CN101359722A

CN101359722A - 一种顶发射有机电致发光器件的封装方法

Info

Publication number: CN101359722A
Application number: CNA2008100512023A
Authority: CN
Inventors: 薛钦; 赵毅; 鲁建华; 杜寰; 陈平; 刘式墉
Original assignee: Jilin University
Current assignee: Jilin University
Priority date: 2008-09-23
Filing date: 2008-09-23
Publication date: 2009-02-04

Abstract

本发明属于有机电致发光领域，具体涉及一种顶发射有机电致发光器件封装方法，包括对正置结构和倒置结构的顶发射有机电致发光器件的封装。其是在顶发射有机电致发光器件的顶电极上覆盖一层10nm～100nm厚度的在可见光区具有高透过率、同时易于热蒸镀的有机或无机材料作为器件保护层，然后在器件发光区涂上封装胶，最后压上透明封装盖片。本发明所述方法提高了器件封装的密闭性，避免了由于摩擦而引起的器件损伤，克服了以往封装工艺的操作步骤繁杂、固化时间长、成本高等缺点，具有过程简单、固化时间短、成本低、氧气和水汽阻隔性好等特点，在封装有机电致发光器件OLED等电子电气器件方面具有广泛的应用。

Description

一种顶发射有机电致发光器件的封装方法

技术领域

本发明属于有机电致发光领域，具体涉及一种新的顶发射有机电致发光器件封装方法。

背景技术

有机电致发光器件(OLED)是目前新开发研制的一种新型平面显示器件。由于OLED能满足人们对显示器的所有需求，即具有自发光、轻薄、响应速度快、视角广、大屏幕显示、低电压直流电驱动、工艺简单、成本低，还可以实现柔性显示等优点，因此，被认为是最理想和最具发展前景的下一代显示技术。目前主动式OLED发光结构有底部发光和顶部发光两种结构。底发射器件的阳极ITO在下面，紧接着是OLED有机发光层，最上面为金属或合金阴极。在电致发光时，光从ITO/玻璃衬底一侧出射，将这种器件应用到有源驱动OLED显示时，显示器件像素驱动电路和显示发光面积会出现相互竞争的问题，会影响器件的开口率。而顶发射器件(TEOLED)的光从顶电极一侧出射，将像素驱动电路等制作在器件下方，这样就可以解决器件像素驱动电路等和显示发光面积相互竞争的问题，进而提高了器件的开口率。基于以上原因，顶发射有机电致发光器件成为近年来的一个研究热点。

早期有机发光材料与器件的稳定性差，使人们对其应用前景产生了怀疑，近年来在材料合成方面取得了突破性进展，如绿光材料的半衰期已达到20000～50000h，蓝光材料的半衰期也已经超过30000h，OLED的发光亮度已经超过100000cd/m²，并且已制成全彩色显示的OLED样品。但OLED的稳定性和寿命问题没有得到根本解决，这是贯穿整个OLED研究的主线。影响器件的稳定性和寿命有多个因素，但有机电致发光材料和阴极材料的稳定性是制约OLED稳定性的瓶颈。

有机电致发光材料对氧气及水汽侵入特别敏感(Ullrich M，Peter B.J MaterChem，2000，10：1471)，一方面是因为氧气直接就是三线态淬灭剂，使发光量子效率显著下降；另一方面，氧气对发光层的氧化会生成羰基化合物，此化合物也是有效的淬灭剂(Sutherland D G J，Carlisle J A，Elliker P，Fox G.Appl PhysLett，1996，68：2046)；加之有机层厚度一般小于

一旦发光材料变质就会形成黑斑，并伴随发光效率下降禁带宽度增加；氧气对空穴传输层的氧化作用使其传输能力下降。水汽的影响更为明显，它的主要破坏方式是导电及有机层化合物的水解作用，使稳定性大大下降。

同样，由于OLED中有机材料比金属和无机材料的电子亲和势小得多，要达到有效的电子传输阴极材料的功函数必须很低，所以用于OLED阴极的几乎全是碱金属或碱土金属元素，这些活泼金属既极其容易被氧化，又极其容易被水解。

众所周知，玻璃可以通过烧结形成完全密闭的空腔，但是在用玻璃封装OLED时，产生的高温对器件是一种致命的损害。为避免使用烧结，只能在玻璃封装接缝处用高分子黏结材料，其结果是空气中的氧气和湿气容易从接缝处渗透进入器件内，使玻璃封装的密闭性下降。有人采用将OLED埋在液态的氟碳化合物中(Denki K，Kogyo K K.JP4363890.1992)或内填脱水剂(PioneerElectronic Corporation，Tohoku Pioneer Electronic Corporation.US5882761.1999)。

现有的封装方法仍存在一定的缺陷，尤其是在全彩色顶发射有机电致发光器件中的应用。为了保证一定的透光性，顶发射有机电致发光器件的金属阴极通常都做的很薄；同时为了实现全彩色显示，器件的封装要涉及彩色滤光膜的对版问题，而在用现有的封装方法对版时，由于摩擦的存在很容易对器件阴极造成磨损。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单易行的顶发射有机电致发光器件的封装方法。其包括如下步骤：

A.制作顶发射的有机电致发光器件；

B.在器件的顶电极上蒸镀一层在可见光区透过率70％以上、易蒸镀的有机材料或无机材料保护层；

C.在保护层上涂敷紫外固化胶；

D.将透明封装盖片压到紫外固化胶上；

E.紫外线照射器件，使紫外固化胶固化，完成对器件的封装。

在上述方法，有机电致发光器件可以是传统的正置结构顶发射有机电致发光器件，也可以是倒置结构顶发射有机电致发光器件，器件结构一般为衬底/阳极/空穴注入层/空穴传输层/发光层/电子传输层/电子注入层/阴极顶电极；或是衬底/阴极/电子注入层/电子传输层/发光层/空穴传输层/空穴注入层/阳极顶电极；作为有机功能层(空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层或电子注入层)使用的有机材料可以是小分子材料也可以是聚合物材料。

蒸镀的有机材料保护层为4，4′-N，N-二咔唑-联苯(CBP)、三(8-羟基喹啉)铝(Alq₃)、N，N’-二-(1-苯基)-N，N’-二苯基-1，1’-联苯基-4，4’-二胺(NPB)或2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-联菲咯啉(BCP)等；

蒸镀的无机材料保护层为MoO₃、WO₃、ReO₃、ZnO、TeO₂、ZnS或ZnSe等。

有机或无机材料保护层的厚度可以根据顶发射有机电致发光器件的发光波长来调整以达到最佳出光效果，范围一般在10nm～100nm之间。

透明封装盖片可以采用任何透明性材料，如普通玻璃片或有机玻璃片，也可以是用于实现全彩色显示的彩色滤光片。

本发明提出在有机电致发光器件封装之前，先在器件上生长一层适当厚度的在可见光区有较高透过率，同时易热蒸发的有机材料或无机材料作为保护层，在器件发光区涂上紫外固化胶后直接压上封装盖片。这一方法提高了器件封装的密闭性，避免了由于摩擦而引起的器件损伤。

本发明所述的方法克服了以往封装工艺的操作步骤繁杂、固化时间长、成本高等缺点，具有过程简单、固化时间短、成本低、氧气和水汽阻隔性好等特点，在封装有机电致发光器件OLED等电子电气器件方面具有广泛的应用。

附图说明

图1：TEOLED的封装过程示意图；

如图1所示，其中1为硅衬底；2是OLED器件；3是有机材料或无机材料保护层；4是紫外固化胶(UV胶)；5是透明封装盖片，本发明优先选用玻璃；6是紫外光照射。

具体实施方式

实施例1：

器件的制备是在多源有机分子气相沉积***中进行，详细制备过程如下：

[1]硅衬底依次用丙酮、乙醇、去离子水反复擦洗并超声，然后烘干；

[2]将处理好的衬底置于多源有机分子气相沉积***中(参见中国专利：ZL03110977.2，“用于有机电致发光镀膜机的坩锅式蒸发源”)，***的同一个真空腔体中包含有机蒸发区(8个蒸发源)和金属蒸发区(2个蒸发源)，两区之间及各个蒸发源之间相互隔绝，避免了相互污染，衬底可分别旋转至有机蒸发区或金属蒸发区上部，方便材料的生长，衬底距离蒸发源25cm，可以自转和公转以保证金属膜和有机膜的均匀性，将所用材料分别放在不同的蒸发区的不同蒸发源中，每个蒸发源的温度可以单独控制，然后抽真空至3×10-4Pa；

[3]在上述真空条件下，先在衬底上蒸镀70nm厚的Ag作为阳极，再依次蒸镀45nm厚的4，4’，4”-三(3-甲基苯基苯胺)三苯胺(m-MTDATA)作为空穴注入层，5nm厚的N，N’-二-(1-苯基)-N，N’-二苯基-1，1’-联苯基-4，4’-二胺(NPB)作为空穴传输层，60nm厚的三(8-羟基喹啉)铝(Alq₃)作为发光层和电子传输层，1nm厚的LiF作为电子注入层，最后再蒸镀1nm厚的Al和22nm厚的Ag作为半透明阴极；

[4]再将衬底转移至有机蒸发区，维持上述真空条件不变，在阴极上蒸镀MoO₃，生长速度为0.1nm/s，厚度为30nm。

以上所述材料生长的厚度和生长速率由美国产L-400膜厚控制仪控制，制备所得的器件性能用PR650光谱仪和Keithley2400电流电压源在空气中常温条件下测试。

生长完MoO₃薄膜后，将器件放入布劳恩手套箱内，先在器件的发光区涂上一层紫外固化胶，紫外固化胶的型号为star technology Itd.L-75-1，厚度为1mm左右，然后压上玻璃盖片，再用60mW/cm²的高压汞灯照射10～20s后紫外固化胶即固化，至此完成封装过程。

封装前TEOLED器件开启电压为V₀＝3.2～3.3V，I₀＝0.00281mA；封装后，再测定开启电压为V₀＝4.2～4.3V，I₀＝0.00327mA。

封装前在V₁＝7时，测量其亮度为4696cd/m²，封装后经过20天，在V₁＝7下，测其亮度为4588cd/m²，说明封装效果良好。

实施例2：

器件的制备在多源有机分子气相沉积***中进行，详细制备过程如下：

[2]将处理好的衬底置于多源有机分子气相沉积***中，***的同一个真空腔体中包含有机蒸发区(8个蒸发源)和金属蒸发区(2个蒸发源)，两区之间及各个蒸发源之间相互隔绝，避免了相互污染，衬底可分别旋转至有机蒸发区或金属蒸发区上部，方便材料的生长，衬底距离蒸发源25cm，可以自转和公转以保证金属膜和有机膜的均匀性，将所用材料分别放在不同的蒸发区的不同蒸发源中，每个蒸发源的温度可以单独控制，然后抽真空至3×10^-4Pa；

[3]在上述真空条件下，先在衬底上蒸镀70nm厚的Ag作为阳极，再依次蒸镀45nm厚的4，4’，4”-三(3-甲基苯基苯胺)三苯胺(m-MTDATA)作为空穴注入层，5nm厚的N，N’-二-(1-苯基)-N，N’-二苯基-1，1’-联苯基-4，4’-二胺(NPB)作为空穴传输层，60nm厚的三(8-羟基喹啉)铝(Alq₃)作为发光层和电子传输层，1nm厚的LiF作为电子注入层，最后再蒸镀1nm厚的Al和22nm厚的Ag作为半透明阴极。

[4]再将衬底转移至有机蒸发区，维持上述真空条件不变，在阴极上蒸镀ZnS，生长速度为0.1nm/s，厚度为50nm。

生长完ZnS薄膜后，将器件放入布劳恩手套箱内，先在器件的发光区涂上一层紫外固化胶，厚度为1mm左右，然后压上玻璃盖片，再用60mW/cm²的高压汞灯照射10～20s后紫外固化胶即固化，至此完成封装过程。封装前TEOLED器件开启电压为V₀＝3.0～3.1V，I₀＝0.00301mA；封装后，再测定开启电压为V₀＝3.8～4.0V，I₀＝0.00596mA。

封装前在V₁＝7V时，测量其亮度为5537cd/m²，封装后经过20天，在V₁＝7V时，测其亮度为5389cd/m²，说明封装效果良好。

实施例3：

[4]再将衬底转移至有机蒸发区，维持上述真空条件不变，在阴极上蒸镀Alq₃，生长速度为0.1nm/s，厚度为78nm。

生长完Alq₃薄膜后，将器件放入布劳恩手套箱内，先在器件的发光区涂上一层紫外固化胶，厚度为1mm左右，然后压上玻璃盖片，再用60mW/cm²的高压汞灯照射10～20s后紫外固化胶即固化，至此完成封装过程。封装前TEOLED器件开启电压为V₀＝3.0～3.1V，I₀＝0.00291mA；封装后，再测定开启电压为V₀＝3.7～3.8V，I₀＝0.00306mA。

封装前在V₁＝7V时，测量其亮度为5637cd/m²，封装后经过20天，在V₁＝7V时，测其亮度为5560cd/m²，说明封装效果良好。

实施例4：

[3]在上述真空条件下，先在衬底上蒸镀45nm厚的Al作为阴极，再蒸镀1nm的LiF作为电子注入层，60nm厚的三(8-羟基喹啉)铝(Alq₃)作为发光层和电子传输层，5nm厚的N，N’-二-(1-苯基)-N，N’-二苯基-1，1’-联苯基-4，4’-二胺(NPB)作为空穴传输层，45nm厚的4，4’，4”-三(3-甲基苯基苯胺)三苯胺(m-MTDATA)作为空穴注入层，最后蒸镀22nm的Ag作为半透明阳极。

[4]再将衬底转移至有机蒸发区，维持上述真空条件不变，在阳极上蒸镀ZnO，生长速度为0.1nm/s，厚度为60nm。

生长完ZnO薄膜后，将器件放入布劳恩手套箱内，先在器件的发光区涂上一层紫外固化胶，厚度为1mm左右，然后压上玻璃盖片，再用60mW/cm²的高压汞灯照射10～20s后紫外固化胶即固化，至此完成封装过程。封装前TEOLED器件开启电压为V₀＝3.1～3.2V，I₀＝0.00271mA；封装后，再测定开启电压为V₀＝3.9～4.0V，I₀＝0.00294mA。

封装前在V₁＝7V时，测量其亮度为5496cd/m²，封装后经过20天，在V₁＝7V时，测其亮度为5406cd/m²，说明封装效果良好。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，不能以其限定本发明实施的范围，大凡依本发明专利申请范围所进行的均等变化和改进，均应仍属本发明专利涵盖的范围。

Claims

1、一种顶发射有机电致发光器件的封装方法，其包括如下步骤：

A.制作顶发射的有机电致发光器件；

C.在保护层上涂敷紫外固化胶；

D.将透明封装盖片压到紫外固化胶上；

2、如权利要求1所述的一种顶发射有机电致发光器件的封装方法，其特征在于：顶发射有机电致发光器件是正置结构的顶发射器件。

3、如权利要求2所述的一种顶发射有机电致发光器件的封装方法，其特征在于：正置结构的顶发射器件的结构为衬底/阳极/空穴注入层/空穴传输层/发光层/电子传输层/电子注入层/阴极顶电极。

4、如权利要求1所述的一种顶发射有机电致发光器件的封装方法，其特征在于：顶发射有机电致发光器件是倒置结构的顶发射器件。

5、如权利要求4所述的一种顶发射有机电致发光器件的封装方法，其特征在于：倒置结构的顶发射器件的结构为衬底/阴极/电子注入层/电子传输层/发光层/空穴传输层/空穴注入层/阳极顶电极。

6、如权利要求1所述的一种顶发射有机电致发光器件的封装方法，其特征在于：蒸镀的有机材料保护层为4，4’-N，N-二咔唑-联苯、三(8-羟基喹啉)铝、N，N’-二-(1-苯基)-N，N’-二苯基-1，1’-联苯基-4，4’-二胺或2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-联菲咯啉。

7、如权利要求1所述的一种顶发射有机电致发光器件的封装方法，其特征在于：蒸镀的无机材料保护层为MoO₃、WO₃、ReO₃、ZnO、TeO₂、ZnS或ZnSe

8、如权利要求1所述的一种顶发射有机电致发光器件的封装方法，其特征在于：透明封装盖片为普通玻璃片、有机玻璃片或彩色滤光片。

9、如权利要求1～8任何一项所述的一种顶发射有机电致发光器件的封装方法，其特征在于：保护层的厚度为10nm～100nm。

10、权利要求1～8任何一项所述的一种顶发射有机电致发光器件的封装方法在封装电子电气器件方面的应用。