專利名稱：柔性有機顯示器中具有吸氣劑的雙密封的制作方法
技術領域：
本發明涉及柔性有機顯示器。
背景技術：
柔性顯示器是對新市場的巨大挑戰。基本上，柔性顯示器可采用淀積在例如聚合物襯底的柔性襯底上的已知顯示元件來制造，例如液晶顯示器(LCD)元件或有機發光顯示器(OLED)元件。例如，Philips已經展示了基于液晶材料的柔性顯示器。發光聚合物的使用提供了極好的視角、對比度和低功耗的好處。柔性無源矩陣單色有機發光顯示器(OLED)已經由US和Far East公司展示，例如Pioneer、DaiNippon、UDC和DuPont顯示器。
通常，OLED包括有機顯示元件，其淀積在基底玻璃襯底上并被出口襯底覆蓋。有機發光器件(OLED)的關鍵問題之一是它們的使用壽命，其主要受由顯示器內部的水和氧所引起的有機發光材料退化的限制。因此，顯示元件的封裝是關鍵的。為了提供顯示元件的不透氣封裝，襯底通過不透水和/或氧的密封接合在一起。此外，顯示器通常在惰性氣體環境中來裝配，以便除去包含在顯示器中的任何污染物。然而，總是存在一些微量的氧或水保留在顯示單元中的風險，并且密封并不是百分之百地不透水分和氣體。因此，淀積在玻璃上的聚LED器件的封裝目前涉及把具有吸氣劑的剛性蓋粘合在玻璃襯底上，其吸收顯示器中的多余水分和或氣態物質。然而，即使采用吸氣劑，對密封的不滲透性要求仍然很高。
一般，密封形成在有機材料以外。基本上，存在兩種方法來提高這種材料的不滲透性，或者加入填充物，或者改變材料的有機骨架。然而，兩種方法結果都不僅提高了不滲透性，還降低了柔性(即增加了楊氏模量)。在剛性顯示器中，由于密封的柔性不是關鍵，因此這不是問題。然而，當涉及柔性顯示器時，密封需要足夠的柔性以便當使顯示器彎曲時不破裂。
實際上，當顯示器彎曲時，柔性顯示器中的密封容易受到多個負載的影響。第一，密封中的材料本身當然彎曲，在材料中產生內部應力。第二，甚至更糟的是，密封材料受到剪切力，其是由于基底和出口襯底的空間分離造成的。第三，除非襯底是極其柔性的，否則當襯底固有地要再次變直時，密封將受到張力。采用現有技術，用于柔性顯示器的剛性密封因此導致由于襯底層離和密封材料破裂而引起氣體泄漏。因此，需要具有改進的密封的柔性顯示器。

發明內容
因此，本發明的目的是提供具有改進的密封的柔性顯示器。
該目的通過如權利要求1所限定的本發明的顯示器件來實現。所附從屬權利要求提供本發明的有利實施例。另外的目的和優點將在以下描述中變得明顯。
因此，本發明提供柔性有機發光顯示器元件，包括柔性背板襯底、柔性覆蓋襯底、密封、有源顯示元件，其淀積在所述柔性背板襯底上，其中所述背板和覆蓋襯底通過所述密封接合在一起，以便密封所述有源顯示元件，并且其中所述密封包括內部密封部分和外部密封部分，與內部密封部分相比外部密封部分是柔性的，以及與外部密封部分相比內部密封部分是不可滲透的，并且淀積在外部密封部分和顯示元件之間。
內部密封部分被設計以提供所要求的不滲透性，并由此制成相對剛性的。僅使用這種密封，裝置在彎曲時將容易分層并破裂。然而，內部的剛性密封和外部的柔性密封部分的結合提供了所需的強度。這種外部密封部分中的強度不僅驚人地足以在彎曲時保護襯底連接，而且顯著降低了剛性內部密封部分趨于破裂的傾向。這是至關重要的，因為內部密封部分中的任何破裂都將造成通過整個密封的氣體泄漏，即使是外部密封部分仍未斷裂。這是由于外部密封部分的可滲透性的緣故，其又是柔性要求的結果。
因此，已經發現，本發明的復合密封提供了在裝置中顯著增加的結構性強度。柔性外部密封分布由顯示器的彎曲所產生的應力。所得到的應力分布由此降低了襯底間的張力，并因而降低了襯底分層的風險。
大小為30mm×30mm的正方形顯示器件一般具有2mm的總密封寬度(范圍0.5-5mm)、0.01mm的密封高度(范圍0.003-0.1mm)和120mm的總密封長度。在本發明的密封中，內部和外部密封部分優選具有大約相同的寬度。襯底一般是0.1mm厚。
密封優選具有低于5*10-5g水/m2/天的滲透性，甚至更優選低于1*10-5g水/m2/天。已經發現，這種要求足以為器件提供良好的使用壽命。
內部密封部分優選由具有高于1GPa的楊氏模量的材料形成，甚至更優選高于2GPa。看起來似乎這種剛性是所需的不可滲透性的必然結果。
外部密封部分優選形成由具有低于50MPa的楊氏模量的材料形成，甚至更優選低于10MPa。這種柔性材料提供為在顯示器彎曲時避免內部密封部分中的襯底層離和破裂所必需的強度。
就內部和外部密封部分中的材料的剛性來說，已經發現，對于許多應用來說，它們分別的楊氏模量之間的比率有利地處于1/100-1/1000之間。使本發明的密封具有至少和現有技術的剛性顯示器密封一樣的不可滲透性，因此提供具有至少相同的使用壽命持久性的柔性顯示器。
對本發明來說，由此應當認識到，同質密封不能提供所需的強度和所需的不可滲透性的結合，其對于顯示器的使用壽命是根本的。因此，提出了包括內部密封部分和外部密封部分的密封。與內部密封部分相比外部密封部分是柔性的，與外部密封部分相比內部密封部分是不可滲透的，并且淀積在外部密封部分和顯示元件之間。


下面將參考附圖來進一步描述本發明的各種實施例，其中圖1示出了具有同質密封的現有技術的剛性顯示器的截面。
圖2示出了具有復合密封的本發明的柔性顯示器的截面。
圖3示出了本發明的顯示器的頂視圖和截面。
圖4示出了本發明的顯示器和放大的截面，指示出與同質密封相比本發明的密封中的應力分布。
圖5-7示出了柔性顯示器中各種密封組成的應力分布。
具體實施例方式
圖1示出了剛性的現有技術的顯示器100的截面。該顯示器包括背板101，在其上有機發光聚合物104設置在陽極103和陰極105之間。金屬后蓋102借助密封107與背板隔開，由此形成封閉的顯示單元。最后，吸氣劑108設置在顯示單元內部的金屬蓋102上。在圖1和下面的圖中，這些密封具有放大的厚度，以便提高清晰度。在一般的顯示器件中，襯底可以例如約0.1mm厚，并且密封可以是約0.01mm，由此密封實質上比襯底薄。
圖2示出了本發明的柔性顯示器200的截面，其具有封裝顯示單元的外部密封部分207和內部密封部分206。背板201和覆蓋襯底202都形成在柔性材料之外，例如聚碳酸酯或聚酯。顯示元件與現有技術的顯示器相似，因而包括陽極203、有機發光材料層204和陰極205。有源顯示元件通過在密封下面饋送到顯示器件外部的驅動電子裝置的互連線來驅動。然而，這些部件與常規的OLED相似，并且未在圖中示出。
圖3示意性地示出了本發明的顯示器300的頂部透視圖，以及沿A-A的截面。該顯示器因而包括背板301、覆蓋襯底302和顯示元件303。還示出了本發明的雙密封，包括內部密封部分305和外部密封部分304。
根據一個實施例，柔性密封具有8MPa的楊氏模量，剛性密封部分具有2GPa的楊氏模量。
有機PLED器件所要求的水蒸汽透過(滲透性)率應該低于0.00005g/m2/天，并且優選低于0.00001g/m2/天。滲透性可采用所謂的Ca-test來測量，其由Philips開發并基于對氧和水敏感的金屬(鈣)退化的光學探測。
到目前為止所考慮的密封材料是具有2GPa模量的Delo 3033和具有8MPa模量的Delo 30F220F(都可從德國公司DELO IndustrieKlebstoffe得到)，由此提供1/250的楊氏模量比率。相比之下，現有技術的不可滲透密封一般具有4GPa的模量。然而，正如技術人員所容易認識到的那樣，對于密封部分存在許多可能的有機材料，包括熱固化或UV固化環氧樹脂類、混合環氧樹脂類和丙烯酸脂。
圖4示意性地示出了受到由箭頭406所表示的力的柔性顯示器400。還示出了放大的部分407、408，其詳細示出受到相應應力的密封。部分407示出了現有技術的密封中的應力分布，其具有同質剛性密封。黑色區域404表示應力超過了材料強度并且密封將因此破裂的區域，以及灰色區域表示應力低于強度閾值的區域。相比之下，部分408示出了根據本發明的包括內部剛性密封部分和外部柔性密封部分的本發明的密封。該密封受到與部分407完全相同的應力分布。可以看出，沒有任何地方的應力超過密封的強度閾值，因此不會出現破裂。
通常，本發明顯示器的制造與現有技術的柔性OLED大致相同，唯一的區別就是密封配置。因此，在多個連續的前端工藝步驟中，有源有機器件層淀積在柔性背板襯底上。在前端工藝之后，背板傳送到包含惰性的、干燥的氮氣環境的手套箱中，其適于執行包括在有源器件上淀積陰極和封裝顯示器的后端工藝步驟。為此，具有固化后2GPa的楊氏模量的剛性密封分配到手套箱外部的柔性覆蓋襯底上。其后，具有固化后8MPa的楊氏模量的柔性密封分配到鄰近剛性密封的外部以及剛性密封的外部上。然后，具有未固化的雙密封線的覆蓋襯底通過真空室傳送到氮氣箱中。背板和覆蓋襯底采用可控方式來耦接并精確地對準，并且密封最后借助UV光來固化。最后密封的器件現在可從手套箱中移除。
實驗一種與薄的粘合層密封在一起的兩個薄的柔性襯底的系統用于定性分析。這種所謂的剪力(lap-shear)測試用于有限元模型分析。圖4示出了對于具有高楊氏模量的粘合層，處于剪切拉伸下該系統的應力狀態。該應力在如圖5中的黑色501部分所示出的密封線的端部達到最大值。因此層離的風險在這種情況下很高。隨后使用柔性粘合層(具有伴隨的低模量)來進行相同的剪力測試，并且處于剪切拉伸下該系統所產生的應力狀態在圖6中示出。高應力水平存在于襯底的兩端，沿連接中的密封線逐步降低。可以看出，關鍵區域601不再受到過高的應力水平。因此，在密封線附近不存在高應力，并且顯著降低了層離的風險。在該剪力測試中，剛性(高模量)和柔性(低模量)密封的結合由此看來是使兩個選擇的最佳點結合，即強度和不可滲透性。對結合的密封所計算的應力(在這種情況下是對稱的內部高模量以及外部低模量)在圖7中示出。外部上的柔性密封分布應力，并減小密封兩端處的剝離應力。包括柔性和剛性密封部分的本發明的密封組成由此提供了與同質柔性密封相似的應力分布。當然，僅使用這種柔性密封不會提供所要求的不可滲透性，其實際上由本發明的復合密封來提供的。
權利要求
1.一種柔性有機發光顯示器元件，包括柔性背板襯底、柔性覆蓋襯底、密封、有源顯示元件，其淀積在所述柔性背板襯底上，其中所述背板和覆蓋襯底通過所述密封接合在一起，以便封裝所述有源顯示元件，并且其中所述密封包括內部密封部分和外部密封部分，與內部密封部分相比外部密封部分是柔性的，與外部密封部分相比內部密封部分是不可滲透的，并且淀積在外部密封部分和顯示元件之間。
2.根據權利要求1的顯示元件，其中內部密封部分比外部密封部分具有更低的滲透性。
3.根據權利要求1的顯示元件，其中密封具有低于每天每平方米5*10-5g水的滲透性。
4.根據權利要求1的顯示元件，其中內部密封部分由具有高于1GPa的楊氏模量的材料形成。
5.根據權利要求1的顯示元件，其中內部密封部分由具有高于2GPa的楊氏模量的材料形成。
6.根據權利要求1的顯示元件，其中外部密封部分由具有低于50MPa的楊氏模量的材料形成。
7.根據權利要求1的顯示元件，其中外部密封部分由具有低于10MPa的楊氏模量的材料形成。
8.根據權利要求1的顯示元件，其中內部密封和外部密封材料分別的楊氏模量的比率在1/100到1/1000之間。
全文摘要
提供了柔性有機發光顯示器的改進的密封。對本發明來說，應當認識到，同質密封不能提供所需的強度和所需的不滲透性的結合，其對于顯示器的使用壽命是基本的。因此，提出了包括內部密封部分和外部密封部分的密封。與內部密封部分相比外部密封部分是柔性的，以及與外部密封部分相比內部密封部分是不滲透性的，并且淀積在外部密封部分和顯示元件之間。
文檔編號H01L51/52GK1806348SQ200480016704
公開日2006年7月19日 申請日期2004年6月9日 優先權日2003年6月16日
發明者E·A·W·G·詹斯森, M·迪克瓦格, H·朱伊德馬, E·范維南, G·尼薩托, C·A·H·A·穆薩爾斯, O·J·A·布伊克, P·C·P·博坦 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司