CN1156035C - 有机发光器件的保护膜及它的封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种有机发光器件的保护膜及它的封装方法，保护膜是由无机绝缘层和有机绝缘层两层组成，封装方法是在有机发光器件的背面生长一层无机薄膜，然后在无机薄膜上涂覆一层有机材料，从而达到阻挡水汽、氧气的渗透，以达到提高器件使用寿命的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机发光器件的保护膜及它的封装方法。
背景技术
有机发光器件一般由上、下两个电极和夹在其中间的具有半导体性质的有机材料薄膜组成，其中一个电极是透明的。当有直流电压加于两电极时，电子和空穴分别由功函数较小的阴极和功函数较大的阳极注入有机薄膜，在电场的作用下电子和空穴在有机半导体材料中相向迁移并形成激子，最终激子复合发光，明亮均匀的可见光穿过透明的电极发射出来。用作空穴注入的阳极一般为透明的氧化铟锡(ITO)导电玻璃，用作电子注入的背电极一般为Mg∶Ag(10∶1)合金、Ca、Al等具有较低功函数的金属，有机层可为单层或多层有机薄膜构成，薄膜可以通过热蒸发、旋涂、化学自组装或其它成膜方法制备。
尽管有机发光器件相关的一些性能指标，如发光亮度、发光效率、全色显示、驱动电压均已达到实用化水平，但其还存在一个致命的弱点—器件容易失效，寿命较短，还远远不足以大规模应用(C.W.Tang andS.A.Vanslyke，Appl.Phys.Lett.51，913(1987))。大量的研究结果表明水汽和氧气的存在是导致器件失效的主要原因。有机发光器件的阴极金属材料如Ca、Mg等很容易被水(H2O)和氧(O2)氧化，器件存放在湿度较大的环境中，即使不工作，金属电极表面也会出现暗斑，而且器件工作时水汽、氧气的存在诱发ITO和金属电极之间发生电化学反应和水的电解放气(J.R.Sheats，H.Antoniadis，M.Hueschen，W.Leonard，J.Miller，R.Moon，D.Roitman，and A.Stocking，Science，273，884(1996)；Hany Aziz，Z.Popovic，C.P.Tripp，N.X.Hu，A.M.Hor，and Gu Xu，Appl.Phys.Lett.72，2642(1998))。更为严重的是有机材料本身会和水汽、氧气发生不可逆的化学反应，破坏有机分子及聚合物的结构，降低其发光效率(F.Papa dimitra kopoulos，X.M.Zhang，D.L.Thomsen，andK.A.Higginson，Chem.Mater.8，1363(1996)；B.H.Cumpston，I.D.Parker and K.F.Jensen，J.Appl.Phys.81，3716(1997))。综上所述，探索一种有机发光器件的封装方法，使器件与外界的水汽和氧气隔离，是非常必要的。
目前，有机发光器件的封装常采用玻璃或金属作为外壳来保护器件，阻挡水汽和氧气对器件的影响。保护壳与器件之间用有机胶作为粘结剂，水汽和氧气很容易从这些粘结处渗透进去。而采用薄膜封装可以彻底解决这个问题，因为薄膜是直接生长在器件背面的。薄膜封装可以大大提高封装密度，减小器件的体积和重量，更为吸引人的是用薄膜可以实现对可弯曲的有机发光器件的封装，这是现有封装技术所不能做到的。国外已有了一些关于有机发光器件薄膜封装的专利，如美国专利6,146,225采用有机层加无机层再加有机层的结构对有机发光器件进行封装。还有美国专利5,952,778采用金属层加无机层再加有机层对有机发光器件进行封装。上述专利的保护层都在两层以上，工艺较复杂，成本也较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单的有机发光器件保护膜及其操作简便的封装方法。
本发明的有机发光器件的保护膜的结构如图1所示，为双层结构，第一层是无机绝缘材料层，如氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiOx)、类金刚石(diamondlike carbon DLC)、碳化硅(SiCx)等无机薄膜；第二层是有机绝缘材料层，如硅氧烷聚合物(poly siloxanes)、硅酮树脂、聚乙烯、聚丙烯以及产品化的防潮、绝缘有机涂料等。
封装有机发光器件的一种方法，即在分别为ITO玻璃、有机发光材料、金属电极组成的三层结构有机发光器件的背面生长保护膜，从而隔绝外界水汽和氧气对器件的影响。保护层由两层薄膜组成，第一层薄膜是利用薄膜沉积技术生长在有机发光器件的背面。适合的无机绝缘材料包括氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiOx)、类金刚石(diamond like carbon-DLC)、碳化硅(SiCx)(SiNx、SiCx等等表示生成的薄膜中各元素的比例并不是一个确定值)等，可利用物理或化学气相沉积方法生成，如等离子体增强化学气相沉积法(plasmaenhance chemical vapor deposition-PECVD)等。该层厚度为300nm～1200nm，太薄会使这一层的防水汽、氧气能力降低，太厚会产生薄膜的应力问题，容易使薄膜产生裂纹。第二层保护层为有机材料，如硅氧烷聚合物、硅酮树脂、聚乙烯、聚丙烯以及产品化的防潮、绝缘有机涂料等，可利用喷涂、刷涂、浇涂、旋涂及印刷等方法形成一层保护层，这一层有机膜粘附在无机膜上。采用可以生长不同无机膜的设备PECVD以有机发光器件为衬底，通入一定比例的反应气体和稀释气体(如生长SiNx膜的反应气体为硅烷(SiH4)和氨气(NH3)，稀释气体为氮气(N2)；生长SiCx膜的反应气体为硅烷(SiH4)和甲烷(CH4)，稀释气体为氦气(He))，在反应室气压为0.5-0.9Torr，反应温度控制在70℃以下，采用两步生长法生长无机膜，厚度可按射频的功率及时间来控制。所谓两步生长法即首先在比较低的射频功率下生长一层无机膜，该层膜结构较疏松，主要的作用是为了防止器件的有机发光层和金属电极层受到较大能量的离子轰击而被破坏；然后在较高的射频功率下再生长一层无机膜，第二层无机膜结构致密，使无机层的防水汽、氧气的能力大大加强。当完成第一层的无机薄膜层后，再用硅氧烷聚合物、硅酮树脂、聚乙烯、聚丙烯以及产品化的防潮、绝缘有机涂料等有机材料采用喷涂、刷涂等等不同的涂层方法植被有机薄膜保护层。这两层保护能有效地防止水汽、氧气的渗透，从而显著地提高器件的寿命。通过实验比较，封装后的器件寿命比未封装的器件寿命提高两个数量级。如图2所示，以初始亮度110cd/m2为基准，则未封装的器件寿命仅为3小时，而封装后的器件寿命达到600小时以上。
附图说明
图1是利用本发明封装有机发光器件的一个截面示意图。
图2是封装有本发明的保护膜和不使用保护膜的有机发光器件使用时间对比图。图内含有较小的一曲线方框图为未封装器件的使用时间对比图，另一曲线图为封装器件使用时间对比图。
具体实施方式
下面给出实施例对本发明作进一步的描述，但并不限制本发明的内容。
实施例1
利用氮化硅作为无机保护膜，硅酮树脂作为有机保护膜对三层结构的有机发光器件进行封装。生长氮化硅的设备是PECVD。有机发光器件作为衬底，反应气体为硅烷(SiH4)和氨气(NH3)，氮气(N2)为稀释气体。工艺步骤为：
1.把有机发光器件放入反应室中，然后抽真空，真空度为10-2-10-3Pa。
2.通入反应气体，硅烷与氨气的流量比为1，反应室的气压为0.8Torr，反应室温度控制在40-70℃。
3.在20W的射频功率下生长500nm的氮化硅，生长时间为20分钟左右。
4.在80W的射频功率下再生长500nm的氮化硅，生长时间为15分钟左右。
5.使用刷涂法，在生长了氮化硅保护膜的器件背面涂覆一层硅酮树脂保护层，厚度为100μm-2000μm。
采用两部生长法生长的第一层氮化硅结构较疏松，主要为了防止器件的有机发光层和金属电极层受到较大能量的离子轰击而被破坏；第二层氮化硅结构致密，使无机层的防水汽、氧气的能力大大加强。
实施例2
利用碳化硅作为无机保护膜，硅酮树脂作为有机保护膜对三层结构的有机发光器件进行封装。生长碳化硅的设备是PECVD。有机发光器件作为衬底，反应气体为硅烷(SiH4)和甲烷(CH4)，氦气(He)为稀释气体。工艺步骤与实施例1同，只是硅烷与甲烷的流量比为0.34。
实施例3
利用类金刚石薄膜作为无机保护膜，硅酮树脂作为有机保护膜对三层结构的有机发光器件进行封装。生长类金刚石的设备是真空磁过滤弧沉积(filterarc deposition，FAD)，它由等离子体源和磁过滤系统组成。它的基本原理为利用磁场来过滤大颗粒、微液滴及中性原子，使达到衬底的沉积粒子几乎全为离子，从而获得高质量的薄膜(X.Wang，X.H.Liu，S.C.Zou，P.J.Martin，andA.Bendavid，J.Appl.Phys.80，2658(1996))。FAD使用的阴极材料是纯度为99.99％的石墨靶，整个生长过程不需要加入反应气体。工艺步骤为：
1.把有机发光器件放入反应腔中，然后抽真空，基础真空为3×10-3Pa..
2.生长第一层类金刚石薄膜，生长条件为：弧电流：60A；衬底偏压：-70V；生长温度：25℃；沉积时间：10min；厚度约为180nm。
3.继续生长第二层类金刚石薄膜，生长条件为：弧电流：60A；衬底偏压：-200V；生长温度：25℃；沉积时间：15min；厚度约为300nm。
4.使用刷涂法，在生长了类金刚石薄膜的器件背面涂覆一层硅酮树脂保护层，厚度为
100μm-2000μm。
采用两步法生长的理由同实施例1。
Claims (10)
1.一种涂有保护膜的有机发光器件，其特征在于包括由有机发光器件、无机绝缘层、有机保护层组成。
2.根据权利要求1所述的涂有保护膜的有机发光器件，其特征在于无机绝缘层材料为氮化硅、氧化硅、碳化硅、类金刚石。
3.根据权利要求1所述的涂有保护膜的有机发光器件，其特征在于有机保护层采用硅氧烷聚合物、硅酮树脂、聚乙烯、聚丙烯及防潮、绝缘的有机涂料。
4.如权利要求1所述的涂有保护膜的有机发光器件制备方法，包括采用PECVD的方法以有机发光器件为衬底，通入一定比例的反应气体，在真空的反应室中控制一定反应温度，在不同的射频功率下控制反应时间达到硅化物的生长厚度。
5.根据权利要求4所述的涂有保护膜的有机发光器件制备方法，其特征在于硅烷与氨气、甲烷的比例为0.3-1.2。
6.根据权利要求4所述的涂有保护膜的有机发光器件制备方法，其特征在于生长硅化物的反应温度40-70℃。
7.根据权利要求4所述的涂有保护膜的有机发光器件制备方法，其特征在于生长硅化物的射频功率为20-100W。
8.根据权利要求4所述的涂有保护膜的有机发光器件制备方法，其特征在于生长硅化物的厚度为500nm-1200nm。
9.根据权利要求4所述的涂有保护膜的有机发光器件制备方法，其特征在于当采用真空磁过滤弧沉积方法制备类金刚石薄膜作为无机保护层时，它的弧电流为50-70A，衬底偏压；-50V--220V，它的生长温度为25-30℃，沉积时间为10-30分钟。
10.根据权利要求9所述的涂有保护膜的有机发光器件制备方法，其特征在于类金刚石膜的厚度为300nm-600nm。
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2001
- 2001-06-14 CN CNB011211008A patent/CN1156035C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI595692B (zh) * | 2014-11-18 | 2017-08-11 | 群創光電股份有限公司 | 有機發光二極體顯示裝置及其製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1347265A (zh) | 2002-05-01 |
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