TWI499106B - 防水封裝方法 - Google Patents

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Description

防水封裝方法
本發明之實施例大體上是關於有機發光二極體(OLED)結構和其製造方法。
相較於液晶顯示器(LCD)，有機發光二極體(OLED)顯示器的反應時間更快、視角更大、對比更高、更輕、功率更低、且能順應撓性基板，因此近來在顯示器應用方面深受注目。除了用於OLED的有機材料外，亦開發許多用於小分子撓性有機發光二極體(FOLED)和聚合物發光二極體(PLED)顯示器的聚合物材料。許多有機和聚合物材料具有撓性而可用於在各種基板上製造複雜的多層裝置，使其適合應用於各種透明多色顯示器，例如薄型平面顯示器(FPD)、有機電激雷射(electrically pumped organic laser)和有機光放大器(organic optical amplifier)。
顯示裝置的壽命時間有限，其特徵在於電發光效率下降和驅動電壓上升。壽命時間有限起因於有機或聚合物材料劣化(degradation)及形成不發光的暗點(non-emissive)。濕氣和氧氣侵入將引起材料劣化和暗點問題。例如，8-羥基喹啉鋁常做為發光層，但發現暴露於潮濕大氣中會造成8-羥基喹啉鋁(Alq3 )形成結晶結構，導致陰極剝層並產生隨時間逐漸擴大的不發光暗點。此外，接觸空氣或氧氣會造成陰極氧化。有機材料一旦與水或氧氣反應，即全然失效。
因此，此技藝需要不會劣化或形成不發光暗點的OLED結構。亦需要製造此結構的方法。
本發明大體上是關於有機發光二極體(OLED)結構和其製造方法。為延長OLED結構的壽命時間，將封裝層沉積至OLED結構上。封裝層可完全圍住或「封住」OLED結構。封裝層在與OLED結構和封裝層間之界面的反面具有實質平坦的表面。該平坦表面容許後繼層均勻沉積於OLED結構上。封裝層能減少任何氧氣穿透而進入OLED結構，故可延長OLED結構的壽命時間。
在一實施例中，有機發光二極體結構包含基板和置於基板上的有機發光二極體部。有機發光二極體部包含電洞輸送層(hole transport layer)、發光層(emissive layer)和封裝部。封裝部包含有機層，其實質圍住有機發光二極體部並連接至有機發光二極體部和基板兩者。封裝部具有實質平坦的表面延伸在整個有機層上，且位在該有機發光二極體部與封裝部之界面的反面。
在另一實施例中，有機發光二極體製造方法包含沉積有機發光二極體層疊(layered)結構至基板上，以及沉積有機封裝層至有機發光二極體層疊結構和基板上。有機封裝層可耦接至基板和有機發光二極體層疊結構兩者。有機封裝層可具有實質平坦的表面延伸越過整個位於有機發光二極體層疊結構與有機封裝層之界面反面處的表面。
在又一實施例中，有機發光二極體製造方法包含噴墨沉積有機封裝層至基板上。基板上設置有有機發光二極體層疊結構。封裝層耦接至基板和有機發光二極體層結構兩者。封裝層在該有機發光二極體層疊結構與有機封裝層之界面的反面處設置有實質平坦的表面。
本發明大體上是關於有機發光二極體(OLED)結構和其製造方法。為延長OLED結構的壽命時間，將封裝層沉積至OLED結構上。封裝層可完全圍住或「封住」OLED結構。封裝層具有實質平坦的表面，其位於OLED結構與封裝層之界面的反面處。該平坦表面容許後繼層均勻沉積於OLED結構上。封裝層能減少任何氧氣穿透而進入OLED結構，故可延長OLED結構的壽命時間。
第1圖為根據本發明一實施例之噴墨列印設備100的透視圖。應理解雖然圖中顯示二個噴墨頭102、104，但也可設置更多或更少的噴墨頭。設備100還包括架橋114，其上裝設噴墨頭102、104。噴墨頭102、104沿著架橋114相隔排列成陣列方式，使多個噴墨頭102、104輸送有機封裝材料至基板118。在一實施例中，噴墨頭102、104輸送有機封裝材料至基板118的不同區域。在另一實施例中，噴墨頭102、104連接在一起。一或多個監視器或攝影機116裝設在架橋114。基板118置於基板支撐臺(substrate stage)120上。操作期間，基板支撐臺120可在噴墨頭102、104下方移動基板118，在此將墨滴分配到基板118上。監視器或攝影機116可測量墨滴和沉積材料。噴墨設備100可用來沉積OLED結構的許多膜層。
第2圖為根據本發明一實施例的OLED結構200。結構200包含基板202。在一實施例中，基板202為撓性可捲繞式基板。應理解雖然基板202敘述為可捲繞式基板，但也可採用其他基板來製造OLED，包括鹼石灰(soda lime)玻璃基板、矽基板、半導體晶圓、多邊形基板、大面積基板和平面顯示基板。
基板202上設置陽極204。在一實施例中，陽極204包含金屬，例如鉻、銅或鋁。在另一實施例中，陽極204包含透明材料，例如氧化鋅、氧化銦錫等。陽極204的厚度為約200埃(Angstroms)至約2000埃。
電洞注入層206接著沉積在陽極204上。電洞注入層206的厚度為約200埃至約2000埃。在一實施例中，電洞注入層206包含具有苯二胺(phenylenediamine)結構之直鏈寡聚物的材料。在另一實施例中，電洞注入層206包含具有苯二胺結購之支鏈寡聚物的材料。
電洞輸送層208沉積在電洞注入層206上。電洞輸送層208的厚度為約200埃至約1000埃。電洞輸送層208包含二胺(diamine)。在一實施例中，電洞輸送層208包含萘基取代聯苯胺(NPB)衍生物(naphthyl-substituted benzidine(NPB)derivative)。在另一實施例中，電洞輸送層208包含N,N’-二苯基-N,N’-雙(3-甲基苯基)-1,1’-二苯基-4,4’-二胺(TPD)(N,N’-diphenyl-N,N’-bis(3-methylphenyl)-(1,1’-biphenyl)-4,4’-diamine)。
發光層210沉積在電洞輸送層208上。發光層210的沉積厚度為約200埃至約1500埃。做為發光層210的材料通常屬於螢光金屬螯合錯合物類。在一實施例中，發光層210包含8-羥基喹啉鋁(8-hydroxyquinoline aluminum，Alq3 )。
電子輸送層212沉積在發光層210上。電子輸送層212包含金屬螯合喹啉酮化合物(metal chelated oxinoid compounds)。在一實施例中，電子輸送層212包含喹啉螯合物本身，亦通稱8-喹啉酚(8-quinolinol)或8-羥基喹啉(8-hydroxyquinoline)。電子輸送層212的厚度為約200埃至約1000埃。
電子注入層214沉積在電子輸送層212上。電子注入層214的厚度為約200埃至約1000埃。電子注入層214可包含鋁與至少一鹼金屬鹵化物或至少一鹼土金屬鹵化物的混合物。鹼金屬鹵化物選自由氟化鋰、氟化鈉、氟化鉀、氟化銣和氟化銫組成之群組，適合的鹼土金屬鹵化物為氟化鎂、氟化鈣、氟化鍶和氟化鋇。
陰極216沉積在電子注入層214上。陰極216包含金屬、金屬混合物或金屬合金。在一實施例中，陰極216包含鎂(Mg)、銀(Ag)與鋁(Al)之合金。陰極216的厚度為約1000埃至約3000埃。功率源218供應電偏壓給OLED結構200，如此將發光並可看見光穿過基板202。OLED結構200的有機層包含電洞注入層206、電洞輸送層208、發光層210、電子輸送層212和電子注入層214。應注意OLED結構不一定要有五層有機層。例如，在一些例子中，只需要電洞輸送層208和發光層210。
第3圖為根據本發明一實施例，包含封裝層320的OLED結構300。OLED結構300包括基板302、陽極304、電洞注入層306、電洞輸送層308、發光層310、電子輸送層312、電子注入層314和陰極316。OLED結構300連接功率源318。封裝層320沉積在OLED結構300上。封裝層320具有實質平坦的表面322。表面322位在封裝層320與陰極316之界面的反面處。應理解雖然OLED結構300顯示包括五層有機層，但建構OLED結構300不一定要用五層。
封裝層320的厚度為約4微米至約6微米。封裝層320可以噴墨沉積而得。在一實施例中，封裝層包含丙烯酸酯(acrylate)、甲基丙烯酸酯(methacrylate)與丙烯酸(acrylic acid)的混合物。在一實施例中，丙烯酸酯佔總體混合物的約25體積%至約50體積%。在另一實施例中，丙烯酸酯佔總體混合物的約30體積%至約40體積%。
甲基丙烯酸酯佔總體混合物的約10體積%至約25體積%。在一實施例中，甲基丙烯酸酯含量佔總體混合物的約15體積%至約20體積%。丙烯酸佔總體混合物的約2體積%至約20體積%。在一實施例中，丙烯酸佔總體混合物的約2.5體積%至約10體積%。應理解其他添加物當可用來沉積封裝層320。
封裝層320覆蓋OLED結構300上的任何缺陷。封裝層320密封該些缺陷。此外，封裝層320覆蓋OLED結構300上的任何微粒並將微粒密封在封裝層320之下。封裝層320也可覆蓋及密封OLED結構300上的任何空隙。
封裝層320沉積至OLED結構300後，接著加以平坦化，使封裝層320的最上層表面322呈實質平坦。封裝層320的實質平坦表面322消除了在封裝層320之後沉積任何膜層的階梯覆蓋疑慮。故沉積於封裝層上的任何層可沉積均勻厚度，其不僅覆蓋OLED結構300，還覆蓋含該OLED零件的整個裝置。
第4圖為根據本發明另一實施例，包含封裝層406的OLED結構400。OLED結構400包含基板402，其上設有OLED部404。有機封裝層406沉積在OLED部404和基板402上。沉積後，平坦化封裝層406，使其與OLED部404之界面反面處的表面呈實質平坦。如此，封裝層 406將具有位於OLED部404上如箭頭「A」所示的薄部，和位於基板402上如箭頭「B」所示的厚部(相對薄部)。
多層防水封裝結構沉積在封裝層406上且達箭頭「C」所示之厚度。沉積在封裝層406上的第一層408包含矽，且沉積厚度如箭頭「D」所示。在一實施例中，第一層408包含氮化矽。在一實施例中，第一層408的厚度為約0.1微米至約0.6微米。
第二層410沉積在第一層408上。第二層410包含碳。在一實施例中，第二層410的厚度如箭頭「E」所示為約0.1微米至約0.6微米。第三層412沉積在第二層410上。第三層412的沉積厚度如箭頭「F」所示。在一實施例中，第三層412的厚度為約0.1微米至約0.6微米。第三層412包含矽。在一實施例中，第三層412包含氮化矽。
第四層414沉積在第三層412上。第四層414包含碳。在一實施例中，第四層414的厚度如箭頭「G」所示為約0.1微米至約0.6微米。第五層416沉積在第四層414上。第五層416的沉積厚度如箭頭「H」所示。在一實施例中，第五層416的厚度為約0.1微米至約0.6微米。第五層416包含矽。在一實施例中，第五層416包含氮化矽。
多層防水封裝結構的各層可具有實質相同的厚度。相較於未設置封裝層406的情況，設置封裝層406提供額外的防水作用，並容許多層防水封裝結構製作成更薄。無封裝層406時，第一層408、第二層410、第三層412、第四層414和第五層416的厚度分別為約3微米至約6微米。由於多層防水封裝結構不需覆蓋OLED部404的缺陷、微粒或空隙，故多層防水封裝結構可更薄。
藉由沉積有機封裝層至OLED結構上，可覆蓋及密封OLED結構的缺陷、微粒或空隙。沉積後，可平坦化封裝層。因平坦表面不會造成後續層的階梯覆蓋情況，故後續沉積層將以均勻厚度不只覆蓋OLED結構並且覆蓋整個裝置。藉由覆蓋及密封OLED結構和微粒、空隙與缺陷，封裝層可減少暗點形成及OLED結構劣化。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧設備
102、104‧‧‧噴墨頭
114‧‧‧架橋
116‧‧‧攝影機
118‧‧‧基板
120‧‧‧支撐臺
200‧‧‧結構
202‧‧‧基板
204‧‧‧陽極
206‧‧‧電洞注入層
208‧‧‧電洞輸送層
210‧‧‧發光層
212‧‧‧電子輸送層
214‧‧‧電子注入層
216‧‧‧陰極
218‧‧‧功率源
300‧‧‧結構
302‧‧‧基板
304‧‧‧陽極
306‧‧‧電洞注入層
308‧‧‧電洞輸送層
310‧‧‧發光層
312‧‧‧電子輸送層
314‧‧‧電子注入層
316‧‧‧陰極
318‧‧‧功率源
320‧‧‧封裝層
322‧‧‧表面
400．．．結構
402．．．基板
404．．．OLED部
406．．．封裝層
408、410、412、414、416．．．層
A、B、C、D、E、F、G、H．．．箭頭
為讓本發明之上述特徵更明顯易懂，可配合實施例閱讀本發明之詳細說明，部分實施例繪示於附圖中。須注意的是，所附圖式揭露的僅是本發明的代表性實施例，但其並非用以限定本發明之精神與範圍，任何熟習此技藝者，當可作各種更動與潤飾而得其他等效實施例。
第1圖為根據本發明一實施例之噴墨列印設備100的透視圖。
第2圖為根據本發明一實施例的OLED結構200。
第3圖為根據本發明一實施例，包含封裝層320的OLED結構300。
第4圖為根據本發明另一實施例，包含封裝層406的OLED結構400。
為助於了解，各圖中相同的元件符號代表相同的元件。應理解某一實施例的元件和特徵結構當可有益地併入其他實施例，在此不另外詳述。
300‧‧‧結構
302‧‧‧基板
304‧‧‧陽極
306‧‧‧電洞注入層
308‧‧‧電洞輸送層
310‧‧‧發光層
312‧‧‧電子輸送層
314‧‧‧電子注入層
316‧‧‧陰極
318‧‧‧功率源
320‧‧‧封裝層
322‧‧‧表面

Claims (16)

  1. 一種有機發光二極體結構，該結構包含：一基板；一有機發光二極體部，置於該基板上，該有機發光二極體部包含一電洞輸送層和一發光層；一封裝部，置於該有機發光二極體部上，其中該封裝部包含一有機層，該有機層實質圍住該有機發光二極體部並連接至該有機發光二極體部和該基板兩者，以及該封裝部具有實質平坦的表面延伸在整個有機層上，且位在該有機發光二極體部與該封裝部間之界面的反面，其中該封裝部包含丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯與丙烯酸的一混合物；以及一多層防水封裝結構，置於該封裝部上，其中該防水封裝結構包含一或多個含矽層及一或多個含碳層，以及其中該多層防水封裝結構的各層具有相同的厚度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之結構，其中該有機發光二極體部包含：一透明陽極層；一電洞注入層，置於該透明陽極層上；該電洞輸送層，置於該電洞注入層上；該發光層，置於該電洞輸送層上；一電子注入層，置於該發光層上；以及 一陰極層，置於該電子注入層上。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之結構，其中該一或多個含碳層係置於該一或多個含矽層上。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之結構，其中該一或多個含矽層包含氮化矽。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之結構，其中該一或多個含矽層和該一或多個含碳層交替設置在該有機發光二極體部上。
  6. 一種有機發光二極體製造方法，該方法包含：沉積一有機發光二極體層疊結構至一基板上；沉積一有機封裝層於該有機發光二極體層疊結構與該基板上，以使該有機封裝層連接至該基板與該有機發光二極體層疊結構兩者；其中該有機封裝層具有實質平坦的表面延伸在與位在該有機發光二極體層疊結構與該有機封裝層間之界面相反的整個表面，其中該有機封裝層包含丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯與丙烯酸的一混合物；以及沉積一多層防水封裝結構至該有機封裝層上，其中該防水封裝結構包含一或多個含矽層及一或多個含碳層，以及其中該多層防水封裝結構的各層具有相同的厚 度。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該丙烯酸酯包含約25體積%至約50體積%。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該甲基丙烯酸酯包含約10體積%至約25體積%。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之方法，更包含：沉積該一或多個含矽層至該有機發光二極體層疊結構上；以及沉積該一或多個含碳層至該一或多個含矽層上。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該一或多個含矽層包含氮化矽。
  11. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該一或多個含矽層包含氮化矽。
  12. 一種有機發光二極體結構，該結構包含：一基板；一有機發光二極體部，置於該基板上；一有機封裝層，該有機封裝層具有實質平坦的表面延伸在與位在該有機發光二極體部與該有機封裝層間之 界面相反的整個表面；一氮化矽層，置於該有機發光二極體部上；以及一含碳層，置於該氮化矽層上。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之結構，其中該氮化矽層和該含碳層各自的厚度為約0.1微米至約0.6微米。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之結構，其中該氮化矽層和該含碳層共同的厚度為約3微米至約6微米。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之結構，其中該有機發光二極體部包含：一透明陽極層；一電洞注入層，置於該透明陽極層上；電洞輸送層，置於該電洞注入層上；發光層，置於該電洞輸送層上；一電子注入層，置於該發光層上；以及一陰極層，置於該電子注入層上。
  16. 如申請專利範圍第12項所述之結構，更包含其他氮化矽層，置於該含碳層上。
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