用於保護裝置與周圍物質隔離的封裝的製作方法

2023-10-23 23:41:52 2

專利名稱：用於保護裝置與周圍物質隔離的封裝的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於保護裝置與周圍物質隔離的封裝，涉及發光裝置，
其中OLED受到這種封裝保護，涉及傳感裝置，其中傳感器受到這種 封裝保護。
背景技術：
多種裝置需要利用封裝來保護與諸如水蒸氣或氧氣的各種周圍物 質隔離以實現可接受的裝置壽命。需要受到保護的裝置例如包括電子 構件，諸如有機發光二極體(OLED)和微電子機械系統(MEMS)。
在要保護的裝置為剛性的且可封裝於剛性封裝中的情況下，通常 提供呈不可滲透的基座部件和蓋部件形式的封裝來實現充分氣密的封 裝，在將要保護的裝置放置到基座上之後，將基座部件與蓋部件粘結 在一起。
但是當要保護的裝置為柔性時，該封裝通常也需要為柔性的。已 嘗試了若干種方法來實現對於一種或多種特定周圍物質具有充分低洩 漏率的柔性封裝以獲得可接受的裝置壽命。
根據一種方法， 一層或多層無機塗層沉積到安裝有要保護的裝置 的柔性村底的底側並沉積到裝置頂部上。但這些塗層具有允許周圍物 質(諸如溼氣和氧氣)穿透的所謂針孔。
根據如JP 2001-118674中所公開的另一方法，OLED安裝於柔性 透明多層襯底上，該襯底被處理成防止溼氣和空氣穿透襯底並穿過襯 底到達OLED。為了封閉OLED，包括金屬箔層和絕緣層的閉合膜利 用粘合劑固定到OLED周圍的襯底上。隨後，由安裝有OLED的襯底 和閉合膜所形成的閉合空間被抽空並被密封，使得OLED為真空包裝。 為了吸收通過襯底和/或閉合膜進入封裝的溼氣，在閉合膜內部提供幹 燥劑層。
但這種封裝不是最佳的方案，因為通常需要大量的無機/有機層來 獲得足夠低的穿過封裝的洩漏率。產生這種實質上不含針孔的多層結 構的生產過程通常是敏感的且需要不同層的形成發生於潔淨室中以獲得可接受的產率。因此，這種多層結構製造成本較高，同時還展示出 不充分的洩露性能。
因此，還存在對於用於保護裝置與周圍物質隔離的改進的和/或更 具成本效益的封裝的需要。

發明內容
鑑於現有技術的上述和其它缺點，本發明的總體目的在於提供一 種用於保護裝置與周圍物質隔離的改進的封裝。
本發明的另一目的在於能夠生產用於保護裝置與周圍物質隔離的 更具成本效益的保護性封裝。
根據本發明，通過用於保護裝置與周圍物質隔離的封裝來實現這 些目的和其它目的，該封裝包括包圍裝置的封殼，該封殼包括多層屏 障和內部物質結合部件，該內部物質結合部件設於封殼內以結合已從 周圍環境穿透封殼的物質，其中該封裝還包括中間物質結合部件，中 間物質結合部件設於多層屏障的內屏障層與外屏障層之間以結合已穿 透外屏障層的物質的一部分。
"物質結合部件"為下面這樣的結構其包括能夠通過任何機制 (化學或物理，包括吸收)結合物質的材料。在物質結合部件中包括 所謂的"吸氣劑"。物質結合部件包括一或多種不同材料，其可分別 被選擇成結合特定物質。舉例而言，這些材料可具有接近要結合的物 質分子(諸如1120、 C02、 02或]\2)的分子直徑的空隙或開放空間。 這些材料的實例包括燒結氧化鋁凝膠、矽酸鋁凝膠和矽凝膠。而且， 氧化鉤可用作通過吸收來結合C02和H20的材料，且磷酸酐可用於結 合1120。
本發明是基於以下認識通過在屏障層之間結合物質來有效地減 小自周圍環境穿過多層屏障的物質，諸如溼氣或氧氣。
通過在屏障層之間結合諸如溼氣或氧氣的物質，由於中間物質結 合部件的結合能力，減小了能穿過內屏障層的物質的分子數目。
而且，中間物質結合部件防止外屏障層被物質浸透，從而隨著時 間維持外屏障層的防洩露能力。
通過本發明，能夠使用相對簡單且具成本效益的屏障層，因為不 存在諸如針孔這樣的缺陷對於防止物質自周圍穿過多層屏障而言不是
5至關重要的。
而且，多層屏障可為透明的，由此根據本發明的封裝變得適於保 護需要通過封裝進行光學互動的裝置。這樣的裝置例如可包括發光裝 置和光學傳感器。
此外，多層屏障可為柔性的，由此諸如柔性OLED的柔性裝置可 受到根據本發明的封裝的保護，同時也在其封裝狀態維持其柔性。
而且，有利地，多層屏障可由內部有機膜和外部有機膜形成，每 個有機膜具有無機屏障層。
這種膜或屏障箔可以完全單獨的過程生產。可在專用過程條件下 大規模地選擇和生產屏障層和基膜(base film)以確保最高的品質，而 沒有由要保護的裝置或包括於封裝中的其它部件施加的任何限制。例 如，在裝置為OLED的情況下，這些限制包括對處理溫度的限制。
舉例而言，如果要由該封裝保護的裝置為OLED，那麼普遍認為 需要溼氣穿過封裝的洩漏率小於每天10-6g/m2,以獲得OLED可接受 的壽命。不能通過任何有機屏障材料獲得這種低洩漏率。有機膜通常 具有超過每天10"g/m2的洩露率。另一方面，無機膜可容易地滿足每 天10"g/n^的要求。但是在無機膜中針孔和其它缺陷的發生使得由具 有無機屏障層的有機膜所形成的屏障箔的典型洩露率為大約每天io-2 g/m2。
通過提供兩個這樣的容易大規模生產、易於得到且相對廉價的呈 系列狀的屏障箔(其中物質結合部件在箔之間)，假定這個中間物質 結合部件被設計成具有充分的溼氣結合能力，則可將穿過多層屏障的 總洩漏率減小到所需要的每天10、/m2的水平。
而且，內部物質結合部件可設於這個內部有機膜或屏障箔上，且 中間物質結合部件可設於這種外部有機膜或屏障箔上。舉例而言，合 適的物質結合材料可被層壓到相應屏障箔上。
優選地，包括於根據本發明的封裝中的內部物質結合部件和中間 物質結合部件可適於結合氧氣與溼氣中的至少一種。
而且，根據本發明的封裝的一個實施例，要保護的裝置可安裝於 剛性載體上，該載體不可滲透周圍物質，且多層屏障可粘結到剛性載 體上以封閉要保護的裝置。
剛性載體例如可由陶瓷、玻璃或金屬製成，且該多層屏障例如可
6通過粘合劑、熱密封過程或使載體與屏障材料融合而粘結到剛性載體 上。
根據本發明的封裝的另一實施例，要保護的裝置可安裝於柔性載 體上，且該多層屏障可包括內屏障層和外屏障層，內屏障層由封閉裝 置的內膜形成，外屏障層由封閉內屏障層的外膜形成，且該多層屏障 可被配置成能在受保護的裝置與外部裝置之間進行電連接。
由此，安裝於柔性襯底或載體上的要保護的裝置可被有效地保護 以隔離周圍物質而無需在村底上形成任何特殊的洩露減小層或類似 物，而是可使用諸如聚醯亞胺薄膜這樣的標準襯底。
內膜和外膜可單獨提供，或作為預製多層屏障膜，該預製多層屏 障膜具有夾於多層屏障膜的內層與外層之間的中間物質結合部件。
而且，內膜和外膜中的每一個可以袋的形式提供，向該袋內插入 裝置載體的裝置支承部分和該裝置，之後閉合袋子的開口端。
或者，內膜和外膜中的每一個可被提供為一對片，在這對片之間 放置載體的至少一部分和裝置。之後，使上膜片與下膜片粘結到彼此 以封閉載體部分和裝置。這種粘結例如可通過熱密封來執行。
而且，上述柔性載體可具有裝置支承部分和引出部分，且該內膜 可封閉該裝置和載體的裝置支承部分並可粘結到載體的引出部分的上 表面和下表面以使得引出部分穿透內屏障層，且外膜可封閉內屏障層
屏障層，由此能夠通過載體的引出部分在受保護的裝置與外部裝置之 間進行電連接。
或者，多層屏障還可包括導電引線以使設於多層屏障內部的內部 導體結構與設於多層屏障外部的外部導體結構導電，且內部導體結構
可電連接到受保護的裝置，從而允許經由引線和外部導體結構在受保 護的裝置與外部裝置之間進行電連接。
而且，根據本發明的封裝可有利地包括於發光裝置中，該發光裝
置還包括OLED。
此外，根據本發明的封裝可有利地包括於傳感裝置中，該傳感裝 置還包括傳感器。


參看附圖現將更詳細地描述本發明的這些和其它方面，附圖示出
本發明的目前優選的實施例，在附圖中
圖la是根據本發明的封裝的第一實施例的示意透視圖，該封裝保 護OLED與周圍隔離；
圖lb是沿著線A-A所截取的圖1中的封裝的一部分的示意剖視
圖2a是根據本發明的封裝的第二實施例的示意透視圖，該封裝保 護OLED與周圍隔離；以及
圖2b是沿著線B-B所截取的圖2a中的封裝的一部分的示意剖視
具體實施例方式
在下文的描述中，參考OLED-封裝來描述本發明，OLED封裝具 有透明多層屏障，該透明多層屏障由內屏障箔與外屏障箔形成，該內 屏障箔內設有內部物質結合部件，該外屏障箔內設有中間物質結合部 件。OLED通過屏障箔的熱密封來封閉。
應當指出的是這絕不限制本發明的範疇，本發明同樣可適用於具 有多層屏障的任何其它保護性封裝，該封裝至少部分地封閉要保護的 裝置，該多層屏障具有在封裝內部的內部物質結合部件和設於多層屏 障的內屏障層與外屏障層之間的中間物質結合部件。
舉例而言，內部物質結合部件無需設於多層屏障內部，而是可設 於由該封裝所形成的封殼內的任何地方，諸如在裝置載體上或在裝置 上。而且，中間物質結合部件無需設於外屏障箔上，而是可在添加外 層之前設於內層上。此外，多層屏障可被預先製成具有夾於包括於多 層屏障中的層中的兩個層之間的中間物質結合部件。
而且，多層屏障或構成多層屏障的層或膜無需被製造為通過熱密 封來封閉要保護的裝置。舉例而言，可僅使用需要壓力的粘合劑或焊 接，且機械夾持也是可行的。
此外，內層與外層之間的封閉空間和/或任何空間可在封裝製造期 間被抽空或被填充惰性氣體(諸如氮氣)，或被填充諸如膠的物質， 對於水而言，膠具有高的擴散速率以能將已穿透外層的水/溼氣快速地 朝著設於內層與外層之間的物質結合部件傳輸。
8在圖la中，示意性地示出根據本發明的第一實施例的柔性OLED 封裝l，其中OLED2安裝於柔性栽體3上，柔性載體3具有裝置支承 部分4和引出部分5，以在撓性連接器6處將OLED2電連接到外部裝 置。OLED2由多層屏障7保護與來自周圍的物質(諸如溼氣和氧氣) 隔離，多層屏障7封閉OLED 2和載體3的裝置支承部分4且粘結到 栽體3的引出部分5的上表面和下表面以使得引出部分5穿透由多層 屏障7形成的封殼，從而能將OLED2電連接到外部裝置。
現將參看圖lb來描述圖la中的多層屏障7的例示性結構，圖lb 為沿著圖la中的封裝的一部分的線A-A所截取的剖視圖。
如圖lb所示，OLED 2和載體3的裝置支承部分4由上膜片lla 和下膜片llb所形成的內屏障層IO所封閉，上膜片lla與下膜片lib 沿著內屏障層10的周邊12熱密封在一起，但對應於載體3的引出部 分5的周邊部分除外，在該周邊部分，上膜片lla和下膜片llb分別 被熱密封到引出部分5的上表面13a和下表面13b。在內屏障層10內 部，此處在下膜片llb上設有內部物質結合部件14以結合已穿透內屏 障層IO的物質的分子。
內屏障層IO依次由外屏障層15封閉，外屏障層15由如上文關於 內屏障層10所述的上膜片16a與下膜片16b形成。在外屏障層15內， 此處在下膜片16b上設有中間物質結合部件17以結合已穿透外屏障層 15的物質的分子，這有效地減小了能穿透內屏障層10的物質分子的數 目。
在圖lb中和上文相應的描述中，內屏障層IO與外屏障層15以上 膜片與下膜片的形式提供。如由本領域技術人員容易地理解，內屏障 層10與外屏障層15也可以多個袋的形式提供，該多個袋在封閉時僅 在一側閉合。
而且，如在圖lb中所示，內屏障層IO與外屏障層15封閉內屏障 層10內的內部空間和內屏障層IO與外屏障層15之間的中間空間。可 存在這樣的空間且然後這樣的空間優選地被惰性氣體(諸如氮氣)或 如上文所述對於水而言具有高擴散速率的物質填充，或者它們可被抽 空使得內屏障層10與外屏障層15貼切地遵循載體與裝置(此處為 OLED)的輪廓。
參看圖2a至圖2b,現將描述根據本發明的封裝的第二實施例。在圖2a中，示意性地示出OLED-封裝20，其中OLED21安裝於 剛性載體22上，剛性栽體22不可滲透將要由封裝20所保護的與OLED 隔離的物質。為了能將OLED 21電連接到外部裝置，在剛性載體22 上的導體圖案(未圖示)例如通過ACF (各向異性導電膜)粘合的方 式連接到撓性引出線23。
封裝OLED 21由剛性載體22和粘結到剛性栽體22上的多層屏障 24封閉。現將參看圖2b更詳細地描述這種多層屏障24的結構。
如圖2b所示，其為圖2a中的封裝20的示意剖視圖，多層屏障24 由內層25形成，此處，內層25以內膜片的形式提供，內層25沿著OLED 21周圍的周邊26被熱密封到載體22上。在內屏障層25內設有內部物 質結合部件27以結合已穿透內屏障層25的物質的分子。
內屏障層26由外屏障層28封閉，外屏障層28也被熱密封到載體 22上。在外屏障層28的內側設有中間物質結合部件29以結合穿透外 屏障層28的物質分子，這有效地減小能穿透內屏障層25的物質分子 數目。
在上文所述的本發明的兩個實施例中，內屏障層和外屏障層中的 每一個可優選地由透明的可熱密封的屏障箔形成，該屏障箔由有機基 膜形成，在有機基膜上形成有無機屏障層。而且，內部物質結合部件 和中間物質結合部件被定位成儘可能少幹擾由所封裝的OLED發出的 光。或者，物質結合部件可被製成透明的且然後可與所封裝的OLED 的發光方向無關地定位。
本領域技術人員應認識到本發明絕不限於這些優選實施例。舉例 而言，在上述兩個示範性實施例上所用的OLED可由需要被保護與周 圍物質隔離的任何構件替換。此外，用於上文所述的實施例中的內屏 障箔和外屏障箔的單獨密封可由用於內屏障箔與外屏障箔的共同密封 替換。
權利要求
1.一種用於保護裝置(2；21)與周圍物質隔離的封裝(1；20)，所述封裝包括包圍所述裝置(2；21)的封殼，所述封殼包括多層屏障(7；24)和內部物質結合部件(14；27)，所述內部物質結合部件(14；27)設於所述封殼內以結合已穿透所述封殼的至少一種周圍物質，其特徵在於所述封裝(1；20)還包括中間物質結合部件(17；29)，所述中間物質結合部件(17；29)設於所述多層屏障(7；24)的內屏障層(11a-b；25)與外屏障層(16a-b；28)之間以結合已穿透所述外屏障層(16a-b；28)的所述物質的一部分。
2. 根據權利要求1所述的封裝(1;20)，其特徵在於，所述多層屏 障(7; 24)是透明的。
3. 根據權利要求1或2所述的封裝(1; 20)，其特徵在於，所述 多層屏障(7; 24)是柔性的。
4. 根據權利要求3所述的封裝(1; 20)，其特徵在於，所述多層 屏障(7; 24)由內部有機膜(lla-b;25)與外部有機膜(16a-b; 28)形 成，每個有機膜具有無機屏障層。
5. 根據權利要4所述的封裝(1;20)，其特徵在於， 所述內部物質結合部件(14; 27)設於所述內部有機膜(lla-b; 25)上；以及所述中間物質結合部件(14; 29 )設於所述外部有機膜(16a-b; 28 )上。
6. 根據前述權利要求中任一項所述的封裝(1;20)，其特徵在於， 所述內部物質結合部件(14; 27)和中間物質結合部件(14; 29)中的 每一個適於結合氧氣和溼氣中的至少一種。
7. 根據權利要求l所述的封裝(20)，其特徵在於， 所述裝置(21)安裝於剛性載體(22)上，所述剛性載體(22)不可滲透所述周圍物質；以及所述多層屏障(24)粘結到所述剛性載體(22)上以封閉所述裝 置(21)。
8. 根據權利要求l所述的封裝(1;20),其特徵在於，所述裝置(2)安裝於柔性載體(3)上； 所述多層屏障(7)包括內屏障層(lla-b)，其由封閉所述受保護的裝置(2)的內膜形成；以及外屏障層(16a-b),其由封閉所述內屏障層(lla-b)的外膜形成；以及所述多層屏障(7)被配置成能在所述受保護的裝置(2)與外部 裝置之間進行電連接。
9. 根據權利要求8所述的封裝(1;20)，其特徵在於， 所述柔性載體(3)具有裝置支承部分(4)和引出部分(5);以及所述內膜封閉所述裝置(2)和所述栽體(3)的所述裝置支承部 分(4)，並粘結到所述載體(3)的所述引出部分(5)的上表面和下 表面上，使得所述引出部分(5)穿透所述內屏障層(lla-b);以及所述外膜封閉所述內屏障層(lla-b)，並粘結到所述載體(3)的 所述引出部分(5)的所述上表面與下表面上，使得所述引出部分(5) 穿透所述外屏障層(16a-b)，從而能在所述受保護的裝置(2)與外部 裝置之間進行電連接。
10. 根據權利要求8所述的封裝(1),其特徵在於， 所述多層屏障(7)還包括導電引線，所述導電引線用於從設於所述多層屏障內部的內部導體結構到設於所述多層屏障外外部的外部導 體結構進行導電；以及所述內部導電結構電連接到所述受保護的裝置，從而在所述受保 護的裝置與外部裝置之間進行電連接。
11. 一種發光裝置，包括 OLED;以及根據權利要求2至10中任一項所述的封裝(1;20)，用於保護所 述OLED與周圍隔離。
12. —種傳感裝置，包括 傳感器；以及根據權利要求1至10中任一項所述的封裝(1;20)，用於保護所 述傳感器與周圍隔離。
全文摘要
本發明提供一種用於保護裝置(2；21)與周圍物質隔離的封裝(1；20)，該封裝包括包圍裝置(2；21)的封殼。該封殼包括多層屏障(7；24)和內部物質結合部件(14；27)，內部物質結合部件(14；27)設於封殼內以結合已穿透該封殼的所述周圍物質中的至少一種。該封裝(1；20)還包括設於該多層屏障(7；24)的內屏障層(11a-b；25)與外屏障層(16a-b；28)之間的中間物質結合部件(14；29)以結合穿透外屏障層(16a-b；28)的物質的一部分。
文檔編號H05B33/04GK101569026SQ200780047078
公開日2009年10月28日 申請日期2007年12月12日 優先權日2006年12月19日
發明者E·W·A·揚, J·克裡恩 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司