专利名称：用于电子薄膜器件的封装的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于电子薄膜器件的封装以及用于形成电子薄膜器件的封装的相应 方法。
背景技术：
电子薄膜器件暴露于环境氛围导致该器件的实际寿命的降低。在有机LED(小分 子和聚合物LED这两者)的情况下，作为这种相互作用的结果的最显著的失效是在电致发 光中形成黑斑。来自环境氛围的水分渗透通过阴极层中的针孔。在所述器件工作期间，阴 极-聚合物界面处的金属氧化防止了电子从阴极注入到有机层中，从而引入没有发射的局 部斑点，即电致发光的明场中的黑斑。常规上，有机LED典型地在惰性氛围(例如氮或氩)中被封装，其独立的盖由金属 或玻璃制成。这大致使器件厚度增大2倍。吸气剂设置在器件与金属或玻璃盖之间的腔体 中，其意在吸收密封过程产生的或者从玻璃解吸的或者通过用作边缘密封的胶粘物泄漏进 来的水蒸气。对于便宜的大面积光源，不能使用这种常规的封装。边缘的支撑将不充足，从 而导致密封剂的下陷。而且，应用具有吸气剂的腔体玻璃或金属太过昂贵。此外，该构思抑 制了柔性器件的可能性。为了降低制造过程的成本，为了提供提高的可靠性并且为了使得封装更薄和/或 更轻和/或机械上更柔软，已经提出了使用直接薄膜封装(TFE)。依照直接薄膜封装的用 途以及在OLED器件的实例中，平坦化层和阻挡层的交替和重复层(通常包括金属氧化物、 电介质层或者任何高阻挡电介质或传导氧化物)在OLED器件的有源区之上形成。例如有 机丙烯酸酯层或类似物形式的平坦化层通常充当颗粒物质(例如粒子)的封装，防止它们 在后续的阻挡层中引起针孔。在没有中间平坦化层的情况下，第一阻挡层中的针孔将在紧 邻的第二阻挡层中得以效仿，并且该针孔将从所述器件的底部到顶部不间断地生长，从而 在OLED器件的有源区中产生所提到的不起作用的部分。平坦化层也为后续的阻挡层提供 平坦的表面。US6911667中公开了一种使用上述TFE方法封装的OLED器件的实例，其中平坦化 层沉积在OLED器件的整个有源区之上，并且之后完全由阻挡层覆盖。在一个实施例中，使 用了数量增加的交替的平坦化层和阻挡层，从而进一步保护了 OLED器件。然而，由于当前的阻挡层从未能完全没有针孔，因而水分和氧气最终将泄漏进器 件的有源区中(即由于从外部环境到电子薄膜器件的有源区的自由通道的原因)。这归因 于以下事实平坦化层对于水分和氧气高度透明，并且设置在两个阻挡层之间的平坦化层 因而将把水分/氧气从第一阻挡层中的针孔输送到第二阻挡层中的针孔，最终到达器件的 有源区。通过这种方式，只是引入了黑斑形成中的延迟。数量增加的交替的平坦化/阻挡 层将仅仅提供水分/氧气行进的更长的“迷宫”通路。黑斑生长中的最终延迟相对于所追 求的器件的(贮藏)寿命被认为是不充足的。此外，阻挡层厚度的增加并不导致未覆盖的 针孔的数量的减少，因为这些针孔会继续在整个阻挡层上生长。
发明目的因此，需要一种用于电子薄膜器件的改进的封装，更具体地，需要一种经过调节使 得有关水分/氧气泄漏/针孔的现有技术问题被最小化的封装。
发明内容
依照本发明的一个方面，上述目的由用于电子薄膜器件的封装来满足，其包括第 一阻挡层、第二阻挡层和用于减少后续阻挡层中针孔的形成的第一平坦化层，所述第一平 坦化层设置在第一阻挡层与第二阻挡层之间，其中第一平坦化层由第一多个平坦化段构 成，所述第一多个平坦化段具有在彼此之间形成的区域，并且所述封装还包括设置在第二 阻挡层与第三阻挡层之间的第二平坦化层，其中第二平坦化层由第二多个平坦化段构成， 所述第二多个平坦化段被设置成在所述第一多个平坦化段之间的区域上方延伸，从而进一 步减少了提供通过所述封装的通道的针孔的数量。在现有技术的电子薄膜器件中，由设置在第一和连续的第二阻挡层之间的连续的 平坦化层形成的水平多层封装叠层被设置成覆盖整个电子薄膜器件。由于平坦化层的特性 的原因，通过第一阻挡层中的针孔进入的水分/氧气将通过平坦化层输送并且进入第二阻 挡层的针孔中，最终部分地破坏所述电子薄膜器件。然而，依照本发明，通过将阻挡层和平坦化层设置在水平多层封装叠层中，其中这 些层的每一个中的平坦化段基本上彼此解耦并且在实践中彼此不互连，那么有可能限制水 分和氧气通过平坦化层的横向输送。取而代之，如果水分/氧气进入顶部阻挡层，并且最终 进入平坦化段，那么它被包含在平坦化段的“球体”中，进入后续阻挡层中的针孔的可能性 被最小化。如上所述，使用直接薄膜封装带来的其他优点包括更薄和/或更轻和/或机械 上更柔软的封装。即使所述第一和第二多个平坦化段依照所述被彼此解耦，技术人员也应当理解的 是，取决于用于形成平坦化段的制造方法，可能有必要至少部分地将平坦化段彼此互连。例 如，如果采用喷墨工艺来应用平坦化段，那么“泄漏”可能提供平坦化段之间的微观互连。然 而，该互连优选地应当保持最小，使得实际进入平坦化段“球体”的水分/氧气被包含在该 球体内。此外，即使只讨论了两个包括平坦化段的平坦化层，当然也可能使用不止两个平 坦化层，其中每个平坦化层包括多个平坦化段。此外，两个不同平坦化层中的平坦化段的数 量可以相同或不同，并且这可以转而取决于所使用的制造工艺。优选地，所述电子薄膜器件包括衬底和在衬底上形成的有源层，并且第一阻挡层 在该有源层之上形成。也就是说，在一个优选的实施例中，依照本发明的封装直接设置在电 子薄膜器件的有源区之上。然而，在一些实施例中，该封装可以被“预制”并且之后设置在 电子薄膜器件的有源区之上。此外，也可能在依照本发明的封装与电子薄膜器件的有源区 之间设置中间层。为了最小化有源区的可能的污染，即封装/覆盖段的下面的和上面的阻挡物包含 针孔的机会，平坦化段应当保持尽可能小，并且在本发明的一个优选的实施例中，平坦化段 的宽度小于10ym。然而，即使目前对于平坦化段而言10 μ m可能被视为相对较小的宽度， 在将来，可以设想甚至更小的尺寸。技术人员应当理解的是，该宽度在某些情况下也可能大于10 μ m。此外，平坦化段不必是理想的正方形，取而代之，可以将平坦化段形成为伸出的条 带、椭圆形、圆形或者任何其他不同的形式。在本发明的一个实施例中，有源区包括发光层、阳极和阴极，从而形成发光二极管 (LED)。这样的LED可以例如为小分子发光器件(OLED)或者聚合物发光二极管(PLED)或 者类似物。如早先所提到的，OLED器件的适当封装对于达到器件的高制造成品率和长的寿 命是极其重要的。在0LED/PLED器件中，如果水分/氧气(通过器件中的粒子引起的针孔) 与阴极接触，那么所述相互作用将在0LED/PLED中导致不起作用的部分(黑斑)。这些斑点 是理想的球体，并且其面积随时间线性增长。因此，通过将依照本发明的封装用于封装发光二极管，阴极中亚微米级的针孔中 水分/氧气的缺失因而将不会导致肉眼可见的缺陷的形成。此外，针孔的存在将不会导致 由早期失效引起的发光器件的固有寿命的降低，所述早期失效对应于基于黑斑出现的器件 的废弃。优选地，所述阻挡层中的至少一个由氮化硅(SiN)层形成。使用氮化硅形成的一 个单一阻挡层通常覆盖90-99 %的粒子/针孔，并且SiN的氧气/水分阻挡性质好得足以阻 止水分/氧气渗透通过SiN阻挡层达许多个10000小时。然而，其余1-10%的未覆盖针孔 是个问题，因而使用依照本发明的解耦平坦化段提供了对于现有技术水分/氧气问题针孔 引起的到电子器件有源区的通路的有希望的解决方案。然而，也可以设想其他阻挡材料以 便提供足够的阻挡性质，阻挡层的水分渗透率优选地应当为大约1微克/m2/天。然而，水 分渗透率的范围可以为5至0. 1微克/m2/天。依照本发明的另一个方面，提供了形成用于电子薄膜器件的封装的方法，其包括 步骤形成第一阻挡层；将第一平坦化层设置在第一阻挡层之上，该第一平坦化层被提供 用于减少后续阻挡层中针孔的形成；以及在第一平坦化层之上形成第二阻挡层，其中第一 平坦化层由第一多个平坦化段构成，所述第一多个平坦化段具有在彼此之间形成的区域， 其中所述方法还包括步骤将第二平坦化层设置在第二阻挡层之上，以及在第二平坦化层 之上形成第三阻挡层，其中第二平坦化层由第二多个平坦化段构成，所述第二多个平坦化 段被设置成在所述第一多个平坦化段之间的区域上方延伸，从而进一步减少了提供通过所 述封装的通道的针孔的数量。本发明的这个方面提供了与依照上面讨论的用于电子薄膜器件的封装的方面相 似的优点，包括在减少电子薄膜器件中针孔引起的不起作用的部分这种形式的缺陷数量的 同时增加了寿命。所述不同的阻挡层以及包括多个平坦化段的所述不同的平坦化层可以通过使用 本领域中已知的不同方法来形成/设置。这些方法包括例如与使用氮化硅形成的阻挡 层有关的化学气相沉积(CVD)方法，或者其变体之一，例如等离子体增强化学气相沉积 (PECVD)。所述平坦化段可以通过使用类似的方法或者包括常规的喷墨“印刷”、光刻和干式 蚀刻的方法来设置/形成。然而，目前和将来可以设想不同的方法，并且这些方法处于本发 明的范围内。
现在将参照附图更详细地描述本发明的这些和其他方面，所述附图示出了本发明的当前优选的实施例，其中图Ia为示出使用现有技术方法封装的电子薄膜器件的框图，图Ib为示出依照本 发明实施例封装的电子薄膜器件的框图；以及图2为示出依照本发明实施例的用于封装电子薄膜器件的方法的基本步骤的流 程图。
具体实施例方式现在，将在下面参照附图更完整地描述本发明，在附图中示出了本发明的当前优 选的实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，并且不应当被解释为限于这里阐 述的实施例；相反地，这些实施例是出于彻底性和完整性而提供的，并且将本发明的范围完 全传达给技术人员。通篇用相似的附图标记表示相似的元件。现在参照附图，具体而言参照图la，其中绘出了电子薄膜器件的截面，所述电子薄 膜器件在当前实例中为使用现有技术封装来封装的有机发光器件(OLED)。该OLED器件包 括透明衬底100、在衬底之上形成的第一透明电极层102、发射性有机聚合物材料104的层 以及在有机层104之上形成的第二电极层106。优选地，第一电极层102(即阳极)可以例 如由ITO或类似物制成，并且第二电极层106 (即阴极)可以例如由诸如MgAg或BaAl之类 的金属制成。在阴极106上面，形成了例如由氮化硅制成的第一阻挡层108。平坦化层110 沉积在第一阻挡层108之上，在所述平坦化层上形成了第二阻挡层112。例如为有机丙烯酸 酯或类似物形式的平坦化层110充当颗粒物质(例如粒子)的封装，防止它们在后续阻挡 层中引起针孔。平坦化层110也为后续阻挡层提供平坦的表面。由于第二(顶部)阻挡层112包括针孔P112，因而水分和氧气将泄漏进器件的阴极 106中(由箭头表示)。这归因于平坦化层110对于水分和氧气而言是高度透明的这一事 实。因此，平坦化层110将水分/氧气从第二(顶部)阻挡层112中的针孔P112输送到第 一阻挡层108中的针孔Pltl8,最终到达器件的阴极106。水分/氧气一到达电子薄膜器件的 阴极106中的针孔，就将在该OLED的电致发光中形成黑斑。这归因于以下事实在OLED器 件工作期间，阴极-有机聚合物界面处的金属的氧化防止电子从阴极注入到有机层104中。 由图Ia可见，这些不同的层包括多个针孔P1(16、P108> P108jl06和P112。然而，OLED的电致发光中的黑斑问题通过依照本发明的封装得到解决。在图Ib 中，在当前实施例中也为有机发光器件的电子薄膜器件已通过使用依照本发明的封装而被 封装。像在图Ia中那样，所述OLED包括透明衬底100、在(例如玻璃、塑料或类似物的)衬 底之上形成的第一透明电极层102、有机发射性聚合物材料104的层以及在有机层104之 上形成的第二电极层106。依照本发明的多层封装叠层在第二电极层106之上形成，包括 第一阻挡层108 ；第一多个平坦化段114，其彼此横向分离，使得在每个平坦化段之间形成 区域，并且一起形成第一平坦化层110’ ；第二阻挡层112，其封装/覆盖所述第一多个平坦 化段114 ；第二多个平坦化段118，其彼此横向分离，使得在每个平坦化段之间形成区域，并 且一起形成第二平坦化层116 ；以及第三阻挡层120，其封装/覆盖所述第二多个平坦化段 118。使用了与图Ia中类似的材料。从其中所述第一多个平坦化段114设置在第二电极层 106之上的角度看，所提到的依照当前实施例的多层封装叠层的顺序是从底部至顶部。优选地，将所述第一多个平坦化段114选择成具有大约10 μ m的宽度并且将这些平坦化段114之间形成的区域选择成稍微更小，使得第二平坦化层116中具有大约10 μ m 的相似宽度的所述第二多个平坦化段118与第一平坦化层110’中的所述第一多个平坦化 段114交叠。因此，有源区的总宽度由整个平坦化层覆盖。基于此公开内容，技术人员应当 理解的是，平坦化段的尺寸应当保持最小，并且因而平坦化段可以具有小于10 μ m的尺寸。 然而，它们也可以更大，并且如之前所提到的，它们可以在不同的平坦化层中具有不同的尺 寸，从而可能导致在所述不同的平坦化层中平坦化段的数量不同。此外，有可能在阴极106 与所述多层封装叠层之间包括一个或多个额外的中间层，并且此外或者替代地，预制所述 多层封装叠层并且之后将其设置在阴极层106之上。在本发明的另一个实施例中，所述多 层封装叠层此外或者替代地可以包括不止两个平坦化层110’、116和三个阻挡层108、112、 120，例如三个平坦化层和四个阻挡层。在任何方式下，如果水分/氧气进入顶部(第三) 阻挡层120中的针孔P12(l、P120ai2并且最终进入平坦化段118，那么它被包含在该平坦化段 118的“球体”中，从而进入最靠近阴极层106的阻挡层108中的针孔P112,1(18的可能性最小 化。如从图Ib可见，所述不同的层包括多个针孔(PLPmPmK^Puc^PP.m)。在图Ia和图Ib中的OLED器件工作期间，通过外部电源(未示出)向该OLED器 件提供跨越电极102、106的电压差。这些电极102、106之间的电压差使得电流流经有机发 射性材料层104，从而使得发射性层104通过透明电极102和透明衬底100向外发射光。现在转向图2，其为示出依照本发明实施例的用于封装电子薄膜器件(例如图Ib 中的OLED器件)的方法的基本步骤的流程图。起初，在步骤201中，提供诸如OLED器件之类的电子薄膜器件，该OLED器件包括 衬底、第一透明衬底、在衬底之上形成的第一透明电极层以及在第一电极层与第二电极层 之间形成的发射性有机聚合物材料层。在步骤203中，将优选地为SiN层形式的第一阻挡层沉积到第二电极之上。SiN阻 挡层的沉积优选地通过使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)来完成。然而，当前和未 来的、本领域中已知的和开发的其他方法都可以用于该目的。PECVD工艺需要荫罩以限定待 封装的总区域。在步骤205中，在第一阻挡层之上形成第一多个平坦化段(即从而形成第一平坦 化层)。优选地，在第一阻挡层之上使用喷墨印刷来形成这些平坦化段，所述喷墨印刷本质 上是一种能够产生ym范围内的局部结构的局部沉积技术。由于这些平坦化段彼此横向分 离和解耦，因而在这些平坦化段之间形成小的区域。这些平坦化段的宽度优选地处于10 μ m 的范围内，并且这些平坦化段之间的区域比上述宽度稍小。由图Ib可见，所述平坦化段不 是理想的矩形，取而代之，喷墨印刷技术将把这些平坦化段形成为“液滴”。然而，技术人员 应当理解的是，液滴的外观对于本发明来说不是必需的，并且用于形成平坦化段的其他形 式和方法也是可能的，包括光刻和干式蚀刻。在步骤207中，将第二阻挡层沉积在所述第一多个平坦化段之上，使得所述第一 多个平坦化段被完全覆盖和封装在第一和第二阻挡层之间。第二阻挡层优选地以一定方式 在平坦化段上形成，所述方式类似于步骤203中第一阻挡层的沉积。然而，使用类似的方法 不是必需的，或者甚至使用与步骤203中相同的材料也不是必需的。在步骤209中，将第二多个平坦化段沉积在第二阻挡层之上(从而形成第二平 坦化层)。所述第二多个平坦化段的定位轻微偏移，使得液滴(如果使用喷墨印刷技术的话)“降落”在与第一平坦化层的所述多个平坦化段之间形成的区域重合的位置，从而彼此 稍微交叠。像有关步骤205 —样，可以使用不同的沉积方法在第二阻挡层之上形成所述第 二多个平坦化段。最后，在步骤211中，将第三阻挡层沉积在所述第二多个平坦化段上，使得所述第 二多个平坦化段被完全覆盖和封装在第二和第三阻挡层之间。可以使用与步骤203和207 中类似的沉积技术。如前所述，如果水分/氧气进入顶部(第三)阻挡层并且最终进入第 二平坦化层的平坦化段中，那么它被包含在该平坦化段的“球体”内，从而进入最靠近顶部 电极层的第一(底部)阻挡层中的针孔的可能性最小化。应当注意的是，可以基于用于制造封装的OLED器件的制造方法选择所述不同层 (例如阳极层、阴极层、阻挡层、平坦化层/段)的厚度。例如，可以将SiN阻挡层选择成具 有数百nm范围内以及优选地大约300nm的厚度，并且平坦化段可以具有大约数μ m的厚 度，但是对于技术人员显而易见的是，这些厚度当然可以更大或更小。此外，技术人员应当认识到，本发明绝不限于上面描述的优选实施例。相反地，在 所附权利要求的范围内，许多修改和变型是可能的。例如，即使已经将所述封装描述成顺序 地沉积在电子薄膜器件的有源区之上，该封装也可以被预制并且之后设置在电子薄膜器件 之上。此外，所述阻挡层和平坦化层可以是光学透明的，并且因而本发明并不限于所谓的底 部发射体。如果应用了透明阴极，那么可以利用依照本发明的封装叠层封装得到的透明器 件而不损失其功能。显然，也可以将该叠层应用到具有透明阴极和不透明阳极的所谓的顶 部发射器件。总的说来，依照本发明，可以提供用于电子薄膜器件的封装，其经过调节，使得阻 挡层连同水分/氧气透明平坦化层中的针孔不会提供水分和氧气泄漏进电子薄膜器件的 有源部分中的通道。在LED的实例中，阴极中的亚微米级的针孔不会导致肉眼可见的缺陷 的形成。因此，针孔的存在不会导致早期失效引起的器件固有寿命的降低，所述早期失效对 应于基于黑斑出现的器件的废弃。
权利要求
1.一种用于电子薄膜器件的封装，包括-第一阻挡层(108)；-第二阻挡层(112)；和-用于减少后续阻挡层中针孔的形成的第一平坦化层(110’)，所述第一平坦化层设置 在所述第一阻挡层(108)与所述第二阻挡层(112)之间；其特征在于，所述第一平坦化层(110’ )由第一多个平坦化段(114)构成，所述第一 多个平坦化段具有在彼此之间形成的区域，并且所述封装还包括设置在所述第二阻挡层 (112)与第三阻挡层(120)之间的第二平坦化层(116)，其中所述第二平坦化层(116)由 第二多个平坦化段(118)构成，所述第二多个平坦化段被设置成在所述第一多个平坦化段 (114)之间的区域上方延伸，从而进一步减少了提供通过所述封装的通道的针孔的数量。
2.根据权利要求1的封装，其中所述电子薄膜器件包括衬底(100)和在所述衬底 (100)上形成的有源层，并且所述第一阻挡层(108)在该有源层之上形成。
3.根据权利要求1或2的封装，其中平坦化段(114，118)的宽度小于ΙΟμπι。
4.根据权利要求2的封装，其中所述有源层包括发光层(104)、阳极(10 和阴极 (106)。
5.根据前面权利要求中任何一项的封装，其中所述电子薄膜器件为有机发光器件 (OLED)。
6.根据前面权利要求中任何一项的封装，其中所述阻挡层(108，112，120)中的至少一 个由氮化硅(SiN)层形成。
7.根据前面权利要求中任何一项的封装，其中所述阻挡层(108，112，120)中的至少一 个由具有大约1微克/m2/天的水分渗透率的阻挡层形成。
8.一种形成用于电子薄膜器件的封装的方法，包括步骤-形成第一阻挡层(108)；-将第一平坦化层(110’)设置在所述第一阻挡层(108)之上，该第一平坦化层(110’) 被提供用于减少后续阻挡层中针孔的形成；以及-在所述第一平坦化层(110’)之上形成第二阻挡层(112)，其特征在于，所述第一平坦 化层(110’)由第一多个平坦化段(114)构成，所述第一多个平坦化段具有在彼此之间形成 的区域，其中所述方法还包括步骤-将第二平坦化层(116)设置在所述第二阻挡层(11 之上；以及-在所述第二平坦化层(116)之上形成第三阻挡层(120)，其中所述第二平坦化层(116)由第二多个平坦化段(118)构成，所述第二多个平坦化 段被设置成在所述第一多个平坦化段(114)之间的区域上方延伸，从而进一步减少了提供 通过所述封装的通道的针孔的数量。
9.根据权利要求8的方法，其中所述电子薄膜器件包括衬底(100)和在所述衬底 (100)上形成的有源层，并且所述第一阻挡层(108)在该有源层之上形成。
10.根据权利要求8或9的方法，其中平坦化段(114，118)的宽度小于ΙΟμπι。
11.根据权利要求9或10的方法，其中所述有源层包括发光层(104)、阳极(10 和阴 极(106)。
12.—种有机发光器件(OLED)，包括-衬底(100)；-在所述衬底(100)之上形成的多层叠层，该多层叠层包括发光层(104)、阳极(102) 和阴极(106)；以及-根据权利要求1的封装，其中该封装设置在所述多层叠层之上以便封装所述有机发 光器件。
全文摘要
本发明涉及一种用于电子薄膜器件的封装，其包括第一阻挡层(108)、第二阻挡层(112)和用于减少后续阻挡层中针孔的形成的第一平坦化层(110’)，所述第一平坦化层(110’)设置在第一阻挡层(108)与第二阻挡层(112)之间，其中第一平坦化层(110’)由第一多个平坦化段(114)构成，所述第一多个平坦化段具有在彼此之间形成的区域，并且所述封装还包括设置在第二阻挡层(112)与第三阻挡层(120)之间的第二平坦化层(116)，其中第二平坦化层(116)由第二多个平坦化段(118)构成，所述第二多个平坦化段被设置成在所述第一多个平坦化段(114)之间的区域上方延伸，从而进一步减少了提供通过所述封装的通道的针孔的数量。根据本发明，通过将阻挡层和平坦化层设置在水平多层封装叠层中，其中这些层的每一个中的平坦化段基本上彼此解耦并且在实践中彼此不互连，那么有可能限制水分和氧气通过平坦化层的横向输送。取而代之，如果水分/氧气进入顶部阻挡层，并且最终进入平坦化段，那么它被包含在平坦化段的“球体”中，进入后续阻挡层中的针孔的可能性被最小化。本发明还涉及形成用于电子薄膜器件的封装的相应方法。
文档编号H01L51/52GK102084515SQ200880017235
公开日2011年6月1日 申请日期2008年5月21日 优先权日2007年5月24日
发明者M·J·J·哈克, P·范德韦杰, T·N·M·伯纳德斯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司