专利名称：有机电激发光元件的封合结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种有机电激发光元件的封合结构，特别是涉及一种可防止水气侵入有机电激发光元件和释放应力的封合结构。
背景技术：
有机电激发光元件(organic electroluminescence device)，相较于其它平面显示技术，拥有自发光、高亮度、广视角、高对比、低耗电、高速应答、操作温度范围广、发光效率高、制造工艺简易等优异特性，使得其产品技术发展广受全世界注目。
传统的有机电激发光元件具有多层结构，主要是在阳极层和阴极层之间置入一有机发光层，以产生电激发光(electroluminescence)。在有机发光层和阳极之间，形成一空穴注入层和一空穴传输层，在有机发光层和阴极之间则形成一电子传输层。此种多层结构可利于电子自阴极注入后往阳极方向流动。而有机发光层依照材料的使用可分为两种，一种是以染料或颜料为主的小分子发光二极管称为OLED(organic light-emitting diode)或OEL(organicelectroluminescence)，另一种是以高分子为主的发光二极管称为PLED(polymer light-emitting diode)或LEP(light-emitting polymer)。不论是应用OLED还是PLED的显示元件，在受潮后都会影响元件的显示效果，常见的例如造成有机发光层的材料退化而影响其发光效果和发光寿命，或是造成电极层和有机发光层的剥离而使电流无法通过有机发光层的某些区域，产生所谓的”黑点”(dark spot)。目前业界已经提出许多防止水气进入有机电激发光元件的保护方式。
请参照图1，其绘示一种传统的有机电激发光元件保护结构的示意图。在一玻璃基板2上形成一多层结构体6，其中多层结构体6包括一阳极3(作为阳极的材料例如indium tin oxide(ITO)、indium zinc oxide(IZO)、cadmiumtin oxide(CTO)…等)、一有机发光层4和一阴极5。在基板2上提供一透明的外罩如玻璃封合罩(glass sealing case)7，且玻璃封合罩7与多层结构体6之间形成一内部空间(internal space)10，然后以封胶(sealing gel)9将玻璃封合罩7与基板2黏合。在内部空间10里则填充了固态的干燥剂(desiccatingagent)8和干燥的钝气(inert gas)，干燥剂8即使吸收了湿气还是保持固态，干燥的钝气则是用来隔离多层结构体6和干燥剂。然而，此种保护方式虽然能防止水气对有机电激发光元件的侵蚀，但整体结构太过笨重，不符合未来对显示器的轻薄要求。另外，此种结构不具可挠性，在制造工艺中无法有效地释放应力。
请参照图2，其绘示另一种传统的有机电激发光元件保护结构的示意图。发光单元U包括了一阳极11、一空穴传输层12、一有机发光层14、一电子传输层16和一阴极18。此发光单元U利用一保护结构保护，且两者均以基板24支撑，其中保护结构包括一有机阻挡层20和一无机阻挡层22。而有机阻挡层20和无机阻挡层22均是选用对外界湿气有一定阻绝程度的材料，试图以双层保护来阻止水气对发光单元U的损害。然而，如图2所示的结构，有机阻挡层20的阻水性不佳，水气可能会从侧边进入；水气也可能从有机阻挡层20和基板24之间的接口渗透进入。另外，在实际制造工艺中，由于此结构的应力难以释放，因此几乎无法形成一个没有孔洞(pin hole)、没有微小裂痕(micro crack)、完美的无机阻挡层22，在这种情况下即使是与有机阻挡层20搭配，水气还是可能渗入而对元件造成腐蚀。
其它的改良结构，例如美国专利第6,268,295号所揭示的技术，是在发光元件的上下两侧形成保护垫，再以一基板支撑，且保护垫是由多层的有机层和无机层交错层叠而成，以确保水气无法经过重重叠叠的保护层而进到元件里。然而，此种方式需要重复多次的制造工艺，使制造工艺的复杂度增加，不但需要使用较多的材料和很长的制造工艺时间，生产成本也大幅提高，并不符合经济效益。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种有机电激发光元件的封合结构，以防止水气侵入有机电激发光元件并有效释放封合结构上的应力。
根据本发明的目的，提出一种有机电激发光元件的封合结构，包括一基板、一有机电激发光元件(organic electroluminescence device，OELD)、一软质保护层(soft protective layer)、一吸湿层(moisture absorption layer)以及一硬质保护层(rigid protective layer)。有机电激发光元件设置于基板上，软质保护层设置于基板上且覆盖于有机电激发光元件上，吸湿层覆盖于软质保护层上。硬质保护层覆盖于吸湿层上。
为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
图1绘示一种传统的有机电激发光元件保护结构的示意图。
图2绘示另一种传统的有机电激发光元件保护结构的示意图。
图3绘示依照本发明一优选实施例的有机电激发光元件的封合结构示意图。
图4A～4D为依照本发明一优选实施例的有机电激发光元件的封合结构的制造方法。
图5A绘示本发明的第一实施例的有机电激发光元件保护结构的示意图。
图5B绘示本发明的第二实施例的有机电激发光元件保护结构的示意图。
简单符号说明2玻璃基板3、11、421阳极4、429有机发光层5、18阴极6多层结构体7玻璃封合罩8干燥剂9封胶10内部空间U发光单元12空穴传输层14、425有机发光层16电子传输层
20有机阻挡层22无机阻挡层24、31、41、51基板32、42有机电激发光元件422空穴注入层423空穴传输层427电子传输层34、44软质保护层36、46吸湿层38、48硬质保护层49防刮层具体实施方式
本发明提出一种有机电激发光元件(organic electroluminescence device，OELD)的封合结构，除了可有效防止水气侵入发光元件，还可释放整体结构的应力。以下以一优选实施例对本发明做进一步详细的说明。
另外，有机电激发光元件的有机发光层，若依照材料的使用可分为以染料或颜料为主的小分子发光二极管，称为OLED(organic light-emittingdiode)；或是另一种以高分子为主的发光二极管，称为PLED(polymerlight-emitting diode)。注意的是，本发明实施例中的封合结构可以应用在封合OLED或是封合PLED，在此并不特别限制。
请参照图3，其绘示依照本发明一优选实施例的有机电激发光元件的封合结构示意图。有机电激发光元件32设置于一基板31上，在发光元件32上方形成一三明治保护结构包括一软质保护层(soft protective layer)34、一吸湿层(moisture absorption layer)36和一硬质保护层(rigid protective layer)38。软质保护层34设置于基板31上，且覆盖有机电激发光元件32。吸湿层36设置于基板31上并覆盖软质保护层34，硬质保护层38设置于基板31上并覆盖吸湿层36。其中，软质保护层34的厚度约为50nm～1000nm。吸湿层36的厚度约为50nm～2000nm。硬质保护层38的厚度约为50nm～1000nm。
此种简单的三明治保护结构是将吸湿材料夹在两个保护层之间，外部的保护层是硬质保护层38，可先阻挡外界部分的水气，并保护内部其它的护层和发光元件32。而自硬质保护层38渗入的水气则由吸湿层36吸收。隔离了吸湿层36和发光元件32的软质保护层34，除了可进一步防止吸湿层36吸湿不及之外，还可避免吸湿层36吸湿后对发光元件32所造成的腐蚀。另外，软质保护层34可缓冲不当外力对有机电激发光元件32的撞击，而三明治保护结构可以使整体保护层的应力得到有效的释放。
在材料选择方面，硬质保护层38的材料，例如是一无机物质(inorganicmaterials)、一低活性金属或一低活性金属合金。而无机物质包含氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、氧化铝或其混合物。低活性金属包含铂、银、金或其合金。
吸湿层36的材料可以包含一活性金属或一活性金属合金，例如是钙、锶、钡或其合金；也可以包含一金属氧化物或一金属硫化物，例如氧化钙、氧化锶、氧化钡、硫化钡、硫化锶、硫化钙或其混合物。软质保护层的材料可以选择吸湿力佳且具有挠性的材料，例如氮化硅层(silicon nitride，Si3N4)或高分子材料。
图4A～4D为依照本发明一优选实施例的有机电激发光元件的封合结构的制造方法。首先，提供一基板(例如一透明玻璃)41，并在基板41上形成一有机电激发光元件(organic electroluminescence device，OELD)，42，如图4A所示。依照有机发光层的材料分类，此有机电激发光元件42可以是小分子的OLED或是高分子的PLED。
在此实施例中，有机电激发光元件42依序包括一阳极(anode)421、一空穴注入层(hole injection layer)422、一空穴传输层(hole transport layer)423、一有机发光层(light emitting layer)425、一电子传输层(electron transport layer)427和一阴极(cathode)429。
接着，自基板41处形成一软质保护层44，并包覆有机电激发光元件42，如图4B所示。软质保护层44形成的厚度约为50nm～1000nm。其中，形成软质保护层44的方式例如是以溅射(sputter)或化学气相沉积(chemical vapordeposition，CVD)形成一氮化硅层。
然后，自基板41处形成一吸湿层46，并包覆软质保护层44，如图4C所示。吸湿层46形成的厚度约为50nm～2000nm。其中，形成吸湿层46的方式例如是以溅射(sputter)或热蒸镀的方式镀上一氧化钙层。
接着，自基板41处形成一硬质保护层48，并包覆吸湿层46，如图4D所示。硬质保护层48形成的厚度约为50nm～1000nm。其中，形成硬质保护层48的方式例如是以溅射(sputter)或化学气相沉积(chemical vapordeposition，CVD)形成一无机层(如氮化硅层)。
另外，在实际应用时，还可选择性地在前述的封合结构中加上其它护件，以提供进一步保护。图5A、5B分别绘示本发明的第一、第二实施例的有机电激发光元件保护结构的示意图。
图5A中，有机电激发光元件42设置于基板41上，软质保护层44设置于基板41上且覆盖于有机电激发光元件42上，吸湿层46覆盖于软质保护层44上，硬质保护层48覆盖于吸湿层46上。在硬质保护层48上还形成一层防刮层(hard coat layer)49，以对此封合结构提供进一步的保护。
除了图5A所示的第一实施例，也可如图5B所示，于硬质保护层48上黏附另一基板51，以对封合结构提供进一步的保护。
当然，本发明的封合结构除了用来封合OLED和PLED，有机电激发光元件可以是顶部发光(top emission)方式或是底部发光(bottom emission)方式，而应用的显示器可以是无源式驱动(passive matrix，整个有机发光显示器简称为PMOLED)或是有源式驱动(active matrix，整个有机发光显示器简称为AMOLED)，本发明对此并不多做限制。
根据上述实施例中所揭露的有机电激发光元件的封合结构，除了可有效防止外界水气侵蚀发光元件，还可缓冲不当外力对发光元件的撞击，并使整体保护层的应力得到有效的释放。另外，简单的三明治保护结构不但简化了制造工艺的复杂度，缩短了制造工艺时间，也可降低整个保护结构在制造工艺中所产生的孔洞(pin hole)、凸点(hillock)、微小裂痕(micro crack)等缺陷所产生的机率，因此可提高制造工艺成品率，降低生产成本。
综上所述，虽然本发明以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以后附的权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种有机电激发光元件的封合结构，包括一基板；一有机电激发光元件，设置于该基板上；一软质保护层，设置于该基板上，且覆盖于该有机电激发光元件上；一吸湿层，覆盖于该软质保护层上；以及一硬质保护层，覆盖于该吸湿层上。
2.如权利要求1所述的封合结构，其中，该软质保护层为一氮化硅层。
3.如权利要求1所述的封合结构，其中，该软质保护层为一高分子层。
4.如权利要求1所述的封合结构，其中，该吸湿层为一活性金属或一活性金属合金。
5.如权利要求1所述的封合结构，其中，该活性金属为钙、锶、钡或其合金。
6.如权利要求1所述的封合结构，其中，该吸湿层为一金属氧化物或一金属硫化物。
7.如权利要求6所述的封合结构，其中，该吸湿层为氧化钙、氧化锶、氧化钡、硫化钡、硫化锶、硫化钙或其混合物。
8.如权利要求1所述的封合结构，其中，该硬质保护层的材料为一无机物质。
9.如权利要求8所述的封合结构，其中，该无机物质为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、氧化铝或其混合物。
10.如权利要求1所述的封合结构，其中，该硬质保护层为一低活性金属或一低活性金属合金。
11.如权利要求10所述的封合结构，其中，该低活性金属为铂、银、金或其合金。
12.如权利要求1所述的封合结构，还包括一防刮层，设置于该硬质保护层上，且该防刮层材料为一聚合物。
13.如权利要求1所述的封合结构，还包括另一基板，黏附于该硬质保护层上。
14.如权利要求1所述的封合结构，其中，该软质保护层的厚度大约为50nm～1000nm。
15.如权利要求1所述的封合结构，其中，该吸湿层的厚度大约为50nm～2000nm。
16.如权利要求1所述的封合结构，其中，该硬质保护层的厚度大约为50nm～1000nm。
全文摘要
一种有机电激发光元件的封合结构，包括一基板、一有机电激发光元件(organic electroluminescence device，OELD)、一软质保护层(soft protectivelayer)、一吸湿层(moisture absorption layer)以及一硬质保护层(rigid protective layer)。有机电激发光元件设置于基板上，软质保护层设置于基板上且覆盖于有机电激发光元件上，吸湿层覆盖于软质保护层上。硬质保护层覆盖于吸湿层上。
文档编号H05B33/04GK1652646SQ200510051659
公开日2005年8月10日 申请日期2005年2月22日 优先权日2005年2月22日
发明者苏志鸿, 利锦洲 申请人:友达光电股份有限公司