專利名稱：一種有機電致發(fā)光器件的復合封裝結構及其封裝方法
技術領域：
本發(fā)明屬于有機電致發(fā)光器件，具體涉及一種有機電致發(fā)光器件的復合封裝結構及其封裝方法。
背景技術：
有機電致發(fā)光器件(OLED)是基于有機材料的一種電流型半導體發(fā)光器件。其典型結構是在透明陽極和金屬陰極之間夾有多層有機材料薄膜(空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子輸送層和電子注入層)，當電極間施加一定的電壓后，發(fā)光層就會發(fā)光。近年來，有機電致發(fā)光器件由于本身制作成本低、響應時間短、發(fā)光亮度高、寬視角、低驅動電壓以及節(jié)能環(huán)保等特點已經在全色顯示、背光源和照明等領域受到了廣泛關注，并被認為是最有可能在未來的照明和顯示器件市場上占據霸主地位的新一代器件。目前，有機電致發(fā)光器件存在壽命較短的問題，這主要是因為有機材料薄膜很疏松，易被空氣中的水汽和氧氣等成分滲入后迅速發(fā)生老化。因此，有機電致發(fā)光器件進入實際使用之前必須進行封裝，封裝的好壞直接關系到有機電致發(fā)光器件的壽命。傳統(tǒng)技術中采用玻璃蓋或金屬蓋進行封裝，其邊沿用紫外聚合樹脂密封，但這種方法中使用的玻璃蓋或金屬蓋體積往往較大，增加了器件的重量，并且該方法不能應用于柔性有機電致放光器件的封裝。目前，已有報道介紹將SiNx或SiOx等無機材料通過磁控濺射等方法設置在金屬陰極表面，用作有機電致發(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。

發(fā)明內容
為克服上述現有技術的缺陷，本發(fā)明提供了一種有機電致發(fā)光器件的復合封裝結構及其封裝方法。該復合封裝結構可有效地減少水汽對有機電致發(fā)光器件的侵蝕，顯著地提高有機電致發(fā)光器件的壽命，并且能夠保護金屬陰極免遭破壞。本發(fā)明方法適用于封裝以導電玻璃基板制備的有機電致發(fā)光器件，也適用于封裝以塑料(例如PET膜)或金屬為基底制備的柔性有機電致發(fā)光器件。本發(fā)明方法尤其適用于封裝柔性有機電致發(fā)光器件。一方面，本發(fā)明提供了一種有機電致發(fā)光器件的復合封裝結構，包括陽極基板、功能層、發(fā)光層、金屬陰極和封裝層，陽極基板和封裝層形成一封閉空間，功能層、發(fā)光層、和金屬陰極容置在該封閉空間內，其中，所述封裝層依次包括氮化物膜、氧化物膜和負載有金屬鋁的耐高溫聚酯薄膜，氧化物膜為Si02、GeO2和SnO2膜中的一種或幾種并摻雜有金屬元素Ca、Ba、Sr和Mg中的一種或幾種形成的膜，在金屬陰極和氮化物膜之間設置有SiO膜作為保護層。優(yōu)選地，陽極基板為導電玻璃基板或導電PET膜(耐高溫聚酯薄膜)基板。功能層通常包括空穴注入層、空穴傳輸層、電子傳輸層和電子注入層。發(fā)光層設置于空穴傳輸層和電子傳輸層之間。優(yōu)選地，功能層和發(fā)光層為通過真空蒸鍍的方法或溶液涂敷的方法設置。
金屬陰極可以為非透明金屬陰極(鋁、銀、金等)，也可以為透明陰極(介質層/金
屬層/介質層等)。封裝層依次包括氮化物膜、氧化物膜和負載有金屬鋁的耐高溫聚酯薄膜(PET膜)。氮化物膜能夠延長水氧滲透路徑。優(yōu)選地,氮化物膜為SiN膜、Si3N4膜或AlN膜。優(yōu)選地，氮化物膜為單層，單層的厚度為100 150nm。氮化物膜也可以為兩層或多層。氧化物膜為Si02、GeO2和SnO2膜中的一種或幾種并摻雜有金屬兀素Ca、Ba、Sr和Mg中的一種或幾種形成的膜。Ca、Ba、Sr和Mg均為高吸水性物質，在Si02、GeO2和SnO2膜中的一種或幾種中摻雜Ca、Ba、Sr和Mg中的一種或幾種可有效地減少水汽對有機電致發(fā)光器件的侵蝕，顯著地提高有機電致發(fā)光器件的壽命。優(yōu)選地，氧化物膜為單層，單層的厚度為100 150nm。氧化物膜也可以為兩層或多層。氧化物膜中摻雜Ca、Ba、Sr和Mg中的一種或幾種能增強水氧阻隔性能。優(yōu)選地，氧化物膜中摻雜金屬元素的質量占氧化物膜總質量的15 30%。在金屬陰極和氮化物膜之間設置有SiO膜作為保護層。SiO膜的存在可以保護金屬陰極在后續(xù)磁控濺射的高溫操作條件下免遭破壞。優(yōu)選地，SiO膜的厚度為100 150nm。優(yōu)選地，紫外線膠為環(huán)氧樹脂。優(yōu)選地，紫外線膠的厚度為I 1.5 μ m。另一方面，本發(fā)明提供了一種有機電致發(fā)光器件的封裝方法，包括以下步驟:(I)在陽極基板上制備功能層、發(fā)光層和金屬陰極；(2)通過真空蒸鍍的方式在金屬陰極表面制備SiO膜作為保護層；(3)通過磁控濺射的方式在SiO膜表面制備氮化物膜；(4)通過磁控濺射的方式在氮化物膜表面制備氧化物膜，氧化物膜為Si02、Ge02和SnO2膜中的一種或幾種并摻雜有金屬元素Ca、Ba、Sr和Mg中的一種或幾種形成的膜；(5)在氮化物膜表面制備負載有金屬鋁的耐高溫聚酯薄膜；(6)在SiO膜、氮化物膜、氧化物膜、負載有金屬鋁的耐高溫聚酯薄膜以及陽極基板邊緣涂布紫外線膠，由紫外線固化的方式干燥硬化紫外線膠，然后用UV光進行固化，密封形成一封閉空間，將功能層、發(fā)光層和金屬陰極容置在該封閉空間內。步驟(I)為在陽極基板上制備功能層、發(fā)光層和金屬陰極。優(yōu)選地，陽極基板為導電玻璃基板或導電PET膜(耐高溫聚酯薄膜)基板。功能層通常包括空穴注入層、空穴傳輸層、電子傳輸層和電子注入層。發(fā)光層設置于空穴傳輸層和電子傳輸層之間。優(yōu)選地，功能層和發(fā)光層為通過真空蒸鍍的方法或溶液涂敷的方法設置。金屬陰極可以為非透明金屬陰極(鋁、銀、金等)，也可以為透明陰極(介質層/金
屬層/介質層等)。步驟(2)為通過真空蒸鍍的方式在金屬陰極表面制備SiO膜作為保護層。SiO膜的存在可以保護金屬陰極在后續(xù)磁控濺射的高溫操作條件下免遭破壞。優(yōu)選地，SiO膜的厚度為100 150nm。步驟(3)為通過磁控濺射的方式在SiO膜表面制備氮化物膜。氮化物膜能夠延長水氧滲透路徑。優(yōu)選地，步驟(3)磁控濺射過程中的本底真空度為2X 10_4Pa。優(yōu)選地，氮化物膜為SiN膜、Si3N4膜或AlN膜。優(yōu)選地，氮化物膜為單層，單層的厚度為100 150nm。氮化物膜也可以為兩層或多層。步驟(4)為通過磁控濺射的方式在氮化物膜表面制備氧化物膜，氧化物膜為Si02、GeO2和SnO2膜中的一種或幾種并摻雜有金屬兀素Ca、Ba、Sr和Mg中的一種或幾種形成的膜。Ca、Ba、Sr和Mg均為高吸水性物質，在Si02、GeO2和SnO2膜中的一種或幾種中摻雜金屬元素Ca、Ba、Sr和Mg中的一種或幾種可延長水氧滲透路徑，有效地減少水汽對有機電致發(fā)光器件的侵蝕，顯著地提高有機電致發(fā)光器件的壽命。優(yōu)選地，摻雜金屬元素的質量占氧化物膜總質量的15 30%。優(yōu)選地，氧化物膜為單層，單層的厚度為100 150nm。氧化物膜也可以為兩層或多層。優(yōu)選地,步驟⑷為采用S1、Ge和Sn中的至少一種祀材與Ca、Ba、Sr和Mg中的至少一種進行磁控濺射。優(yōu)選地，步驟(4)磁控濺射過程中通入氧氣和氬氣，氧氣體積含量占總氣體體積的1% 15%。更優(yōu)選地，步驟(4)磁控濺射過程中通入氧氣體積含量占總氣體體積的8%。優(yōu)選地，步驟(4)磁控濺射過程中的本底真空度為2X10_4Pa。步驟(5)為在氮化物膜表面制備負載有金屬鋁的耐高溫聚酯薄膜(PET膜)。步驟(6)為在SiO膜、氮化物膜、氧化物膜、負載有金屬鋁的耐高溫聚酯薄膜(PET膜)以及陽極基板邊緣涂布紫外線膠，由紫外線固化的方式干燥硬化紫外線膠，然后用UV光進行固化，密封形成一封閉空間，將功能層、發(fā)光層和金屬陰極容置在該封閉空間內。優(yōu)選地，紫外線膠為環(huán)氧樹脂。優(yōu)選地，紫外線膠的厚度為I 1.5 μ m。優(yōu)選地，UV光的光強10 15mW/cm2，曝光時間300 400s。本發(fā)明可以通過多次重復步驟(3)和(4)形成多層封裝層，從而達到優(yōu)良的封裝效果。本發(fā)明提供了一種有機電致發(fā)光器件的復合封裝結構及其封裝方法具有以下有益效果:(I)本發(fā)明復合封裝結構可有效地減少水汽對有機電致發(fā)光器件的侵蝕，顯著地提高有機電致發(fā)光器件的壽命，并且能夠保護金屬陰極免遭破壞；(2)本發(fā)明方法適用于封裝以導電玻璃為陽極基板制備的有機電致發(fā)光器件，也適用于封裝以塑料(例如PET膜)或金屬為陽極基底制備的柔性有機電致發(fā)光器件。本發(fā)明方法尤其適用于封裝柔性有機電致發(fā)光器件；(3)本發(fā)明復合封裝結構材料廉價，封裝方法工藝簡單，易大面積制備，適于工業(yè)化大規(guī)模使用。


圖1是本發(fā)明實施例1有機電致發(fā)光器件的復合封裝結構的結構示意圖；圖2是本發(fā)明實施例6 8有機電致發(fā)光器件的復合封裝結構的壽命衰減曲線圖。
具體實施例方式以下所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和調整，這些改進和調整也視為在本發(fā)明的保護范圍內。實施例1:圖1是本實施例有機電致發(fā)光器件的復合封裝結構的結構示意圖?！N有機電致發(fā)光器件的復合封裝結構，如圖1所示，依次包括導電PET膜(耐高溫聚酯薄膜)基板1、空穴注入層2、空穴傳輸層3、發(fā)光層4、電子傳輸層5、電子注入層6、金屬陰極7和封裝層8。導電PET膜(耐高溫聚酯薄膜)基板I和封裝層8通過環(huán)氧樹脂密封形成一封閉空間，空穴注入層2、空穴傳輸層3、發(fā)光層4、電子傳輸層5、電子注入層6和金屬陰極7容置在該封閉空間內。所述封裝層8依次包括一層厚度為IOOnm的SiO膜81、一層厚度為150nm的SiN膜82、一層摻雜有Sr的SnO2膜83 (摻雜有Sr的SnO2膜為氧化物膜，氧化物膜總質量為0.8g，Sr的質量占氧化物膜總質量的15%，氧化物膜厚度為IOOnm)和負載有金屬鋁的PET膜84。環(huán)氧樹脂的厚度為I μ m。本實施例復合封裝后的有機電致發(fā)光器件的水氧滲透率(WVTR，g/m2.day)為5.3E_4。實施例2:一種有機電致發(fā)光器件的復合封裝結構，包括導電玻璃基板、空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層、電子注入層、金屬陰極和封裝層。導電玻璃基板和封裝層通過環(huán)氧樹脂密封形成一封閉空間，空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層、電子注入層和金屬陰極容置在該封閉空間內。所述封裝層依次包括一層厚度為150nm的SiO膜、一層厚度為150nm的AlN膜、一層厚度為150nm的氧化物膜(氧化物膜為摻雜有Ba的GeO2膜，氧化物膜總質量為lg，Ba的質量占氧化物膜總質量的30% )和負載有金屬鋁的PET膜。環(huán)氧樹脂的厚度為lym。本實施例復合封裝后的有機電致發(fā)光器件的水氧滲透率(WVTR，g/m2.day)為 3E 4。實施例3:一種有機電致發(fā)光器件的復合封裝結構，包括導電玻璃基板、空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層、電子注入層、金屬陰極和封裝層。導電玻璃基板和封裝層通過環(huán)氧樹脂密封形成一封閉空間，空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層、電子注入層和金屬陰極容置在該封閉空間內。所述封裝層依次包括一層厚度為150nm的SiO膜、三層Si3N4膜(Si3N4膜的單層厚度為IOOnm)、一層厚度為150nm的氧化物膜(氧化物膜為摻雜Mg的SiO2膜，氧化物膜總質量為1.1g,Mg的質量占氧化物膜總質量的20% )和負載有金屬鋁的PET膜。環(huán)氧樹脂的厚度為I μ m。本實施例復合封裝后的有機電致發(fā)光器件的水氧滲透率(WVTR, g/m2.day)為 4.2E'實施例4:一種有機電致發(fā)光器件的復合封裝結構，包括導電玻璃基板、空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層、電子注入層、金屬陰極和封裝層。導電玻璃基板和封裝層通過環(huán)氧樹脂密封形成一封閉空間，空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層、電子注入層和金屬陰極容置在該封閉空間內。所述封裝層依次包括一層厚度為150nm的SiO膜、三層氮化物膜(分別為單層厚度為IOOnm的SiN膜、Si3N4膜和AlN膜)、一層厚度為IOOnm的氧化物膜(氧化物膜為摻雜Ca、Ba的SiO2膜，氧化物膜總質量為lg，Ca、Ba的質量分別占該氧化物膜總質量的17%和13% )和負載有金屬鋁的PET膜。環(huán)氧樹脂的厚度為1.5 μ m。本實施例復合封裝后的有機電致發(fā)光器件的水氧滲透率(WVTR，g/m2.day)為2.5E_4。
實施例5:一種有機電致發(fā)光器件的復合封裝結構，包括導電玻璃基板、空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層、電子注入層、金屬陰極和封裝層。導電玻璃基板和封裝層通過環(huán)氧樹脂密封形成一封閉空間，空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層、電子注入層和金屬陰極容置在該封閉空間內。所述封裝層依次包括一層厚度為150nm的SiO膜、一層厚度為150nm的Si3N4膜、一層厚度為150nm的氧化物膜(氧化物膜為摻雜有Ca、Ba、Sr和Mg的SiO2膜，氧化物膜總質量為1.2g，Ca、Ba、Sr和Mg的質量分別占氧化物膜總質量的9%、
和7% )和負載有金 屬鋁的PET膜。環(huán)氧樹脂的厚度為I μ m。本實施例復合封裝后的有機電致發(fā)光器件的水氧滲透率(WVTR，g/m2.day)為2.1E_4。實施例6:一種有機電致發(fā)光器件的封裝方法，包括以下步驟:(I)在陽極基板上制備功能層、發(fā)光層和金屬陰極a.導電玻璃基板的前處理取ITO玻璃基板，依次進行洗潔精清洗、乙醇清洗、丙酮清洗和純水清洗，均用超聲波清洗機進行清洗，每次洗滌采用清洗5分鐘，停止5分鐘，分別重復3次的方法，然后再用烘箱烘干待用，對洗凈后的ITO玻璃基板還需進行表面活化處理，以增加ITO玻璃基板表面層的含氧量，提高ITO玻璃基板表面的功函數；ΙΤ0厚度IOOnm ；b.功能層、發(fā)光層和金屬陰極的制備采用真空蒸鍍的方法或溶液涂敷的方法在ITO玻璃基板上依次形成空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層和電子注入層；采用蒸鍍制作鋁陰極；(2)通過真空蒸鍍的方式在金屬陰極表面制備有一層IOOnm的SiO膜作為保護層，真空度控制為5父10_^，蒸鍍速度為0.5力3;(3)通過磁控濺射的方式在SiO膜表面上利用Si靶材，通入Ar和N2，，N2所占比例為8%，制備一層Si3N4膜，厚度lOOnm，磁控濺射過程中的本底真空度為2X 10_4Pa ；(4)通過磁控濺射的方式在Si3N4膜表面上利用Si靶材和Ca靶材，磁控濺射制作，通入氧氣和氬氣，氧氣體積含量占總氣體體積的8%，本底真空度2 X 10_4Pa，制備一層摻雜有Ca的SiO2膜，氧化物膜總質量為0.9g，Ca占氧化物膜總質量的30%，厚度IOOnm ；(5)在摻雜有Ca的SiO2膜表面制備負載有金屬鋁的PET膜；(6)在SiO膜、Si3N4膜、摻雜有Ca的SiO2膜、負載有金屬鋁的PET膜以及ITO玻璃基板邊緣涂布環(huán)氧樹脂，(厚度I μ m)，由紫外線固化(UV-Curing)的方式干燥硬化環(huán)氧樹月旨，然后用UV光(λ = 365nm)進行固化，光強llmW/cm2，曝光時間300s，密封形成一封閉空間，將空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層、電子注入層和鋁陰極容置在該封閉空間內，本實施例復合封裝后的有機電致發(fā)光器件的水氧滲透率(WVTR，g/m2*day)為2.4E_4。實施例7 =Ca占氧化物膜總質量的22%，其它同實施例6，本實施例復合封裝后的有機電致發(fā)光器件的水氧滲透率(WVTR，g/m2.day)為2.9E_4。實施例8:Ca占氧化物膜總質量的15%，其它同實施例6，本實施例復合封裝后的有機電致發(fā)光器件的水氧滲透率(WVTR，g/m2.day)為3.9E_4。實施例9:步驟⑶重復2遍，步驟⑷重復2遍，其它同實施例6，本實施例復合封裝后的有機電致發(fā)光器件的水氧滲透率(WVTR，g/m2.day)為4.4E_4。
實施例10:步驟(3)重復3遍，步驟⑷重復3遍，其它同實施例6，本實施例復合封裝后的有機電致發(fā)光器件的水氧滲透率(WVTR，g/m2.day)為3.4E_4。效果實施例為有效證明本發(fā)明有機電致發(fā)光器件的復合封裝結構及其封裝方法的有益效果，提供相關實驗數據如下。表1.實施例6 8復合封裝結構壽命衰減情況
權利要求
1.一種有機電致發(fā)光器件的復合封裝結構，包括陽極基板、功能層、發(fā)光層、金屬陰極和封裝層，陽極基板和封裝層形成一封閉空間，功能層、發(fā)光層、和金屬陰極容置在該封閉空間內，其特征在于，所述封裝層依次包括氮化物膜、氧化物膜和負載有金屬鋁的耐高溫聚酯薄膜，氧化物膜為Si02、GeO2和SnO2膜中的一種或幾種并摻雜有金屬兀素Ca、Ba、Sr和Mg中的一種或幾種形成的膜，在金屬陰極和氮化物膜之間設置有SiO膜作為保護層。
2.如權利要求1所述的復合封裝結構，其特征在于，所述氮化物膜為SiN膜、Si3N4膜或AlN 膜。
3.如權利要求1所述的復合封裝結構，其特征在于，所述SiO膜的厚度為100 150nm。
4.如權利要求1所述的復合封裝結構，其特征在于，所述摻雜金屬元素的質量占氧化物膜總質量的15 30%。
5.如權利要求1所述的復合封裝結構，其特征在于，所述氧化物膜為單層，單層的厚度為 100 150nm。
6.一種有機電致發(fā)光器件的封裝方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)在陽極基板上制備功能層、發(fā)光層和金屬陰極； (2)通過真空蒸鍍的方式在金屬陰極表面制備SiO膜作為保護層； (3)通過磁控濺射的方式在SiO膜表面制備氮化物膜； (4)通過磁控濺射的方式在氮化物膜表面制備氧化物膜，氧化物膜為3102、6602和SnO2膜中的一種或幾種并摻雜有金屬兀素Ca、Ba、Sr和Mg中的一種或幾種形成的膜； (5)在氮化物膜表面制備負載有金屬鋁的耐高溫聚酯薄膜； (6)在SiO膜、氮化物膜、氧化物膜、負載有金屬鋁的耐高溫聚酯薄膜以及陽極基板邊緣涂布紫外線膠，由紫外線固化的方式干燥硬化紫外線膠，然后用UV光進行固化，密封形成一封閉空間，將功能層、發(fā)光層和金屬陰極容置在該封閉空間內。
7.如權利要求6所述的封裝方法，其特征在于，步驟(2)中所述SiO膜的厚度為100 150nmo
8.如權利要求6所述的封裝方法，其特征在于，步驟(3)中所述氮化物膜為SiN膜、Si3N4膜或AlN膜。
9.如權利要求6所述的封裝方法，其特征在于，步驟(4)中所述摻雜金屬元素的質量占氧化物膜總質量的15 30%。
10.如權利要求6所述的封裝方法，其特征在于，步驟(4)中所述氧化物膜為單層，單層的厚度為100 150nm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種有機電致發(fā)光器件的復合封裝結構及其封裝方法。該復合封裝結構，包括陽極基板、功能層、發(fā)光層、金屬陰極和封裝層，陽極基板和封裝層形成一封閉空間，功能層、發(fā)光層和金屬陰極容置在該封閉空間內，封裝層依次包括氮化物膜、氧化物膜和負載有金屬鋁的PET膜，氧化物膜為SiO2、GeO2和SnO2膜中的一種或幾種并摻雜有金屬元素Ca、Ba、Sr和Mg中的一種或幾種形成的膜，在金屬陰極和氮化物膜之間設置有SiO膜作為保護層。該復合封裝結構可有效地減少水汽對有機電致發(fā)光器件的侵蝕，顯著地提高有機電致發(fā)光器件的壽命，并且能保護金屬陰極免遭破壞。本發(fā)明方法尤其適用于封裝柔性有機電致發(fā)光器件。
文檔編號H01L51/52GK103137885SQ201110382499
公開日2013年6月5日 申請日期2011年11月25日 優(yōu)先權日2011年11月25日
發(fā)明者周明杰, 王平, 鐘鐵濤, 馮小明 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有限公司