一种有机电致发光器件的激光封装装置以及方法与流程

一种有机电致发光器件的激光封装装置以及方法，用于有机电致发光器件的封装，属于有机电致发光器件技术领域。

背景技术：

有机电致发光器件(OLED)具有主动发光、亮度高、全彩色显示、驱动电压低、器件厚度薄、可实现柔性显示，以及制备工艺相对于液晶显示器件(LCD)和等离子体显示器件(PDP)简单等特点，在大屏幕平板显示器和柔性显示器方面具有良好的应用前景。

OLED中的有机发光材料对水蒸气和氧气非常敏感，很少量的水蒸气和氧气就能损害有机发光材料，使器件的发光性能劣化。因此，如何减少水蒸气和氧气对器件封装材料的渗透，消除器件内部的水蒸气和氧气，是有机电致发光器件封装技术要解决的重要问题。要保证器件具有能够满足商业应用的使用寿命，水蒸气和氧气对器件封装结构和材料的渗透率应低于10^-6g/m²/day的水平。

传统的刚性OLED器件封装方法，是用紫外固化环氧树脂(也称UV胶)做玻璃基板和盖板之间的封接材料，其缺点是：环氧树脂对水和氧气的阻隔性能比较差，例如水对厚度为1毫米的紫外固化环氧树脂的渗透率为10°-10^-1g/m²/day量级，远高于OLED器件封装材料的水渗透率应小于10^-6g/m²/day量级的要求。其次，环氧树脂含有大量的水，这些水会在器件的工作过程中因器件发热而释放出来而进入器件内部。

此外，器件内部的保护气体含有一定量的水蒸气和氧气，加之环氧树脂封装材料不断释放的水，器件内部材料不断脱附和释放的水和氧，使得器件内部水和氧气的含量随着器件存储和工作时间的延长而不断增加。这些水蒸气和氧气将不断地侵蚀器件内的有机发光材料，使其发光性能不断劣化，器件的寿命大大缩短。

已有专利(专利号为200910167662.7,201210435587.X)提出，用铟封接方法对OLED的基板和盖板进行封接的方法。水蒸气和氧气对铟及铟合金的渗透率小于10^-6g/m²/day量级；铟及铟合金的熔点温度低于有机电致发光材料的玻璃化温度，铟封接工艺的温度不会对有机发光材料产生损害。铟封接的这些特点使其成为比较理想的有机电致发光器件封接方法。

在这些专利中，铟封过程是采用对器件整体加热，或是在封接边框的膜层中设置电加热电阻膜层，对该膜层外加电流使其发热的方法，实现对铟封接层的加热，使基板和盖板的铟封接层熔化后封接在一起的。整体加热封接法在封接过程中，会使器件中OLED有机发光材料也被加热到铟合金熔点温度以上，使不耐热的OLED有机发光材料承受较高温度而被损伤或破坏，导致器件发光性能下降甚至失效。电热加热封接法只对OLED器件的封接边框区域加热，器件中部的有机发光层温升不高，有效的避免了有机发光层被加热损伤，但封接边框处的封接用膜系结构复杂，制备成本高，而且难以对一个基板上的多个OLED器件单元进行加热封接，不利于OLED的产业化。

技术实现要素：

本发明针对上述不足之处提供了一种有机电致发光器件的激光封装装置以及方法，解决现有技术中铟封接OLED器件时，(1)边框处的加热温度达到锢合金熔点温度以上，OLED有机发光材料承受较高温度而被损伤或破坏；(2)封接边框膜系结构复杂、制备成本高；(3)封接速度慢、封接不可靠；(4)不能对一个基板上的多个OLED器件单元进行封接的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种有机电致发光器件的激光封装装置，其特征在于：包括真空腔室、设置在真空腔室内的三维数控移动平台基座和三维数控移动平台、设置在三维数控移动平台基座上的用于放置OLED器件的底座、设置在三维数控移动平台上的光纤输出端帽、设置在真空腔室外的激光器和计算机、设置在激光器上的光纤，光纤穿过真空腔室壁与光纤输出端帽相连接，计算机控制三维数控移动平台带动光纤输出端帽作XY二维方向上的运动、控制底座作Z一维方向上的运动。

进一步，所述三维数控移动平台上设置有光纤端帽基座，光纤输出端帽设置在光纤端帽基座上，所述真空腔室壁上设置有光纤气密接口，光纤穿过光纤气密接口与光纤输出端帽相连接。

进一步，所述激光器为半导体二极管连续波激光器，波长为790-1064nm，最大输出激光功率为10-20W，功率可调。

进一步，所述OLED器件包括玻璃基板和玻璃盖板、设置在玻璃基板上的ITO电极层、设置在ITO电极层上的绝缘层和发光功能层，设置在绝缘层、玻璃基板和玻璃盖板上的封接边框，发光功能层设置在封接边框内，封接边框包括从下到上依次设置在绝缘层和玻璃基板上的基板附着层、基板过渡层、基板铟合金封接层，从上到下依次设置在玻璃盖板上的盖板附着层、盖板过渡层和盖板铟合金封接层，盖板铟合金封接层设置在基板铟合金封接层上，并相熔合封接构成铟合金封接层。

进一步，所述绝缘层的材料为SiO₂或者Al₂O₃，厚度为300nm-500nm，宽度为2nm-3mm；所述基板附着层和盖板附着层的材料为Cr，宽度为1mm-2mm，厚度为200nm-500nm；所述基板过渡层和盖板过渡层的材料为Cu-Ag合金，Cu的重量比例为95％-97％，Ag的重量比例为5％-3％。厚度为200nm-500nm，宽度为1mm–2mm；

所述铟合金封接层的厚度为50μm-200μm，宽度为1mm–2mm；铟合金封接层为铟锡合金、铟合金或铟铋合金，其中，铟、锡的重量比是铟为50.9％，锡为49.1％，熔点为116℃；铟铋合金的重量比例为铟66％，铋34％，熔点为72℃。

一种有机电致发光器件的激光封装方法，其特征在于，如下步骤：

(1)将OLED器件放置在激光封装装置的真空腔室内的底座上；

(2)通过计算机控制三维数控移动平台带光纤输出端帽移动，调整光纤输出端帽与OLED器件的玻璃盖板之间的间距，使光纤输出端帽(7)输出的激光束在玻璃盖板(14)上形成的光斑直径等于或略大于封接边框的宽度；

(3)沿封接边框路径方向，通过计算机控制三维数控移动平台带动光纤输出端帽移动，调整光纤输出端帽，使光纤输出端帽输出的激光束对准OLED器件的封接边框的中线位置；

(4)开启激光器的驱动电源，通过计算机控制三维数控移动平台带动光纤输出端帽和底座，使光纤输出端帽输出的激光束沿OLED器件的封接边框闭环移动一周，封接铟合金封接层；

(5)将封装的OLED器件冷却后从真空腔室内取出，即完成封接过程。

进一步，所述步骤(1)和步骤(5)中，通过机械手将OLED器件传送到真空腔室内和取出真空腔室。

进一步，所述步骤(1)中，真空腔室中的气体压强低于2×10^-4Pa，或充入一个大气压的高纯Ar保护气体。

进一步，所述OLED器件包括玻璃基板和玻璃盖板、设置在玻璃基板上的ITO电极层、设置在ITO电极层上的绝缘层和发光功能层，设置在绝缘层、玻璃基板和玻璃盖板上的封接边框，发光功能层设置在封接边框内，封接边框包括从下到上依次设置在绝缘层和玻璃基板上的基板附着层、基板过渡层、基板铟合金封接层，从上到下依次设置在玻璃盖板上的盖板附着层、盖板过渡层和盖板铟合金封接层，盖板铟合金封接层设置在基板铟合金封接层上，并相熔合封接构成铟合金封接层。

进一步，所述绝缘层的材料为SiO₂或者Al₂O₃，厚度为300nm-500nm，宽度为2nm-3mm；所述基板附着层和盖板附着层的材料为Cr，宽度为1mm-2mm，厚度为200nm-500nm；所述基板过渡层和盖板过渡层的材料为Cu-Ag合金，Cu的重量比例为95％-97％，Ag的重量比例为5％-3％。厚度为200nm-500nm，宽度为1mm–2mm；

所述铟合金封接层的厚度为50μm-200μm，宽度为1mm–2mm；铟合金封接层为铟锡合金、铟合金或铟铋合金，其中，铟、锡的重量比是铟为50.9％，锡为49.1％，熔点为116℃；铟铋合金的重量比例为铟66％，铋34％，熔点为72℃。

与现有技术相比，本发明的优点在于:

一、利用激光束对铟合金封接层进行加热，封接OLED器件，只加热器件边缘的封接边框区域，避免了器件中部区域的OLED发光材料温升过高而性能劣化和损坏，保证了封接过程的安全性；

二、激光束加热封接区域具有非接触加热、加热功率大可加快加热封接过程、加热区域很小、加热均匀的优点，有利于提高封接的速度和封接质量；

三、通过计算机控制三维数控移动平台和底座移动，可提高封接的效率和可靠性，并可对任意图形的铟封接边框进行封接；

四、本发明可以对一个大型基片上的多个待切割的OLED器件单元进行封接，适合于产业化生产；

五、本发明的封接过程可以在压强为10^-4-10^-6Pa的高真空环境中完成的，封接完成后，OLED器件内部的水蒸气和氧气的分压强小于10^-4-10^-6Pa，是高纯保护气体环境下封接OLED器件内水蒸气和氧气含量的千分之一至十万分之一，有利于提高OLED器件的性能和寿命。

附图说明

图1是本发明中激光封接装置封装OLED器件的示意图；

图2是本发明中OLED器件的结构示意图；

图3是本发明中封接OLED器件的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

一种有机电致发光器件的激光封装装置，包括真空腔室3、设置在真空腔室3内的三维数控移动平台基座8和三维数控移动平台5、设置在三维数控移动平台基座8上的用于放置OLED器件10的底座9、设置在三维数控移动平台5上的光纤输出端帽7、设置在真空腔室3外的激光器1和计算机、设置在激光器1上的光纤2，光纤2穿过真空腔室3壁与光纤输出端帽7相连接，计算机控制三维数控移动平台5带动光纤输出端帽7作XY二维方向上的运动、控制底座9作Z一维方向上的运动、并控制激光器1运行。所述三维数控移动平台5上设置有光纤端帽基座6，光纤输出端帽7设置在光纤端帽基座6上，所述真空腔室3壁上设置有光纤气密接口4，光纤穿过光纤气密接口4与光纤输出端帽7相连接。所述激光器1为半导体二极管连续波激光器，波长为790-1064nm，最大输出激光功率为10-20W，功率可调。所述OLED器件10包括玻璃基板13和玻璃盖板14、设置在玻璃基板13上的ITO电极层15、设置在ITO电极层15上的绝缘层16和发光功能层22，设置在绝缘层16、玻璃基板13和玻璃盖板14上的封接边框23，发光功能层22设置在封接边框23内，封接边框23包括从下到上依次设置在绝缘层16和玻璃基板13上的基板附着层17、基板过渡层18、基板铟合金封接层，从上到下依次设置在玻璃盖板14上的盖板附着层21、盖板过渡层20和盖板铟合金封接层，盖板铟合金封接层设置在基板铟合金封接层上，封接时，盖板铟合金封接层和基板铟合金封接层熔化并相互熔合，冷却后构成OLED器件的铟合金封接层19。所述绝缘层16的材料为SiO₂或者Al₂O₃，厚度为300nm-500nm，宽度为2nm-3mm；所述基板附着层17和盖板附着层21的材料为Cr，宽度为1mm-2mm，厚度为200nm-500nm；所述基板过渡层18和盖板过渡层20的材料为Cu-Ag合金，Cu的重量比例为95％-97％，Ag的重量比例为5％-3％。厚度为200nm-500nm，宽度为1mm–2mm；所述铟合金封接层19的厚度为50μm-200μm，宽度为1mm–2mm；铟合金封接层19为铟锡合金、铟合金或铟铋合金，其中，铟、锡的重量比是铟为50.9％，锡为49.1％，熔点为116℃；铟铋合金的重量比例为铟66％，铋34％，熔点为72℃。保证了OLED器件10在制备过程中完全处于高真空或高纯度保护气体中。保证了OLED器件10在制备过程中完全处于高真空或高纯度保护气体中。

具体封接流程如下：

一种有机电致发光器件的激光封装方法，选用封接边框尺寸为30厘米×40厘米的有机电致发光器件，封接的具体步骤如下：

(1)将OLED器件10放置在激光封装装置的真空腔室3内的底座9上，其中真空腔室3内的气体压强低于2×10^-4Pa；

(2)通过计算机控制三维数控移动平台5带光纤输出端帽7移动，调整光纤输出端帽7与OLED器件10的玻璃盖板14之间的间距，使光纤输出端帽7输出的激光束在玻璃盖板(14)上形成的光斑直径为2毫米；

(3)沿封接边框23路径方向，通过计算机控制三维数控移动平台5带动光纤输出端帽7移动，调整光纤输出端帽7，使光纤输出端帽输出的激光束对准OLED器件10的封接边框23的中线位置；

(4)通过计算机开启激光器1的驱动电源，并调整激光输出功率达到5瓦，通过计算机控制三维数控移动平台5带动光纤输出端帽和底座9，使光纤输出端帽7输出的激光束沿OLED器件的封接边框23闭环移动一周，对铟合金封接层19进行加热，并使其达到铟合金的熔点温度以上，即可封接铟合金封接层19；

(5)等待封装的OLED器件10的铟合金封接层19冷却到50摄氏度以下后，从通过机械手将OLED器件10从真空腔室3内取出，即完成封接过程。