TW447146B - Passivation of organic devices - Google Patents

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A7 4471 4 6 五、發明説明（1 ) --- 參考先前應用 本應用於1995年11月30曰，在美國提出申請，爲專利應 用第 08/565,124 號。 發明範圍 衣發明係關於有機裝置，且更特定言之，係關於在塑膠 基材上經鈍化的有機裝置之形成。 發明背景 目前，利用有機顯示器的裝置，例如聚合物發光裝置' 是有潛力做爲多種有效且直接覲察型式之顧示器，諸如數 罕式手錶、電話、頂部磨光電腦、記綠器、網狀電話、計 斗器及其類似物3有機發光裝置通常组裝簡單、非常容易 而且便宜，不像無機發光裝置。所以也易於獲得多種 及大面積的裝置3 普通有機LED是組裝在玻璃基材上，因爲坡璃對於氧氣 和水蒸氣的低穿透性、水蒸氣和氧氣會導致腐蝕、其他形 式的分解，而且損害有機L E D的可靠性。本發明的構想， 係利用塑膠做爲組成有機L E D的承載基材3傳統的塑膠多 少都易於穿透氧氣和水分。當在塑膠基材上形成有機L E D 時’必須降低並減少氧氣和水分擴散過塑膠基材，在先前 <次明此是會導致有機l e d的分解=再者，l E D的額外有 機組件也容易和氧氣或水有不良的反應。 通常’爲此技藝所熟知的二度空間有機L E D排列，可做 爲顯像裝置的應用，係由許多排列在行和列的有機L e D ( 其中一词或者以上會形成像元）所组成的。在陣列中，每一 本纸張尺度適财SU家轉（CNS ) A4規格|7^72$7公|) ί請先闔讀背面之注意事項再>'寫本頁) 裝. -訂 經濟部中央標準局員工消費合作.杜印袈 447146 A7 B7 五、發明説明 种衣— 「靖先¾-¾背赴之注意事項再坻寫本頁) 個各別的有機LED通常和透光第一電極裝配在—起，有璣 電發光介質沉積在第一電極上，且在有機電發光介質頂端 有一個金屬電極3在形成有機LED時，通常利用—層反庳 性金屬做爲陰極，以便能確保有效電子注射電極和低操作 電壓然而，有機LED在塑膠基材上形成時，不僅是氧氣 和水分容易穿透基材，而且反應性金屬也對氧氣和水分敏 感，特別是在操作的期間，因爲金屬氧化，因而會限制了 裝置的使用期限。通常在排列本身週圍需要氣密封，才能 達成長期的穩定性和壽命。在氣窜封的排列中，有幾種形 式的氣密封可以採用，而其中最普遍的是無機村料·，例/口 金屬及其類似物。所以，當在塑膠基材上形成有機時 ，可以藉由從有機L E D氣密封塑膠基材和氣密封陣列本 ，以阻斷氧氣和水蒸氣的穿透3 另一個問題是發生在有機裝置裝配和鈍化時，有機裝署 的有機層無法耐受高溫（例如通常大於約1〇〇χ：)。在許多^ 況下，即使接近有機層的臨界溫度，特別是在經提昇的^ 度維持相當長期，會分解有機忖料並且減少其可靠性和 或壽命； # 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 在有機L E D形成時，有幾種型式的氣密封可以採用，〆 密封障財身’來保護錢裝z免於氧氣和7以氣的侵= ，如同先前敘述，目前採用最普遍的氣密封是由無機材枓 ’ Ή如金屬罐或導電塑料密封器所組成。這些里式的率封 装配昂貴，而且需要大量人力裝配s此外，金屬罐大且重 ，因此嚴重限制了有機裝置的應用。 ___-5- 本紙展尺度適用中國國家插卑（(^)人4姑^^(210乂297公釐） 經濟部中央榡準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（3 ) —種較新的氣密封有機裝置方法，係利用無機材料，例 如陶瓷、電介質或金屬外塗覆在其上，以便在有機裝置的 遇遭旎夠氣密封。然而，有機裝置無法耐受高溫，可是這 些材料的沉積通常需要高溫。因此，通常要利用p£CVD方 法、'積陶走、電介質或金屬材料，方能符合低溫標準3 泛種密封方法的主要問題是，在PEc VD沉積期間 < 很可能 會輻射傷a 因此’極想要提出一種非常便宜和簡便的方法，在塑膠 基材上形成有機裝置，在其中塑膠基和周遭環境間，有 一個第一氣密封，可以保護塑醪基材免於氧氣、水分和其 他大氣成份的穿透，因此而損害有機LED，同時在有機裝 置陣列周遭有第二氣密封，可以保護該陣列免於受相似的 大氣元素損害。 本發明的目的係提供一種新穎且改良的方法，外塗覆塑 膠基以便能阻止氧氣和水分穿透。 本發明另一個目的，係提供一種新穎且改良的方法，在 塑膠基材上形成鈍化有機裝置3 本發明尚有一値目的，係提供一種新顆並且改良的方法 ，可以相當簡便而且便宜地完成，於塑膠基材上形成鈍化 有機裝置。 發明摘述 至少部价解決以上問題及其他問題，在承載的透明塑膠 基材上形成有機裝置的方法，可以實現以上的目的和其他 目的，孩方法包括沉積多層外塗層在塑膠基材上的步驟3 -_____-6 - 本紙張尺度賴巾gg家標準（CMS ) A4現格（210X297公釐）* "— --- (請先"讀背如之注意事項再填寫本頁) -裝 -=& 44714 6 A7 B7 經濟部中央橾隼局員工消費合作社印製 五、發明説明（4 、固透”合物薄膜和透明無機材料（例如—氧切、氧化 夕-氧化石夕或氮化碎）的薄又替看组成多層外塗屢、 明無機材料係沉積在至少-個塑膠基忖平面上。多層外塗 層係沉積在至少一個塑膠基材的平面上，而其上形成有機 led 3或者，多層外塗層係沉積在塑膠基材的所在平面上 ’因此’將塑膠基材封人透明無機材料和聚合物薄膜的交 替層内部，接著再於其上形成有機LED。此多層外塗層係 用以減少並消除氧氣和水分擴散诵過裀膠基材，此擴散會 損傷在其上所形成·之有機led。： · 在較佳具體實施例中，聚合物薄膜層和無機電介質材料 層’每一個依靠不同機制來保護，免於氧氣和水分會穿透 過塑膠基材3聚合物薄膜層是用來改良多層外塗層阻隔性 成的方式，並且幫助減緩水分和氧氣擴散過塑膠基材。透 明聚合物係選自包括經氟化的聚合物、帕里綸（parykne )和 赛克洛汀（cyclotenes)較佳。透明介電層係做爲物理阻隔水 分和氧氣擴教過塑膠基材。以一氧化矽、氧化碎、二氧化 秒或氮化矽的透明介電層較佳、聚合薄膜層和透明介電層 的摻合物’可以阻隔氧氣和水分，因此可以保護有機L E D ，免於受損傷3透明聚合薄膜層和透明介電層摻合形成多 層氣密封，以密封本發明的塑膠基材s爲了保護塑膠基材 見於水分和氩氣的渗-透」體實皮例、至少由二層_1_^ 外t層組成，包含聚合薄獏層和透明介電層的交替層。咸 該明瞭，利用少於二層之多層外塗層，或者包含多層外塗 層之任何摻合物，揭示其結果較不合I。 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) A4規格（210X297公釐) 扯衣------1T------^ {-靖先閱磧背釘之注意事項再填寫本頁) 44” 46 A-7 五、發明説明（5 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 圖形簡诚 參考圖形：_ 有=據本發明’在經外塗覆的塑勝基材上形成泛 有機LED陣列的簡化截面圖； 説覆的塑勝基材之放大簡化截面圖，進-步地 層外塗層：#明在最上面的平面上’塑膠基材的交替多 、圖4和。係是根據本發明’在經外塗覆的透明塑膠基村上 (有機L E D陣列的簡化截面圖#説明有機裝置的氣密封， 有很多層沉積在有機裝置上： ， 圖6和7係疋根據本發明，在經外塗覆的透明塑膠基材上 元成有機L E D陣列之簡化戴面圖，進—步說明有金屬罐之 有機裝置的氣密封：圖8和9係是根據本發明，在經外塗覆的塑膠基材上形成 之有機LED陣列的簡化截面圖，説明有球頂環氧封裝物的 有機裝置之氣密封：和 圖1 〇和1 1係是根據本發明’在經外塗覆的透明塑膠基材 上形成的有機L E D陣列之簡化截面圖，進—步説明有聚合 物層壓金屬箔層的有機裝置之氣密封。 較佳具體實施例之說明 咸該瞭解圖形的本性，因爲各別層太薄、以致於無法說 明比例，或者按照一般比例3特別參考圖形，在其中類似 符號代表所有圖形中類似的部份，圖I和2是有機L E D陣列 簡化戴面圖，說明根據本發明在一個經外塗復的透明塑膠 ^1 (請先閲請背面之注^h項再填寫本頁 }

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11T -8 - 本紙張尺度逋用中國國家標隼（CNS ) Μ規格（210X297公釐） 4471^6 A7 B7 五、發明説明（6 ) 基材上’有機LED10的形成。 經濟部中央橾準局負工消费合作社印製 特定參考圖1，説明基材丨1，在本特別具體實施例中， 該基材係形成自一個視需要而選定之清潔塑膠。有機發光 裝置（L E D )的像元之陣列丨2位在基材1 1之上，通常將陣列 1 2组裝在多層外塗層1 6 (目前將要討論）上’而1 6則沉積在 基材1 1的頂平面上’可以任何方法组裝有機L e d。一個特 定實例，陣列丨2包含導電材料的迗明層1 3，例如氧化銦錫 U T 〇 )或其類似物，在其上有活性有糙層}^，例如有機電 發光層’及金屬層形成之陰椏Γ5/，該金屬·層包括—薄層的 低$此冬金屬。有機層i 4通常包括孔道傳輸層、發射層和 電子傳輸層。有機L E D的陣列1 2，及特別是反應性金屬層 ’對於周遭大氣的氧氣和水分很敏感，因此，必須經鈍化 才能具有可靠性和合理的使用壽命s 如同之前所説明的，陣列丨2是形成在塑膠基材丨丨上3由 於原^ Y尤已經ί參透塑膠的氧氣和水蒸氣，所以在基材1 1上 必須沉積氣封的多層外塗層丨6，以便能保護於其上所形成 之陣列1 2 a爲了降低並且減少擴散過塑膠基材η的氧氣和 水分’多層外塗層！ 6要包含至少二交替層的聚合笔 透明介電材料1 8丄isuHL在圖3所説明），沉積在基材11上。 堆置的多層外塗層1 6必須位在能夠阻止氧氣或水分穿透 塑膠基材丨1的位置’否則其中會損傷有機L e D »因此，多 層外塗層1 6可以位於基忖〖丨的最上面或較低的表面’或者 ’因此可位於基材i i的所有表面上，因此多層外塗層1 6將 基材1 1封在其中3如同在圖1所説明之，多層外塗層係沉 _-9- 本紙铁尺度適用中國國家揉準（CMS ) A4規格（210X297公着） "" " ~ A47146 A7 — --__一 一 B7_ 五、發明説明（7 ) "~~ 一 積在基材11的最上面的表平面上，位於基材"和陣列12 之導電材料透明層13之間。另一個具體實施例揭示外塗看 16是沉積在塑膠基材Η的較低表平面上，而陣和則直 接形成在基材U的最上面之表面上（沒有顯示），或者如圖 2所浞明ι ’多層外塗層^ 6，沉積在包含有基材η的許， 表平面上如此才忐元全莕封基材η s組成有機LEDi〇的 陣列12時，附加多層外塗層16，可以使得有機ledi〇| 塑膠基材11上形成a 經濟部中央橾準局員工消费合作社印掣 ---------^------ίτ (請先閱讀背面之注意事項再填窍本頁) 如同之則所敘述並在圖3中所:說明之，多層外塗層1 6是 由透明聚合薄模1 7和透明介電材料層i 8的交替層所组成。 車父佳具體實施例包含至少兩層摻合之聚合物薄膜丨7和介電 材料層I 8。咸該明瞭，本揭示應事先討論交替層次序相反 的情況=在應用的時候，聚合物薄雎層1 7是改良多層外泛 層的阻隔特性，因此減壤也_分权氳處邊散過塑勝基材U。 可以用來組成聚合物薄膜層1 7的聚合物，係選自包括強靭 的聚合物’例如經氟化的聚合物、帕里綸和赛克洛汀3可 以經由浸潰基材]1的方法、旋轉塗佈的方法、濺鍍方法、 或者以蒸發塗佈基材11、來塗佈上聚合薄膜層17 3介電材 料層1 8係作爲物理阻隔，以阻斷水分和氧氣擴—散 ’由於其會損傷有機LED裝置i〇a以一氧化矽（SiO)、氧 化矽（SiOx )、二氧化矽（s丨〇 2)或者氮化矽（s丨3 n 4 )其中一 個组成介電材料層1 8較佳，並且利用熱蒸發、賤鍍或 PEC VD方法’和聚合物薄獏層丨7，以間隔交替層的方式， 塗佈在基材1 I上。 ___- 10- 本紙張尺度逋用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公廣） 447146 A7 B7 五、發明説明（8 ) 根據本發明，有機L E D裝置2 0的第一個具體實施例中， 有多層沉積在有機LED上组成之氣密封，並且再進一步組 成在多層外塗覆的塑膠基材11上，在圖4和5中說明之。陣 列1 2是組成在經沉積的塑勝基材1 1上，其上如之前說明之 ，係由聚合物薄膜層1 7和介電材料層1 8之多層交替層组成 多層外塗層1 6。如在圖4説明之，多層外塗層1 6係沉積在 基材II之最上層表面上》如圖5說明之，另一個具體實施 例爲多層外塗層1 6沉積在基:村1 1之所有平面上，因此可以 將基材1 1封入内部，而能提供更好的保護基材1 1。 在组成裝置2 0之陣列1 2的氣密封時，陣列I 2和氣-密封系 統2 2 —起經外塗覆’包含緩衝系統，該系統通常至少要和 陣列1 2的一些特徵配合，成一個密閉系統3在本特殊辱密 ΐί多統2_2中’由許多層組成’包括有機材料的緩衝第一層 2 4 ’通常該材料係作爲保護陣列1 2。緩衝層2 4可爲有機 聚合物’或有機金屬複合物。典型之有機聚合物，方便採 用的是帕里綸及其類似物。 經濟部中央榇準局貝工消費合作.社印 此等聚合物（例如帕里綸及其類似物）的熱膨脹係數（C Τ Ε ) 低、接近陣列1 2的C T E，如此在熱循環期間，不會產生壓 力或壓力很小。同時，這些聚合物的介電常數低，而且對 氧氣和水分的可透性低。 在實例中，併入有機金屬複合物做爲緩衝層24，是一層 三（8 -羥基唛啉酸）鋁（a 1 q )或其類似物置積在陣列上面， 而非有機聚合物.，因爲許多有機裝置利用A 1 q在活性層中（ 做爲放射器和/或電子傳遞材料），所以衣材料係唯一可和 . -11 ** 本紙張尺度適用中國g家揉隼（CNS )从说格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印装 A7 五、發明説明（9 ) - 陣列12相配合，且也容易將緩衝潛24加入陣列12中，而 不需要額外的材料和儀器s熟請本技藝者咸該明瞭，其他 可用於有機裝置特殊陣列的活性層材料，也可以用於緩衝 層2 4 » •利用熱係數相合層26來覆蓋或塗佈緩衝層24，該層26在 '爰衝系統中爲第—層。接著，接低穿透性的無機層2 8置堆 過熱係數相合層2 6，以外塗復熱係數相合層2 6。在下面將 列出一些典型的熱係數相合層2 6和無機層2 8的實例。可以 ’ J用一氧化矽（s 1 〇 2 )作爲熱係:數相合層2.6，而以氮化矽 (Si^4)作爲禅機層28。在一個有些不同的具體實施例中 ，低逸出功金屬，例如鋰（Li)或鎂（Mg)、做爲熱係數相合 層2 6，而且進一步地做爲收集材料，以吸收一些在無機層 中經陷落的氣體及其類似者。在本實例中，利用穩定金屬 如鋁（AI)或銦（In)做爲無機層28，和經定位的電介質（沒 有顯示出來）連接在一起，如此方能和無機層2 8分開，該 無機層2 8由穩（安）定的金屬组成，因此可防止陣列丨2短路 。在本實例中，無機層2 8的穿透性低，如此才能完全封入 、或者氣舍封陣列1 2。要得到利用多層.氣密封陣列1 2的資 訊’可參閱同在申請中之美_專利應用，標題有機裝置之 鈍化·，’在1995年5月1日提出申請，編號第08/43 1，996號， 且讓與給相同的讓受人。 杈據本發明’有機L E D裝置3 0的第二個具體.實絶例，在 圖6和7中説明，·有一個由金屬罐32將有機LED封入其中的 氣密封，並且進一步在多層經外塗覆的塑膠基材u上形成 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) A4規格（210X297公釐Ί '~~- C锜先閱讀背妒之注意事項鼻4寫本頁) 裝·

*1T 447146 A7 B7 五、發明説明（10 經濟部中央標準局舅工消費合作社印製 α説明之’陣列12形成在塑膠基材11之上’而之前已說 明塑膠基材1 i上已有多層外塗層丨6沉積於其上。圖6所說 月之多層外塗層1 6沉積在基材丨j的最上表面上3圖7所 說明；，係另—個具體實施例，多層外塗層1 6將基材1丨封 入其内部’在形成陣列丨2的氣密封時，如同本技藝所熟知 者’金屬罐3 2將陣列1 2密封住，可以保護有機L E D装置 免受大氣元素之傷害3 很據本發明’有機L E D裝1的第三和第四具體實施例， 分別標示爲4 〇和5 〇，在有機[eP沉積許多層，而形成氣密 封’再進一步地组成在經外塗覆的塑膠基材丨丨上，圖8 q 1 所敘述的。延化有機L e D之此另一個方法’同在申請中的 美國專利應用，標題，，有機装ί之鈍化’，中揭示，因此同一 曰期申請’並且讓與给相同的受讓人。如圖8 1中之説明 ’陣列1 2在基村1 i上形成，該基材1 1已有多層外塗層i 6 沉積於其上。如圖8和1 0之説明’多層外塗層1 6置堆在基 材1 1的最上層表面上（如前面之説明）。如圖9和1 1之説明 ’另一悃具體實施例，有多層外塗層16將基材π封入其内 部（如之前的說明）。在形成圖形8 - 1 1的陣列i 2之氣密封時 ，利用一層穩定金屬5 4 ’例如銦（I η)及其類似物，先覆蓋 组成陣列1 2的各別像元的頂端，或先使其經外塗復。衣覆 Α頂端或外塗層係作爲起始保護塗層，以保護組成陣列1 2 的 '各別像元= 接著，通常利+用如本發明先前的具體實施例中説明的相 同分層技術，外塗層已經穩定金屬層5 4覆蓋頂端的陣列1 2 -13-_ 本紙乐尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨〇><四7公変） (請先聞讀背^之注意京.項再填寫本頁〕 •裴

*1T i Λ: A? B7 11 五、發明説明（ ，該先前具體實施例如圖4和5中> 7 T疋私明5在陣列i 2上先置 積第一緩衝系統5 6，接著再—哉導任私〜人 熟導係數相合層5δ =蚨後， 熱導係數相合層5 S上置積低穿透性益 … 砭丨王棵璣層60 ,外塗覆過埶 導係數相合層58。 復χ_..、 最後利用一層環氧樹脂封裝物4 7， „ . 衣仍42或一層聚合物層合金 屬箔5 2來密对陣列1 2，如圖8知Q以主-[ . 和9所表不的是經鈍化有機 裝置的較佳具體實抱例’在其中利吐Tg炉w 、甲利用球頂環氧樹脂封裝物 42密封有機LED陣列12。在另—個具體實施例中，如圖 1〇和Η所説明之，利用聚合物層合金屬搭”密封有機 L E D陣列1 2。 雖然已經展示並且説明本發明之特殊具體實袍例’，熟諳 此藝者就會進一步修改和改良。希望咸明瞭，本發明並2 有被限制於特殊形式中，並且在附上的申請專利範圍中， 能涵蓋不背離本發明之精神和範圍的所有修改。 ---------^------1Τ <请先Μ-讀背d&.之注意事項再填寫本買) 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 -14 張尺度適用中囷國家揉孪（CNS ) Α4規格（210X297公釐）

Claims (2)

1. 447146 A8 B农 C8 D8 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 七、申請專利範圍 1 _ 一種化有機装置的方法，其包括以下步戰： 於包含許多平表面之透明塑膠承載基材上，以至少— 個透明聚合物薄獏層和至少一個透明介電材料層的交扶 層外塗覆： 在經外塗覆的透明塑膠承載基材上提供有機裝置，界 定許多像元：而且 Φ封在透明塑膝承載基材上的有機裝置3 2. —種鈍化有機裝置的方法，其包括以下步驟： 於包含許多平表面之透明塑膠基材上，以包含至少— 種氟化聚合物、帕里綸（parylenes)或赛克洛汀 (cyclotenes )之聚合物和透明介電材料，包含至少—種— 氡化矽、氧化矽、二氧化矽或氮化矽之透明介電材料之 交替層進行外塗覆： 在經外塗覆的塑膠承載基材上提供有機LED陣列，界 定許多像元··且 利用至少一種金屬罐封裝物、敷金屬的塑膠封裝物' 環氧樹脂封裝物或聚合物層合金屬洛，密封在塑膠基材 上提供的有機裝置3 3· 一種經鈍化的有機裝置，其包含： 一個承載用透明塑膠基材，已利用至少一個透明聚合 物溥联層和至少一個介電材料層的交替層外塗復： -在孩承載塑膠基材上已形成一個有機裝置，界定許多 像元：而且 . 一偶密封層經定位在密封該有機裝置之位置上。 -15- 本紙張尺度ϋ财關家(.2!())< 297公蹇） ,t.------ΐτ------球 (請先閲讀背*·之注意事項再填寫本頁)
2. 7 - A AS ,α . B8 CS DS 、申請專利範圍 . 4.—種經鈍化的有機裝置，其包含： 一個承載透明塑膠基材，已利用至少一個聚合物薄膜 層和至少一個介電材料層的交替層外塗覆，該聚合物薄 膜層包含至少一種氟化聚合物、帕里綸或赛克洛汀，該 介電材料層包含至少一種一氧化矽、氧化矽、二氧化矽 或氣化珍： 一個已承載的塑膠基材上形成之有機裝置，界定許多 像元：和 一個密封層經定位在密封該.有機裝置之位置上> ^11------妹—.. * _ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 -16 - 本纸浪尺度適用中國舀家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）