有機電激發光元件的封合結構的製作方法

2023-09-16 05:08:50

專利名稱：有機電激發光元件的封合結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種有機電激發光元件的封合結構，特別是涉及一種可防止水氣侵入有機電激發光元件和釋放應力的封合結構。
背景技術：
有機電激發光元件(organic electroluminescence device)，相較於其它平面顯示技術，擁有自發光、高亮度、廣視角、高對比、低耗電、高速應答、操作溫度範圍廣、發光效率高、製造工藝簡易等優異特性，使得其產品技術發展廣受全世界注目。
傳統的有機電激發光元件具有多層結構，主要是在陽極層和陰極層之間置入一有機發光層，以產生電激發光(electroluminescence)。在有機發光層和陽極之間，形成一空穴注入層和一空穴傳輸層，在有機發光層和陰極之間則形成一電子傳輸層。此種多層結構可利於電子自陰極注入後往陽極方向流動。而有機發光層依照材料的使用可分為兩種，一種是以染料或顏料為主的小分子發光二極體稱為OLED(organic light-emitting diode)或OEL(organicelectroluminescence)，另一種是以高分子為主的發光二極體稱為PLED(polymer light-emitting diode)或LEP(light-emitting polymer)。不論是應用OLED還是PLED的顯示元件，在受潮後都會影響元件的顯示效果，常見的例如造成有機發光層的材料退化而影響其發光效果和發光壽命，或是造成電極層和有機發光層的剝離而使電流無法通過有機發光層的某些區域，產生所謂的」黑點」(dark spot)。目前業界已經提出許多防止水氣進入有機電激發光元件的保護方式。
請參照圖1，其繪示一種傳統的有機電激發光元件保護結構的示意圖。在一玻璃基板2上形成一多層結構體6，其中多層結構體6包括一陽極3(作為陽極的材料例如indium tin oxide(ITO)、indium zinc oxide(IZO)、cadmiumtin oxide(CTO)…等)、一有機發光層4和一陰極5。在基板2上提供一透明的外罩如玻璃封合罩(glass sealing case)7，且玻璃封合罩7與多層結構體6之間形成一內部空間(internal space)10，然後以封膠(sealing gel)9將玻璃封合罩7與基板2黏合。在內部空間10裡則填充了固態的乾燥劑(desiccatingagent)8和乾燥的鈍氣(inert gas)，乾燥劑8即使吸收了溼氣還是保持固態，乾燥的鈍氣則是用來隔離多層結構體6和乾燥劑。然而，此種保護方式雖然能防止水氣對有機電激發光元件的侵蝕，但整體結構太過笨重，不符合未來對顯示器的輕薄要求。另外，此種結構不具可撓性，在製造工藝中無法有效地釋放應力。
請參照圖2，其繪示另一種傳統的有機電激發光元件保護結構的示意圖。發光單元U包括了一陽極11、一空穴傳輸層12、一有機發光層14、一電子傳輸層16和一陰極18。此發光單元U利用一保護結構保護，且兩者均以基板24支撐，其中保護結構包括一有機阻擋層20和一無機阻擋層22。而有機阻擋層20和無機阻擋層22均是選用對外界溼氣有一定阻絕程度的材料，試圖以雙層保護來阻止水氣對發光單元U的損害。然而，如圖2所示的結構，有機阻擋層20的阻水性不佳，水氣可能會從側邊進入；水氣也可能從有機阻擋層20和基板24之間的接口滲透進入。另外，在實際製造工藝中，由於此結構的應力難以釋放，因此幾乎無法形成一個沒有孔洞(pin hole)、沒有微小裂痕(micro crack)、完美的無機阻擋層22，在這種情況下即使是與有機阻擋層20搭配，水氣還是可能滲入而對元件造成腐蝕。
其它的改良結構，例如美國專利第6,268,295號所揭示的技術，是在發光元件的上下兩側形成保護墊，再以一基板支撐，且保護墊是由多層的有機層和無機層交錯層疊而成，以確保水氣無法經過重重疊疊的保護層而進到元件裡。然而，此種方式需要重複多次的製造工藝，使製造工藝的複雜度增加，不但需要使用較多的材料和很長的製造工藝時間，生產成本也大幅提高，並不符合經濟效益。

發明內容
有鑑於此，本發明的目的就是在提供一種有機電激發光元件的封合結構，以防止水氣侵入有機電激發光元件並有效釋放封合結構上的應力。
根據本發明的目的，提出一種有機電激發光元件的封合結構，包括一基板、一有機電激發光元件(organic electroluminescence device，OELD)、一軟質保護層(soft protective layer)、一吸溼層(moisture absorption layer)以及一硬質保護層(rigid protective layer)。有機電激發光元件設置於基板上，軟質保護層設置於基板上且覆蓋於有機電激發光元件上，吸溼層覆蓋於軟質保護層上。硬質保護層覆蓋於吸溼層上。
為讓本發明的上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉優選實施例，並配合附圖作詳細說明如下。


圖1繪示一種傳統的有機電激發光元件保護結構的示意圖。
圖2繪示另一種傳統的有機電激發光元件保護結構的示意圖。
圖3繪示依照本發明一優選實施例的有機電激發光元件的封合結構示意圖。
圖4A～4D為依照本發明一優選實施例的有機電激發光元件的封合結構的製造方法。
圖5A繪示本發明的第一實施例的有機電激發光元件保護結構的示意圖。
圖5B繪示本發明的第二實施例的有機電激發光元件保護結構的示意圖。
簡單符號說明2玻璃基板3、11、421陽極4、429有機發光層5、18陰極6多層結構體7玻璃封合罩8乾燥劑9封膠10內部空間U發光單元12空穴傳輸層14、425有機發光層16電子傳輸層
20有機阻擋層22無機阻擋層24、31、41、51基板32、42有機電激發光元件422空穴注入層423空穴傳輸層427電子傳輸層34、44軟質保護層36、46吸溼層38、48硬質保護層49防刮層具體實施方式
本發明提出一種有機電激發光元件(organic electroluminescence device，OELD)的封合結構，除了可有效防止水氣侵入發光元件，還可釋放整體結構的應力。以下以一優選實施例對本發明做進一步詳細的說明。
另外，有機電激發光元件的有機發光層，若依照材料的使用可分為以染料或顏料為主的小分子發光二極體，稱為OLED(organic light-emittingdiode)；或是另一種以高分子為主的發光二極體，稱為PLED(polymerlight-emitting diode)。注意的是，本發明實施例中的封合結構可以應用在封合OLED或是封合PLED，在此並不特別限制。
請參照圖3，其繪示依照本發明一優選實施例的有機電激發光元件的封合結構示意圖。有機電激發光元件32設置於一基板31上，在發光元件32上方形成一三明治保護結構包括一軟質保護層(soft protective layer)34、一吸溼層(moisture absorption layer)36和一硬質保護層(rigid protective layer)38。軟質保護層34設置於基板31上，且覆蓋有機電激發光元件32。吸溼層36設置於基板31上並覆蓋軟質保護層34，硬質保護層38設置於基板31上並覆蓋吸溼層36。其中，軟質保護層34的厚度約為50nm～1000nm。吸溼層36的厚度約為50nm～2000nm。硬質保護層38的厚度約為50nm～1000nm。
此種簡單的三明治保護結構是將吸溼材料夾在兩個保護層之間，外部的保護層是硬質保護層38，可先阻擋外界部分的水氣，並保護內部其它的護層和發光元件32。而自硬質保護層38滲入的水氣則由吸溼層36吸收。隔離了吸溼層36和發光元件32的軟質保護層34，除了可進一步防止吸溼層36吸溼不及之外，還可避免吸溼層36吸溼後對發光元件32所造成的腐蝕。另外，軟質保護層34可緩衝不當外力對有機電激發光元件32的撞擊，而三明治保護結構可以使整體保護層的應力得到有效的釋放。
在材料選擇方面，硬質保護層38的材料，例如是一無機物質(inorganicmaterials)、一低活性金屬或一低活性金屬合金。而無機物質包含氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、碳化矽、氧化鋁或其混合物。低活性金屬包含鉑、銀、金或其合金。
吸溼層36的材料可以包含一活性金屬或一活性金屬合金，例如是鈣、鍶、鋇或其合金；也可以包含一金屬氧化物或一金屬硫化物，例如氧化鈣、氧化鍶、氧化鋇、硫化鋇、硫化鍶、硫化鈣或其混合物。軟質保護層的材料可以選擇吸溼力佳且具有撓性的材料，例如氮化矽層(silicon nitride，Si3N4)或高分子材料。
圖4A～4D為依照本發明一優選實施例的有機電激發光元件的封合結構的製造方法。首先，提供一基板(例如一透明玻璃)41，並在基板41上形成一有機電激發光元件(organic electroluminescence device，OELD)，42，如圖4A所示。依照有機發光層的材料分類，此有機電激發光元件42可以是小分子的OLED或是高分子的PLED。
在此實施例中，有機電激發光元件42依序包括一陽極(anode)421、一空穴注入層(hole injection layer)422、一空穴傳輸層(hole transport layer)423、一有機發光層(light emitting layer)425、一電子傳輸層(electron transport layer)427和一陰極(cathode)429。
接著，自基板41處形成一軟質保護層44，並包覆有機電激發光元件42，如圖4B所示。軟質保護層44形成的厚度約為50nm～1000nm。其中，形成軟質保護層44的方式例如是以濺射(sputter)或化學氣相沉積(chemical vapordeposition，CVD)形成一氮化矽層。
然後，自基板41處形成一吸溼層46，並包覆軟質保護層44，如圖4C所示。吸溼層46形成的厚度約為50nm～2000nm。其中，形成吸溼層46的方式例如是以濺射(sputter)或熱蒸鍍的方式鍍上一氧化鈣層。
接著，自基板41處形成一硬質保護層48，並包覆吸溼層46，如圖4D所示。硬質保護層48形成的厚度約為50nm～1000nm。其中，形成硬質保護層48的方式例如是以濺射(sputter)或化學氣相沉積(chemical vapordeposition，CVD)形成一無機層(如氮化矽層)。
另外，在實際應用時，還可選擇性地在前述的封合結構中加上其它護件，以提供進一步保護。圖5A、5B分別繪示本發明的第一、第二實施例的有機電激發光元件保護結構的示意圖。
圖5A中，有機電激發光元件42設置於基板41上，軟質保護層44設置於基板41上且覆蓋於有機電激發光元件42上，吸溼層46覆蓋於軟質保護層44上，硬質保護層48覆蓋於吸溼層46上。在硬質保護層48上還形成一層防刮層(hard coat layer)49，以對此封合結構提供進一步的保護。
除了圖5A所示的第一實施例，也可如圖5B所示，於硬質保護層48上黏附另一基板51，以對封合結構提供進一步的保護。
當然，本發明的封合結構除了用來封合OLED和PLED，有機電激發光元件可以是頂部發光(top emission)方式或是底部發光(bottom emission)方式，而應用的顯示器可以是無源式驅動(passive matrix，整個有機發光顯示器簡稱為PMOLED)或是有源式驅動(active matrix，整個有機發光顯示器簡稱為AMOLED)，本發明對此並不多做限制。
根據上述實施例中所揭露的有機電激發光元件的封合結構，除了可有效防止外界水氣侵蝕發光元件，還可緩衝不當外力對發光元件的撞擊，並使整體保護層的應力得到有效的釋放。另外，簡單的三明治保護結構不但簡化了製造工藝的複雜度，縮短了製造工藝時間，也可降低整個保護結構在製造工藝中所產生的孔洞(pin hole)、凸點(hillock)、微小裂痕(micro crack)等缺陷所產生的機率，因此可提高製造工藝成品率，降低生產成本。
綜上所述，雖然本發明以優選實施例揭露如上，然而其並非用以限定本發明，本領域的技術人員在不脫離本發明的精神和範圍內，可作些許的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍應當以後附的權利要求所界定者為準。
權利要求
1.一種有機電激發光元件的封合結構，包括一基板；一有機電激發光元件，設置於該基板上；一軟質保護層，設置於該基板上，且覆蓋於該有機電激發光元件上；一吸溼層，覆蓋於該軟質保護層上；以及一硬質保護層，覆蓋於該吸溼層上。
2.如權利要求1所述的封合結構，其中，該軟質保護層為一氮化矽層。
3.如權利要求1所述的封合結構，其中，該軟質保護層為一高分子層。
4.如權利要求1所述的封合結構，其中，該吸溼層為一活性金屬或一活性金屬合金。
5.如權利要求1所述的封合結構，其中，該活性金屬為鈣、鍶、鋇或其合金。
6.如權利要求1所述的封合結構，其中，該吸溼層為一金屬氧化物或一金屬硫化物。
7.如權利要求6所述的封合結構，其中，該吸溼層為氧化鈣、氧化鍶、氧化鋇、硫化鋇、硫化鍶、硫化鈣或其混合物。
8.如權利要求1所述的封合結構，其中，該硬質保護層的材料為一無機物質。
9.如權利要求8所述的封合結構，其中，該無機物質為氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、碳化矽、氧化鋁或其混合物。
10.如權利要求1所述的封合結構，其中，該硬質保護層為一低活性金屬或一低活性金屬合金。
11.如權利要求10所述的封合結構，其中，該低活性金屬為鉑、銀、金或其合金。
12.如權利要求1所述的封合結構，還包括一防刮層，設置於該硬質保護層上，且該防刮層材料為一聚合物。
13.如權利要求1所述的封合結構，還包括另一基板，黏附於該硬質保護層上。
14.如權利要求1所述的封合結構，其中，該軟質保護層的厚度大約為50nm～1000nm。
15.如權利要求1所述的封合結構，其中，該吸溼層的厚度大約為50nm～2000nm。
16.如權利要求1所述的封合結構，其中，該硬質保護層的厚度大約為50nm～1000nm。
全文摘要
一種有機電激發光元件的封合結構，包括一基板、一有機電激發光元件(organic electroluminescence device，OELD)、一軟質保護層(soft protectivelayer)、一吸溼層(moisture absorption layer)以及一硬質保護層(rigid protective layer)。有機電激發光元件設置於基板上，軟質保護層設置於基板上且覆蓋於有機電激發光元件上，吸溼層覆蓋於軟質保護層上。硬質保護層覆蓋於吸溼層上。
文檔編號H05B33/04GK1652646SQ200510051659
公開日2005年8月10日 申請日期2005年2月22日 優先權日2005年2月22日
發明者蘇志鴻, 利錦洲 申請人:友達光電股份有限公司