CN1589507A - 电子器件的封装 - Google Patents

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Abstract

披露一种用于器件的封装。分隔颗粒随机位于器件区域内以便防止安装在衬底上盖件与有效部件接触，由此防止它们损坏。分隔颗粒固定在衬底的一侧上以便防止任何运动。

Description

电子器件的封装
技术领域
本发明涉及有机LED(OLED)器件。本发明尤其涉及OLED器件的包装。
背景技术
图1表示OLED器件100。OLED器件在第一和第二电极105和115之间包括一个或多个有机功能层110。电极可形成图案以便形成例如多个OLED单元，从而形成像素化的OLED器件。连接到第一和第二电极上的接合垫150设置成可以电连接到OLED单元上。
为了保护OLED单元不受例如潮湿和/或空气的环境的影响，用盖件160封装器件。OLED单元的有效和电极材料是敏感的，并由于与例如盖件的机械接触而容易损坏。为了防止对于OLED单元的损坏，使用具有空腔的盖件或包装。具有空腔的包装在盖件和OLED单元之间提供空腔145。空腔还允许放置干燥材料以便解决器件的有限的漏失率。
通常，根据应用，OLED器件的侧向尺寸通常在几个分米或更多的范围内。为了适用于更大的侧向尺寸，使用更厚的盖件以便提供所需机械稳定性，从而保持空腔的整体性。
但是，需要薄和柔性的器件需要使用更薄的部件，例如盖件和衬底。减小盖件的厚度减小其机械稳定性，使其更容易弯曲，这可造成空腔塌陷，由此损坏OLED单元。
从以上描述可知，需要提供一种具有改进包装的OLED器件，特别是形成在薄或柔性衬底上的OLED器件。
发明内容
本发明涉及例如OLED器件的器件的封装。一个或多个OLED单元设置在衬底的器件区域内。盖件安装在衬底上以便封装器件。盖件在器件区域形成空腔，将其与OLED单元分开。
按照本发明，分隔颗粒设置在器件区域内以便防止盖件与OLED单元接触。在一个实施例中，分隔颗粒通过喷射技术随机沉积在衬底上。在一个实施例中，分隔颗粒通过干式喷射技术进行沉积。作为选择，采用湿式喷射技术将分隔颗粒沉积在衬底上。在一个实施例中，分隔颗粒涂覆粘合剂，该粘合剂在沉积分隔颗粒之后可以固化。去除非器件区域内的分隔颗粒，使得分隔颗粒随机分布在器件区域内。盖件安装在衬底上以便封装器件。器件区域内的分隔颗粒防止盖件与OLED单元接触。
附图说明
图1是表示OLED器件；以及
图2-6表示按照本发明的一个实施例形成OLED器件的过程。
具体实施方式
本发明总体涉及OLED器件。特别是，本发明提供一种用于封装特别是形成在柔性或薄衬底上的OLED器件的低成本包装。按照本发明的一个实施例，分隔颗粒设置在OLED单元和盖件之间。分隔颗粒防止盖件与OLED单元接触。
图2-6表示按照本发明的一个实施例制造OLED器件的过程。参考图2，衬底201设置在形成一个或多个OLED单元的地方。衬底可包括多种类型的材料，例如玻璃或聚合物。还可以使用足以支承OLED单元的其他材料。
在一个实施例中，衬底包括例如用于形成柔性器件的塑料膜柔性材料。可以使用多种市场上可得到的塑料作为衬底。这种薄膜例如包括透明聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚对萘二甲酸乙二脂(PEN)、聚碳酸脂(PC)、聚酰胺(PI)、聚砜(PSO)、和聚(p-苯撑醚砜)(PES)。还可使用例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的其他材料形成衬底。还可使用包括薄玻璃或其他柔性材料的柔性衬底。
在一个实施例中，衬底是大约20-300μm厚。在某些情况下，薄衬底可以是机械不稳定的，产生加工问题。可以采用临时支承层(未示出)在制造过程中稳定衬底。临时支承层例如可设置在衬底的后侧。在一个实施例中，临时支承层包括涂覆可以粘接到衬底上的粘合剂的聚合物箔片。在处理之后，由于可以使用器件包装在机械上稳定器件，因此去除临时层。
传导层205沉积在衬底上。衬底可在沉积传导层之前在衬底表面上设置例如二氧化硅(SiO2)的阻挡层。阻挡层特别用于包括碱石灰玻璃的衬底。阻挡层例如大约20nm厚。在一个实施例中，传导层包括透明传导材料，例如氧化铟锡(ITO)。还可以使用包括氧化锌和氧化铟锌的其他透明传导材料。可以使用例如化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)和等离子增强CVD(PECVD)的多种技术形成器件层。传导层应该薄以便减小光学吸收和随后薄膜形成的不利影响，同时满足电气需要。传导层通常为大约0.02-1μm厚。
参考图3，传导层205如所需形成图案以便有选择地去除层的部分，以暴露衬底的部分356。形成图案的传导层用作OLED单元的第一电极。在一个实施例中，传导层形成图案以便形成用作像素化的OLED器件的阳极的条带。形成图案的过程还可形成用于接合垫的连接。可以使用例如光刻和蚀刻的传统技术在传导层形成图案。这种技术在PCT申请号PCT/SG99/00074的题为“Mechanical Patterning of a DeviceLayer”的未审查国际专利申请中描述过，该申请结合于此作为参考。
一个或多个有机功能层310形成在衬底上，覆盖暴露的衬底部分和传导层。功能有机层包括例如共轭聚合物或例如Alq3的低分子材料。还可使用其他类型的功能有机层。有机功能层可通过例如旋涂或真空升华(对于Alq3有机层)的湿工艺的传统技术来形成。有机层的厚度通常大约是2-200nm。
参考图4，有选择地去除有机层的一部分以便在区域470暴露下面的层，从而减小接合垫连接。通过使用例如抛光工艺，可以实现有机层的有选择去除。还可使用例如蚀刻、刮擦或激光烧蚀的其他技术。
按照本发明的一个实施例，分隔颗粒480沉积在衬底上。在一个实施例中，分隔颗粒包括球形形状。分隔颗粒具有例如立方体形、棱形、金字塔形的其他几何形状，或者还可使用其他规则或不规则的形状。分隔颗粒的平均直径足以保持空腔的所需高度，例如大约2-50μm。分隔颗粒的尺寸和形状分布足够窄以便确保盖件和OLED单元之间适当分开。
分隔颗粒最好固定在衬底一侧以避免任何运动。在一个实施例中，分隔颗粒在沉积之前涂覆粘合剂薄层。粘合剂层包括例如环氧树脂或丙烯酸树脂。在一个实施例中，粘合剂通过热处理固化。在另一实施例中，粘合剂通过紫外线辐射的曝光来固化。在又一实施例中，粘合剂包括热熔材料。
在一个实施例中，分隔颗粒随机分布在衬底上。分隔颗粒占据器件的有效和非有效部分(即发射或非发射区域)。在另一实施例中，分隔颗粒局限于非有效区域。可以使用例如光刻的不同技术对于分隔颗粒的覆盖进行图案形成。作为选择，可以使用遮挡板或模板罩。在沉积分隔颗粒之前，具有所需图案的遮挡板靠近该表面或与该表面接触放置。在喷射涂覆过程期间，只有遮挡板暴露的区域将覆盖有分隔颗粒。作为选择，形成图案的干式抗蚀剂薄膜可层压在暴露面上。在沉积分隔颗粒之后，干式抗蚀剂薄膜固化并从表面上去除，留下被分隔颗粒覆盖的曝光区域。还可以类似方式使用液态抗蚀剂材料。
分隔颗粒的分布或密度应该足以在有意(柔性器件)或无意(器件处理)中存在机械应力的情况下防止盖件与OLED单元接触。分布可以进行改变以便适应所需设计，例如盖件的厚度、衬底的厚度以及器件所需柔性程度。
在优选的实施例中，分隔颗粒分布足以保持空腔的高度而不在视觉上影响OLED单元发射均匀性。通常，分隔颗粒之间具有大约10-500μm的平均距离的分隔颗粒分布足以防止盖件接触OLED单元。在一个实施例中，分隔颗粒分布的密度是大约10-1000个/毫米2。这种分布以及分隔颗粒的小尺寸确保它们对发射均匀性的影响对于没有帮助的人眼来说基本上看不到。
为了避免造成电极之间短路，分隔颗粒最好包括非传导材料。在一个实施例中，分隔颗粒由玻璃制成。还可使用由例如硅、聚合物或陶瓷的其他类型的非传导材料制成的分隔颗粒。
在一个实施例中，分隔颗粒通过喷射技术沉积。在优选实施例中，采用干式喷射技术沉积隔离颗粒。干式喷射技术描述在例如BirendaBahadur(Ed)，Liquid Crytals：Applications and Uses，Vol.1(ISBN 9810201109)中，该文献结合于此作为参考。
干式喷射技术通常包括用第一极性(正或负)静电充电分隔颗粒并用第二极性(负或正)静电充电衬底。分隔颗粒通过由干燥空气喷射器供应的干燥空气吹到衬底上。可以使用例如Nisshin EngineeringCo.的DISPA-μR的干燥空气喷射器。静电吸引造成分隔颗粒粘接到衬底上，同时颗粒之间的静电排斥防止颗粒在衬底上团聚。使用干燥空气喷射器可以实现160-180个/mm2的颗粒密度，喷射器在2kg/cm2的压力下并在长达10秒喷射期间内产生例如具有露点≤-58℃以及流量为501/min的干燥空气。通过改变喷射参数，可以实现其他颗粒密度。
还可以使用湿式喷射技术将分隔颗粒沉积在衬底上。湿式喷射技术描述在例如Birenda Bahadur(Ed)，Liquid Crytals：Applications and Uses，Vol.1(ISBN 9810201109)中，该文献结合于此作为参考。通常，分隔颗粒悬浮在酒精或水状液体内，例如乙醇、异丙醇、或包括酒精和水的混合物。分隔颗粒的浓度例如是大约0.1-0.5％重量百分比。可以使用超声波分布颗粒以便防止团聚。例如，分隔颗粒可在颗粒沉积之前通过长达几分钟的超声波辐射。制备的悬浮物通过空气经由喷嘴喷射到衬底上，在其上沉积分隔颗粒。
参考图5，第二传导层515沉积在衬底上，覆盖其上形成的分隔颗粒和其他层。传导层包括例如Ca、Mg、Ba、Ag及其合金的金属材料。还可以使用包括低功函的其他传导材料形成第二传导层。在一个实施例中，第二传导层形成图案以便形成用作像素化的OLED器件的阴极的电子条带。同样，用于接合垫的连接可在形成图案期间形成。作为选择，传导层可有选择地进行沉积以便形成阴极条带和接合垫连接。通过例如遮挡层实现传导层的有选择的沉积。阴极条带通常垂直于阳极条带。还可使用与阳极条带形成对角线的阴极条带。顶部和底部电极条带的相交部形成有机LED的像素。
参考图6，盖件660安装在衬底上以便封装器件。盖件形成空腔645，在它和OLED单元之间提供分离。在一个实施例中，制备围绕单元区域的密封框架670。制备密封框架包括对衬底形成图案，以便在需要的情况下形成其中形成有密封柱680的区域。密封柱的高度足以形成具有所需高度的空腔645。使用密封框架在PCT申请号PCT/SG99/00133的题为“Improved Encapsulation of Organic LEDDevice”的国际专利申请中描述过，该申请结合于此作为参考。
覆盖层66包括例如金属或玻璃。还可以使用保护有效部件不受环境影响的例如陶瓷或金属箔片的其他类型的盖件。在又一实施例中，根据所使用的材料，盖件可冲制或蚀刻而成，以便形成将盖件和OLED器件分开的空腔。
可以使用不同技术来安装覆盖层。在一个实施例中，使用粘合剂安装覆盖层。可以使用例如自硬化粘合剂、UV或热固化的粘合剂或热熔粘合剂的粘合剂。还可使用采用低温焊料材料、超声波粘接和使用感应或激光焊接的焊接技术的其他技术。
在本发明的一个实施例中，围绕衬底的器件区域设置密封挡板。密封挡板将盖件支承在衬底上并提供位于密封挡板的外表面上的密封区域。密封挡板的使用在PCT申请号PCT/SG99/00133的题为“Sealingof Electronic Devices”(律师案卷号99E05737SG)的国际专利申请中描述过，该申请结合于此作为参考。
在安装过程中，分隔颗粒被压入OLED单元层。分隔颗粒为OLED单元的区域上的盖件提供支承，防止压力作用在盖件上时盖件与器件的有效部件接触。接合垫650形成为提供与OLED单元的电连接。
如上所述，在形成有机层之后，该方法沉积涂覆有粘合剂的分隔颗粒。分隔颗粒可有选择地在工艺流程中其他地方进行沉积。例如，分隔颗粒可在形成第一传导层之前、有机层形成之前或形成第二传导层之后沉积。实际上，分隔颗粒可在安装盖件之前的工艺的任何地方沉积。
分隔颗粒上的粘合剂在沉积分隔颗粒之前在工艺流程的某处固化。在一个实施例中，粘合剂在分隔颗粒沉积在衬底之前并在形成有机层之前固化。在另一实施例中，粘合剂在分隔颗粒施加在第一有效有机层之后并在形成其他层之前固化。在另一实施例中，粘合剂在分隔颗粒施加在第二有机层之后并在形成其他层之前固化。在又一实施例中，粘合剂在分隔颗粒施加在第二传导层之后并在封装OLED器件之前固化。分隔颗粒还可在采用具有空腔的包装的其他类型的器件中提供支承。这种器件包括例如电子器件、机械装置、电子机械器件或微电子机械系统(MEMS)。
在参考不同实施例特别表示和说明本发明的同时，本领域普通技术人员将理解到本发明可以进行变型和改型而不偏离其精神和范围。本发明的范围不应该参考以上描述确定而是参考所附权利要求及其等同范围来确定。

Claims (32)

1.一种器件包括：
具有器件区域的衬底；
封装器件的盖件，盖件在器件区域上形成空腔；以及
固定在器件区域的表面上以便支承盖件的分隔颗粒。
2.如权利要求1所述的器件，其特征在于，器件区域包括一个或多个单元。
3.如权利要求1或2任一项所述的器件，其特征在于，分隔颗粒包括非传导材料。
4.如权利要求1-3任一项所述的器件，其特征在于，分隔颗粒涂覆一层粘合剂。
5.如权利要求4所述的器件，其特征在于，粘合剂层包括热固材料。
6.如权利要求4或5任一项所述的器件，其特征在于，粘合剂层包括紫外线固化材料。
7.如权利要求4或5任一项所述的器件，其特征在于，粘合剂层包括热熔材料。
8.如权利要求1-7任一项所述的器件，其特征在于，分隔颗粒随机分布在器件区域内，占据有效和非有效区域。
9.如权利要求1-7任一项所述的器件，其特征在于，分隔颗粒随机分布在器件区域内，有选择地占据非有效区域。
10.如权利要求1-9任一项所述的器件，其特征在于，分隔颗粒包括球形形状。
11.如权利要求1-10任一项所述的器件，其特征在于，分隔颗粒包括平均直径，以便在盖件和衬底之间保持空腔的高度。
12.如权利要求1-11任一项所述的器件，其特征在于，分隔颗粒包括保持空腔的密度。
13.如权利要求1-12任一项所述的器件，其特征在于，分隔颗粒的密度是大约10-1000个/毫米2。
14.如权利要求1-9和11-13任一项所述的器件，其特征在于，分隔颗粒包括非球形形状。
15.如权利要求1-14任一项所述的器件，其特征在于，分隔颗粒包括不同的形状。
16.如权利要求1-15任一项所述的器件，其特征在于，其还包括：
围绕器件区域并支承盖件的密封挡板；
邻靠密封挡板的外表面的密封区域；以及
位于密封区域内的粘合剂，粘合剂紧密地密封器件，其中密封挡板减小器件的密封宽度。
17.一种形成器件的方法，其包括：
为衬底提供器件区域；
在分隔颗粒上施加一层粘合剂；
在衬底上沉积分隔颗粒；
固化分隔颗粒上的该层粘合剂；以及
在衬底上安装盖件以便封装器件，盖件在由分隔颗粒支承的器件区域内形成空腔。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，器件包括OLED器件。
19.如权利要求17或18任一项所述的方法，其特征在于，衬底制备有传导层和传导层上的至少一个有机功能层，传导层形成图案以便形成第一电极。
20.如权利要求17-19任一项所述的方法，其特征在于，分隔颗粒包括非传导材料。
21.如权利要求17-20任一项所述的方法，其特征在于，粘合剂包括热固材料。
22.如权利要求17-21任一项所述的方法，其特征在于，粘合剂包括紫外线固化材料。
23.如权利要求17-22任一项所述的方法，其特征在于，粘合剂包括热熔材料。
24.如权利要求17-23任一项所述的方法，其特征在于，沉积分隔颗粒包括干式喷射。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，干式喷射包括：
用第一极性静电充电衬底，并用第二极性静电充电分隔颗粒；以及
用干燥空气将分隔颗粒吹到衬底上。
26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，干燥空气包括≤-58℃的露点。
27.如权利要求17-26任一项所述的方法，其特征在于，衬底上分隔颗粒的覆盖物通过光刻技术形成图案。
28.如权利要求17-26任一项所述的方法，其特征在于，衬底上分隔颗粒的覆盖物通过干式抗蚀剂技术形成图案。
29.如权利要求17-26任一项所述的方法，其特征在于，衬底上分隔颗粒的覆盖物通过遮挡板技术形成图案。
30.如权利要求17-29任一项所述的方法，其特征在于，沉积分隔颗粒包括湿式喷射。
31.如权利要求30所述的方法，其特征在于，湿式喷射包括：
在溶液中悬浮分隔颗粒；以及
在衬底上喷射具有分隔颗粒的溶液。
32.如权利要求31所述的方法，其特征在于，溶液包括大约为0.1-0.5重量百分比的分隔颗粒的浓度。
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