一種復合薄膜封裝的有機發光二極管顯示器及其制造方法

一種復合薄膜封裝的有機發光二極管顯示器及其制造方法
【專利摘要】本發明公開一種復合薄膜封裝有機發光二極管(OLED)的顯示器及其制備方法，所述OLED顯示器包括基板主體、在所述基板主體上形成OLED功能層、在所述基板主體上形成并覆蓋OLED的吸濕層，和在所述基板主體上形成并覆蓋所述吸濕層的第一無機阻隔層、在所述吸濕層和所述的第一無機阻隔層之間形成并覆蓋所述第一柔性過渡緩沖層、在所述基板主體上形成并覆蓋所述第一無機阻隔層的第二無機阻隔層，和在所述第一阻隔層和所述第二無機阻隔層之間形成的第二柔性過渡緩沖層。本發明所述的柔性過渡緩沖層兼具有無機物的高阻水特性和有機物的柔韌性的特點，避免了無機材料阻隔層間的應力殘留問題，也大大降低了水汽進入到OLED內部的機會。本發明還公開了有機發光二極管顯示器的制造方法。
【專利說明】一種復合薄膜封裝的有機發光二極管顯示器及其制造方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬于一種有機發光二極管（0LED)顯示器及其制造方法，具體涉及一種薄 膜封裝的0LED顯示器及其制造方法。

【背景技術】
[0002] 有機電致發光二極管（Organic light emitting diode,0LED)又稱為有機電致發 光顯示器，其結構屬于夾層式結構，通常由陽極、空穴注入層、空穴傳輸層、發光層、電子傳 輸層以及陰極等組成，是一種利用電流驅動的全固體顯示器。在外加電流的驅動下，電子和 空穴載流子被注入導有機發光層，然后在發光層內復合形成激子，由激子輻射退激發而發 光。由于0LED具有輕薄、省電、廣視角、畫質均勻、反應速度快、可實現柔性顯示等特點，被 公認為是"夢幻顯示器"。
[0003] 然而，0LED是一種對水汽和氧氣極度敏感的器件，只要0LED器件沒有封裝，就容 易在發光區域造成黑點，且黑點會隨著時間而擴大。一方面，滲透進器件的水汽和氧氣會與 器件陰極的低功函數的金屬材料，例如Al、Mg、Ca等發生氧化反應，導致在陰極和有機功能 層間形成絕緣層，致使器件無法發光。同時，0LED器件工作時水汽的存在會誘發陽極和陰 極之間發生電化學反應和水的電解放氣，形成黑斑。另一方面，有機材料也會與水汽、氧氣 發生不可逆的化學反應，破壞有機分子的穩定性，降低器件發光效率。因此，為了保護0LED 免受水汽和氧氣影響對延長器件壽命具有重要意義。
[0004] 傳統0LED是在玻璃、金屬等剛性襯底上制作電極和有機功能層，對這類器件進行 的封裝一般是給器件加一個剛性蓋板，在蓋板內側貼上足夠的干燥片，并將襯底和蓋板的 縫隙用環氧樹脂UV固化以達到密封效果。然而，剛性蓋板封裝的缺點在于封裝后的器件體 積和重量太大，無法實現可饒式的柔性0LED封裝。為了解決這些問題，專利CN102569678A 公開這樣一種方法，在0LED功能層上依次覆蓋MgF2、ZnS或MgF2/ZnS薄膜做為預封裝層、半 透明氧化硅和氮化硅作為緩沖層的復合薄膜封裝結構，以達到水蒸氣透過率（WVTR)低于 10_6g/m2 ?day的目的。專利CN201010105368. 6進一步公開了這樣一種方法，采用氧化鈣做 濕氣吸收層，高溫陶瓷材料做分別作為第一輔助阻擋層、第一阻擋層、第二輔助阻擋層、第 二阻擋層，濕氣吸收層和各個阻擋層依次覆蓋在0LED陰極上。然而，這些封裝方法也有缺 點，因為無機薄膜材料與玻璃基板在熱膨脹系數和楊氏模量上差異一般都很大，器件點亮 受熱膨脹產生的應力較大，容易因應力問題而發生損壞。例如，玻璃，Si0 2和A1203的熱膨脹 系數（10_6/K)和楊氏模量（GPa)分別是8. 3和82. 0,0. 5和86. 9,4. 45和58. 9,會導致氧 化硅和氧化鋁薄膜與玻璃基板間殘留過大的應力，最終導致器件封裝失效。
[0005] 上述在背景中公開的信息僅僅是為了加強對本發明【背景技術】的理解，因此，它可 能會包含不構成在此國內本領域技術人員已知的現有技術的信息。


【發明內容】

[0006] 本發明的主要目的在于提供一個復合薄膜封裝的有機發光顯示器及其制造方法， 以解決上述問題。
[0007] 針對上述現有技術的缺點，本發明揭露了一種復合薄膜封裝的有機發光顯示器， 所述0LED顯示器包括基板主體、在所述基板主體上形成0LED功能層、在所述基板主體上形 成并覆蓋0LED的吸濕層，和在所述基板主體上形成并覆蓋所述吸濕層的第一無機阻隔層、 在所述吸濕層和所述的第一無機阻隔層之間形成并覆蓋所述第一柔性過渡緩沖層、在所述 基板主體上形成并覆蓋所述第一無機阻隔層的第二無機阻隔層，和在所述第一阻隔層和所 述第二無機阻隔層之間形成的第二柔性過渡緩沖層。本發明所述的柔性過渡緩沖層兼具有 無機物的高阻水特性和有機物的柔韌性的特點，一方面能具有良好的韌性和粘附力，以減 少薄膜殘留過大應力，另一方面具有良好水汽阻隔能力，以避免水汽、氧氣或其他氣體破壞 有機發光顯示器中的有機發光層或其他內部結構的物理特性，以造成器件效率滾降以及元 件壽命降低。
[0008] 本發明還提供一種復合薄膜封裝的有機發光顯示器的制造方法。
[0009] -種復合薄膜封裝的有機發光二極管顯示器，包括：基板主體，所述基板上有多個 有機發光二極管；有機發光二極管，所述有機發光二極管形成在所述基板主體上；以及位 于所述基板上的復合薄膜封裝層，所述復合薄膜封裝層覆蓋在所述多個有機發光元件上； 吸濕層，所述吸濕層形成在所述基板主體上并覆蓋在所述有機發光二極管；第一阻隔層，所 述第一阻隔層形成在所述基板主體上并覆蓋所述吸濕層；第一柔性過渡緩沖層，所述第一 柔性過渡緩沖層形成在所述吸濕層和所述第一阻隔層之間；第二阻隔層，所述第二阻隔層 形成在所述基板主體上并覆蓋所述第一阻隔層；以及第二柔性過渡緩沖層，所述第二柔性 過渡緩沖層形成在所述第一阻隔層和所述第二阻隔層之間。
[0010] 所述吸濕層可通過真空熱蒸鍍工藝在有機發光二極管顯示器上形成薄膜，薄膜材 料可包括自由一氧化鋇、一氧化鈣、一氧化硅、氧化鎂和它們的組合構成的組中的一種材料 形成。
[0011] 所述的復合薄膜封裝的有機發光二極管，其特征在于所述第一阻隔層和第二阻隔 層各自由包括選自由Si02、A1203、ZrO、Ti02、A10N、SiON、ZnO、Ta 205、A1N和它們的組合構 成的組中的一種材料形成，各自可由等離子強化的化學氣相沉積（PECVD)或原子層沉積法 (ALD)形成。
[0012] 所述第一阻隔層和第二阻隔層可由彼此不同的無機材料覆蓋形成。
[0013] 所述的第一柔性過渡緩沖層在所述的第一阻隔層和所述的吸濕層之間的界面形 成。所述第二柔性過渡緩沖層由在所述的第二阻隔層和所述的第一阻隔層之間的界面形 成。
[0014] 所述第一柔性過渡緩沖層和第二柔性過渡緩沖層為雜化聚合物薄膜，所述雜化聚 合物選自四甲基硅烷（TMS)聚合物、四乙氧基硅烷（TE0S)聚合物、SiOxCy和它們的組合中 構成的一種或兩種材料形成，其中優選四乙氧基硅烷（TE0S)聚合物。
[0015] 所述的雜化聚合物薄膜可通過為四甲基硅烷（TMS)單體、四乙氧基硅烷（TE0S)單 體、SiOxCy單體為前驅體的等離子強化的化學氣相沉積（PECVD)形成，。
[0016] 所述的復合薄膜封裝的有機發光二極管，其特征在于所述吸濕層、所述第一柔性 過渡緩沖層、所述的第一阻隔層、所述第二柔性過渡緩沖層和所述第二阻隔層形成保護所 述有機發光二極管的薄膜封裝層，且所述薄膜封裝層的整體厚度在100?5000nm的范圍 內，柔性過渡緩沖層厚度應該等于或大于阻隔層厚度，以有效消除無機層應力和覆蓋吸濕 層、第一阻隔層或第二阻隔層中出現的缺陷，并形成平坦的薄膜層。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 通過結合附圖對示例性實施例進行詳細描述，特征對于本領域技術人員來說將變 得明顯，附圖中：
[0018] 圖1示出根據示例性實施例的0LED截面圖；
[0019] 圖2示出復合薄膜封裝過程圖，其中1為基板，2為0LED功能層，3為吸濕層，4為 第一柔性過渡緩沖層，5為第一阻隔層，6為第二柔性過渡緩沖層，7為第二阻隔層。
[0020] 圖3示出復合薄膜封裝層的界面。

【具體實施方式】
[0021] 以下結合具體的實施例對本發明的技術方案作進一步說明：
[0022] 實施例1.
[0023] 請參考圖1，圖1為本發明所述的有機發光顯示器110中剖面示意圖。如圖1所 示，有機發光顯示器400包含有一基板100、0LED200以及一復合薄膜保護層結構300覆蓋 于有機發光顯示器0LED200及基板100上，以避免0LED元件200暴露于外界環境中。復合 薄膜保護層300包含在0LED200上覆蓋并形成的吸濕層310,覆蓋在吸濕層310上形成的第 一柔性過渡緩沖層320,覆蓋在第一柔性過渡緩沖層320上形成的第一阻隔層330,在第一 阻隔層330和第二阻隔層350之間的界面形成的第二柔性過渡緩沖層340,以及第二阻隔層 350。
[0024] 請參考圖2,圖2為復合薄膜封裝的過程圖。如圖2所示，在基板1上通過真空熱 蒸鍍制備0LED薄膜材料2和覆蓋在0LED2上的吸濕層3,通過等離子強化的化學氣相沉積 法PECVD在所述的吸濕層3上形成第一柔性過渡緩沖層4和第二柔性過渡緩沖層6,然后通 過原子層沉積法ALD在所述柔性過渡緩沖層上形成第一阻隔層5和第二阻隔層7。所述第 一柔性過渡緩沖層4在所述吸濕層3和第一阻隔層5之間的界面形成，所述第二柔性過渡 緩沖層6在所述的第一柔性過渡緩沖層5和第二阻隔層7之間的界面形成。
[0025] 實施例2.
[0026] 請參考圖3,圖3為復合薄膜封裝層300的界面圖。如圖3所示，復合薄膜保護層 300包含在0LED200上覆蓋并形成的吸濕層310,覆蓋在吸濕層310上形成的第一柔性過渡 緩沖層320,覆蓋在第一柔性過渡緩沖層320上形成的第一阻隔層330,在第一阻隔層330 和第二阻隔層350之間的界面形成的第二柔性過渡緩沖層340,以及第二阻隔層350。
[0027] 吸濕層310覆蓋0LED層上，吸收滲透到有機發光顯示器內部的水汽，保護顯示器 的壽命。吸濕層310可選自由一氧化鋇、一氧化鈣、一氧化硅、氧化鎂和它們的組合構成的 組中的一種材料通過熱蒸發工藝形成，優選真空熱蒸鍍工藝。
[0028] 第一柔性過渡緩沖層320和第二柔性過渡緩沖層340由包括自由四甲基硅烷 (TMS)單體、四乙氧基硅烷（TE0S)單體、SiOxCy單體和它們的組合構成的組中的至少一種 或兩種材料形成。此時，第一柔性過渡緩沖層320和第二柔性過渡緩沖層可由彼此不同的 材料形成。
[0029] 第一柔性過渡緩沖層320和第二柔性過渡緩沖層340通過等離子強化的化學氣相 沉積（PECVD)形成上述薄膜材料。考慮到保護0LED200的有機材料，第一柔性過渡緩沖層 320和第二柔性過渡緩沖層340應該在KKTC以內工藝條件下通過等離子強化的化學氣相 沉積法（PECVD)形成薄膜層。第一柔性過渡緩沖層320和第二柔性過渡緩沖層340 -方面 具有有機材料的韌性和粘附力，能夠有效消除其他無機薄膜層的殘留應力，并粘附于無機 薄膜上。另一方面，第一柔性過渡緩沖層320和第二柔性過渡緩沖層340具有部分無機材 料的特性，能夠起到一定阻隔水汽作用。如圖3所述，第一柔性過渡緩沖層320和第二柔性 過渡緩沖層340形成平坦的薄膜層，填充第一阻隔層或第二阻隔層中的缺陷，以有效阻隔 水汽。
[0030] 第一阻隔層330和第二阻隔層350自由包括選自由Si02、A120 3、ZrO、Ti02、A10N、 Si0N、Zn0、Ta205、AlN和它們的組合構成的組中的至少一種材料形成。第一阻隔層330和第 二阻隔層350各自可由等離子強化的化學氣相沉積（PECVD)或原子層沉積法（ALD)形成， 優選原子層沉積法（ALD)。此時，第一阻隔層330和第二阻隔層350由高密度的無機材料堆 積形成，能夠有效抑制水汽和氧氣的滲透。
[0031] 實施例3.
[0032] 使用機械泵抽真空至10_2torr，再打開冷凝泵直到溫度降至11K，使用冷凝泵抽到 高真空l(T 6t〇rr后，在清洗干凈的基板100上開始制備0LED器件200和覆蓋在0LED200的 吸濕層310。0LED200中的有機物蒸鍍控制在0.5?l.OA/s:左右，防止升華型材料局部受熱突 然噴出污染腔體，并影響膜厚。0LED200中的陰極一開始保持l.OA/s:速率蒸鍍200A，避免熱 的金屬材料撞擊破壞有機層的平坦性，以后，蒸鍍速率可以控制在5A/S以內蒸鍍完剩余陰 極厚度。吸濕層310可由一氧化鋇、一氧化鈣、一氧化硅、氧化鎂和它們的組合構成的組中 的一種材料在不損壞0LED200的溫度內形成薄膜。以上材料的蒸發速率和膜厚采用石英晶 振片進行實時監測0LED200和吸濕層310的薄膜厚度。
[0033] 第一柔性過渡緩沖層320和第二柔性過渡緩沖層340由包括自由四甲基硅烷 (TMS)聚合物、四乙氧基硅烷（TE0S)聚合物、SiOxCy聚合物和它們的組合構成的組中的至 少一種材料形成。此時，第一柔性過渡緩沖層320和第二柔性過渡緩沖層可由彼此不同的 材料形成。例如，利用四乙氧基硅烷（TE0S)為單體，并配合含氧等離子體來進行等離子體 增強的化學氣相沉積（PECVD)形成含有[(C 2H50)2-Si-0]n結構單元的四乙氧基硅烷（TE0S) 聚合的柔性過渡緩沖層薄膜。在制程中可利用不同的速率（Air flow)以調整材料的沉積 速率和質量良好的薄膜形態。例如，Air Flow控制在lOsccm時，薄膜沉積速率為4. 31nm/ s，表面粗糙度為0. 9996 ;Air Flow控制在50sccm時，薄膜沉積速率為2. 63nm/s，表面粗糙 度為 0. 9962。
[0034] 第一阻隔層 330 和第二阻隔層 350 包括選自由 Si02、Al203、Zr0、Ti02、A10N、Si0N、 ZnO、Ta205、A1N和它們的組合構成的組中的至少一種材料形成。第一阻隔層330和第二阻 隔層350可由強化的等離子化學氣相沉積法（PECVD)或原子層沉積法（ALD)形成，優選原 子層沉積法（ALD)。例如，為了不損壞0LED200,通過原子層沉積法（ALD)形成第一阻隔層 330和第二阻隔層350薄膜，薄膜應該在低于100攝氏度的工藝條件下生長。
[0035] 薄膜封裝保護層300的整體厚度在100nm?5000nm以內，而且，柔性過渡緩沖層 和阻隔層應該控制合理的厚度。當柔性過渡緩沖層厚度應該等于或大于阻隔層的厚度，能 夠起到良好的消除無機材料的殘留應力，并粘附于無機材料上。當柔性過渡緩沖層的厚度 遠小于阻隔層厚度，不僅難以起到消除應力目的，而且無法阻隔水汽。另外，柔性過渡層厚 度大于無機層能夠有效覆蓋吸濕層、第一阻隔層或第二阻隔層中出現的缺陷而形成平坦的 薄膜層，以減少水汽進入器件的機會。
[0036] 通過上述構造的復合薄膜封裝的有機發光顯示器400的復合薄膜封裝層300具有 低于l(T 6g/m2 ·天的水蒸氣透過率（WVTR)和低的氧氣透過率（0TR)。
[0037] 盡管已結合目前認為可實踐的示例性實施方式對本發明進行詳細說明，但應理解 的是，本發明不限于公布的實施方式，相反，本發明旨在覆蓋包含在所附權利要求的范圍內 的各種修改和等效方案。
【權利要求】
1. 一種復合薄膜封裝的有機發光二極管顯不器，包括： 基板主體，所述基板上有多個有機發光二極管； 有機發光二極管，所述有機發光二極管形成在所述基板主體上； 以及位于所述基板上的復合薄膜封裝層，所述復合薄膜封裝層覆蓋在所述多個有機發 光元件上； 吸濕層，所述吸濕層形成在所述基板主體上并覆蓋在所述有機發光二極管； 第一阻隔層，所述第一阻隔層形成在所述基板主體上并覆蓋所述吸濕層； 第一柔性過渡緩沖層，所述第一柔性過渡緩沖層形成在所述吸濕層和所述第一阻隔層 之間； 第二阻隔層，所述第二阻隔層形成在所述基板主體上并覆蓋所述第一阻隔層； 以及第二柔性過渡緩沖層，所述第二柔性過渡緩沖層形成在所述第一阻隔層和所述第 二阻隔層之間。
2. 根據權利要求1所述的有機發光二極管顯示器，其特征在于所述吸濕層由包括自由 一氧化鋇、一氧化鈣、一氧化硅、氧化鎂和它們的組合構成的組中的一種材料形成。
3. 根據權利要求1或2所述的有機發光二極管顯示器，其中所述吸濕層材料通過熱蒸 發工藝形成。
4. 根據權利要求1所述的復合薄膜封裝的有機發光二極管，其特征在于所述第一阻隔 層和第二阻隔層各自由包括選自由Si02、A1 203、ZrO、Ti02、A10N、SiON、ZnO、Ta20 5、A1N和它 們的組合構成的組中的一種材料形成。
5. 根據權利要求1所述的復合薄膜封裝的有機發光二極管，其特征在于所述第一阻隔 層和第二阻隔層各自可由等離子強化的化學氣相沉積（PECVD)或原子層沉積法（ALD)形 成。
6. 根據權利要求1所述的復合薄膜封裝的有機發光二極管，其特征在于所述第一阻隔 層和第二阻隔層由彼此不同的無機材料覆蓋形成。
7. 根據權利要求1所述的復合薄膜封裝的有機發光二極管，其特征在于所述的第一柔 性過渡緩沖層在所述的第一阻隔層和所述的吸濕層之間的界面形成。
8. 根據權利要求1所述的復合薄膜封裝的有機發光二極管，其特征在于所述第二柔性 過渡緩沖層由在所述的第二阻隔層和所述的第一阻隔層之間的界面形成。
9. 根據權利要求根據權利要求7和8所述的柔性過渡緩沖層，其特征在于所述第一柔 性過渡緩沖層和第二柔性過渡緩沖層為雜化聚合物薄膜，所述雜化聚合物選自四甲基硅烷 (TMS)聚合物、四乙氧基硅烷（TE0S)聚合物、SiOxCy和它們的組合中構成的一種或兩種材 料形成，其中優選四乙氧基硅烷（TE0S)聚合物。
10. 根據權利要求9所述的四乙氧基硅烷（TE0S)聚合物，其特征在于含有 [(C2H50) 2-Si-0]n 結構單元。
11. 根據權利要求1所述的復合薄膜封裝的有機發光二極管，其中所述柔性過渡緩沖 層通過等離子強化的化學氣相沉積（PECVD)形成，前驅體氣體選自四甲基硅烷（TMS)單體、 四乙氧基硅烷（TE0S)單體或SiOxCy單體。
12. 根據權利要求1所述的復合薄膜封裝的有機發光二極管，其特征在于所述吸濕層、 所述第一柔性過渡緩沖層、所述的第一阻隔層、所述第二柔性過渡緩沖層和所述第二阻隔 層形成保護所述有機發光二極管的薄膜封裝層，且所述薄膜封裝層的整體厚度在100? 5000nm的范圍內，柔性過渡緩沖層厚度應該等于或大于阻隔層厚度，以有效消除無機層應 力和覆蓋吸濕層、第一阻隔層或第二阻隔層中出現的缺陷，并形成平坦的薄膜層。
13. -種復合薄膜封裝的有機發光二極管的顯示器的制造方法，包括： 通過真空熱蒸鍍法依次在基本主體上形成有機發光二極管和覆蓋所述有機發光二極 管的吸濕層； 通過等離子體強化的化學氣相沉積法或原子層沉積法形成覆蓋所述吸濕層的第一阻 隔層和第二阻隔層； 通過等離子體強化的化學氣相沉積法在所述第一阻隔層和所述吸濕層之間的界面形 成第一柔性過渡緩沖層；和 通過等離子體強化的化學氣相沉積法在所述的第二阻隔層和和所述的第一阻隔層之 間的界面形成的第二柔性過渡緩沖層。
【文檔編號】H01L51/56GK104103660SQ201310119637
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月4日 優先權日:2013年4月4日
【發明者】謝再鋒 申請人:謝再鋒