沉积层9，并且层9包括氮化硅。从而获得一种N-O-N密封结构，其中N指氮化物层，O表示氧化物层。
可以使用多种氧化物作为氧化物层8，并且最好从氧化硅、氧氮化硅、氧氟化硅、氧化钛、氧化钽、氧化锆、二氧化铪、氧化铝或者其混合物中选择。在这些材料中氧化硅表现出意想不到的优异效果，从而优选氧化硅。
使用低温等离子体增强CVD(PECVD)方法形成层7、8、9。不过，根据所使用的材料可使用本领域技术人员公知的其他技术。本实施例的密封结构6包括在大约80℃下沉积的大约200nm的氮化硅，大约300nm的氧化硅和大约200nm的氮化硅。
在这种密封结构中，在显示装置与介电材料之间无需金属膜，从而将不会发生短路。此外，通过使金属罩过量可以降低制造成本。
根据本发明的N-O-N密封结构具有小于1.10-6g/m2/day(天)的水渗透率，可以仅通过调节厚度，无需改变材料而改善水渗透率。此外，超过80％的可见光谱可以透过。对于N-O-N-O-N密封结构而言，470nm波长光的大约80％，和可见光谱中其他部分的超过80％的光将透过。另外，该密封结构还可以起紫外阻挡层的作用，从而保护该装置中的光敏材料不受UV曝光。
可以改变本发明的N-O-N和N-O-N-O-N密封结构的层厚度。用200-100-100-100-100-100nm堆叠的叠层(在130℃下沉积该叠层)可以获得接近300-200-300nm叠层的良好效果。可以将厚度减小到每层为50nm，优选第一层稍厚一些。
图2表示本发明另一实施例。在本实施例中，显示装置1包括一挠性塑料基板5，和至少一个如上所述的介电材料密封结构6。由于氧气和/或湿气可以穿过挠性基板5，根据本发明的密封结构6处于基板5与发光单元1之间。本发明不限于挠性塑料基板，可以采用其他基板。此外，该装置还可以通过将密封结构6涂覆到显示装置面对使用者的一侧上而密封。在挠性基板上使用这种密封结构6，证实超过80％的光，即可见光和470nm波长的光可透过。
本发明的另一实施例在密封结构中包含一吸气层。该吸气层为密封结构中的一个附加层，并且可以不考虑密封结构中的介电层数量而使用吸气层。该吸气层作为湿气敏感装置的内置湿气陷阱。在N-O-N密封结构中，或者在O-N-O密封结构中，吸气层最好必须形成在氧化物层的顶部。这是因为在CVD过程中包含的氧气可能降低吸气材料的效率。最好选择吸气材料，使其不与密封结构中沉积的下一层产物反应，并且特别优选不与形成氮化硅层时的氮反应。适当材料的例子为BaO和CaO。此外，金属钙仅与氮缓慢地反应，从而也可以使用。
根据本发明密封结构的另一实施例，可在两层介电材料之间形成一层有机聚合物。所使用的介电材料优选为硅的氧化物或硅的氮化物；不过可以使用其他材料。还可以形成吸气层，即最好在有机聚合物顶部，并且在下一层介电材料形成之前形成吸气层。不过，同时使用有机聚合物与吸气层时，密封结构优选包括至少一个氮化物层，而且更优选是多于一个氮化物层。
不应该认为本发明限于上述实施例，而应包括所附权利要求限定的范围所覆盖的所有可能变型。密封结构可以用于任何需要氧气和/或湿气密封结构的情形中。
此外，本发明不限于N-O-N密封结构，还可以采用其他密封结构如N-O-N-O-N和N-O-N-O-N-O-N等。也可以使用O-N-O密封结构。另外，也可以使用其他介电材料。密封结构还可以包括透明介电材料的多个交替设置的层。相信该结构可以提供意想不到的效果，因为任意的微裂缝或针孔在第一层中处于第一位置处，并且由于第二层的不同结构，在第二层中处于不同位置处，且在该层中具有不同结构。在任何第三层中，微裂缝或针孔又将处于另一位置。通过这种方式，实际上没有连续的路径通过密封结构。

Claims (19)

1、一种用于显示装置(1)的密封结构(6)，其特征在于该密封结构(6)包括：在所述装置(1)上形成的第一介电材料构成的第一层(7)；和在第一层(7)上形成的第二介电材料构成的第二层(8)。
2、根据权利要求1所述的密封结构，其中在第二层(8)顶部形成至少一个第三介电材料构成的第三层(9)。
3、根据权利要求1或2所述的密封结构，其中所述介电材料是透明的。
4、根据权利要求1或2所述的密封结构，其中与可能使用者面对的至少一个外层(8；9)包括抵抗空气侵蚀的介电材料。
5、根据权利要求2所述的密封结构，其中第一和第三介电材料基本相同。
6、根据权利要求5所述的密封结构，其中第一和第三介电材料为氮化硅。
7、根据权利要求1所述的密封结构，其中在氧化硅、氧氮化硅、氧氟化硅、氧化钛、氧化钽、氧化锆、二氧化铪、氧化铝或者其混合物中选择第二介电材料。
8、根据权利要求1所述的密封结构，还包括一吸气层。
9、根据权利要求1所述的密封结构，还包括设置在所述介电层之间的有机聚合物层。
10、根据权利要求9所述的密封结构，还包括处于有机聚合物顶部，并且在第二介电材料层之前形成的吸气层。
11、一种用于使显示装置(1)密封的方法，包括以下步骤：
-在所述显示装置(1)上形成第一介电材料构成的第一层(7)，和
-在第一层(7)的顶部形成第二介电材料构成的第二层(8)。
12、根据权利要求11所述的方法，还包括在第二层(8)的顶部形成至少一第三介电材料构成的第三层(9)的步骤。
13、根据权利要求12所述的方法，其中第一与第三介电材料相同。
14、根据权利要求11或12所述的方法，其中使用低温等离子体增强CVD方法形成所述的层(7，8，9)。
15、一种显示装置(1)，其包括基板(5)和至少一个根据权利要求1所述的密封结构(6)。
16、根据权利要求15所述的显示装置，其中至少在显示装置(1)面对可能使用者一侧形成所述至少一个密封结构。
17、根据权利要求15所述的显示装置，其中在显示装置与基板(3)之间设置至少一个密封结构。
18、根据权利要求15所述的显示装置，其中所述密封结构包括一吸气层。
19、根据权利要求15所述的显示装置，其中所述密封结构包括一有机聚合物层。
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