一種有機(jī)電致發(fā)光器件的封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種有機(jī)電致發(fā)光器件的封裝結(jié)構(gòu)，包括陽極導(dǎo)電基板以及在陽極導(dǎo)電基板上依次層疊設(shè)置的有機(jī)發(fā)光功能層、金屬陰極和封裝層，所述封裝層包括在金屬陰極上依次層疊設(shè)置的碳氧化鍺層、第一阻擋層和第二阻擋層；所述第一阻擋層材料為氯摻雜的R2O3，其中R為ⅢA族元素；所述第二阻擋層材料為氯摻雜的氧化鈦、氯摻雜的氧化鋯和氯摻雜的氧化鉿中的一種。該封裝結(jié)構(gòu)對氧氣及水汽具有優(yōu)良的阻隔性能，可以有效緩釋膜層應(yīng)力，顯著提高有機(jī)電致發(fā)光器件的壽命。本發(fā)明還提供了一種有機(jī)電致發(fā)光器件的封裝方法，該方法適用于封裝以導(dǎo)電玻璃基板制備的有機(jī)電致發(fā)光器件，尤其適用于封裝以塑料或金屬為基底制備的柔性有機(jī)電致發(fā)光器件。
【專利說明】一種有機(jī)電致發(fā)光器件的封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于有機(jī)電致發(fā)光器件的封裝領(lǐng)域，具體涉及一種有機(jī)電致發(fā)光器件的封 裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 有機(jī)電致發(fā)光器件（0LED)是基于有機(jī)材料的一種電流型半導(dǎo)體發(fā)光器件。其典 型結(jié)構(gòu)是在IT0玻璃上制備一層幾十納米厚的有機(jī)發(fā)光材料作發(fā)光層，發(fā)光層上方為金屬 電極。當(dāng)電極上加有電壓時(shí)，發(fā)光層就產(chǎn)生光福射。
[0003] 有機(jī)電致發(fā)光材料對氧氣及水汽侵入特別敏感，一方面因?yàn)檠鯕馐谴銣鐒?，?huì)使 發(fā)光的量子效率顯著下降，氧氣對空穴傳輸層的氧化作用也會(huì)使其傳輸能力下降；另一方 面，水汽的主要破壞方式是有機(jī)化合物的水解作用，使其穩(wěn)定性大大下降，從而導(dǎo)致器件失 效。因而，有效抑制0LED在長期工作過程中的退化和失效，使其穩(wěn)定工作達(dá)到足夠的壽 命，這對封裝材料的阻隔性提出了極高的要求；而起密封保護(hù)作用的封裝技術(shù)就成了解決 0LED器件壽命問題的一個(gè)突破點(diǎn)。
[0004] 封裝技術(shù)是通過形成結(jié)構(gòu)致密的隔層，對封裝區(qū)內(nèi)的核心部件實(shí)現(xiàn)物理保護(hù)。柔 性產(chǎn)品是有機(jī)電致發(fā)光器件的發(fā)展趨勢，柔性有機(jī)電致發(fā)光器件與普通的有機(jī)電致發(fā)光器 件的不同在于采用塑料作為基底，而塑料基底平整度差，導(dǎo)致器件膜層結(jié)構(gòu)缺陷多，引起器 件損壞；再就是，通常所用的塑料基底的阻隔性能都無法達(dá)到0LED封裝的要求，因此柔性 有機(jī)電致發(fā)光器件普遍存在壽命短的問題。目前，已有報(bào)道介紹將SiNx或SiOx等無機(jī)材料 通過磁控濺射等方法設(shè)置在金屬陰極表面，用作有機(jī)電致發(fā)光器件的封裝層，但在磁控濺 射的高溫操作條件下，金屬陰極表面易遭到破壞。鑒于此，解決柔性有機(jī)電致發(fā)光器件封裝 過程中面臨的問題，是促進(jìn)柔性0LED產(chǎn)品發(fā)展的關(guān)鍵。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供了一種有機(jī)電致發(fā)光器件的封裝結(jié)構(gòu)，該封裝結(jié)構(gòu)可有效地減少氧氣 及水汽對有機(jī)電致發(fā)光器件的侵蝕，顯著地提高有機(jī)電致發(fā)光器件的壽命。本發(fā)明還提供 了一種有機(jī)電致發(fā)光器件的封裝方法，該方法工藝簡單，易大面積制備和量產(chǎn)化，并且可以 保護(hù)金屬陰極免遭破壞；制備的膜層均勻致密，阻隔性能優(yōu)良；本發(fā)明方法適用于封裝以 導(dǎo)電玻璃基板制備的有機(jī)電致發(fā)光器件，也適用于封裝以塑料或金屬為基底制備的柔性有 機(jī)電致發(fā)光器件，尤其適用于封裝柔性有機(jī)電致發(fā)光器件。
[0006] 第一方面，本發(fā)明提供了 一種有機(jī)電致發(fā)光器件的封裝結(jié)構(gòu)，包括陽極導(dǎo)電基板 以及在陽極導(dǎo)電基板上依次層疊設(shè)置的有機(jī)發(fā)光功能層、金屬陰極和封裝層，所述封裝層 包括在金屬陰極上依次層疊設(shè)置的碳氧化鍺層、第一阻擋層和第二阻擋層；所述碳氧化鍺 層的材料為鍺氧碳化合物；所述第一阻擋層的材料為氯摻雜的R2〇3(R2〇 3:Cl)，其中R為III A 族元素；所述第二阻擋層的材料為氯摻雜的氧化鈦（Ti02:Cl)、氯摻雜的氧化鋯（Zr02:Cl) 和氯摻雜的氧化鉿（Hf02:Cl)中的一種。
[0007] 優(yōu)選地，所述碳氧化鍺層的厚度為200nm?300nm，所述碳氧化鍺層的材料為鍺氧 碳化合物（GeOxCy，其中0.01 <x彡1.5,0.01 <7彡0.8,0.5<叉+7<2.5)，所述碳氧化 鍺層為與硅酸鹽玻璃結(jié)構(gòu)類似的非晶態(tài)薄膜，所述鍺氧碳化合物具有無機(jī)物和有機(jī)物的雙 重特性，兼具無機(jī)物的高阻水性和有機(jī)物的柔韌性；碳氧化鍺膜層結(jié)構(gòu)中〇、C原子與毗鄰 Ge原子呈四面體鍵合，四面體結(jié)構(gòu)以及Ge-C鍵使膜層致密、穩(wěn)定，氧氣和水汽在碳氧化鍺 層的擴(kuò)散困難，所以具有優(yōu)良的阻隔性能；碳氧化鍺層的柔韌性可以消耗膜層應(yīng)力，避免空 隙、裂縫等缺陷的出現(xiàn)，有利于柔性封裝的實(shí)現(xiàn)。
[0008] 優(yōu)選地，所述第一阻擋層厚度為15nm?20nm，第一阻擋層材料本身的水汽滲透率 低，摻雜的氯元素可以使膜層致密度提高，還可以通過與水形成水合物將進(jìn)入阻擋層的水 汽吸收，從而對水汽的阻隔性能大大提升。
[0009] 優(yōu)選地，所述第二阻擋層厚度為15nm?20nm，第二阻擋層材料摻雜的氯元素可以 使膜層致密度提高，從而提高膜層的阻隔性能；摻雜的氯元素還可以通過與水形成水合物， 將進(jìn)入阻擋層的水汽吸收；材料內(nèi)部的氧離子空位可以捕獲氧氣，從而具有良好的水汽和 氧氣的阻隔性能。
[0010] 所述第一阻擋層與第二阻擋層材料之間具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和粘著性，使得封 裝層結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，阻隔性能增強(qiáng)。
[0011] 優(yōu)選地，所述碳氧化鍺層/第一阻擋層/第二阻擋層形成一個(gè)基本結(jié)構(gòu)，所述封裝 層為3?5個(gè)基本結(jié)構(gòu)層疊而成的多層交替復(fù)合膜結(jié)構(gòu)。采用所述多層交替結(jié)構(gòu)一方面可 以增加水汽和氧氣滲透"通道"的長度，填補(bǔ)單膜層缺陷對于整個(gè)封裝效果的不良影響，有 效增強(qiáng)阻擋層的作用；另一方面，碳氧化鍺層、第一阻擋層以及第二阻擋層之間都有匹配的 界面，界面具有阻斷效應(yīng)，可以阻止裂紋擴(kuò)展，減緩應(yīng)力集中；界面還具有傳遞效應(yīng)，可以將 殘余應(yīng)力傳遞到碳氧化鍺層進(jìn)行消耗，從而有效釋緩膜層應(yīng)力，有利于器件壽命的延長。
[0012] 優(yōu)選地，陽極導(dǎo)電基板為導(dǎo)電玻璃基板或?qū)щ娪袡C(jī)薄膜基板，更優(yōu)選地，所述導(dǎo)電 玻璃基板材料為銦錫氧化物（IT0)、鋁鋅氧化物（AZ0)或銦鋅氧化物（IZ0)中的一種；所述 導(dǎo)電有機(jī)薄膜基板材料為聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET)、聚砜醚（PES)、聚對萘二甲酸乙二 醇酯（PEN)、聚酰亞胺（PI)中的一種。
[0013] 優(yōu)選地，所述有機(jī)發(fā)光功能層包括發(fā)光層，以及包括空穴注入層、空穴傳輸層、電 子傳輸層和電子注入層中的至少一種。
[0014] 另一方面，本發(fā)明提供了一種有機(jī)電致發(fā)光器件的封裝方法，包括以下步驟：
[0015] (1)在潔凈的導(dǎo)電玻璃基板或?qū)щ娪袡C(jī)薄膜基板上制備有機(jī)電致發(fā)光器件的陽極 圖形；
[0016] (2)通過真空蒸鍍的方式在陽極導(dǎo)電基板上依次制備有機(jī)發(fā)光功能層和金屬陰 極，蒸鍍速率為0.丨~ 2 A/S，真空度為1 X 10_5Pa?1 X 10_3Pa ;
[0017] (3)封裝層的制備方法如下：
[0018] (a)通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的方式在金屬陰極表面制備碳氧化鍺層，采 用有機(jī)鍺化合物以及N20為反應(yīng)氣體，以Ar氣為載氣，控制有機(jī)鍺化合物的流量為20? 25sccm，N20、Ar氣混合氣體的流量為20?50sccm，N20流量與N20、Ar氣混合氣體流量的比 值為R，R值為40?60%，控制工作壓強(qiáng)為10?80Pa，沉積溫度為30?60°C，射頻功率為 0. 1?lW/cm2 ;所述有機(jī)鍺化合物包括六甲基二鍺氧烷（HMDG0)、四甲基鍺烷（TMG)或四乙 氧基鍺烷（TEOG)，其結(jié)構(gòu)式分別如P1、P2、P3所示：

【權(quán)利要求】
1. 一種有機(jī)電致發(fā)光器件的封裝結(jié)構(gòu)，包括陽極導(dǎo)電基板以及在陽極導(dǎo)電基板上依次 層疊設(shè)置的有機(jī)發(fā)光功能層、金屬陰極和封裝層，其特征在于，所述封裝層包括在金屬陰極 上依次層疊設(shè)置的碳氧化鍺層、第一阻擋層和第二阻擋層；所述碳氧化鍺層的材料為鍺氧 碳化合物；所述第一阻擋層的材料為氯摻雜的R 2O3，其中R為III A族元素；所述第二阻擋層 的材料為氯摻雜的氧化鈦、氯摻雜的氧化鋯和氯摻雜的氧化鉿中的一種。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光器件的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述碳氧化鍺 層的厚度為200nm?300nm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光器件的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一阻擋 層的厚度為15nm?20nm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光器件的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二阻擋 層的厚度為15nm?20nm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光器件的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述碳氧化鍺 層、第一阻擋層和第二阻擋層形成一個(gè)基本結(jié)構(gòu)，所述封裝層為3?5個(gè)基本結(jié)構(gòu)層疊而 成。
6. -種有機(jī)電致發(fā)光器件的封裝方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 在潔凈的導(dǎo)電玻璃基板或?qū)щ娪袡C(jī)薄膜基板上制備有機(jī)電致發(fā)光器件的陽極圖 形； (2) 通過真空蒸鍍的方式在陽極導(dǎo)電基板上依次制備有機(jī)發(fā)光功能層和金屬陰極，蒸 鍍速率為0.1 ~ 2 A/s,真空度為IX l〇_5Pa?IX KT3Pa ; (3) 封裝層的制備方法如下： (a) 通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的方式在金屬陰極表面制備碳氧化鍺層，采用有 機(jī)鍺化合物以及N2O為反應(yīng)氣體，以Ar氣為載氣，控制有機(jī)鍺化合物的流量為20?25 SCCm， N20、Ar氣混合氣體的流量為20?5〇SCCm，N2O流量與N 20、Ar氣混合氣體流量的比值為R，R 值為40?60%，控制工作壓強(qiáng)為10?80Pa，沉積溫度為30?60°C，射頻功率為0. 1?IW/ cm2 ;所述有機(jī)鍺化合物包括六甲基二鍺氧烷、四甲基鍺烷或四乙氧基鍺烷； (b) 通過原子層沉積的方式在碳氧化鍺層表面制備第一阻擋層，所述第一阻擋層的材 料氯摻雜的R2O3，其中R為III A族元素；采用R(CH2Cl)3和水蒸氣作為前驅(qū)物，其中R為III A 族元素，N2作為凈化氣體；控制R(CH2Cl)3和水蒸氣分別注入10?20ms，兩者之間間隔5? IOs的N2,流量均為10?20sccm，控制工作壓強(qiáng)為10?80Pa，沉積溫度為40?60°C ; (c) 通過原子層沉積的方式在第一阻擋層表面制備第二阻擋層，所述第二阻擋層的材 料為氯摻雜的氧化鈦、氯摻雜的氧化鋯和氯摻雜的氧化鉿中的一種，分別采用四（二氯甲基 胺基）鈦、四（二氯甲基胺基）鋯、四（二氯甲基胺基）鉿和水蒸氣作為前驅(qū)物，N 2作為凈化氣 體；控制金屬胺基物注入0. 2?Is,水蒸氣注入20?40ms，兩者之間間隔5?IOs的N2，流 量均為10?20sccm，控制工作壓強(qiáng)為10?80Pa，沉積溫度為40?60°C。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的有機(jī)電致發(fā)光器件的封裝方法，其特征在于，所述步驟（a)中 碳氧化鍺層的沉積厚度為200nm?300nm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的有機(jī)電致發(fā)光器件的封裝方法，其特征在于，所述步驟（b)中 第一阻擋層的沉積厚度為15nm?20nm。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的有機(jī)電致發(fā)光器件的封裝方法，其特征在于，所述步驟（c)中 第二阻擋層的沉積厚度為15nm?20nm。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的有機(jī)電致發(fā)光器件的封裝方法，其特征在于，在所述步驟 (c)后采用和步驟（a)相同的方法和材料在第二阻擋層上制備碳氧化鍺層，再在所述碳氧化 鍺層上采用步驟（b)相同的方法和材料制備第一阻擋層，在所述的第一阻擋層上采用和步 驟（c)相同的方法和材料制備第二阻擋層，所述碳氧化鍺層、第一阻擋層和第二阻擋層形成 一個(gè)基本結(jié)構(gòu)，制備得到3?5個(gè)所述基本結(jié)構(gòu)重復(fù)形成的封裝層。
【文檔編號】H01L51/52GK104518166SQ201310456905
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
【發(fā)明者】周明杰, 鐘鐵濤, 王平, 張振華 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司