TWI383527B - Organic semiconductor components - Google Patents

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TWI383527B
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Description

有機半導體元件
本發明係有關於一種含有膜封裝構造之有機半導體元件，且特別有關於一種有機電激發光元件，其中上述有機半導體元件同時具有膜封裝與散熱的效果。
有機電激發光元件是有機半導體元件的一種，而且因為是一種自發光型的面狀光源且具有輕、薄以及廣視角的特性，因此適合用於照明以及顯示等等領域。一般的有機電激發光元件的構造由下往上包括透明基板、由透明電極組成之陽極、包含至少一層發光層之有機層、陰極，其中上述元件構成元件部。其中，電流流進有機層時，有機層會發光並穿過基板而射出。
另外，上述有機層通常是不安定的有機材料所構成，因此很容易受到氧氣與水分等的影響，而出現劣化的現象，因此元件的壽命會縮短。因此，必須防止存在於有機電激發光元件之周圍的氧氣與水分入侵元件內部的問題。
另外一方面，有機電激發光元件不但會發光而且會發熱，由於元件內部積存太多的熱量會導致有機材料劣化的問題，因此元件之散熱性能也很重要。上述有機電機發光元件散熱的問題特別容易發生在照明用的有機電激發光元件與發光面積大的顯示器中。
在一般的有機電激發光元件中，防止氧氣與水分入侵的對策如下：使用金屬或玻璃製的封裝罐將含有有機層的元件部封裝起來，並在封裝罐的內部之空隙填入惰性氣體等活性低的氣體。
但是，在有機電激發光元件中採用上述封裝罐的構造，由於每個元件都採用封裝罐的封裝方式，會對作業程序以及生產效率，還有製造成本造成很多的問題。另外，在包括有機層之元件部的周圍採用封裝罐進行封裝時，也會造成元件之冷卻困難的問題。例如，為了提高散熱效果要在元件厚度僅數百奈米且缺乏機械強度的有機電激發光元件中加裝一個連接於包含有機層之元件部的高導熱性之構造是非常不容易的。更何況，封裝罐間距有將積層體中發生之熱量排除的功能，但是因為在包含有機層之積層體與封裝罐之間存有熱傳導性低之惰性氣體的緣故，因此散熱的效果會非常的低。
若是不使用封裝罐的時候，也可以採用由樹脂材料組成的保護膜披覆在包含有機層之積層體上，而形成封裝結構（例如，參考特許第3334408號公報與特許第3405335號公報等）。參考特許第3334408號公報記載的發明中，使用包含有保護層與封裝層與外氣遮斷層等多層結構等以防止氧氣與水分入侵的問題。特許第3405335號公報記載的發明中，更在多層膜上沉積塑膠板與金屬板等保護層，上述保護層可以避免機械性的損害。
另外，若欲作為有機電激發光元件的散熱構造，使用保護膜封裝含有有機層之元件部，並直接在上面放置散熱板（例如，參照特開平10－106746號公報與特開平10－275681號公報）。參照特開平10－106746號公報與特開平10－275681號公報記載的發明中，揭露一種構造，上述構造係在防水性保護膜之上方直接放置散熱板（玻璃、樹脂、陶瓷、金屬等等）。
但是，上述參考特許第3334408號公報與特許第3405335號公報記載的發明中，完全著眼於膜封裝結構上，完全沒有考慮散熱的問題。例如，特許第3405335號公報中，在膜封裝結構上沉積塑膠板與金屬板，完全沒有考慮到散熱板的功能。因此，也就完全不會考慮到良好散熱效率的結構與兼顧膜封裝以及散熱效果的構造。
同樣地，上述特開平10－106746號公報與特開平10－275681號公報記載的發明中，雖揭示了一種設置散熱板的構造，但是完全沒有考慮到膜封裝的問題，單單只有考慮到如何設置散熱板的方法。當然，上述特開平10－106746號公報與特開平10－275681號公報記載的發明中，也就沒有記載任何有關於將膜封裝與散熱兩種問題最適化的事項。
另外，若是在封裝膜上直接放置散熱板，通常是使用附著劑來貼合散熱板，而附著劑在硬化時會對有機電激發光元件產生不良的影響。例如，若是使用光硬化性附著劑時，為了使附著劑硬化而使用的紫外線也會同時照射到有機電激發光元件，因而使得有機電激發光元件部的有機物發生劣化的現象。若是使用熱硬化性附著劑的時候，必須加熱使得附著劑硬化，此時產生的氣體會侵入封裝膜，直到有機電激發光元件部，也會對有機電激發光元件部造成劣化的現象。在習知技術中，並未發現附著時對有機電激發光元件所產生的不良影響，因此也就完全沒有揭露解決上述問題的對策。
有鑒於上述問題，本發明的目的之一係提供一種兼顧封裝以及散熱性能之最適化的構造，可以確實地遮斷氧氣與水分，而且可以提供具有良好散熱效率的有機半導體元件。另外，本發明的另一目的就是提供一種可以抑制附著散熱板時所產生之不良的影響、以及可以抑制有機半導體元件部之劣化現象的有機半導體元件。
為了解決上述的問題，本發明係提供一種有機半導體元件，包括：一有機半導體元件部，形成於一基板上；一平坦化層，形成於該有機半導體元件部上；一附著層，置於該平坦化層上；一散熱板，形成於該附著層上；一遮蔽層，形成於該附著層與該平坦化層之間，用於遮斷該附著層在硬化時對該有機半導體元件部所造成之不良的影響。
在上述之有機半導體元件中，形成有一種膜封裝結構，上述膜封裝結構用於封裝有機半導體元件部，其中上述膜封裝結構之薄膜包括平坦化層以及遮蔽層。同時，因為膜封裝結構之上部附著有散熱板，因此可以防止水分與氧氣侵入元件內部。
另外，在有機半導體元件中，於有機半導體元件部上方形成封裝膜，其中上述封裝膜包括平坦化層以及遮蔽層。同時，因為在上述封裝膜上藉由附著層而將散熱板固定，所以在有機半導體元件部產生的熱量可以藉由封裝膜而迅速地傳導至散熱板，因此可以很有效率地散熱。
另外，習知的膜封裝結構中僅有附著散熱板，因為在附著散熱板時會對有機電激發光元件部造成不良影響，所以在本發明之有機半導體元件中，便形成一種最適化之封裝膜結構，其中上述封裝膜覆蓋在有機半導體元件部。也就是說，封裝模是一種包含覆蓋於有機半導體元件部之平坦化層以及覆蓋於平坦化層之遮蔽層的一種積層結構；以遮蔽層來說，可以選擇具有遮斷散熱板於附著時產生之不良影響之功能的材料。因為遮蔽層配置於有機半導體元件部以及附著層之間，因此遮蔽層可以遮斷用於硬化附著層之光線或用於硬化附著層時所產生之氣體，所以可以防止光照射與氣體入侵有機電激發光元件部。因此，不會對有機電激發光元件產生不良影響，並可以附著散熱板。
例如，上述有機半導體元件之該附著層是光硬化性附著層時，該遮蔽層用於遮斷使該光硬化性附著層產生硬化的光。因為遮蔽層可以遮斷附著層硬化時的光線（主要是紫外線），因此位於遮蔽層下方之有機半導體層並不會受到附著層硬化時所產生之光的入侵，所以可以確實抑制由光線所導致有機半導體層劣化的現象。
而且，上述有機半導體元件之該附著層是熱硬化性附著層時，該遮蔽層用於遮斷該熱硬化性附著層產生硬化時所釋放出的氣體。因為遮蔽層可以遮斷熱硬化附著層於硬化時所產生之氣體，所以可以確實地抑制因為氣體入侵遮蔽層下方之有機半導體層所產生之劣化的現象。
根據本發明之發明人檢討的結果，若是在有機半導體元件部上形成遮蔽層的時候，並無法完全地遮斷附著散熱板時所產生之不良的影響。因此，在本發明之有機半導體元件中，在有機半導體元件部以及遮蔽層之間配置平坦化層。因此可以將有機半導體元件部之表面平坦化，之後在形成遮蔽層的時候，便可以形成缺陷較少之良好的遮蔽層。結果，可以確實地利用遮蔽層遮斷散熱板於接著時所產生之不良的影響。
根據本發明的方法，利用薄膜封裝有機半導體元件部，同時並於封裝膜上附著散熱板，因此可以確實地遮斷入侵有機半導體元件內部之氧氣或水份，也具有良好之散熱效率。因此，可以抑制有機半導體元件內部中異常發熱的現象與氧氣以及水分入侵所引起之有機半導體元件部之劣化的現象，因而可以提供一種具有較長操作壽命之有機半導體元件。
另外，根據本發明之有機半導體元件，因為在有機半導體元件部上方形成包含有平坦化層以及遮蔽層之封裝膜，可以利用遮蔽層遮斷固定散熱板時所引起之不良影響，因而可以確實地抑制固定散熱板時導致有機半導體元件產生之劣化之現象。
以下，在本發明之有機半導體元件中，參考圖面做詳細的說明。在以下的內容中，雖然以有機電激發光（以下，簡稱有機EL）元件作為說明，但是並不限定本發明之範圍，而且本發明適用任何一種有機半導體元件之封裝及散熱問題的解決。
第1圖係繪示本發明之有機EL元件1的剖面圖。上述有機EL元件由下而上包括基板2、元件部6、平坦化層7、遮蔽層8、附著層9、散熱板10。其中上述元件部6由下而上包括陽極3、一種以上之有機材料所組成之多層膜的有機層4以及陰極5。上述有機EL件1的發光原理如下所述：有機層4內的發光層發出光，依著箭頭A的方向從有機EL元件1的基板2的內部射向外部。
上述基板2的材料可以包括玻璃、塑膠等之可透光的基板。
形成於上述基板2之上述元件部6由下而上包括陽極3、有機層4、以及陰極5。其中，上述陽極3包括銦錫氧化物或銦鋅氧化物等可透光之導電材料，其中陽極3的形成方法例如是濺鍍法。
沉積於陽極3上的有機層4由下而上包括電洞注入層、發光層、以及電子注入層。另外，上述有機層4可以在發光層與電洞注入層之間形成電洞傳輸層、或在發光層與電子注入層之間形成電子傳輸層；也可以是單層結構。而且，上述有機層4的結構並不限於以上所述之構造，也可以是其它各種可能的構造。
沉積於上述有機層4上的上述陰極5可以由鋁等金屬或合金藉由濺鍍法或蒸著法而形成。
在本發明之有機EL元件1中，陽極3、有機層4、以及陰極5重疊區域的面積(發光面積)例如是100mm2 (例如10mm×10mm)以上。在如此大面積之有機EL元件中，若與小面積之有機EL元件比較的話，因為發熱量增大以及熱量積存而導致有機EL層之劣化問題更顯著，所以利用由薄膜組成之封裝結構以及散熱板10，可以有效地解決散熱的問題。
覆蓋於上述元件6之平坦化層7可以促使形成阻障性質良好之遮蔽層8，而且可以均一地披覆元件部6表面之斷差與凹凸與小孔洞。除此之外，平坦化層7具有氣體阻障性質以防止氧氣或水分入侵元件部6；另外平坦化層7也可以將發生於元件部6的熱量快速地傳導至散熱板10，因此平坦化層7較佳者是由熱傳導性高的材料組成。此平坦化層內所含之有機絕緣材料包括二甲苯系之高分子化合物、聚乙醯銨系之高分子化合物、丙烯酸系之高分子化合物、樹脂系之高分子化合物、聚尿素系之高分子化合物中至少一種。上述平坦化層7的形成方法包括化學氣相沉積法與物理氣相沉積法。上述化學氣相沉積法包括電漿化學氣相沉積法；上述物理氣相沉積法包括電阻加熱蒸著法。另外，上述平坦化層7的形成方法也包括塗佈法等濕製程，但是為了溶解形成平坦化層7之材料的溶劑以及溶劑裡面所含有的水分皆會對元件部6造成不良的影響。
接著，在上述平坦化層7上形成遮蔽層8。在本發明中，遮蔽層8具有遮斷附著層9於硬化時對有機層4之元件部6所造成之不良影響的功能。例如，附著層9可以是光硬化性附著層，例如是UV硬化樹脂或可見光硬化樹脂。因此，最好形成遮蔽層8，以用於吸收或反射光硬化性附著層硬化時所使用之UV光或可見光。上述遮蔽層8的材料包括鋁、金、銀等金屬；或是氧化鋅、氧化鈦、氧化銫等金屬氧化物；或是硫酸鋇等金屬硫氧化物、鈦酸鋇、鈦酸鋯石酸鋇、鈦酸鍶中至少一種。在上述材料中，較佳者是使用阻障性質優異的鋁、金、銀等金屬。因為遮蔽層8可以用於遮斷光硬化性附著層硬化時所使用的UV光等光源，因此可以在附著層9於光硬化時對元件部6所造成之影響，另外也可以抑制固定散熱板10的時候所引起之有機層4劣化的現象。
另外附著層9如果是熱硬化性附著層的時候，遮蔽層8可以用於遮斷熱硬化性附著層於硬化時所產生之氣體。上述遮蔽層8可以使用遮斷上述光硬化性附著層於硬化時所採用的材料、或氟化鎂、或氟化鈣或氟化鋰等金屬氟化物；也可以是氮化鋁等金屬氮化物；也可以是二氧化矽等矽氧化物；也可以是氮化矽等矽氮化物中至少一種。在上述材料中，較佳者是選擇阻障性質佳而且遮蔽硬化時所產生之氣體效果佳的材料，例如是鋁、金、銀等金屬；或氮化鋁等金屬氮化物；或二氧化矽等矽氧化物；或氮化矽等矽氮化物。由於有遮蔽層8遮斷熱硬化性附著層於硬化時所產生之氣體，因此可以保護元件部6免於受到上述氣體的損害；也可以抑制散熱板10於固定時對有機層4所產生之劣化的現象。
上述平坦化層7以及遮蔽層8的結構可以是一層平坦化層7上面沉積一層遮蔽層8。也可以是平坦化層7與遮蔽層8任何一方或雙方都有兩層以上的結構。在一較佳之實施例中，可以是由下而上依序遮蔽層8、平坦化層7、遮蔽層8的疊層結構；也可以是平坦化層7、遮蔽層8、平坦化層7之疊層結構。另外，也可以是由下而上平坦化層7與遮蔽層8之重複疊層結構。
接著，在上述疊層結構上形成附著層9。上述附著層9可以是光硬化性樹脂或熱硬化性樹脂等樹脂材料，例如是含丙烯基之高分子化合物、環氧高分子化合物。在上述材料中，對於後續散熱板10的選擇非常多，例如可以使用導熱性佳之金屬或合金板。結果，由於上述材料具有良好的阻障性質，因此較佳者是使用熱硬化性附著劑。
尤其是，由於使用片狀之熱硬化性附著劑（所謂的熱熔性附著劑）的關係，可以在發光面積大的有機電激發光元件中形成均一厚度的附著層9；而且在形成附著層9的時候，同時也解決了塗佈異狀附著劑時所產生之氣體的問題，而且可以在增加元件面積的同時，減少塗佈時間。
上述片狀之熱硬化附著劑於加熱後會具有流動性，因而可以發揮附著性能。在此，由於有機電積發光元件是以一種多層結構，因此為了得到較良好的披覆性，因此附著劑必須具有較高的流動性。因此，上述片狀之熱硬化性附著劑必須要在較低的溫度具有流動性。另外一方面，有機電激發光元件必須具有110℃左右的耐熱溫度，超過此耐熱溫度之熱處理製程中則會使得有機電激發光元件之特性劣化。因此，上述片狀之熱硬化性附著劑在110℃以下的環境中必須具備相當好的流動性。上述附著層9形成時的硬化溫度最好在110℃以下。
在一較佳實施例中，可以在上述附著層9中分散熱傳導性佳的填充物或氣體吸附性佳的填充物或吸水性佳的填充物。在上述附著層9中添加填充物，由於填充物之種類不同的關係可以提高有機EL元件1的散熱性、氧氣與水分的阻障性質。
另外，為了抑制來自水平方向之氧氣與水分的入侵，上述附著層9之厚度愈薄愈好，但是當附著層9的厚度小於20微米的時候則有製作上的困難。在上述場合，上述填充物的粒徑會受到附著層9的牽制，上述填充物的平均粒徑必須比附著層9的厚度更小。而且，填充物混入上述片狀之熱硬化性附著劑中的時候，填充物的厚度大約是片狀熱硬化性附著劑（附著層9）之厚度的一半以下，也就是小於10微米。
由於散熱板10係形成於元件部上方密集形成之各層膜的表面上，因此可以將元件部6產生之熱量迅速的散熱。另外，具有與封裝材料相同之機能，也就是可以抑制氧氣或水分入侵元件內部，因此也可以補強封裝膜之氣體阻障性質。為了在厚度方向上增加氣體阻障性質，因此散熱板10的面積較佳者是大於元件部6的面積。上述散熱板10可以是玻璃基板、鋁、銅、不鏽鋼、氮化鋁、銅鎢等高熱傳導性之金屬以及合金。另外，散熱板10較佳者是板狀，例如具有氣體阻障性質之塑膠平板等。另外，上述散熱板10並不限於平板狀，也可以是其它任一形狀。
上述附著層9可以是光硬化性附著層。首先，在遮蔽層8上塗佈光硬化性樹脂，之後散熱板10附著於遮蔽層8上方，之後利用光照射的方式將散熱板10固定於附著層9上方。也就是說，因為光線透過散熱板時而使得光硬化性附著層產生硬化，因此上述散熱板10較佳者是玻璃基板、具有氣體阻障性質之塑膠基板，以便於硬化時之光線可以透過散熱板10。
另外，附著層9也可以是熱硬化性附著層。首先，在遮蔽層8上方塗佈熱硬化性樹脂，之後將散熱板10置於遮蔽層8上方，接著加熱而使得附著層9固定。因此，當附著層9使用熱硬化性附著層的時候，散熱板10之材料的選擇上就較具多樣性，例如散熱板10可以是玻璃基板、鋁、銅、不鏽鋼、氮化鋁、銅鎢等高熱傳導性之金屬以及合金、也可以使用具有氣體阻障性質之塑膠平板等具有透光性的材料。
由於散熱板10加強了元件部6之厚度方向的氣體阻障性質，因此從確實地防止氧氣或水氣入侵有機電激發光元件1的觀點來看，在與元件部6之基板面平行的方向上之氣體阻障性的提高也很重要。因此，由上視圖來看的時候，該有機半導體元件部6係比該散熱板10位於較內側的位置，該散熱板10之外周端部與該遮蔽層8之外周端部在平行於基板面之方向的距離、或者是該附著層9之外周端部與該遮蔽層8之外周端部在平行於基板面之方向的距離中任何較短的一方係1mm以上。例如，在第1圖中，散熱板10以及附著層9之外周端部與8之外周端部的距離B較佳者是大於1mm。由於平行元件部6之基板面的方向上形成有平坦化層7、遮蔽層8、附著層9，因此水分或氧氣很難到達有機層4，所以可以確實的抑制有機層4等之元件部6的劣化現象。另外，為了確實的抑制元件部6的劣化現象，散熱板10之外周端部與遮蔽層8之外周端部於平行基板面之方向上的距離、或者是附著層9之外周端部與遮蔽層8之外周端部與基板面平行之方向上的距離中任何一方最好是大於2mm以上。
在上述的有機電激發光元件1中，利用下列說明敘述其製作方法。首先，於基板2上形成陽極3、有機層4以及陰極5，其中上述陽極3、有機層4、陰極5構成元件部6。接著，使用氣相沉積法在元件部6上方形成有機絕緣材料，並形成平坦化層7。之後，在平坦化層7上面形成遮蔽層8。然後，在遮蔽層8上塗佈樹脂材料，以形成附著層9。然後，在附著層9上方附著散熱板10。在上述狀態下，利用適當的方法使得附著層9硬化，以促使散熱板10附著並固定於附著層9上方。結果，而得到如第1圖所示之有機電激發光元件1。
上述有機電激發光元件1可以是包括前述發光面積大於100mm2 之元件部6的裝適用照明裝置。另外，上述有機電激發光元件1可以在基板2與散熱板10之間配置複數個元件部6，而作為有機電激發光顯示器。
如上所述，根據本發明之有機電激發光元件1，利用由平坦化層7以及遮蔽層8所組成之封裝膜封裝元件部6，並且於封裝膜上放置散熱板10，因而可以確實遮斷入侵元件內部之氧氣或水分，抑制元件部6之劣化現象。另外，上述結構由於不形成熱傳導性低的不活性氣體，因此有較高的散熱效率。
另外，在上述有機電激發光元件1中，為了達到遮斷氧氣或水分等氣體阻障性質以及散熱性質而設置散熱板10，由於遮蔽層8可以遮斷上述散熱板10於附著時所產生之不良影響，確保了有機電激發光元件1之散熱性以及對於水分或氧氣之氣體阻障性質，因此可以抑制散熱板10於附著時對有機層4等元件部6所產生之劣化的現象。另外，由於在形成遮蔽層8之前先形成平坦化層7的緣故，因此可以提高遮蔽層8的層膜品質，可以將遮蔽層8的效果發揮到最大。如上所述，在有機EL元件1中，除了封裝元件部6之外也放置了散熱板10，由於上述各層具有不同的功能，因此可以得到良好的封裝效果以及散熱性，而且，可以保護元件6免於受到散熱板10於固定時所產生之不良的影響，因而可以抑制有機層4等元件部6的劣化現象。
而且，習知技術中利用封裝罐封裝有機電激發光元件的時候，隨著有機電激發光元件的大型化，為了確保強度而必須增加封裝罐的厚度，因此整個有機電激發光元件的厚度也會增加。相對地，在本發明之有機電激發光元件1中，由於使用疊層膜以及散熱板10密集地附著於元件部6上，因此可以達到有機電激發光元件輕薄型化的要求。另外，平坦化層7以及遮蔽層8可以利用普通的薄膜製程而形成，因此可以一次將複數個元件部6封裝，另外散熱板10的附著製程也非常的簡單。因此，相較於習知技術之封裝罐的封裝結構而言，本發明之有機電激發光元件在作業性或生產性上面更具有優勢，而且也較具有低製造成本的競爭優勢。
另外，在本發明之有機電激發光元件1中，並不限於第1圖所示之結構，也可以如第2圖所示，在元件部6的外周上設置間隙子層11，其中上述間隙子層11係用於維持基板2與散熱板10之間的間隔。當施加外力於散熱板10的表面時，散熱板10會與元件部6接觸而對元件部6造成損傷，因此若設置間隙子層11的話，則會使得基板2與散熱板10之間保持一定的間隔，可以減輕對元件部6所造成的損傷，上述間隙子層11的高度例如是50微米以下。上述間隙子層11之材料可以與構成附著層9之數之相同。另外，上述間隙子層11中也可以含有微小球狀之玻璃間隙子。
上述間隙子層11的形成方法如下所述。首先，在遮蔽層8上面塗佈一層構成附著層9的樹脂材料，上述的樹脂材料之外側的周圍，於基板2上方以線狀的方式塗佈構成間隙子層11的樹脂材料，接著將構成附著層9之樹脂材料以及構成11之樹脂材料上方放置散熱板10，在上述狀態下利用適當的方法進行硬化製程以形成附著層9以及間隙子層11。
以下，利用一些實驗的結果說明本發明之幾個較佳實施例之有機電激發光元件。
實驗1在本實驗中，看到遮蔽層對於使用硬化性樹脂作為附著層之有機電激發光元件的影響。首先，在洗淨之含有ITO的玻璃基板（厚度0.7mm）上，利用電阻加熱法依序形成CuPc（厚度200埃）、α－NPD（厚度200埃）、Alq（厚度500埃）、LiF（厚度10埃）、Al（厚度2000埃），而形成所謂的有機層以及陰極。接著，利用化學氣相沉積法形成聚單氯代對亞二甲苯（2微米），作為平坦化層。接著，利用電阻加熱法形成鋁（6000埃），作為遮蔽層。接著，塗佈UV硬化性環氧樹脂，並貼上作為散熱板之玻璃板（厚度0.7mm），然後硬化上述樹脂，以製作有機電激發光元件。另外，上述UV硬化性環氧樹脂於硬化時使用金屬鹵化物光源，上述光源會釋放波長365奈米之UV光，而且上述UV光在6000mJ/cm2 下照射，另外，接著進行一小時的後烤製程，其中上述後烤製程之溫度為80℃。顯示器尺寸（發光面積）係長1mm×寬1.5mm。另外，除了利用濺鍍法形成作為遮蔽層之矽氧化物（6000埃）以外，其餘步驟相似於比較範例之有機電激發光元件的製作步驟。
如上所述，所形成之有機電激發光元件中，測定電流密度－輝度特性。結果如第3圖所示。在第3圖中，分別以鋁以及矽氧化物作為遮蔽層，並測定輝度隨電流密度的變化情形。如圖所示，以鋁作為遮蔽層10，可以在較低的電流密度下獲得較高的輝度，而以矽氧化物作為遮蔽層的時候，因為無法遮斷來自於金屬鹵化物光源之UV光，因此元件部的有機材料產生劣化的現象，因此與實施例1相比的話則輝度較低。
實驗2在本實驗中，探討遮蔽層中以熱硬化性丙烯基樹脂為附著層之有機電激發光元件的影響。在本實驗中，看到遮蔽層對於使用硬化性樹脂作為附著層之有機電激發光元件的影響。首先，在洗淨之含有ITO的玻璃基板（厚度0.7mm）上，利用電阻加熱法依序形成CuPc（厚度200埃）、α－NPD（厚度200埃）、Alq（厚度500埃）、LiF（厚度10埃）、Al（厚度2000埃），而形成所謂的有機層以及陰極。接著，利用化學氣相沉積法形成聚單氯代對亞二甲苯（2微米），作為平坦化層。接著，利用電阻加熱法形成鋁（3微米），作為遮蔽層。接著，塗佈熱硬化性丙烯酸樹脂，並貼上作為散熱板之玻璃板（厚度0.7mm），然後硬化上述樹脂，以製作有機電激發光元件。另外，接著進行一小時的後烤製程，其中上述後烤製程之溫度為90℃。顯示器尺寸（發光面積）係長1mm×寬1.5mm。在上述有機電激發光元件中，從上視圖來看，遮蔽層之外端部比散熱板之外周端部短少1mm以上之長度或寬度。另外，製作比較例之有機電激發光元件，其中上述比較例之有機電激發光元件沒有形成遮蔽層。
根據上述方法所製作之有機電激發光元件中，觀察通電流之後元件的發光狀態。第4圖是使用熱硬化性樹脂作為附著層、且使用鋁作為遮蔽層之有機電激發光元件之發光狀態的照片。第5圖係使用熱硬化性樹脂作為附著層、但沒有形成遮蔽層之有機電激發光元件之發光狀態的照片。如第4與5圖所示，在沒有形成遮蔽層的時候，元件會受到熱硬化性環氧樹脂於硬化時所產生之不良的影響而發生劣化現象，並產生許多的黑點。
實驗3在本實驗中，探討散熱板與元件之位置關係。首先，在洗淨之含有ITO的玻璃基板（厚度0.7mm）上，利用電阻加熱法依序形成CuPc（厚度200埃）、α－NPD（厚度200埃）、Alq（厚度500埃）、LiF（厚度10埃）、Al（厚度3000埃），而形成所謂的有機層以及陰極。接著，利用化學氣相沉積法形成聚單氯代對亞二甲苯，作為平坦化層。接著，利用電阻加熱法形成鋁（6000埃），作為遮蔽層。接著，塗佈UV硬化性環氧樹脂，並貼上作為散熱板之玻璃板（厚度0.7mm），然後硬化上述樹脂，以製作有機電激發光元件。另外，上述UV硬化性環氧樹脂於硬化時使用金屬鹵化物光源，上述光源會釋放波長365奈米之UV光，而且上述UV光在6000mJ/cm2 下照射，另外，接著進行一小時的後烤製程，其中上述後烤製程之溫度為80℃。顯示器尺寸（發光面積）係長1mm×寬1.5mm。
在本實驗所製作之有機電激發光元件中，從俯視圖來看的話，平坦化層以及有機層之外周端部係比遮蔽層以及平坦化層之外周端部更往內縮0.5mm的距離。也就是說，從俯視圖來看的話各層之外周端部的位置關係如下；由外往內依序是散熱板或遮蔽層、然後是平坦化層，然後是有機層。
將電流導入上述之有機電激發光元件中的時候，其初期的發光狀態如第6圖所示。另外，在溫度60℃、相對溼度90% RH的條件下、於恆溫恆溼槽中放置10小時之後（加速試驗），其發光狀態如第7圖所示。
如第6圖（上視圖）所示，在陰極之外周端部與有機層之外周端部的左側區域中，相較於第4圖之含有最適化結構的元件而言，因為阻障性質惡化的緣故，所以在進行加速試驗之前就已經產生黑點。而且，如第6圖（上視圖）所示，在陰極之外周端部與有機層之外周端部的左側區域中，暗黑區域很明顯地在加速試驗後大幅地擴大。
另外，製作另一有機電激發光元件，並探討與前述內容相同之問題。其中，由上視圖來看，此有機電激發光元件中遮蔽層之外周端部較散熱板之外周端部內縮1mm以上的距離。在此有機電激發光元件中，即使於加速試驗後也沒有如第7圖所示之暗黑區域大幅擴大的問題，而是大約維持加速試驗前之狀態（圖未顯示）。
實驗4接著，探討關於散熱板封裝與封裝罐封裝之特性。首先，在洗淨之含有ITO的玻璃基板（厚度0.7mm）上，利用電阻加熱法依序形成CuPc（厚度200埃）、α－NPD（厚度200埃）、Alq（厚度500埃）、LiF（厚度10埃）、Al（厚度2000埃），而形成所謂的有機層以及陰極。接著，利用化學氣相沉積法形成聚單氯代對亞二甲苯，作為平坦化層。接著，利用電阻加熱法形成鋁（6000埃），作為遮蔽層。接著，塗佈UV硬化性環氧樹脂，並貼上作為散熱板之玻璃板（厚度0.7mm），然後硬化上述樹脂，以製作有機電激發光元件。另外，上述UV硬化性環氧樹脂於硬化時使用金屬鹵化物光源，上述光源會釋放波長365奈米之UV光，而且上述UV光在6000mJ/cm2 下照射，另外，接著進行一小時的後烤製程，其中上述後烤製程之溫度為80℃。顯示器尺寸（發光面積）係長20mm×寬30mm。另外，除了利用濺鍍法形成作為遮蔽層之矽氧化物（6000埃）以外，其餘步驟相似於比較範例之有機電激發光元件的製作步驟。另外，為了以散熱溫度計測定散熱板因為有機電激發光元件部所產生之熱而上升之溫度，因此將散熱板之表面以黑體噴霧器塗黑。
另外，製作以封裝罐封裝之有機電激發光元件。首先，如前述之方法，在形成有ITO於上方之玻璃基板上形成有機層以及陰極。接著，利用內含氮氣混合氣體（含有氧氣以及水分濃度：10PPMV 以下）之封裝罐（玻璃蓋）封裝上述元件部。此時，封裝罐內部之空隙中充滿熱傳導性差之氮氣。基板與封裝罐於附著時使用UV硬化性樹脂，並於使用金屬鹵化物光源硬化上述UV硬化性樹脂。上述光源會釋放波長365奈米之UV光，而且上述UV光在6000mJ/cm2 下照射，另外，接著進行一小時的後烤製程，其中上述後烤製程之溫度為80℃。另外，為了以散熱溫度計測定封裝罐因為有機電激發光元件部所產生之熱而上升之溫度，因此將封裝罐之表面以黑體噴霧器塗黑。
接著，測定上述有機電激發光元件之散熱板或封裝罐上升的溫度。當電流值改變時，需等待5分鐘以使溫度穩定後再進行測定。如第8圖所示，在封裝有機電激發光元件時使用散熱板時，因為散熱板會有效率地將發生於元件部之熱傳導至空氣中。因此，即使增加電流值時，散熱板之表面溫度也不易上升。因為元件部之溫度與散熱板之溫度幾乎相同，所以可以適當地升高元件部之溫度。
相對於使用散熱板進行封裝之有機電激發光元件而言，使用玻璃蓋進行封裝之有機電激發光元件的溫度較易顯著地上升。原因在於封裝罐內部之空隙中充滿熱傳導性差之氮氣，因此無法有效率地將發生於元件部之熱傳導至空氣中。結果，元件部產生之熱遠多於玻璃蓋所散掉之熱，所以熱都積存於元件內（元件溫度>>玻璃蓋溫度）。由於有機電激發光材料抗熱性低，因此元件溫度上升對元件有極大影響；然而為了提高元件之輝度，又必須提高電流值。所以，習知技術使用玻璃蓋進行封裝會限制元件之輝度。因此，採用本發明之散熱板結構，可以提高元件之輝度。
實驗5在本實驗中，探討以UV硬化性附著劑作為附著層9時與以熱硬化性附著劑作為附著層9時之元件壽命（阻障性質）的差異。實驗1之有機電激發光元件之結構（UV硬化性附著劑）與實驗2之有機電激發光元件之結構（片狀熱硬化性附著劑）相同。
第9(a)圖係用於說明使用UV硬化性附著劑之有機電激發光元件之阻障性質。第9(b)圖係用於說明使用片狀熱硬化性附著劑之有機電激發光元件之阻障性質。本實驗係比較初期狀態、100小時、192小時後之發光狀態的阻障性質。結果，使用片狀熱硬化性附著劑時，192小時後之發光狀態也幾乎未出現劣化的現象；而使用UV硬化性附著劑時，隨著時間經過會伴隨顯示特性劣化的現象（發光區域減少）。
另外在本實驗中，為了決定片狀熱硬化性附著劑之硬化溫度，所以必須先調查有機電激發光元件之熱處理溫度所造成之特性變化，結果如第10圖所示。第10(a)圖係有機電激發光元件在110℃下處理之結果。第10(b)圖係有機電激發光元件在120℃下處理之結果。其中，在110℃下進行熱處理時，經過40小時後之劣化現象很輕微。然而，在120℃下進行熱處理時，經過40小時後之劣化現象很明顯。因此，使用上述片狀熱硬化性附著劑以製作有機電激發光元件時，硬化溫度最好設定在110℃以下。
A．．．箭頭
B．．．距離
1．．．有機電激發光元件
2．．．基板
3．．．陽極
4．．．有機層
5．．．陰極
6．．．元件部
7．．．平坦化層
8．．．遮蔽層
9．．．附著層
10．．．散熱板
11．．．間隙子層
第1圖係繪示根據本發明一較佳實施例之有機電激發光元件的剖面圖。
第2圖係繪示根據本發明其它較佳實施例之有機電激發光元件的剖面圖。
第3圖係繪示使用UV硬化性環氧樹脂之有機電激發光元件中電流密度與輝度特性之關係圖。
第4圖是使用熱硬化性樹脂作為附著層、且使用鋁作為遮蔽層之有機電激發光元件之發光狀態的照片。
第5圖係使用熱硬化性樹脂作為附著層、但沒有形成遮蔽層之有機電激發光元件之發光狀態的照片。
第6圖係有機電激發光元件之初期發光狀態的照片，用於說明散熱板之外周端部與遮蔽層之外周端部之俯視圖的位置關係。
第7圖係第6圖之有機電激發光元件在加速試驗後之發光狀態的照片。
第8圖係繪示使用玻璃蓋封裝之有機電激發光元件以及使用散熱板封裝之有機電激發光元件之電流密度與表面溫度特性之關係圖。
第9(a)圖至第9(b)圖係照片，用於說明使用UV硬化性附著劑之有機電激發光元件與使用片狀熱硬化性附著劑之有機電激發光元件之阻障性質的差異。
第10(a)圖至第10(b)圖係照片，用於說明有機電激發光元件在110℃以及120℃的熱處理溫度下不同處理時間之特性變化。
A．．．箭頭
B．．．距離
1．．．有機電激發光元件
2．．．基板
3．．．陽極
4．．．有機層
5．．．陰極
6．．．元件部
7．．．平坦化層
8．．．遮蔽層
9．．．附著層
10．．．散熱板

Claims (8)

  1. 一種有機半導體元件，包括：有機半導體元件部，形成於基板上；平坦化層，使該有機半導體元件部的表面平坦化；附著層，置於該平坦化層上；散熱板，形成於該附著層上；以及遮蔽層，形成於該附著層與該平坦化層之間；其中由該平坦化層與該遮蔽層的薄膜而封裝該有機半導體元件部，該散熱板並隔著該附著層貼合於該封裝膜上；該附著層是光硬化性附著層時，該遮蔽層是在該附著層的光硬化性樹脂包含金屬類，而遮斷使該光硬化性附著層硬化而使用的光；以及該附著層是熱硬化性附著層時，該遮蔽層是在該附著層的熱硬化性樹脂包含金屬類、金屬氮化物類、矽氧化物類或矽氮化物類的任一種，而遮斷該熱硬化性附著層產生硬化時所產生的氣體。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之有機半導體元件，該熱硬化性附著層是由片狀之熱硬化性附著劑所形成。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之有機半導體元件，該平坦化層內所含之有機絕緣材料包括二甲苯系之高分子化合物、聚乙醯銨系之高分子化合物、丙烯酸系之高分子化合物、樹脂系之高分子化合物、聚尿素系之高分子化合物中至少一種。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之有機半導體元件，該附著層含有填充物，該填充物之平均粒徑小於該附著層的厚度。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之有機半導體元件，由上視圖來看的時候，該有機半導體元件部係比該散熱板位於較內側的位置，該散熱板之外周端部與該遮蔽層之外周端部在平行於基板面之方向的距離、或者是該附著層之外周端部與該遮蔽層之外周端部在平行於基板面之方向的距離中任何較短的一方係1mm以上。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之有機半導體元件，更包括間隙子層，配置於該有機半導體元件部之外周端部與該散熱板之外周端部之間，用於維持該基板與該散熱板之間隔。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任何一項所述之有機半導體元件，其中該有機半導體元件部係於一對電極之間夾有至少一層的有機層之有機電激發光元件部。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之有機半導體元件，該有機電激發光元件部之發光面積大於100mm2 。
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