专利名称：形成封装保护结构的方法
技术领域：
本发明涉及一种形成有机发光元件(有机EL元件)的封装保护结构的方法，尤其涉及一种应用于有机发光显示器(OLED)的形成封装保护结构的方法。
背景技术：
随着信息时代的来临，显示器已成为电气设备的必要元件，例如笔记型电脑、移动电话、资讯家电(IA)以及个人数字助理(PDA)等，大多需要显示器元件。一般来说，轻、薄、省电是对显示器的基本要求，但受限于视角、应答速度、亮度、图像质量以及对温度的稳定性等要求，新一代显示器技术中，有机发光显示器元件(Organic Light Emitting Device，OLED)由于具有自发光性(不需使用背光源)、视角广、应答速度快、制造工艺简单、耗电低等良好特性，目前已成为所属领域技术人员积极研究开发的产品。
由于有机发光显示器发展的历史还不够长，目前的技术尚面临一些有待突破的问题。尤其是，大气中的水气与氧气很容易造成有机发光显示器元件(简称有机EL元件)的阴极氧化以及有机化合物介面剥离等现象，使得有机EL元件极易产生暗点(darkspot)，不但降低显示器的良好率以及所发出的辉度，同时亦缩短了显示器的使用寿命。为了避免上述缺陷，传统的技术多以金属封装罐或玻璃封装罐的封装保护来避免有机发光显示器元件中的电极层材料以及有机层材料与外界环境接触。然而，金属封装罐在制造上具有重量重、易被氧化等缺点，玻璃封装罐具有不易加工、易碎、体积大以及重量重等缺点。而且，金属与玻璃的接着性差、元件粘合处的平坦度要求又高，封装上极易因应力不均而造成剥离现象，况且随着采用塑料基板来制作有机EL元件的趋势，将来可能不再使用金属或玻璃封装保护结构。因此，为了能够使有机EL元件达到更轻、更薄，以及适应未来有机EL元件全塑化的发展，致密性高的封装保护结构镀覆方式应是积极加强研究发展的重点。
请参阅图1，该图为现有的有机EL元件封装结构的断面示意图。如图1所示，有机EL元件10通常包括一基板101、一第一导电层102、一有机发光材料多层结构103、一第二导电层104。其中，基板101通常为玻璃基板或金属基板，第一导电层102为氧化铟锡(ITO)导电透明膜或氧化铟锌(IZO)薄膜，第二导电层104则可为金属或金属化合物或氧化铟锡(ITO)导电透明膜或氧化铟锌(IZO)薄膜等，为了阻绝有机发光显示器元件中的电极层材料以及有机层材料与外界环境接触，必须形成一封装保护结构11于有机EL元件10上，以下为传统有机EL元件形成封装保护结构的必要步骤首先，利用热升华方式将如压克力前体之类的高分子材料镀着在有机EL元件10上，以照光方式使高分子聚合形成一第一缓冲层111，并利用溅射(sputtering)或化学气相沉积(CVD)方法，在反应腔体中以无机或陶瓷材料形成第一保护层(passivation)112，该保护层完全填补于第一缓冲层111上，将基板101回送至高分子沉积腔体，再形成一第二缓冲层113于第一保护层112上。接着，将整个基板101传送回无机或陶瓷材料的反应腔体中，形成第二保护层(passivation)114于第二缓冲层113上，再视需求反复制作多层结构。
在制作封装保护结构11的过程中，由于整个基板101必须在制作保护层的反应腔体与制作缓冲层的热升华腔体间往复传送，制造工艺较复杂，元件若为上板发光(Top emission)型元件则需考虑到照光是否会对有机材料造成影响。
所以，如何针对有机EL元件来设计制造工艺较简便、成本较低的封装保护结构，的确是目前应加以研究的课题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种形成有机EL元件的封装保护结构的方法，该方法可在同一反应腔体中完成封装保护结构的制造过程，且可应用于具有玻璃基板、金属基板以及塑料基板的有机发光元件，并使有机发光元件(有机EL元件)的封装保护结构(passivation layer)更轻、更薄以及致密性高。
据此，本发明所提供的应用于有机发光显示器(OLED)上的形成封装保护结构的方法包括将有机发光元件置于等离子体反应腔体内，利用等离子增强化学气相沉积(PECVD)方法在有机发光元件上形成一第一缓冲层(buffer layer)，而不需用照光方式将高分子前体固化；在第一缓冲层上形成一第一保护层(passivation layer)；在第一保护层上形成一第二缓冲层(bufferlayer)；以及在第二缓冲层上形成一第二保护层(passivation layer)。其中，第一缓冲层、第一保护层、第二缓冲层以及第二保护层都在同一等离子体反应腔体内以等离子体聚合方式形成。
根据本发明的构思，其中等离子体聚合方法可为等离子增强化学气相沉积(PECVD)或高密度等离子化学气相沉积(HDPCVD)或诱导结合等离子化学气相沉积(ICPCVD)等化学气相沉积方法。
根据本发明的构思，其中形成缓冲层与保护层时，视工艺需求可进行有机元件或缓冲层或保护层的表面处理(surface treatment)步骤或清洗步骤(self-clean)。
根据本发明的构思，其中第一保护层以及第二保护层由类金钢石碳膜(Diamond-like Carbon)材料构成。
根据本发明的构思，其中第一缓冲层与第二缓冲层为以高分子前体形成的高分子薄膜，且所述高分子前体可选自苯乙烯(Styrene)、乙炔(Acetylene)、乙烯(Ethylene)或甲苯(Methylbenzene，C6H5CH3)之一，形成如高分子型类金刚石碳膜薄膜(Polymer like Diamond-like Carbon)等高分子薄膜。
根据本发明的构思，其中有机发光元件可为无源有机发光元件，亦可为有源有机发光元件。且可为朝下发光的有源有机发光元件或朝上发光的有源有机发光元件。
根据本发明的构思，其中有机发光元件包括一基板；一形成于基板上的第一导电层；一形成于第一导电层上的有机发光材料多层结构；一形成于有机发光材料多层结构上的第二导电层。
根据本发明的构思，其中基板可为玻璃基板或塑胶基板。
图1为现有的有机EL元件封装结构断面示意图；图2A至2D为本发明优选实施方式的形成封装保护结构方法流程图。
附图标记说明有机EL元件 10基板101
第一导电层 102 有机发光材料多层结构 103第二导电层 104 封装保护结构 11第一缓冲层 111 第一保护层 112第二缓冲层 113 第二保护层 114有机发光元件 20 封装保护结构 21第一缓冲层 211 第一保护层 212第二缓冲层 213 第二保护层 21具体实施方式
本发明提供的形成封装保护结构的方法应用于有机发光元件(有机EL元件)上。有机发光元件大致上分为无源式与有源式两种，以下虽以无源式有机发光元件作为实施方式进一步说明本发明的技术方案，然而其它有机发光元件，例如朝下发光或是朝上发光的有源式有机发光元件均适用。此外，对有机发光元件基板也没有限制，玻璃基板或塑料基板皆可应用于本发明的技术方案中。
请参见图2A至2D，这些附图为本发明优选实施方式的形成封装保护结构方法的流程图。如图2A所示，首先，将一无源式有机发光元件20放置于一等离子体反应腔体内(未示出)，在有机发光元件20上形成一第一缓冲层211，接着如图2B所示，利用等离子体聚合方式，在第一缓冲层211上填补形成第一保护层212。接下来，如图2C所示，在同一等离子体反应腔体内，再次利用等离子体聚合方式(plasma polymerlization)，在第一保护层212上形成第二缓冲层213。之后，如图2D所示，再次以等离子体聚合方式形成第二保护层214，视需要可重复缓冲层与保护层的制作。若需构图(pattern)，则可利用掩模(shadow mask)将不需镀覆的部分挡住(未图示)，如此完成整个封装保护结构21的制造过程。
在封装保护结构21的制造过程中，本发明所使用的等离子体聚合方式采用的是等离子增强化学气相沉积法(PECVD)，以甲烷(CH4)或甲苯(Methylbenzene，C6H5CH3)或C4F8等为主要反应气体，在等离子体反应腔体中，形成第一保护层212以及第二保护层214，所使用的材料为类金刚石碳(Diamond-like Carbon)，此外，在制造过程中，如需要还可根据需求调整不同参数，譬如掺杂某些金属材料，例如钛(Ti)、铌(Nb)、钽(Ta)、铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)、钌(Ru)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、铝(Al)、铜(Cu)、金(Au)、银(Ag)等，或掺杂某些非金属材料，例如硅(Si)原子等或者周期表内III-V族元素等。当然，其它等离子体聚合方式亦可应用于本发明的技术方案中，例如高密度等离子体化学气相沉积法(HDPCVD)等。此外，本发明中所使用的形成第一缓冲层211与第二缓冲层213的材料可采用高分子前体(precursor)当作反应气体，其中，所述高分子前体可选自例如苯乙烯(Styrene)、乙炔(Acetylene)、乙烯(Ethylene)或甲苯(Methylbenzene，C6H5CH3)或C4F8之一，形成高分子薄膜，如高分子型类金刚石碳薄膜(Polymer likeDiamond-like Carbon)等，以使第一缓冲层211与第二缓冲层213能与第一保护层212以及第二保护层214在同一等离子体反应腔体中形成。当然，如有需要，还可在第二保护层214上再形成另一缓冲层(未示出)，之后再加上另一保护层(未图示)，以使有机发光元件20与外界环境进一步隔离。
本发明的技术方案主要是在同一等离子体反应腔体内借助于等离子体聚合方法分别依序在有机发光元件20的表面上形成第一缓冲层211、第一保护层212、第二缓冲层213以及第二保护层214。如此，便可克服传统的有机发光元件20必须在不同反应腔体间往复运送才得以形成封装保护结构的缺点。另外，如果想要提高封装保护结构的清洁度，在进行每一等离子体聚合工序前，反应腔体内部可先进行清洗步骤(self-clean)，如此，可确保封装保护结构的清洁。
由于，制造封装保护结构(passivation)21的目的就是要使有机发光元件20中的有机层材料及电极层材料与外界环境完全隔离，所使用的材料还需有效排出有机发光元件长时间工作所产生的热能，因此在封装保护结构的材料上最好使用致密度高且又具有良好导热性的材料。本发明所使用的类金刚石碳膜(DLC)相较于目前一般所使用的有机材料或陶瓷材料来说，具有较佳的抗磨耗性以及高热传导性，同时对湿气也有较低的水穿透率，而且随着制备方法、掺杂杂质以及参数的不同，类金刚石碳的特性可由应力极小软性的高分子薄膜到硬的或硬度极高的非晶质类金刚石碳膜，其颜色由褐色至透明皆可。因此，本发明的由类金刚石碳材料所形成的封装保护结构能有效隔绝有机发光元件与外界环境的接触。此外，本发明的封装保护结构21的最外层为类金刚石碳材料所形成的第二保护层214，还可增加有机发光元件20的抗磨耗性，使得有机发光元件20的寿命更为长久。
综上所述，本发明的技术方案是利用等离子体聚合方法以及类金刚石碳材料来形成第一保护层以及第二保护层，两保护层间又用等离子体聚合方法以及高分子前体材料于同一等离子体反应腔体中形成缓冲层，以吸收第一保护层以及第二保护层间的应力，使得整个封装保护结构(passivation)得以在同一反应腔体中制成，克服了传统有机发光元件于反应腔体间反覆运送的缺点，使制造步骤简单、降低了制造成本，并能有效实现隔绝有机发光元件与外界环境的接触的隔绝。再加上，类金刚石碳材料的封装保护结构(passivation layer)的致密度高、电绝缘性能良好、热传导性佳、抗磨耗性能良好、高硬度、耐腐蚀性佳，这些都符合封装保护结构的需求，因此，本发明的技术方案对于有机发光元件的封装保护结构制造工艺来说是一种实用、新颖且进步的技术方案。
本领域技术人员在本发明构思和保护范围内作出的改型和修饰都将落入所附权利要求书请求保护的范围。
权利要求
1.一种应用于有机发光显示器的形成封装保护结构的方法，该方法包括下述步骤在一等离子体反应腔体内放置一有机发光元件；在所述有机发光元件上形成一第一缓冲层；在所述第一缓冲层上形成一第一保护层；在所述第一保护层上形成一第二缓冲层；以及在所述第二缓冲层上形成一第二保护层。
2.如权利要求1所述的形成封装保护结构的方法，其中，重复制作所述缓冲层与保护层，且所述缓冲层与保护层形成顺序可调整。
3.如权利要求1所述的形成封装保护结构的方法，其中，所述第一缓冲层、第一保护层、第二缓冲层以及第二保护层在同一等离子体反应腔体内以等离子体聚合方法形成。
4.如权利要求3所述的形成封装保护结构的方法，其中，所述等离子体聚合方法包括等离子增强化学气相沉积方法、高密度等离子化学气相沉积方法及诱导结合等离子化学气相沉积方法之一。
5.如权利要求1所述的形成封装保护结构的方法，其中，包括一表面处理或一清洗步骤。
6.如权利要求1所述的形成封装保护结构的方法，其中，所述第一保护层以及第二保护层由类金刚石碳膜材料形成。
7.如权利要求1所述的形成封装保护结构的方法，其中，所述第一缓冲层与第二缓冲层包括以高分子前体形成的高分子薄膜。
8.如权利要求7所述的形成封装保护结构的方法，其中，所述高分子前体选自苯乙烯、乙炔、乙烯或甲苯或C4F8之一。
9.如权利要求1所述的形成封装保护结构的方法，其中，所述有机发光元件为一种无源式有机发光元件或有源式有机发光元件。
10.如权利要求1所述的形成封装保护结构的方法，其中，所述有机发光元件包括一基板；一形成于所述基板上的第一导电层；一形成于所述第一导电层上的有机发光材料多层结构；以及一形成于所述有机发光材料多层结构上的第二导电层。
全文摘要
本发明公开了一种形成应用于有机发光显示器(OLED)上的有机发光元件(有机EL元件)的封装保护结构的方法，该方法可在同一反应腔体中完成。其包括下述步骤将一有机发光元件置于一等离子体反应腔体内；在有机发光元件上形成一第一缓冲层；在第一缓冲层上形成一第一保护层；在第一保护层上形成一第二缓冲层；以及在第二缓冲层上形成一第二保护层。
文档编号H05K5/06GK1642395SQ200410001270
公开日2005年7月20日 申请日期2004年1月5日 优先权日2004年1月5日
发明者陈光荣, 蔡耀铭 申请人:统宝光电股份有限公司