TW201440278A

TW201440278A - 有機發光顯示裝置及其製造方法

Info

Publication number: TW201440278A
Application number: TW102139292A
Authority: TW
Inventors: Sang-Wook Sin; Seon-Young Jung; Il-Sang Lee; Dong-Jin Kim; Jin-Woo Park
Original assignee: Samsung Display Co Ltd
Priority date: 2013-04-03
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2014-10-16
Also published as: KR20140120541A; US20140299847A1; CN104103664A; US9196863B2

Abstract

為了提供堅固之封裝結構，提供一種有機發光顯示裝置，其包含：基板；於基板上，包含第一電極、有機發光體及第二電極之層狀結構之有機發光體；配置以覆蓋有機發光體，並由包含錫氧化物、磷氧化物及錫氟化物之第一無機混合物形成之第一無機膜；以及配置以覆蓋第一無機膜，並包含錫氧化物及磷氧化物之第二無機膜。

Description

有機發光顯示裝置及其製造方法

相關申請案之交互參照

【0001】

本申請案主張於2013年4月3日向韓國智慧財產局提出之韓國專利申請號第10-2013-0036439號之優先權及效益，其全部內容係於此併入作為參考。

【0002】

本發明之一或多個實施例係關於包含薄膜封裝體之一種有機發光顯示裝置及此有機發光顯示裝置之製造方法。

【0003】

有機發光顯示裝置為具有寬廣之可視角、良好之對比度、快速之反應，及具備出色之亮度、驅動電壓及反應速度之自體發光裝置。有機發光顯示裝置可顯示多樣化之顏色。

【0004】

然而有機發光顯示裝置可包含含有容易變質，且易受濕氣、氧氣等傷害之有機材料之有機發光二極體(OLED)。因此有機發光二極體需要堅固之封裝體以保護其受到外部環境影響。

【0005】

本發明實施例之一態樣系針對包含堅固封裝體之有機發光顯示裝置及此有機發光顯示裝置之製造方法。

【0006】

根據本發明之實施例，提供一種有機發光顯示裝置，其包含：基板；包含第一電極、有機發光層及第二電極之層狀結構之有機發光體於基板上；配置以覆蓋有機發光體，並由包含錫氧化物、磷氧化物及錫氟化物之第一無機混合物形成之第一無機膜；以及配置以覆蓋第一無機膜，並包含錫氧化物及磷氧化物之第二無機膜。

【0007】

一實施例中，第一無機混合物之黏性轉變溫度低於有機發光體之變性溫度。

【0008】

一實施例中，第一無機混合物包含範圍約45至85莫耳百分比之錫氧化物。

【0009】

一實施例中，第一無機膜與第二無機膜相較下更加堅固與緻密。

【0010】

一實施例中，第一無機膜配置以環境元件之覆蓋外部表面。

【0011】

一實施例中，第二無機膜與第一無機膜相較下對濕氣之較不敏感。

【0012】

一實施例中，第一無機混合物及第二無機膜各進一步包含磷酸硼、鈮氧化物、鎢氧化物、硼氧化物及/或鉛氟化物。

【0013】

一實施例中，有機發光顯示裝置進一步包含位於有機發光體及第一無機膜間，並包含有機材料及/或無機材料之底部層。

【0014】

一實施例中，有機發光顯示裝置進一步包含位於第一無機膜及第二無機膜間，並包含有機材料及/或無機材料之中間層。

【0015】

一實施例中，有機發光顯示裝置進一步包含位於有機發光體及第一無機膜間，並包含有機材料及/或無機材料之底部層，以及位於第一無機膜及第二無機膜間，並包含有機材料及/或無機材料之中間層。

【0016】

根據本發明之另一實施例，提供一種有機發光顯示裝置之製造方法，方法包含：形成有機發光體以包含第一電極、有機發光層及第二電極之層狀結構於基板上；由包含錫氧化物、磷氧化物及錫氟化物之第一無機混合物形成第一無機膜並覆蓋有機發光體；以及形成包含錫氧化物及磷氧化物第二無機膜，並覆蓋第一無機膜。

【0017】

一實施例中，第一無機膜之形成包含：藉由提供第一無機混合物於有機發光體上形成第一前無機膜；以高於第一無機混合物之黏性轉變溫度但低於有機發光體之變性溫度之溫度加熱第一前無機膜；以及凝固加熱之第一前無機膜以形成第一無機膜。

【0018】

一實施例中，第一前無機膜之形成包含以濺鍍製程提供第一無機混合物於有機發光體上。

【0019】

【0020】

一實施例中，第二無機膜之形成包含以濺鍍製程提供錫氧化物及磷氧化物於第一無機膜上。

【0021】

一實施例中，第二無機膜與第一無機膜相較下對濕氣較不敏感。

【0022】

【0023】

一實施例中，有機發光顯示裝置之製造方法進一步包含形成於有機發光體及第一無機膜間，並包含有機材料及/或無機材料之底部層。

【0024】

一實施例中，有機發光顯示裝置之製造方法進一步包含形成於第一無機膜及第二無機膜間，並包含有機材料及/或無機材料之中間層。

【0025】

一實施例中，有機發光顯示裝置之製造方法，進一步包含形成於有機發光體及第一無機膜間，並包含有機材料及/或無機材料底部層；以及形成於第一無機膜及第二無機膜間，並包含有機材料及/或無機材料之中間層。

【0026】

根據本發明之實施例，提供一種有機發光顯示裝置，其具有包含改進之第一無機膜及對濕氣較不敏感之第二無機膜之堅固封裝結構，及此有機發光顯示裝置之製造方法。

1．．．基板

2．．．有機發光體

10．．．薄膜封裝體

11．．．第一無機膜

12．．．第二無機膜

13．．．底部層

14、23．．．中間層

15．．．環境產生元件

21．．．底部電極

22．．．頂部電極

24．．．絕緣膜

II．．．部分

OLED．．．有機發光二極體

【0027】

藉由結合附圖及以下實施例之描述此些其及其他態樣將變得清楚明顯且更加易於理解，其中：

【0028】

第1圖係為描繪根據本發明例示性實施例之有機發光顯示裝置之橫截面示意圖；

【0029】

第2圖為第1圖之部分II之放大圖；

【0030】

第3圖至第5圖係為描繪根據本發明實施例之第1圖之裝置之製造方法之橫截面圖；

【0031】

第6圖係為描繪根據本發明另一實施例之有機發光顯示裝置之橫截面示意圖；

【0032】

第7圖係為描繪根據本發明另一實施例之有機發光顯示裝置之橫截面示意圖；以及

【0033】

第8圖係為根據本發明另一實施例之有機發光顯示裝置之橫截面示意圖。

【0034】

現在將詳細參考其範例描繪於附隨圖式中之實施例。全文中相似之標號標示相似之元件。此方面，本實施例可具不同形式且應解釋為不因此處之敘述而受到限制。因此經由參考附圖實施例僅描述於下以解釋本敘述之態樣。此處使用之用語「及/或 (and/or)」包含一或多個相關條列物件任意或全部組合。

【0035】

為了清楚描述本發明，將省略或簡述與本發明之實施例實質上無關之表示/敘述。此外為了清楚描述圖中之各種層及區域，將誇大或放大厚度及區域。

【0036】

整份說明書中，相同或相似之元件將一致地以相同標號標出。此外，像是「第一」及「第二」之用語用以分辨一元件與另一元件，且本發明不因此而受限。此外，當一層、區域、元件等被描述為於另一元件「上(on)」或「以上(above)」時，其敘述不僅指出該元件直接於另一元件上之事實，也代表其他層、區域、元件等存在兩元件間。

【0037】

本發明將參照如圖中所示之本發明之例示性實施例進行更詳細的說明。

【0038】

第1圖係為根據本發明實施例之有機發光顯示裝置之橫截面圖。第2圖係為第1圖之部分II之放大圖。第3圖至第5圖係為描繪第1圖之裝置之製造方法之橫截面圖。以下為參考第1圖至第5圖之有機發光顯示裝置之結構及製造方法之描述。

【0039】

參考第1圖及第2圖，有機發光顯示裝置包含基板1、提供於基板1上之有機發光體2及封裝有機發光體2之薄膜封裝體10。

【0040】

基板1可由塑膠或透明玻璃材料形成。基板1可為硬性，無法彎曲或對折。然而基板1也可為可撓式或可對折以使基板可被彎曲或對折。可撓式或可對折之基板1可由透明塑膠膜及/或透明薄玻璃膜形成。

【0041】

有機發光體2包含有機發光二極體(OLED)。有機發光二極體包含底部電極21、中間層23及頂部電極22之層。底部電極為每一像素圖樣化，因此以如第2圖所示之島狀形式提供。然而本發明之實施例不限於島狀形式，且於本發明之實施例中，底部電極21可為線性或平面形式。

【0042】

絕緣膜24進一步提供於底部電極上，覆蓋底部電極21之邊緣並使其中心外露。

【0043】

中間層23形成於底部電極21上且包含發光之有機發光層。中間層23以有機材料形成。若底部電極21用作為陽極，則於底部電極與有機發光層間，依序提供電洞注入層(HIL)與電洞傳輸層(HTL)。此外，於此實施例中，因頂部電極22用作為陰極，有機發光層與頂部電極22間，依序提供電子傳輸層(ETL)及電子注入層(EIL)。當然，功能層之種類、數量及順序可根據包含於有機發光層內之有機材料種類而有所不同。此外，底部電極21及頂部電極22可具有彼此相反之電極。

【0044】

發光層可為每一像素圖樣化。功能層(如電洞注入層、電洞傳輸層、電子注入層及電子傳輸層)可如第2圖所示，共同地形成於整個基板上。然而，本發明不限於第2圖所示者。相反地，有機發光層可形成於整個基板上。舉例而言，發出紅、綠及藍光之多重有機發光層可垂直向上堆疊或合併(或結合)在一起以發出白光。(此處用於發出白光之顏色結合不限於紅、綠及藍光)另一方面，為轉換發出之白光為不同顏色(如預定顏色)，須另外提供顏色轉換層或彩色濾光片。

【0045】

頂部電極22係在中間層23上，位於底部電極21之相對位置。頂部電極22可共同地形成於整個基板1上。於有機發光顯示裝置為底部發光裝置，亦即表示光係朝向基板1發射之情況中，底部電極21係以透明導電氧化物(TCO)如銦錫氧化物(ITO)形成以作為透明電極，且頂部電極22係以厚低電阻金屬如鎂形成以作為反射電極。相反地，於有機發光顯示裝置為頂部發光裝置，亦即表示光係朝向基板1之相對側(或於面向遠離基板1之方向)發射之情況中，底部電極21進一步包含反射層如銀層作為反射電極，頂部電極係以薄低電阻金屬形成以作為半透光電極。

【0046】

雖然未出現於圖中，可進一步具有以有機材料製成之保護膜於頂部電極22上，以保護頂部電極22並提供較佳之平整表面。特別是當有機發光顯示裝置為頂部發光裝置時，具有高折射率之有機薄膜之保護層可藉由配合折射率以增加有機發光層之光擷取能力。

【0047】

雖然未出現於第1圖及第2圖中，當有機發光顯示裝置為主動陣列式顯示裝置時，可進一步提供驅動電路予有機發光體2。驅動電路電性結合(或電性連結)至每一有機發光二極體且包含至少兩薄膜電晶體及至少一電容。驅動電路根據通過線路得到之信號，供應驅動電流至有機發光二極體並因此驅動有機發光二極體。

【0048】

以下參考第3圖至第5圖詳述第1圖之裝置之製造方法。

【0049】

參考第3圖，首先有機發光體2形成於基板1上。因有機發光二極體包含有機材料且因此容易因濕氣及氧氣變質，需要保護有機發光體2免於外部之濕氣及氧氣。為了提供保護，薄膜封裝體10形成於有機發光二極體上。若封裝體以薄膜形式形成，則封裝體可易於彎曲或對折。

【0050】

根據本發明之實施例，薄膜封裝體10以無機材料形成。薄膜封裝體10係由多層無機材料形成，如兩層無機薄膜。薄膜封裝體10包含覆蓋並封裝有機發光體2之第一無機膜11及覆蓋第一無機膜11並因此封裝有機發光體2之第二無機膜12。

【0051】

第一無機膜11係由錫氧化物、磷氧化物及錫氟化物之第一無機混合物形成。此處之無機混合物為低溫黏性轉變(LVT)無機材料。低溫黏性轉變之「溫度」並非指低溫黏性轉變之無機材料之黏度由「固態」轉變為完美「液態」之溫度；而是指使低溫黏性轉變無機材料之黏度具至少「流動性」之最低溫度。

【0052】

第一無機混合物之黏性轉變溫度應低於有機發光體2之變性溫度。舉例而言，第一無機混合物之黏性轉變溫度大約低於約100 ℃。有機發光體2之變性溫度表示包含於有機發光體2中之材料之變性溫度，亦即，更具體而言，表示可能改變包含於有機發光體2內材料之物理及/或化學性質之溫度。例如，包含於有機發光體2中之材料之變性溫度可參照包含於有機發光體2之有機層中之有機材料之玻璃轉變溫度(Tg)。玻璃轉變溫度可由執行熱分析，對有機發光體2包含之材料使用熱重力分析(TGA)及微差掃描熱分析(DSC)計算。因此經過分析，其玻璃轉移溫度可得到為約110 ℃以上。

【0053】

第一無機混合物可包含錫氧化物(氧化錫(SnO)或二氧化錫(SnO₂))、磷氧化物(氧化磷(P₂O₂))及錫氟化物(二氟化錫(SnF₂))。於第一無機混合物中，可包含約45至85mole% (莫耳百分比)之錫氧化物。此處錫氧化物、磷氧化物及錫氟化物之mole%總和應為100%。

【0054】

錫氟化物降低第一無機混合物之黏性轉變溫度。若錫氟化物包含少於45莫耳百分比，第一無機混合物之黏性轉變溫度大於有機發光體2之變性溫度。則有機發光體2將於修復製程(healing process)中受損，此將於後進一步解釋。另一方面，若包含大於85莫耳百分比之錫氟化物，第一無機膜11可不自第一無機混合物形成。因形成第一無機膜11包含使第一無機混合物流體化然後使其凝固。此過程中，錫氧化物及磷氧化物扮演主要角色；因此，若錫氟化物包含大於85莫耳百分比，第一無機混合物將無法完全流體化及凝固，因此無法形成第一無機膜11。

【0055】

第一無機混合物可進一步包含添加物；添加物可為鎢氧化物(三氧化鎢(WO₃))、鈮氧化物(氧化鈮(NbO)、二氧化二鈮(Nb₂O₂))、磷酸硼(BPO₄)及鉛氟化物(二氟化鉛(PbF₂))至少其中之一。於實施例中，添加物不可以大於5莫耳百分比包含於第一無機混合物中。添加物可增加第一無機膜11之耐用度及光穿透率，且亦可控制表面強度及第一無機膜11之調整楊氏模數及熱膨脹係數(CTE)。

【0056】

另一方面，第一無機混合物可組成如下表1所述。表1根據第一無機混合物之各組成，紀錄黏性轉變溫度值。

【0057】

表1

【0058】

以下為形成第一無機膜11之製程及第一無機膜11之特性。

【0059】

當形成第一無機膜11時，首先由第一無機混合物形成第一前無機膜以覆蓋有機發光體2。

【0060】

第一前無機膜可由濺鍍第一無機混合物形成；更確切地，由氧化錫-二氟化錫-五氧化二磷-三氧化鎢組成之無機混合物層可由濺鍍形成。濺鍍法採用雙旋轉標靶法或使用直流(DC)脈衝電源之面向標靶法的其中之一，且可具有掃描用之移動基板。此處，可使用約4千瓦-20千瓦及/或0.3帕-1.5帕之氬電漿，且可經由重複掃描數次後，形成第一前無機膜之所需厚度。因此，第一前無機膜形成約1微米之厚度。

【0061】

然而形成第一前無機膜之方法不受上述方法限制；第一前無機膜亦可藉由使用像是蒸鍍、真空沉積、低溫沉積、電漿輔助化學氣相沉積(PCVD)、電漿離子輔助沉積(PIAD)、狹縫塗佈、急速蒸鍍、電子束塗佈或離子電鍍等方法形成。

【0062】

形成第一前無機膜後，第一前無機膜被修復(healed)(如退火)第一前無機膜，修復(如退火)係藉由於高於黏性轉變溫度及小於有機發光體之變性溫度之溫度加熱第一前無機膜。根據錫氟化物之含量，第一前無機膜之黏性轉變溫度可有所不同。舉例而言，根據表1，第一前無機膜之加熱可以介於約71 ℃至100 ℃間之溫度進行1至3小時。藉由於如上述適當之溫度下進行修復，第一前無機膜可為流體化且可避免有機發光體變性。修復可於真空環境、惰性氣體環境下，如氬氣環境下，藉由紅外線爐進行，以避免有機發光體因為第一前無機膜之針孔暴露於外界環境下。修復也可藉由雷射掃描進行。

【0063】

透過修復，包含於第一前無機膜之第一無機混合物可被流體化，流體化之第一無機膜具可流動性。因此，當進行修復時，將發生以下兩現象：

【0064】

1)第一無機混合物可流動並填滿介於環境產生元件15及有機發光體2間之空隙。此處之環境產生元件15之用語代表當形成有機發光體2時，不可避免地自外界產生之雜質粒子。環境產生元件15為來自外界之微粒(如灰塵、髒污)或形成有機發光體2後殘留其上之微粒(如於形成頂部電極22層後殘留之用於形成頂部電極22之材料之微粒)及/或等。環境產生元件15可為不同材料，如有機、無機、有機/無機結合材料。

【0065】

2)流體化之第一無機混合物流動並填滿第一前無機膜之針孔。

【0066】

完成修復後，凝固流體化之第一無機混合物，從而形成緻密且堅固之無任何針孔之第一無機膜11。須避免針孔係因為針孔可縮短有機發光顯示裝置之壽命；針孔提供空間予最終造成漸進黑斑及使薄膜封裝體收縮等之外部濕氣及氧氣。除了除去針孔外，修復後緻密且堅固之第一無機膜11亦可完全覆蓋環境產生元件15，從而可避免外部濕氣及氧氣透過環境產生元件15造成之空隙滲入。

【0067】

總結而言，與有機發光體2直接接觸之第一無機膜11係藉由修復於低於有機發光體2之黏性轉變溫度之溫度流體化之第一無機混合物而形成。因此，第一無機膜11以緻密、堅固、無瑕之狀況下形成且不損傷有機發光體2。

【0068】

然而，存在因第一無機膜11包含錫氟化物造成之問題。雖然錫氟化物降低第一無機膜11之黏性轉變溫度，但錫氟化物對濕氣相當敏感。因此，若薄膜封裝體10僅由第一無機膜11形成，隨著時間增加，薄膜封裝體10之阻障品質可能因外部濕氣而降低。為解決此問題，根據本發明之實施例，將具有良好阻障品質之第二無機膜12(像是，例如於以下表2所標示)額外地形成於第一無機膜11上。

【0069】

第二無機膜12包含錫氧化物(如氧化錫、二氟化錫)及磷氧化物(如五氧化二磷)。第二無機膜12不包含錫氟化物(如二氟化錫)。錫氧化物及磷氧化物對濕氣及氧氣感度極低，且具有良好之抗濕氣及氧氣之阻障品質。

【0070】

第二無機膜12進一步包含添加物如鎢氧化物(三氧化鎢)、鈮氧化物(氧化鈮、二氧化二鈮)及磷酸硼，鉛氟化物(二氟化鉛)。然而第二無機膜12也可包含其他添加物。

【0071】

包含錫氧化物及磷氧化物之第二無機混合物同樣為低溫黏性轉變(LVT)無機材料。然而，第二無機混合物之黏性轉變溫度可高於有機發光體2之變性溫度。因此，第二無機膜12將不經過修復過程。

【0072】

第二無機混合物可如表2所述組成。表2亦根據第二無機混合物之個別組成記錄其阻障品質值。為了參考，阻障品質之測量藉由將包含如表2中所述組成之第二無機膜12(包含於薄膜封裝體中)之有機發光顯示裝置之樣品暴露於85 ℃ 與濕度85%之環境下約1000小時。約1000小時後，測試有機發光顯示裝置以判定裝置是否有任何盲點(黑斑)或縮減或變形。參考表2，縱使於高溫高濕度之環境下，第二無機膜12維持出色之阻障品質(如以下表2所標示)。
表2

【0073】

以下為第二無機膜之製造方法。

【0074】

參考回第1圖，第二無機膜12係由第二無機混合物形成以覆蓋第一無機膜11。

【0075】

第二無機膜12可藉由濺鍍第二無機混合物形成；更確切地，由氧化錫-五氧化二磷組成之無機混合物之層可藉由濺鍍形成。濺鍍之方法可與前述用於形成第一前無機膜之方法相同或相似。

【0076】

然而，形成第二無機膜之方法不限於上述方法；第二無機膜亦可藉由使用像是蒸鍍、真空沉積、低溫沉積、電漿輔助化學氣相沉積(PCVD)、電漿離子輔助沉積(PIAD)、狹縫塗佈、急速蒸鍍、電子束塗佈或離子電鍍之方法形成。

【0077】

與第一無機膜11不同，第二無機膜12不經過修復過程。因此，相較於第二無機膜12，第一無機膜11更為堅固及緻密。

【0078】

總結而言，根據本發明之實施例，薄膜封裝體10包含第一無機膜11及第二無機膜12並從而創造出堅固之封裝結構。第一封裝體11可被熔融及凝固，且從而變得堅固與緻密，且避免有機發光體2變質及埋住環境產生元件15。此外，因第二無機膜12相較於第一無機膜11，對濕氣及氧氣不非常敏感，第二無機膜12具有出色之阻障品質。

【0079】

第6圖係為描繪根據本發明另一實施例之有機發光顯示裝置之橫截面圖。參考第6圖，底部層13進一步形成於有機發光體2及第一無機膜11間。底部層13係直接形成於有機發光體2上，並從而提供平整之表面於有機發光體2上。此外，底部層13與有機發光體2及第一無機膜11間之熱膨脹係數(CTE)相符，因此避免因與有機發光體2之上側及第一無機膜11間之熱膨脹係數之差異造成不良之介面附著。因此底部層13增進有機發光體2及第一無機膜11間之介面附著度。進一步地，底部層13於形成第一前無機膜時，保護有機發光體2之上部如頂部電極22或保護層。

【0080】

底部層13包含一或多種無機及有機材料，且可以單層或多層形成。舉例而言，底部層13包含鎢氧化物、矽氮化物、矽化合物及/或一或多種各種適合之高分子物質單體。

【0081】

底部層13可由如塗佈、化學氣相沉積、蒸鍍、真空沉積或低溫沉積之不同方法形成，然而，底部層13之形成不受上述方法限制。

【0082】

第7圖係為描繪根據本發明另一實施例之有機發光顯示裝置之橫截面圖。參考第7圖，與第1圖所述之實施例相比，第一無機膜11及第二無機膜12間進一步形成中間層14。中間層14於形成第一無機膜11後及形成第二無機膜12前，保護第一無機膜11避免受到濕氣及氧氣影響。進一步地，中間層14與第一無機膜11及第二無機膜12間之熱膨脹係數(CTE)相符，因此增強第一無機膜11及第二無機膜12間之介面附著度。

【0083】

如同於底部層13中，中間層14可包含一或多種無機及有機材料，且以單層或多層形成。舉例而言，中間層14可包含鎢氧化物、矽氮化物、矽化合物及/或一或多種各種適合之高分子物質單體。

【0084】

中間層14可由如塗佈、化學氣相沉積、蒸鍍、真空沉積或低溫沉積之不同方法形成；然而，中間層14之形成不受上述方法限制。

【0085】

第8圖係為描繪根據本發明另一實施例之有機發光顯示裝置之橫截面圖。第8圖所示之實施例為第6圖及第7圖實施例之結合。底部層13提供於有機發光體2及第一無機膜11間，中間層14提供於第一無機膜11及第二無機膜12間。底部層13及中間層14之形式、組成、製造方法、材料、功能及特性均已於述於其上。因此將不提供重複之敘述。

【0086】

雖然本發明已藉由參照其實施例而具體描述及顯示，領域內之通常知識者將瞭解的是，可對其進行各種形式及細節上適合之改變而不脫離由附隨申請專利範圍所定義之本發明之精神與範疇及其等效配置。