CN1947278B - 用于有机电子元件的封装及其制造方法和用途 - Google Patents
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Abstract
通过本发明首次公开了具有高密封性的，远远超越迄今已知的封装技术的封装，因为封装的薄弱环节如封壳到基底的过渡或整个电子元件被保护膜覆盖。
Description
本发明涉及一种根据改进技术的有机电子元件的封装，所述改进鉴于其密封性，以及这种封装的制造方法和用途。
已知的有机电子元件例如是聚合物芯片、有机光电元件和/或有机发光二极管。所有这些有机电子元件都包含至少一个有机活性层，其中这种层的材料或其它存在于该层构造中的材料通常是氧化敏感和/或湿度敏感的，因此通常必须整体保护电子元件免受环境影响。
在整个有机电子学的经济转变下，元件的使用寿命通过起决定作用因素之一的有机活性层的稳定性来确定。其中存在的问题是，至今还没有发现一种技术，通过该技术可以保护有机发光二极管例如对抗环境影响，使有机元件的功能性保持3年或更多年的稳定。
目前，通常通过封装来保护有机电子元件防空气和湿气，其中将玻璃盖或金属盖盖到部件上并固定在基底上。所述封装同时保护元件免受机械损伤，并在封壳的内侧还可额外固定干燥剂/抗氧化剂等。
但是使用所述封装的方法的缺点是，在基底、结合端的粘合剂和封壳之间的材料边界上发生空气湿度和氧气的扩散，该扩散严重影响了结构的密封性，并且尤其是显著降低了元件的使用寿命。
最近，如在US2003/0143423中提出了一种具有双重粘合的封装“边缘涂层”，其中首先，优选内部粘合，封壳尽量牢地固定在基底上，其次，优选外侧粘合，尽量防止湿气和氧气穿透。另一方面，这种封装的缺点是，沿着不同材料(基底、粘合剂、封装)的材料边界形成扩散通道，由于该扩散通道，所以最终没有得到封装的最佳密封性，而是相反地仍然由于环境影响造成更多的元件损伤。尤其，由此通过沿着材料边界的扩散可以确定整个构造的封锁作用，并因此大于通过粘合剂体积的扩散。
由此，本发明的目的是，提供一种用于有机电子元件的封装，该封装对于造成损伤的环境影响如空气湿度和/或氧气提供了机械保护和最佳密封性。
因此本发明的主题是一种用于有机电子元件的封装，其特征在于，被封装的元件至少部分以保护膜来覆盖。此外本发明的主题是一种用于制造封装的方法，所述封装用保护膜覆盖，并且最后，本发明的主题是根据前述任一项的封装来保护有机电子元件的用途，所述有机电子元件如有机发光二极管、聚合物芯片和/或有机光电元件和/或电化学元件和/或有机基础上的显示应用。
通过封装实现了保护元件抗机械损伤，其中通过至少部分用保护膜覆盖，实现了对抗湿气和氧气的提高的密封性。
在有机电子元件上的形状稳定的覆盖层被称为封装，其中形状稳定的、罩在元件上的覆盖层作为例如由金属和/或玻璃构成的、完成的封壳，通常位于基底上或在基底上齐平地结束，并且然后与基底粘合。还可以设想由网状连接的合成材料构成的封壳形式，其中在可塑性成形的变形处理中施加所述合成材料并通过随后的硬化实现它的形状稳定性。在封壳由合成材料制成的情况下，可以通过加入适当的填充剂使封壳具有不同的特性如导热性(用于导出产生的热)、吸收性等。
无论如何，所述封装在某种程度上是机械稳定的，并且由抗环境影响如湿气和/或氧气的密封材料构成。
所述封装优选地与基底至少粘合一次，使得基本上存在完成封装的有机电子元件，随后根据本发明，例如在封装的薄弱环节上、如从封装到基底的过渡上额外地通过施加保护膜来保护和密封。
通过覆盖保护膜来额外密封可以只在封装的薄弱环节上进行，或优选地在元件的整个外侧进行，使得被封装的元件全部用阻挡薄膜保护膜覆盖。
所述保护膜优选包含在密封技术中已知的“阻挡薄膜”。这种膜的特色首先在于其极低的渗透率，并由此显著地减少环境影响如湿气和/或氧气的入侵。所述保护膜可以由有机或无机材料构成，即在材料方面并不是确定的。与在封装中类似，任选可以通过加入适当的填充剂赋予保护膜某种特性(导热性、颜色、吸收特性等)。
阻挡薄膜族不仅包含无机材料还包含有机材料。针对这些材料的类，它们的特征在于，即使作为薄层(层厚度小于1mm)实施时也具有低渗透率。
这些膜可以、但不必一定包含多层。
无机层类不排他地包含金属氧化物、金属氮化物、金属氮氧化物、硅化合物的材料和所有其它形式的陶瓷化合物。
有机材料类在此意义上包含有机化合物、优选为聚合的化合物，如尤其是聚对二甲苯、氟代碳水化合物、丙烯酸酯、聚酯化合物等，但不排他。
如果所述保护膜包含多层或多叠，有机和无机层可以以任意顺序设置。有机和/或无机叠合可以通过已知技术而彼此重叠地沉积、彼此重叠地被压成薄片或以另外的方法作为单层膜施加到待涂布的面上。优选的是，对于保护膜使用一种材料，与传统的粘合剂(即使这些粘合剂被填充以吸收剂)在封装时所提供的相比，该材料至少具有针对湿气和/或氧气的更好的隔离作用。
所述保护膜的厚度可以从约1nm至500μm变化。优选的是，在无机膜的情况下，保护膜的厚度处于1nm至10μm、特别是5nm至1μm的范围中，在有机膜的情况下，保护膜的厚度处于500nm至100μm、特别是1μm至50μm的范围中。
所述保护膜可以借助不同技术来施加或沉积，举例来说是下列方法：化学气相沉积、物理气相沉积、湿化学沉积，如旋涂、浸涂、滴涂，印刷技术如模板印刷、刮板印刷、丝网印刷，喷墨方法、喷溅、等离子体涂布方法、等离子体聚合方法、层压方法、热封、迁移技术、(如热迁移)、焊接方法和压铸。
根据本方法的一种实施形式，在沉积期间元件在高真空室中。
根据另一种实施形式，在沉积期间元件处于降低的压力之下而不是在高真空中。
根据一种优选的实施形式，这样选择阻挡薄膜保护膜的材料，使其可以通过化学气相沉积(CVD)来施加。由于在CVD时分子较少地定向，所以用这种方法可以制造准任意形状的三维保护膜覆盖层，即也完全与待覆盖的封装元件匹配。
本方法的另一种优选扩展方案的目的在于，将元件的热负荷最小化。为此这样地选择用于保护膜的至少一个无机层的材料，使得可以在很低的温度时，如小于300℃、特别是小于100℃时，进行例如等离子体支持的CVD涂布，以不影响元件的功能性以及将热膨胀的后果最小化。对此适合的材料是氮化硅。
在本方法的另一有利的扩展方案中，将这样选择用于形成阻挡薄膜保护膜的涂层的有机材料，使得可以进行CVD涂布或等离子体聚合。在此尤其有利的是，薄膜很快完成并且提供与物体的形状一致的涂布。对此适合的材料是聚对二甲苯。聚对二甲苯族此外包含改性形式如聚对二甲苯、聚氯代对二甲苯、聚二氯代对二甲苯和聚氟代对二甲苯的。它们通过碳六环上的取代来区分，所述碳六环两侧与CH2基团结合。在聚对二甲苯的情况下不存在取代，聚氯代对二甲苯有一个氯，聚二氯代对二甲苯有两个氯以及聚氟代对二甲苯有一个氟。特别是具有聚氯代对二甲苯的涂层，其由于已知的最好的湿气封锁从而是优选的。
在本发明的另一种扩展方案中，用以覆盖被封装元件的阻挡薄膜保护膜包含至少一个由有机和/或无机材料构成的层。在此，例如交替地施加有机和无机层。
根据一种实施形式，在施加阻挡薄膜保护膜之前，进行元件与尤其是连接线的接触，该连接线使得有机电子元件与外部的控制电子设备或读取电子设备或其它连接(接地)接触。
下面依据实施例进一步阐述本发明：
附图示出了通过被封装的并且根据本发明用保护膜覆盖的有机电子元件的横截面。
可以看到基底1，元件设置在其上。上面可以看到元件3，包含不同的活性层和封装5，该封装5用粘合剂4固定在基底1上。保护膜2位于封装5上，该保护膜2还部分覆盖了基底1。
通过本发明首次公开了具有高密封性的、远远超越迄今已知的封装技术的封装，因为封装的薄弱环节如封壳到基底的过渡或整个电子元件都被保护膜覆盖。
Claims (20)
1.一种用于设置在基底上的有机电子元件的封装，其特征在于，所述元件封装在与基底粘合的形状稳定的封壳中，其中所述元件至少在从所述封装到所述基底的过渡区域中被保护膜覆盖，其中所述保护膜由与将所述封装粘合到所述基板所用的粘合剂相比对湿气和/或氧气具有更好隔离作用的材料组成。
2.根据权利要求1的封装，其中所述元件的整个外侧以保护膜覆盖。
3.根据前述权利要求1或2的封装，其中所述保护膜至少包含阻挡薄膜。
4.根据前述权利要求1或2的封装，其中所述保护膜包含氮化硅层。
5.根据前述权利要求1或2的封装，其中所述保护膜包含聚氯代对二甲苯层。
6.根据前述权利要求1或2的封装，其中所述保护膜的厚度在1nm至500μm的范围中。
7.根据前述权利要求1或2的封装，其中所述保护膜包括多层或多叠。
8.一种用于制造根据前述权利要求任一项的封装的方法，其中首先将基底上的有机电子元件用封壳盖上，随后将所述封壳固定在所述基底上，之后将被封装的所述元件至少部分地用保护膜覆盖。
9.根据权利要求8的方法，其中用选自包括下列方法的组的方法，将所述保护膜施加到被封装的所述元件上：
化学气相沉积、物理气相沉积、湿化学沉积、印刷技术喷溅、等离子体涂布方法、等离子体聚合方法、层压方法、热封、迁移技术、焊接方法和压铸。
10.根据权利要求9的方法，其中所述迁移技术为热迁移。
11.根据权利要求9的方法，其中所述湿化学沉积为旋涂、浸涂或滴涂。
12.根据权利要求9的方法，其中所述印刷技术为模板印刷、刮板印刷、丝网印刷或喷墨方法。
13.根据权利要求8到12任一项的方法，其中所述保护膜的施加至少部分地在减压下进行。
14.根据权利要求8到12任一项的方法，其中所述保护膜的施加至少部分地在高真空中进行。
15.根据权利要求8到12任一项的方法，其中所述保护膜的施加至少部分地通过化学气相沉积进行。
16.根据权利要求15的方法，其中所述化学气相沉积在等离子体支持下进行。
17.根据权利要求8到12任一项的方法，其中在施加所述阻挡薄膜保护膜之前，实现元件与尤其是连接线的接触，所述连接线使得所述有机电子元件与外部的控制电子设备或读取电子设备和/或其它连接接触。
18.根据权利要求17的方法，其中与所述有机电子元件接触的所述其它连接是接地。
19.根据前述权利要求1～7中之一的封装用来保护有机电子元件的用途。
20.根据权利要求19的用途，其中所述有机电子元件是有机发光二极管、聚合物芯片和/或有机光电元件和/或电化学元件和/或基于有机物的显示应用。
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