專利名稱：一種頂發(fā)射oled的復(fù)合薄膜封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種頂發(fā)射有機電致發(fā)光器件(OLED)的封裝方法，屬于有機電致發(fā)光技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
有機電致發(fā)光顯示器件是一種利用電流驅(qū)動有機半導體薄膜發(fā)光的器件，簡稱 0LED，其結(jié)構(gòu)屬于夾層式結(jié)構(gòu)，通常由陽極、空穴注入層(EIL)、空穴傳輸層(HTL)、發(fā)光層 (EML)、電子傳輸層(ETL)和陰極等組成。在外電場的作用下，電子和空穴被注入到有機發(fā)光層，然后在發(fā)光層內(nèi)復(fù)合后形成激子，由激子輻射衰減而發(fā)光。由于OLED具有自主發(fā)光、 響應(yīng)速度快、可視角大、輕薄、可實現(xiàn)柔性顯示、工藝簡單、制造成本低等優(yōu)點，被認為是最具發(fā)展前景的下一代顯示技術(shù)。OLED按照出光方向可分為底部出光(底發(fā)射)和頂部出光(頂發(fā)射)兩種結(jié)構(gòu)。底發(fā)射OLED器件的透明陽極位于透明襯底上面，透明陽極上是多層有機薄膜層，有機薄膜層上面是全反射金屬或合金陰極，光線只能透過陽極從襯底方向發(fā)射出。但在有源矩陣有機電致發(fā)光顯示中要在器件下方制作像素驅(qū)動電路，若使用底發(fā)射OLED器件，像素驅(qū)動電路就會占據(jù)像素的發(fā)光面積，降低開口率。而頂發(fā)射OLED器件則不一樣，其陽極用的是全反射金屬，頂部陰極是很薄的半透明金屬或合金薄膜，光線從頂部陰極發(fā)射出，這樣就可以解決OLED顯示器件的發(fā)光面積受像素驅(qū)動電路限制的問題。但是因密封失效而導致壽命縮短仍是有機電致發(fā)光器件面臨的一個重要問題，其中水汽和氧氣是導致器件失效的主要原因。一方面，OLED器件工作時需要從陰極注入電子， 這就要求陰極功函數(shù)越低越好，通常作為陰極的金屬材料如AL、Mg、Ca等一般比較活潑，容易與滲透進來的氧氣和水汽發(fā)生氧化反應(yīng)，在陰極和有機功能層間形成絕緣層，導致器件無法發(fā)光。另一方面，OLED器件工作時水汽的存在會誘發(fā)陽極和陰極之間發(fā)生電化學反應(yīng)和水的電解放氣，形成黑斑。更為嚴重的是有機材料本身會和水汽、氧氣發(fā)生不可逆的化學反應(yīng)，破壞有機分子及聚合物的結(jié)構(gòu)，降低其發(fā)光效率。因此，OLED器件的封裝技術(shù)研究對阻擋水汽和氧的滲透、延長器件的壽命具有重要的意義。傳統(tǒng)的OLED器件是在玻璃、金屬等剛性襯底上制作電極和有機功能層，對這類器件進行的封裝一般是給器件加一個剛性蓋板，在蓋板內(nèi)側(cè)貼上足夠的干燥劑，并將襯底和蓋板用環(huán)氧樹脂粘接以達到密封的效果。對OLED進行封裝所用的蓋板，通常采用玻璃和金屬兩種材料。用金屬蓋板進行封裝時要特別注意金屬蓋板不能接觸到器件的電極，以免引起短路。同時，玻璃或金屬蓋板內(nèi)側(cè)的干燥劑會吸收器件發(fā)出的光線。另外，封裝后的器件的體積和重量較大，不能對可彎曲的柔性O(shè)LED封裝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對傳統(tǒng)OLED封裝技術(shù)存在的缺陷，提供一種頂發(fā)射OLED的復(fù)合薄膜封裝方法，與傳統(tǒng)OLED封裝相比，本方法簡化了封裝工藝，提高了生產(chǎn)效率，降低了封裝后的器件的體積和重量，同時也可以實現(xiàn)對可彎曲的柔性O(shè)LED的封裝。為達到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是氧化硅薄膜和氮化硅薄膜是精細的半透明陶瓷薄膜材料，硬度高，耐磨損性能好，具有優(yōu)秀的光電性能、化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和抗高溫氧化性，抗雜質(zhì)擴散和水汽滲透能力強。20世紀70年代初，以等離子體化學汽相沉積 (PECVD)法制備的氧化硅薄膜和氮化硅薄膜已在硅集成電路工藝中用作鈍化層，此后，又在塑封微電子電路中用作水汽和腐蝕離子的阻擋層。所以本發(fā)明中利用氧化硅薄膜和氮化硅薄膜作為OLED器件的封裝薄膜(如圖3是我們制備的SiOx/SiNx復(fù)合薄膜的光透過率測試結(jié)果，對可見光具有很好的透過率)。但是由于頂發(fā)射OLED主要是通過真空蒸鍍的方式制備的，而且其頂電極很薄，在轉(zhuǎn)移到PECVD設(shè)備的過程中很容易受到空氣中的氧氣和水汽的滲透，另外，利用PECVD設(shè)備直接在頂發(fā)射OLED器件上制備氧化硅和氮化硅封裝薄膜，由于等離子體的轟擊作用，頂發(fā)射OLED的很薄的頂電極和有機層很容易受到破壞。MgF2和SiS 可以通過真空蒸鍍的方式制備半透明的光學薄膜(如圖4是我們制備的MgF2/ZnS和MgF2/ NPB/ZnS復(fù)合薄膜的光透過率測試結(jié)果，在可見光范圍內(nèi)具有相當好的透明度)，這種薄膜對于熱和機械振動有一定的阻抗能力，而且具有天然的憎水性。因此，本發(fā)明提出在利用化學汽相沉積(PECVD)制備氧化硅和氮化硅封裝薄膜前，先在頂發(fā)射OLED器件上蒸鍍上若干層透明有機薄膜作為緩沖層或若干層MgF2、ZnS或MgF2/ZnS薄膜作為預(yù)封裝層，形成緩沖層或預(yù)封裝層與封裝層薄膜組合的復(fù)合薄膜封裝結(jié)構(gòu)。根據(jù)上述的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種頂發(fā)射OLED的復(fù)合薄膜封裝方法，其操作步驟包括首先使用去污粉對襯底進行初步清洗，直到在襯底上形成一層連續(xù)的水膜，然后依次用去離子水、乙醇、丙酮超聲10分鐘處理，再用去離子水超聲清洗30分鐘以上；洗凈后的襯底用干凈隊吹干，然后立即移入真空蒸發(fā)腔室中；在襯底上制備頂發(fā)射OLED ；在所制作的頂發(fā)射OLED陰極上蒸鍍緩沖層或預(yù)封裝層；將器件移至等離子增強化學汽相沉積(PECVD)設(shè)備中，沉積上薄膜封裝層。所述頂發(fā)射OLED包括剛性頂發(fā)射OLED和柔性頂發(fā)射0LED，襯底材質(zhì)為玻璃、或硅片、或金屬、或塑料；
所述頂發(fā)射OLED為紅光、或綠光、或藍光、或白光頂發(fā)射OLED ； 所述緩沖層為NPB、或C6tl、或CBP、或透明有機物薄膜； 所述預(yù)封裝層為MgF2或ZnS薄膜，或者為MgF2/ZnS復(fù)合薄膜； 所述薄膜封裝層為氧化硅(SiOx)薄膜、或氮化硅(SiNx)薄膜，或者為SiOx/SiNx復(fù)合薄膜；
所述頂發(fā)射0LED、有機薄膜緩沖層、預(yù)封裝層均是通過真空蒸鍍法制備的； 所述氧化硅SiOx薄膜、氮化硅SiNx薄膜或SiOx/SiNx復(fù)合薄膜是通過等離子體化學汽相沉積(PECVD)法制備的；
所述緩沖層、預(yù)封裝層和薄膜封裝層的厚度可根據(jù)頂發(fā)射OLED的壽命要求和發(fā)光波長來調(diào)整，范圍為200 nnT500 nm，緩沖層、預(yù)封裝層的蒸鍍速率和薄膜封裝層的沉積速率可根據(jù)各薄膜的性能要求調(diào)節(jié)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著進步 本發(fā)明提出的在利用化學汽相沉積(PECVD)制備氧化硅和氮化硅封裝薄膜前，先在頂
發(fā)射OLED器件上蒸鍍上若干層透明有機薄膜作為緩沖層或若干層MgF2、ZnS或MgF2/ZnS薄膜作為預(yù)封裝層的方法，避免了頂發(fā)射OLED器件由真空蒸鍍設(shè)備轉(zhuǎn)移到PECVD設(shè)備的過程中受到空氣中的氧氣和水汽的滲透影響，并且大大降低了等離子體轟擊破壞頂發(fā)射OLED 器件的薄頂電極和有機層的作用。本發(fā)明所述的頂發(fā)射OLED的復(fù)合薄膜封裝方法，與傳統(tǒng)OLED封裝相比，簡化了封裝工藝，提高了生產(chǎn)效率，降低了封裝后的器件的體積和重量，并且可以實現(xiàn)對可彎曲的柔性O(shè)LED的封裝。


圖1 頂發(fā)射OLED復(fù)合薄膜封裝流程2 頂發(fā)射OLED復(fù)合薄膜封裝過程示意圖
其中1是襯底，2是頂發(fā)射OLED器件，3是緩沖層或預(yù)封裝層，4是薄膜封裝層。圖3 :Si0x/SiNx復(fù)合薄膜的光透過率測試結(jié)果
圖4 :MgF2/ZnS和MgF2/NPB/ZnS復(fù)合薄膜的光透過率測試結(jié)果。
具體實施例方式本發(fā)明的優(yōu)先實施例結(jié)合附圖詳述如下
參見圖1，本頂發(fā)射OLED的復(fù)合薄膜封裝方法，工藝操作步驟如下實施例一
1)襯底清洗首先使用去污粉對襯底進行初步清洗，直到在襯底上形成一層連續(xù)的水膜；然后依次用去離子水、乙醇、丙酮超聲10分鐘處理，再用去離子水超聲清洗30分鐘以上；
2)吹干襯底洗凈后的襯底用干凈N2吹干，然后立即移入真空蒸發(fā)腔室中；
3)在襯底上制備頂發(fā)射OLED；
4)在所制作的頂發(fā)射OLED陰極上蒸鍍緩沖層或預(yù)封裝層；
5)將器件移至等離子增強化學汽相沉積(PECVD)設(shè)備中，沉積薄膜封裝層。 實施例二
參見圖1和圖2，本頂發(fā)射OLED的復(fù)合薄膜封裝方法，工藝操作步驟如下 1)首先使用去污粉對襯底進行初步清洗，直到在襯底上形成一層連續(xù)的水膜；然后依次用去離子水、乙醇、丙酮超聲10分鐘處理，再用去離子水超聲清洗30分鐘以上。2)洗凈后的襯底用干凈隊吹干，然后立即移入真空蒸發(fā)腔室中。3)首先使用機械泵抽真空至KT1 Pa^lO-2 Pa，再打開冷凝泵直到溫度降至十幾K， 使用冷凝泵抽真空至10_5 Pa量級。蒸發(fā)源分別放在4個溫度控制的石英坩堝以及6個電流控制的鎢舟中，每個蒸發(fā)源的溫度可以單獨控制，襯底置于真空室的上部，蒸鍍金屬和有機物的舟和坩堝之間用擋板隔開，以免相互污染。4)在襯底上依次蒸鍍厚度為100 nm的Ag作為全反射陽極，7 nm的MoOx作為空穴注入層，30 nm的NPB作為空穴傳輸層，60 nm的Alq3作為發(fā)光層和電子傳輸層，0. 5 nm 的LiF作為陰極注入層，2 nm的Al和18 nm的Ag作為半透明復(fù)合陰極。5)再在所制作的頂發(fā)射OLED陰極上蒸鍍200 nnT300 nm的有機薄膜緩沖層，有機薄膜可以是NPB、C60, CBPaiq3中的一種薄膜或幾種薄膜的復(fù)合體。
6)將器件再移至等離子增強化學汽相沉積(PECVD)設(shè)備中，沉積上300 rniT500 nm 的封裝薄膜，封裝薄膜是氧化硅(SiOx)薄膜、氮化硅(SiNx)薄膜或SiOx/SiNx復(fù)合薄膜， 圖3示出SiOx/SiNx復(fù)合薄膜的光透過率測試結(jié)果。上述材料的蒸發(fā)速率和膜厚由石英晶體振蕩器配合INFIC0N公司的膜厚控制儀 (IC/5)進行控制。蒸發(fā)速率和膜厚可以同時直接在顯示器上實時顯示。有機物的蒸發(fā)速率要求平穩(wěn)地保持在較低的水平，一般說來要小于0. 5 A/s ；金屬電極的蒸鍍速率一般在1 A/s左右。蒸鍍薄膜的厚度由臺階儀(Alpha-Step 500表面探針)來測量，并反饋回膜厚控制儀來進行參數(shù)校正。實施例三
參見圖1和圖2，本頂發(fā)射OLED的復(fù)合薄膜封裝方法，工藝操作步驟為 1)首先使用去污粉對襯底進行初步清洗，直到在襯底上形成一層連續(xù)的水膜；然后依次用去離子水、乙醇、丙酮超聲10分鐘處理，再用去離子水超聲清洗30分鐘以上。2)洗凈后的襯底用干凈隊吹干，然后立即移入真空蒸發(fā)腔室中。3)首先使用機械泵抽真空至KT1 Pa^lO-2 Pa，再打開冷凝泵直到溫度降至十幾K， 使用冷凝泵抽真空至10_5 Pa量級。蒸發(fā)源分別放在4個溫度控制的石英坩堝以及6個電流控制的鎢舟中，每個蒸發(fā)源的溫度可以單獨控制，襯底置于真空室的上部，蒸鍍金屬和有機物的舟和坩堝之間用擋板隔開，以免相互污染。4)在襯底上依次蒸鍍厚度為100 nm的Ag作為全反射陽極，7 nm的MoOx作為空穴注入層，30 nm的NPB作為空穴傳輸層，60 nm的Alq3作為發(fā)光層和電子傳輸層，0. 5 nm 的LiF作為陰極注入層，2 nm的Al和18 nm的Ag作為半透明復(fù)合陰極。5)在所制作的頂發(fā)射OLED陰極上蒸鍍250nm的預(yù)封裝層，預(yù)封裝層為MgF2、ZnS 或MgF2(100 nm)/ZnS (150 nm)薄膜，圖4示出此復(fù)合薄膜光透過率測試結(jié)果。6)將器件再移至等離子增強化學汽相沉積(PECVD)設(shè)備中，沉積上300 rniT500 nm 的封裝薄膜，封裝薄膜是氧化硅(SiOx)薄膜、氮化硅(SiNx)薄膜或SiOx/SiNx復(fù)合薄膜。上述材料的蒸發(fā)速率和膜厚由石英晶體振蕩器配合INFIC0N公司的膜厚控制儀 (IC/5)進行控制。蒸發(fā)速率和膜厚可以同時直接在顯示器上實時顯示。有機物的蒸發(fā)速率要求平穩(wěn)地保持在較低的水平，一般說來要小于0. 5 A/s ；金屬電極的蒸鍍速率一般在1 A/s左右。蒸鍍薄膜的厚度由臺階儀(Alpha-Step 500表面探針)來測量，并反饋回膜厚控制儀來進行參數(shù)校正。
權(quán)利要求
1.一種頂發(fā)射OLED的復(fù)合薄膜封裝方法，其工藝操作步驟包括(1)襯底清洗首先使用去污粉對襯底進行初步清洗，直到在襯底上形成一層連續(xù)的水膜；然后依次用去離子水、乙醇、丙酮超聲10分鐘處理，再用去離子水超聲清洗30分鐘以上；(2)吹干襯底洗凈后的襯底用干凈N2吹干，然后立即移入真空蒸發(fā)腔室中；(3)在襯底上制備頂發(fā)射OLED；(4)在所制作的頂發(fā)射OLED陰極上蒸鍍緩沖層或預(yù)封裝層；(5)將器件移至等離子增強化學汽相沉積(PECVD)設(shè)備中，沉積薄膜封裝層。
2.如權(quán)利要求1所述的一種頂發(fā)射OLED的復(fù)合薄膜封裝方法，其特征在于所述頂發(fā)射OLED包括剛性頂發(fā)射OLED和柔性頂發(fā)射0LED，襯底材質(zhì)為玻璃、或硅片、或金屬、或塑料。
3.如權(quán)利要求1所述的一種頂發(fā)射OLED的復(fù)合薄膜封裝方法，其特征在于所述頂發(fā)射OLED為紅光、或綠光、或藍光、或白光頂發(fā)射OLED。
4.如權(quán)利要求1所述的一種頂發(fā)射OLED的復(fù)合薄膜封裝方法，其特征在于所述緩沖層為NPB、或C6tl、或CBP、或有機物薄膜。
5.如權(quán)利要求1所述的一種頂發(fā)射OLED的復(fù)合薄膜封裝方法，其特征在于所述預(yù)封裝層為MgF2或ZnS薄膜，或者為MgF2/ZnS復(fù)合薄膜等。
6.如權(quán)利要求1所述的一種頂發(fā)射OLED的復(fù)合薄膜封裝方法，其特征在于所述薄膜封裝層為氧化硅SiOx薄膜、或氮化硅SiNx薄膜，或者SiOx/SiNx復(fù)合薄膜。
7.如權(quán)利要求1所述的一種頂發(fā)射OLED的復(fù)合薄膜封裝方法，其特征在于所述頂發(fā)射0LED、有機薄膜緩沖層、預(yù)封裝層均是通過真空蒸鍍法制備的。
8.如權(quán)利要求6所述的一種頂發(fā)射OLED的復(fù)合薄膜封裝方法，其特征在于所述氧化硅SiOx薄膜、氮化硅SiNx薄膜或SiOx/SiNx復(fù)合薄膜是通過等離子體化學汽相沉積法制備的。
9.如權(quán)利要求1所述的一種頂發(fā)射OLED的復(fù)合薄膜封裝方法，其特征在于所述緩沖層、預(yù)封裝層和薄膜封裝層的厚度范圍為200 nnT500 nm。
全文摘要
本發(fā)明具體涉及一種頂發(fā)射OLED的復(fù)合薄膜封裝方法。本方法的工藝步驟為先在頂發(fā)射OLED器件上蒸鍍上透明有機薄膜作為緩沖層或半透明MgF2、ZnS或MgF2/ZnS薄膜作為預(yù)封裝層，然后再利用化學汽相沉積(PECVD)制備半透明氧化硅和氮化硅封裝薄膜，形成緩沖層或預(yù)封裝層與封裝層薄膜組合的復(fù)合薄膜封裝結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所述封裝方法，避免了頂發(fā)射OLED器件由真空蒸鍍設(shè)備轉(zhuǎn)移到PECVD設(shè)備進行薄膜封裝的過程中受到空氣中的氧氣和水汽的滲透影響，也大大降低了等離子體轟擊破壞頂發(fā)射OLED器件的薄頂電極和有機層的作用；另外，與傳統(tǒng)OLED封裝相比，簡化了封裝工藝，提高了生產(chǎn)效率，降低了封裝后的器件的體積和重量，并且可以實現(xiàn)對可彎曲的柔性O(shè)LED的封裝。
文檔編號H01L51/52GK102569678SQ20121005724
公開日2012年7月11日 申請日期2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月7日
發(fā)明者于建寧, 張建華, 張民艷, 張 浩, 桑仁政, 童亮, 魏斌, 龍梨 申請人:上海大學