有机电子器件的封装制造技术

本发明专利技术涉及一种电子器件结构，该结构能防环境湿气和氧与制造该器件所用的材料反应，从而通过采用含有多孔干燥剂的气密封装盒防止环境湿气和氧对器件性能产生有害作用。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及基于有机聚合物的电子器件如二极管，例如发光二极管和光敏二极管。更具体而言，本专利技术涉及此类器件的制造过程和结构，它导致高的器件效率并促使市场可接受的长的使用寿命。
技术介绍
以共轭有机聚合物制造的固态电子器件已吸引人们的注意。基于共轭聚合物的二极管，尤其是发光二极管(LED)和光敏二极管由于其在显示和传感器技术中应用的可能性而特别引人注意。这些相关的文献以及其它论文、专利和专利申请均引入本文皆为参考。这类器件的结构包括电光活性共轭有机聚合物的涂层或膜，该聚合物粘结在电极(阳极和阴极)对面并载在固体基片上。一般说来，用作聚合物二极管，尤其是LED中的活化层的材料包括半导体共轭聚合物，例如能，光致发光的半导体共轭聚合物。在某些优选的装配方式中，聚合物是能光致发光的并能溶解和能从溶液加工成均匀的薄膜的半导体共轭聚合物。这类基于有机聚合物的电子器件的阳极通常由较高逸出功的金属和透明的非化学式量的半导体例如铟/锡-氧化物构成。这种阳极的作用是向半导体的发光聚合物的另外充填的pi-带中注入空穴。较低逸出功的金属如钡和钙在多种结构中优选用作阴极材料。优选用这种低逸出功金属及其氧化物的超薄层。这种低逸出功阴极的作用是向半导体发光聚合物的另外的空pi*-带注入电子。阳极注入的空穴和阴极注入的电子在活性层内以发光的方式复合并发射出光。虽然，为了从阴极能有效注入电子和具有满意器件性能要求采用低逸出功材料，但不幸的是，低逸出功金属如钙、钡、锶和它们的氧化物是典型的化学反应性物质。它们在室温下易与氧和水蒸汽发生反应，在高温下更为剧烈。这类反应损坏了它们所要求的低逸出功性质，降解了阴极材料和发光半导体聚合物之间的临界界面。这是一个导致器元件的效率(和光输出)在贮存期间和受力期间，特别是在高温下快速降低的长期问题。基于其它有机聚合物的固态器件存在类似的稳定性问题。光敏器件和器件的阵列结构及所用材料与基于聚合物的LED中发现的非常相似。基于聚合物的LED和光敏器之间的主要差别在于不需要采用极具反应性的低逸出功电极，并且电极的电极性经常是反向的。但是，湿气和氧与这类器件的组分反应，又从而使器件的性能随时间降低。减少大气暴露的有害作用的一种途径在于将器件封闭在屏障之中，使活性材料与湿气隔开。这种途径已取得某些成功，但它总是不能适宜解决在包封内部捕集的或随时间扩散进入的少量湿气引起的问题。Kawami等在美国专利5,882,761中公开了一种包装发光器件的方法，该器件是用发光的有机分子的薄膜作活性层制造的，其目的在于解决水沾污的问题。该专利叙述将对水是反应性的固态化合物如氧化钠放在元件的包封中。此种反应性化合物与包封中的水起共价反应并将水转化为固体产物。例如，正如提到的氧化钠与水反应产生固态氢氧化钠。此专利叙述了它利用这些水-反应性化合物除水，以便在高温下滞留湿气。Kawami等指出，不能采用以物理法吸收湿汽的材料，因为湿气会在高温下(例如85℃下)析出。在Kawami专利中的与水反应的固态化合物本身具有强的反应性，从而使其反应产物的反应性同样很强。因此在这些化合物或反应产物与器件的其它组分或器件包封的组分偶然接触可能造成危害，因此需要一种封装基于有机聚合物的固态电子器件的方法，该封装应足以防止水蒸汽和氧扩散入器件，从而防止造成有限的寿命。此外，很多已知的为达到密封电子器件的方法，需要在封装过程中将器件加热至高于300℃的温度。大多数基于聚合物的发光器件不能经受这样高的温度。专利技术简述本专利技术涉及包含聚合物电子器件的电子器件，该器件包括一对相互对立设置的电极和置于电极之间的活性聚合物层；空气密封的封装盒，它具有与聚合电子器件相邻的内表面和与外部大气相邻的相对的外表面；与内表面相邻的干燥剂该干燥剂具有孔结构并能将水通过物理吸收吸入其孔结构中；其中气密包封将聚合物电子器件密封，使聚合物电子器件和干燥剂与外部大气隔开。本专利技术还涉及一种制造增加使用期的聚合物电子器件的方法，该法将聚合物电子器件封装在带固体干燥剂的气密性包封中。在一优选实施方案中，干燥剂引入到支撑该聚合物电子器件的基片的一层多或层内。本文所用的词组“相邻”不一定指一层直接靠近另一层上，而是指接近第一表面部位(例如，干燥剂接近其内表面)，这时与相对第一表面的第二表面(例如外表面)相比。附图简述附图说明图1表示本专利技术有代表性器件的剖面；图2表示不同干燥材料在85℃和环境湿度条件下对封装的器件寿命的影响；图3表示本专利技术除水效率与当前技术所用材料和方法的除去效率的比较；和图4表示本专利技术方法的除水稳定性与当前技术所用方法的比较。优选实施方案描述从图1最明显地看出，本专利技术的电子器件100包括由阳极112和阴极114所组成的聚合物电子器件110、该电极带有附属的导线116，118、电活性有机聚合物层120和本实施方案中的基片122。该器件110还包括封装盒124，它将电子器件与大气隔开。此封装盒由基片122作基板，带有盖或罩126，该罩通过粘接剂128固定在基板122上。干燥剂130封入盒124，优选通过粘接剂134固定在盒的内表面132上。基片基片122通常是不透气和不透湿气的。在一个优选实施方案中，基片为玻璃。在第二个优选的实施方案中，基片为硅。在第三个优选实施方案中，基片为挠性基片，如含无机和塑性材料组合的不透气的塑料或复合材料。有效的挠性基片的例子包括挠性材料的板或多层层压板，挠性材料如不渗透的挠性塑料如聚酯，例如聚乙烯对苯二甲酸酯，或由塑料板和沉积其上的任选的金属或无机介电质层组成的复合材料。在一个优选的实施方案中，基片是透明的(或半透明的)，它能使光进入封装区或能使要发射的光从封装区穿过。封装盒气密封装盒126将聚合物电子器件110与大气隔开。气密盒如何组成不很重要，只要过程工序不对聚合物电子器件110的组件起有害作用。例如，气密盒126可由用粘接剂粘合在一起的多块板组成。在一个优选实施方案中，气密盒包括粘接在基板上的罩126组成。从图1可最明显的看出，优选的基板122是聚合物电子器件110的基片。用于组成气密盒126的材料应不透气和不透湿气。在一个实施方案中，罩由金属制成。在另一实施方案中，罩由玻璃或由陶瓷材料制成，亦可采用不透空气和不透水的塑料。罩126的厚度在本专利技术中不是很重要的，只要罩的厚度足以形成连续的屏障(无空隙和无针孔)。罩126的厚度宜在10-1000μm之间。在基板不是聚合物电子器件基片的情况下(未示出)，可以想像，基可由与罩相同的材料制成。从图1最明显看出，罩126是由粘接剂128密封在基片122上。此粘接剂应在低于活化层120的分解温度的温度下固化，例如75℃以下，宜在50℃以下，优选在室温或中等温度下。这是有利的，因为它能不遇到现有技术常见的高温中，这种高温常使电子器件110受损或性能降低。优选的粘接剂包括环氧树脂，它能在紫外光辐照下或在上面提到的中等温度下(或在两种作用下)固化。从图1最明显的看出，导线116、118从器件中伸出。这些导线应同样用粘接剂128密封，但亦可采用功能相同的导线结构。固体干燥剂在罩126密封到基片122上和封装电子器件110之前，需插入固体干燥剂(干燥材料)130。干燥剂的形状并不重要。例如干燥剂可呈多孔包装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子器件（１００）包括：聚合物电子器件（１１０），它包括互相对置的一对电极（１１２，１１４）和置于两电极之间的活性聚合物层（１２０）；气密封袋盒（１２４），它具有与聚合物电子器件相邻的内表面（１３２）和与外部大气相邻的相对的外表 面；干燥剂（１３０），与内表面相邻，该干燥剂具有一种多孔结构，并能通过物理吸收捕集水，使其进入多孔结构；其中气密封装盒将该聚合物电子器件封装，以便使该聚合物电子器件和干燥剂与外部大气隔开。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：P拜利，J佩尔托拉，I帕克，
申请(专利权)人：杜邦显示器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]