專利名稱：有機電致發(fā)光器件的新型封裝系統(tǒng)及其封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機電致發(fā)光器件，具體涉及有機電致發(fā)光器件的新型封裝系 統(tǒng)和封裝方法及其相關(guān)設備。
背景技術(shù)：
有機電致發(fā)光二極管(Organic Light-Emitting Diode， OLED)是利用一種施加 電壓就能夠進行自行發(fā)光的技術(shù)。由于有機化合物自身能夠發(fā)光，不像液晶顯 示那樣，必須背面透光才能顯示，所以，有機發(fā)光顯示不需要在背后配置發(fā)光 二極管，可以做得更薄更輕，外型如電影膠片，甚至可以縫制在衣服上。有機 發(fā)光顯示還具有高亮度、寬視角、低電壓驅(qū)動、低耗電、應答速度快、不出現(xiàn) 殘像，生產(chǎn)成本低、制造工藝簡單、分辨率佳及高亮度等優(yōu)點，被認為是下一 代的平面顯示器新興應用技術(shù)，因此目前全球有多家廠商投入研發(fā)，被譽為"未 來顯示之星"。
器件中所用材料為有機物/高分子，因而選擇范圍寬，可實現(xiàn)從紅光到藍光 的任何顏色的顯示；驅(qū)動電壓低，發(fā)光亮度和發(fā)光效率高，可制成柔性顯示器 件；響應速度快，發(fā)光視角寬；器件超薄，體積小，重量輕；更為重要的是， 有機發(fā)光材料以其固有的多樣性為材料選擇提供了寬廣的范圍，通過對有機分 子結(jié)構(gòu)的設計、組裝和剪裁，能夠滿足多方面不同的需要和易于實現(xiàn)大面積顯 示。
人類對有機電致發(fā)光(OLED)現(xiàn)象的認識始于二十年代，當時這種現(xiàn)象的 亮度、效率極低，并且主要集中在無機材料中，并未引起人們多大興趣。
到了五六十年代，Bemanose、 Pope、 Helfrich等在蒽單晶中加電壓觀察到了 發(fā)光現(xiàn)象，之后人們便開始了對有機電致發(fā)光(OLED)現(xiàn)象的研究。當時曾經(jīng) 激發(fā)人們從分子晶體制備發(fā)光器件的愿望。但起初由于制備高質(zhì)量的有機物單
晶較為困難，且有機物單晶層不容易做得很薄(當時厚度大于lpm)，再加上注 入電極不佳，因此早期的有機EL器件驅(qū)動電壓很高， 一般都超過100V。所以， 有機EL的研究進展還是十分緩慢。后經(jīng)改進制成薄膜(lpm以下)，驅(qū)動電壓 降為30V以內(nèi)，但最大效率只有0.05%左右。
直到1987年，美國柯達公司C. W. Tang等人在總結(jié)前人的基礎上發(fā)明了三 明治結(jié)構(gòu)的器件他們采用熒光效率很高、電子傳輸性能且成膜性能好的有機 小分子材料8-羥基喹啉鋁(Alq3)，與具有空穴傳輸特性的芳香族二胺(diamine) 衍生物制成低驅(qū)動電壓(<10V)，高量子效率(1%)，高亮度(>1000cd/m2) 的有機EL器件，這一突破性進展重新激發(fā)了人們對于有機EL的熱情，使人們 看到了有機電致發(fā)光器件作為新一代平板顯示器件的希望。從此，有機電致發(fā) 光走上了迅速發(fā)展的道路，人們在材料合成，器件結(jié)構(gòu)設計，載流子傳輸?shù)戎T 多方面進行了深入的研究，使得有機電致發(fā)光器件的性能逐漸接近實用化水平。 1990年Friend小組報道了在低電壓下高分子電致發(fā)光現(xiàn)象，揭開了高分子有機 平板顯示研究的新領(lǐng)域；1997年，F(xiàn)6rrest等發(fā)現(xiàn)磷光電致發(fā)光現(xiàn)象，突破了有 機電致發(fā)光材料量子效率低于25%的限制，使有機平板顯示器件的研究進入一 個新時期。
當前，OLED器件研究工作主要集中在解決以下諸多技術(shù)專題高效小分子 和高分子OLED材料、制造工藝和器件多層結(jié)構(gòu)，磷光OLED、透明OLED和 柔性OLED核心技術(shù)，Black Layer(TM)技術(shù)，有機TFT、高溫OLED材料，OLED
器件的密封技術(shù)，柔性微孔塑料箔膜技術(shù)，樹狀聚合物OLED技術(shù)等。
為提高有機電致發(fā)光(OLED)器件的性能，目前熱門研究主要集中在以下幾 個方面l)提高發(fā)光亮度和發(fā)光效率；2)增加器件的壽命和穩(wěn)定性；3)開發(fā)和 研究新型發(fā)光材料和新型載流子輸運材料；4)有關(guān)發(fā)光機理的研究；5)探索 新的器件制備工藝及器件結(jié)構(gòu)。其中器件的制備工藝和良好的器件結(jié)構(gòu)是關(guān)系 到發(fā)光亮度和效率、壽命和穩(wěn)定性的最關(guān)鍵因素，而研發(fā)新型的器件封裝技術(shù)
及其設備，是器件制備工藝的重要組成部分。到目前為止，OLED器件的封裝方 法都存在一定的問題，現(xiàn)有的平板顯示及照明器件的封裝手段，都不能滿足或 兼容OLED器件。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何提供一種有機電致發(fā)光器件的新型封裝 方法及其封裝系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠很好地降低水汽和氧氣滲透率，在溫度65。C、 濕度95%的環(huán)境條件下，水、氧漏率達10^g/mVday以下，可使OLED器件壽命 從現(xiàn)有的3000-5000小時提高至1萬小時以上，完全滿足實際應用的要求。
本發(fā)明所提出的技術(shù)問題是這樣解決的提供一種有機電致發(fā)光器件的新型 封裝系統(tǒng)，包括基板，所述基板由襯底和有機電致發(fā)光工作層構(gòu)成，其中有機 電致發(fā)光工作層包括陽極層、空穴傳輸層、電子傳輸層和金屬電極，其特征在 于，所述襯底在蒸鍍了有機電致發(fā)光工作層的一側(cè)設置有蓋板，所述蓋板與所 述襯底通過紫外曝光膠將有機電致發(fā)光工作層封閉，其中在紫外曝光膠封閉區(qū) 內(nèi)的氣體壓強小于外部壓強，使蓋板和基板緊密且均勻地結(jié)合在一起。
按照本發(fā)明所提供的有機電致發(fā)光器件的新型封裝系統(tǒng)，其特征在于，所 述紫外曝光膠為環(huán)氧樹脂等在紫外光照射下可以固化的膠。
按照本發(fā)明所提供的有機電致發(fā)光器件的新型封裝系統(tǒng)，其特征在于，所 述襯底是超薄玻璃、聚合物薄膜和金屬箔中的一種或其復合體系。
按照本發(fā)明所提供的有機電致發(fā)光器件的新型封裝系統(tǒng)，其特征在于，所 述蓋板是超薄玻璃、有機薄膜、無機薄膜和金屬箔中的一種或其復合體系。
按照本發(fā)明所提供的有機電致發(fā)光器件的新型封裝系統(tǒng)，其特征在于，在 紫外曝光膠封閉區(qū)內(nèi)設置有干燥劑。
一種有機電致發(fā)光器件的新型封裝方法，其特征在于 ⑥、把制備好有機電致發(fā)光工作層的基板和蓋板放入充滿惰性氣體的手套 箱中，按照基板的尺寸要求在蓋板上涂紫外曝光膠； ⑦ 、將涂上紫外曝光膠的基板和蓋板放入充滿惰性氣體的真空密封系統(tǒng)中，
并將基板放置于蓋板之上,兩者之間由一個可旋轉(zhuǎn)墊片所間隔而不發(fā)生
接觸；
⑧ 、然后將真空密封系統(tǒng)抽為真空，調(diào)節(jié)可旋轉(zhuǎn)墊片的方向，使蓋板和基板
重疊、貼合在一起，其中，所述蓋板貼合在基板設置有機電致發(fā)光層的 一側(cè)，再將真空密封系統(tǒng)中充入惰性氣體； ◎、再將步驟③中的貼合有蓋板的基板送入紫外曝光機中將紫外曝光膠進 行固化；
⑩、取出步驟④中的器件根據(jù)需要進行切割并進行壽命測試。 按照本發(fā)明所提供的有機電致發(fā)光器件的新型封裝方法，其特征在于所 述真空密封系統(tǒng)是采用不銹鋼金屬材料、玻璃或者耐壓塑料等聚合物材料制備 而成，設置有抽取真空和充氣裝置；所述真空密封系統(tǒng)設置有放置所述蓋板的 底座和放置基板的可旋轉(zhuǎn)墊片，所述可旋轉(zhuǎn)墊片連接有外部旋鈕；所述真空密 封系統(tǒng)與手套箱連接。
按照本發(fā)明所提供的有機電致發(fā)光器件的新型封裝方法，其特征在于，在 步驟③中，將涂好膠的蓋板放入真空密封系統(tǒng)的底座中，并使其居中，再將基 板一端所述底座，另一端放在可旋轉(zhuǎn)墊片上，然后將真空密封系統(tǒng)抽為真空， 在真空狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)旋鈕，使可旋轉(zhuǎn)墊片移開，件基板由于重力的作用掉下，并 與涂紫外曝光膠的蓋板貼合，然后，對真空密封系統(tǒng)的封裝腔體充入惰性氣體， 由于器件內(nèi)部和外部存在一定的壓強差，將使器件封裝更加的緊密。
本發(fā)明所提供的有機電致發(fā)光器件的新型封裝系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單合理，由于 在封裝時器件內(nèi)部和外部存在一定的壓強差，所以使器件結(jié)合的更加的緊密， 可有效的降低器件的水汽和氧氣滲透率，從而使有機電致發(fā)光器件的壽命大大 提高。
圖1是本發(fā)明的封裝系統(tǒng)示意圖2是本發(fā)明的真空密封系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖3是是本發(fā)明中具體實施方式
1-6的OLED器件半衰壽命測試結(jié)果及器 件采用真空封裝方法測得的亮度隨時間變化的特性曲線；
圖4是器件采用常規(guī)封裝方法測得的OLED器件亮度隨時間變化的特性曲線。
其中，1、紫外曝光膠，2、干燥劑，3、蓋板，4、有機電致發(fā)光工作層， 5、襯底，6、底座，7、旋鈕，8、可旋旋轉(zhuǎn)墊片。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖以及實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
本發(fā)明所提供的有機電致發(fā)光器件的新型封裝系統(tǒng)，包括基板，所述基板 由襯底5和有機電致發(fā)光工作層4構(gòu)成，其中有機電致發(fā)光工作層4包括陽極 層、空穴傳輸層、電子傳輸層和金屬電極，襯底5在蒸鍍了有機電致發(fā)光工作 層的一側(cè)設置有蓋板3，蓋板3與襯底5通過紫外曝光膠1將有機電致發(fā)光工作 層4封閉，其中在紫外曝光膠1封閉區(qū)內(nèi)的氣體壓強小于外部壓強，在紫外曝 光膠1封閉區(qū)內(nèi)設置有干燥劑2。使蓋板3和基板(襯底5)緊密且均勻地結(jié)合 在一起，其中紫外曝光膠l可以是環(huán)氧樹脂，襯底5是超薄玻璃、聚合物薄膜 和金屬箔中的一種，蓋板3是超薄玻璃、有機薄膜、無機薄膜和金屬箔中的一 種。
實施方式1-7
如圖1所示有機電致發(fā)光器件(OLED)封裝系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，器件基板采 用200mmx200mm的玻璃基板，封裝蓋板采用鈉鈣玻璃刻蝕，密封膠采用紫外 固化膠。整個器件結(jié)構(gòu)描述為玻璃襯底/ ITO/CuPc(200 A)/a-NPD(600 A)/Alq3(400A): C545T(2%)/Alq3(200 A)/LiF(10 A)/A1(1000 A)。
制備方法如下
① 利用洗滌劑、乙醇溶液和去離子水對透明導電基片ITO玻璃進行超聲清
洗，清洗后用干燥氮氣吹干。其中玻璃襯底上面的ITO膜作為器件的陽極層， ITO膜的方塊電阻為10-15^/口，膜厚為1500A;
② 將干燥后的基片移入高真空室，在氣壓為20 Pa的氧氣和氬氣環(huán)境下對 ITO玻璃進行低能氧等離子預處理10分鐘，濺射功率為 20W;
③ 將處理后的基片轉(zhuǎn)移至有機真空蒸發(fā)室，待室內(nèi)氣壓為4xlO^Pa，開始進 行有機薄膜的蒸鍍。按照如上所述器件結(jié)構(gòu)依次蒸鍍的空穴注入層CuPc為200 A，傳輸層a-NPD為600A，發(fā)光層Alq3(400A):C545T(2%)，電子傳輸層 Alq3(200A)，各有機層的蒸鍍速率lA/s，蒸鍍速率及厚度由安裝在基片附近的 膜厚儀監(jiān)控；
④ 在有機層蒸鍍結(jié)束后將基片傳送至金屬真空蒸發(fā)室中進行金屬電極的制 備。其氣壓為3xl0,a，蒸鍍速率為 3A/s， AL膜層厚度為100nm。蒸鍍速率 及厚度由安裝在基片附近的膜厚儀監(jiān)控；
⑤ 將做好的器件傳送到手套箱進行封裝，手套箱為高純惰性氣體氛圍；
⑥ 封裝采用真空封裝方法在手套箱中，根據(jù)器件的尺寸，設計程序進行 涂膠；
⑦將涂好膠的蓋板放入圖2底座6中，旋轉(zhuǎn)旋鈕，使其居中，將做好的器件 基板一端放在圖2底座6,另一端放在可旋轉(zhuǎn)墊片8上，對真空密封系統(tǒng)抽取真 空，在真空狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)旋鈕7，使可旋轉(zhuǎn)墊片8移開，器件基板由于重力的作用 掉下，并與涂膠蓋板貼合，然后，對真空密封系統(tǒng)封裝腔體充入高純惰性氣體， 由于器件內(nèi)部和外部存在一定的壓強差，將使器件封裝更加的緊密，隨后將載 有的基板送入紫外曝光機中進行固化，最后，取出基板進行切割并進行壽命測 試。
器件在10V正向驅(qū)動下，半衰手壽命測試曲線如圖3所示。
具體實施方式
8-14
如圖1所示有機電致發(fā)光器件(OLED)封裝系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，器件基板采 用200mmx200mm的玻璃基板，封裝蓋板采用鈉鈣玻璃刻蝕，密封膠采用紫外 固化膠。整個器件結(jié)構(gòu)描述為玻璃襯底/ ITO/CuPc(200 A)/a-NPD(600 A)/Alq3(400 A) : C545T(2%)/Alq3(200 A)/LiF(10 A)/A1(1000 A)。
制備方法如下
① 利用洗滌劑、乙醇溶液和去離子水對透明導電基片ITO玻璃進行超聲清 洗，清洗后用干燥氮氣吹干。其中玻璃襯底上面的ITO膜作為器件的陽極層， ITO膜的方塊電阻為10-15^/口，膜厚為1500A。
② 將干燥后的基片移入高真空室，在氣壓為20 Pa的氧氣和氬氣環(huán)境下對 ITO玻璃進行低能氧等離子預處理10分鐘，濺射功率為 20W。
③ 將處理后的基片轉(zhuǎn)移至有機真空蒸發(fā)室，待室內(nèi)氣壓為4xl0—4Pa，開始進 行有機薄膜的蒸鍍。按照如上所述器件結(jié)構(gòu)依次蒸鍍的空穴注入層CuPc為200 A，傳輸層a-NPD為600A，發(fā)光層Alq3(400A):C545T(2%)，電子傳輸層 Alq3(200A)，各有機層的蒸鍍速率l A/s，蒸鍍速率及厚度由安裝在基片附近的 膜厚儀監(jiān)控。
④ 在有機層蒸鍍結(jié)束后將基片傳送至金屬真空蒸發(fā)室中進行金屬電極的制 備。其氣壓為3xl0'spa，蒸鍍速率為3A/s， AL膜層厚度為100 nm。蒸鍍速率 及厚度由安裝在基片附近的膜厚儀監(jiān)控。
⑤ 將做好的器件傳送到手套箱進行封裝，手套箱為高純惰性氣體氛圍。
⑥ 封裝采用常規(guī)封裝方法在手套箱中，根據(jù)器件的尺寸，設計程序進行 涂膠。
⑦將涂好膠的蓋板放入圖2底座6中，把做好的器件基板蓋上，將載有的基 板底座送入紫外曝光機中進行固化。最后，取出基板進行切割并進行壽命測試。 器件在10V正向驅(qū)動下，半衰期壽命測試曲線如圖4所示。
具體實施方式
15-21;
如圖1所示有機電致發(fā)光器件(OLED)封裝系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，器件基板采 用柔性基板(如PET等)，封裝蓋板采用鈉鈣玻璃刻蝕，密封膠采用紫外固化膠。 整個器件結(jié)構(gòu)描述為玻璃襯底/ITO/CuPc(200 A)/a-NPD(600 A)/Alq3(400 A): C545T(2%)/Alq3(200 A)/LiF(10 A)/A1(1000 A)。
器件的制備流程與實施方式1-7相似。
具體實施方式
21-27
如圖1所示有機電致發(fā)光器件(OLED)封裝系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，器件基板采 用柔性基板(如PET等)，封裝蓋板采用金屬蓋板，密封膠釆用紫外固化膠。整 個器件結(jié)構(gòu)描述為玻璃襯底/ITO/CuPc(200 A)/a-NPD(600 A)/Alq3(400 A): C545T(2%) /Alq3(200 A)/LiF(10 A)/A1(1000 A)。
器件的制備流程與實施方式1-7相似。
具體實施方式
28-35
如圖1所示有機電致發(fā)光器件(OLED)封裝系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，器件基板采 用柔性基板(如PET等)，封裝蓋板采用柔性基板(如PET等)，密封膠采用紫 外固化膠。整個器件結(jié)構(gòu)描述為玻璃襯底/ITO/CuPc(200 A)/a-NPD(600 A)/Alq3(400 A): C545T(2%)/Alq3(200 A)/LiF(10 A)/A1(1000 A)。
器件的制備流程與實施方式1-7相似。
權(quán)利要求
1、一種有機電致發(fā)光器件的新型封裝系統(tǒng)，包括基板，所述基板由襯底和有機電致發(fā)光工作層構(gòu)成，其中有機電致發(fā)光工作層包括陽極層、空穴傳輸層、電子傳輸層和金屬電極，其特征在于，所述襯底在蒸鍍了有機電致發(fā)光工作層的一側(cè)設置有蓋板，所述蓋板與所述襯底通過紫外曝光膠將有機電致發(fā)光工作層封閉，其中在紫外曝光膠封閉區(qū)內(nèi)的氣體壓強小于外部壓強，使蓋板和基板緊密且均勻地結(jié)合在一起。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機電致發(fā)光器件的新型封裝系統(tǒng)，其特征在于， 所述紫外曝光膠在紫外光照射下可固化的膠。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機電致發(fā)光器件的新型封裝系統(tǒng)，其特征在于，所述襯底是超薄玻璃、聚合物薄膜和金屬箔中的一種或其復合體系。
4、 根據(jù)權(quán)利要求有機電致發(fā)光器件的新型封裝系統(tǒng)，其特征在于，所述蓋 板是超薄玻璃、有機薄膜、無機薄膜和金屬箔中的一種或其復合體系。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機電致發(fā)光器件的新型封裝系統(tǒng)，其特征在于， 在紫外曝光膠封閉區(qū)內(nèi)設置有干燥劑。
6、 一種有機電致發(fā)光器件的新型封裝方法，其特征在于① 、把制備好有機電致發(fā)光工作層的基板和蓋板放入充滿惰性氣體的手套箱中，按照基板的尺寸要求在蓋板上涂紫外曝光膠；② 、將涂上紫外曝光膠的基板和蓋板放入充滿惰性氣體的真空密封系統(tǒng)中，并將基板放置于蓋板之上，兩者之間由一個可旋轉(zhuǎn)墊片所間隔而不發(fā)生 接觸；③ 、然后將真空密封系統(tǒng)抽為真空，調(diào)節(jié)可旋轉(zhuǎn)墊片的方向，使蓋板和基板重疊、貼合在一起，其中，所述蓋板貼合在基板設置有機電致發(fā)光層的 一側(cè)，再將真空密封系統(tǒng)中充入惰性氣體； ④、再將步驟③中的貼合有蓋板的基板送入紫外曝光機中將紫外曝光膠進行固化；◎、取出步驟④中的器件根據(jù)需要進行切割并進行壽命測試。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的有機電致發(fā)光器件的新型封裝方法，其特征在于: 所述真空密封系統(tǒng)是采用不銹鋼金屬材料、玻璃或者耐壓塑料等聚合物材料制 備而成，設置有抽取真空和充氣裝置；所述真空密封系統(tǒng)設置有放置所述蓋板 的底座和放置基板的可旋轉(zhuǎn)墊片，所述可旋轉(zhuǎn)墊片連接有外部旋鈕；所述真空 密封系統(tǒng)與手套箱連接。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的有機電致發(fā)光器件的新型封裝方法，其特征在于， 在步驟③中，將涂好膠的蓋板放入真空密封系統(tǒng)的底座中，并使其居中，再將 基板一端所述底座，另一端放在可旋轉(zhuǎn)墊片上，然后將真空密封系統(tǒng)抽為真空， 在真空狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)旋鈕，使可旋轉(zhuǎn)墊片移開，件基板由于重力的作用掉下，并 與涂紫外曝光膠的蓋板貼合，然后，對真空密封系統(tǒng)的封裝腔體充入惰性氣體， 由于器件內(nèi)部和外部存在一定的壓強差，將使器件封裝更加的緊密。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有機電致發(fā)光器件的新型封裝系統(tǒng)，包括基板，所述基板由襯底和有機電致發(fā)光工作層構(gòu)成，其中有機電致發(fā)光工作層包括陽極層、空穴傳輸層、電子傳輸層和金屬電極，其特征在于，所述襯底在蒸鍍了有機電致發(fā)光工作層的一側(cè)設置有蓋板，所述蓋板與所述襯底通過紫外曝光膠將有機電致發(fā)光工作層封閉，其中在紫外曝光膠封閉區(qū)內(nèi)的氣體壓強小于外部壓強，使蓋板和基板緊密且均勻地結(jié)合在一起。該封裝系統(tǒng)能夠很好地降低水汽、氧氣滲透率，在溫度65℃、濕度95％的環(huán)境條件下，水、氧漏率達10<sup>-6</sup>g/m<sup>2</sup>/day以下，器件壽命從現(xiàn)有的3000-5000小時提高至1萬小時以上，完全滿足實際應用的要求。
文檔編號H01L21/02GK101097995SQ20071004937
公開日2008年1月2日 申請日期2007年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月26日
發(fā)明者于軍勝, 蔣亞東, 建 鐘 申請人:電子科技大學