CN103094479B - 一种在有机电子器件薄膜封装过程中保护电极的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于有机电子器件领域，具体涉及一种在有机电子器件薄膜封装过程中保护接触电极的方法，通过该方法可以有效避免器件电极被封装薄膜覆盖从而导致器件电极接触失效的现象。该保护膜为硅片保护膜等，采用双层构架形式，基底层使用双轴拉伸聚氯乙烯，胶黏层由经过处理的丙烯酸酯乳胶构成。在有机电子器件封装后保护膜可以被轻易撕除而无胶黏剂残留。可以有效的保证接触电极的导电性不发生任何改变。其具有粘性低且与金属、玻璃、硅、PET、PES等基材密和性优异的特点，因此前驱体材料无法从空隙中渗透，作为电极的保护层是有效的。保护膜起到阻隔ALD封装材料的作用，且能使器件经受住ALD封装温度。
Description
技术领域
本发明属于有机电子器件领域，具体涉及一种在有机电子器件薄膜封装过程中保护接触电极的方法，通过该方法可以有效避免器件电极被封装薄膜覆盖从而导致器件电极接触失效的现象。
背景技术
有机电子器件相比于其它无机器件的一个重要的优势就是可以制成柔性产品。但有机电子器件的产业化还存在着许多问题，关键问题之一是有机器件对空气中的水氧侵蚀敏感导致其寿命下降。因此，有机电子器件必须进行有效封装以阻隔水氧。传统的方法是利用环氧树脂作为衬底与盖板之间的粘合剂形成封装，但环氧树脂固化交联后形成的三维立体网状结构易产生较大的内应力使环氧树脂变脆易开裂，导致器件密封性能下降。近年来，随着各种封装薄膜技术的发展，利用薄膜技术可以形成阻隔水氧进入器件的钝化层来保护器件，其具有轻、薄、可实现大面积等优势而备受关注。这种封装方法使有机电子器件寿命更长，机械性能更优异。
目前原子层沉积(atomiclayerdeposition,ALD)被认为是最有效的薄膜封装方法。原子层沉积技术是一种可以将物质以单原子膜形式一层一层的镀在基底表面的方法，其是通过将气相前驱体脉冲交替地通入反应器并在沉积基体上化学吸附反应而形成沉积膜。新一层原子膜的化学反应是直接与之前一层相关联的，这种方式使每次反应只沉积一层原子。这种方法可以准确的在纳米尺寸范围内控制无机钝化层厚度，制备致密无孔的薄膜，有效阻隔水氧。但为了导通，器件电极必须与接触探针或焊点导通，因此器件电极部分是要避免封装的。而ALD封装方法是全覆盖无缝隙的，利用传统掩膜板的方法，器件衬底会与掩模板之间产生微米级的缝隙，这些缝隙会使器件的电极在ALD沉积过程中也被封装材料覆盖住，使器件接触失效。
通常的电极保护方法选用铜导电胶带，在电极上增加大于器件电极面积的强附着性导电物质(一般为带状或线状)，同时将导电物质引出端保护起来的方法来解决电极接触问题。例如在ALD封装前将铜导电胶粘在电极处，将引出端采用向衬底背面弯折的方法保护起来。但ALD沉积过程前驱体为气体，因此做到引出电极无气体渗透的完全保护难以实现。另一种电极保护方法是利用光交联聚合物例如聚乙烯醇月桂酸酯覆盖住电极，这种方法可以非常好的保护接触电极，避免ALD沉积过程中封装材料的覆盖。但ALD封装后将光交联聚合物取下时，由于金属薄膜电极与玻璃，硅，塑料等衬底的附着力低于金属与光交联聚合物材料的附着力，电极也被从衬底上揭下，因此光交联聚合物保护金属电极的方案行不通。
硅片保护膜，为基材层和胶粘层的双层结构，可以被轻易撕除而无胶黏剂残留，其具有附着力低且与金属、玻璃、硅、PET、PES等基材密和性优异的特点，可以作为有机电子器件的电极保护层。
发明内容
本发明的目的是提供一种在有机电子器件封装过程中保护接触电极的方法，其具体是利用硅片保护膜来有效的隔绝封装材料的渗入，该方法可以使接触电极得到有效保护。
所述的有机电子器件依次由衬底、ITO阳极、功能层和金属阴极组成；功能层由空穴传输层、活性层和电子传输层组成；此外，在ITO电极和空穴传输层间还可以有非必需的空穴注入层，在电子传输层和金属阴极间还可以有非必需的电子注入层，在电子传输层和金属阴极间还可以有阴极缓冲层。
所述的有机电子器件是有机电致发光器件(organiclightemittingdevice，OLED)，还可以是有机薄膜晶体管(organicthin-filmtransistor，OTFT)，有机太阳电池(organicphotovoltage，OPV)等；
本发明所述方法，其步骤如下：
1)选用带有ITO导电膜的玻璃作为衬底，采用光刻胶掩膜然后刻蚀的方法，在玻璃衬底上制备外形尺寸与玻璃衬底相符合的工字形ITO阳极，工字形ITO阳极的中心与玻璃衬底的中心重合，裸露出的玻璃衬底被工字形ITO阳极分为左右对称的结构；
2)在工字形ITO阳极上和裸露的玻璃衬底上制备有机电子器件的功能层，功能层的中心与工字形ITO阳极的中心重合，以工字形ITO阳极梁的方向为高长度方向，以垂直于梁的方向为宽度方向，功能层的宽度略大于工字形ITO阳极的梁的宽度，而其长度要小于工字形ITO阳极的长度；
3)在功能层和裸露的玻璃衬底上制备长方形的金属阴极，金属阴极的宽度与玻璃衬底相同，其长度小于工字形ITO阳极梁的长度，即金属阴极的中间区域覆盖在功能层上，而被功能层分开的两端区域则覆盖在裸露的玻璃衬底上，但金属阴极不与工字形ITO阳极接触，从而制备得到机电子器件；
4)将两条带有胶黏层的长方形保护膜沿长度方向贴在有机电子器件两侧的电极上，即贴在工字形ITO阳极、裸露的玻璃衬底和金属阴极上；由于功能层的宽度仅略大于工字形ITO阳极的梁的宽度，则可以保证保护膜不会覆盖在功能层上，这样当保护膜被揭下时，不会将与玻璃衬底粘着力不强的功能层也一同揭下；
5)将贴有保护膜的有机电子器件进行薄膜封装；
6)封装结束后揭下保护膜，从而实现在了有机电子器件薄膜封装过程中对电极的保护。
上述方法中步骤1)中所述的衬底可以是玻璃等刚性衬底，也可以是聚萘二甲酸乙二醇酯polyethylenenaphthalate(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯polyethyleneterephthalate(PET)、聚醚酰亚胺polyetherimide(PEI)等柔性聚酯膜衬底。
上述方法中步骤3)中所述的金属阴极可以是金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、钛(Ti)、镍(Ni)等材料。
上述方法步骤4)中所述的保护膜可以是硅片保护膜、切割保护蓝膜，也可以是PVC绿膜，PMMA、PET、PVC静电保护膜(聚烯烃+改性的热惰性材料)等。保护膜的胶黏层为丙烯酸酯乳胶，可以被轻易撕除而无胶黏剂残留。
上述方法步骤5)所述的封装薄膜可以是利用原子层沉积技术(ALD)获得的无机封装薄膜，还可以通过电子束蒸镀、有机气相沉积、旋涂等方法获得的金属单质(如：铝(Al)、金(Au)、银(Ag)等)或有机物(如光交联聚合物、PDMS等)等薄膜。
上述方法中所述的无机封装薄膜为金属氧化物，包括三氧化二铝Al2O3、氧化钛TiO2、氧化锆ZrO2、氧化镁MgO、氧化钽Ta2O5、二氧化铪HfO2，也可以是金属氮化物，如氮化硅Si3N4，氮化铝AlN等。使用材料的前驱体进行原子层沉积(ALD)，其中，三氧化二铝(Al2O3)的前躯体材料为三甲基铝，氧化锆(ZrO2)的前驱体材料为四二甲基锆；氮化硅(Si3N4)前驱体材料为聚硼硅氮烷，氮化钛(TiN)的前驱体材料为四氯化钛。
上述方法步骤5)所述的原子层沉积的沉积温度为70～90℃，沉积速率为所制备的无机封装薄膜层的厚度为30～150nm。
附图说明
图1：保护膜贴在有机电子器件的电极上的结构示意图。1为玻璃衬底，2为工字形ITO阳极，3为功能层，4为金属阴极，5为电极保护膜；
图2：保护膜区域内铝(100nm)电极经过100次重复粘贴后的电阻变化曲线图(四探针)；
图3：电极得到保护后形成的有机电子器件在封装前后电流测试曲线图。曲线1为有机电子器件未进行ALD封装的I-V曲线，曲线2为用保护膜将有机电子器件阴极和部分ITO阳极保护后，在80℃的条件下进行ALD封装，形成60nmAl2O3器件封装薄膜，最后将保护膜撕下测得器件的I-V曲线。
图4：电极得到保护后形成的有机电子器件在封装前后亮度测试曲线图。曲线1为有机电子器件未进行ALD封装前的亮度测试曲线，曲线2为用保护膜将有机电子器件阴极和部分ITO阳极保护后，在80℃的条件下进行ALD封装，形成60nmAl2O3器件封装薄膜，最后将保护膜撕下测得器件的亮度测试曲线。
具体实施方式
实施例1：
我们制备了结构为：玻璃/ITO/MoO2(5nm)/mMTDATA(30nm)/NPB(20nm)/Alq(50nm)/LiF(1nm)/Al的OLED器件。在此基础上制备A，B两组器件。其中，A组器件没有进行ALD封装，B组器件在经过保护电极后使用ALD沉积60nmAl2O3的进行封装
制备过程如下：
[1]A、B组器件衬底材料为带有ITO导电膜的玻璃，首先将衬底擦洗清洁，衬底为25×25mm；再采用光刻胶进行掩膜刻蚀的方法除掉多余ITO，保留的ITO为工字形，即裸露出的玻璃衬底被工字形ITO阳极分为左右对称，其ITO梁的尺寸为2×1.5cm(中间区域)。
[2]将处理好的A、B组器件衬底置于多源有机分子气相沉积系统中。系统的真空度可达到10-5Pa，在薄膜生长的过程中系统的真空度维持在4×10-4Pa左右。蒸镀在衬底中间面积为10×10mm的有机电子器件的功能层，最后蒸镀规格为15×25mm且垂直于ITO梁位于器件中间长方形的金属Al阴极(金属阴极不与工字形ITO阳极接触)；
[3]在B组器件两侧紧靠边缘竖直贴上2个规格为12×25mm的长方形保护膜，即贴在工字形ITO阳极、裸露的玻璃衬底和金属阴极上，且需避免贴到具有功能层的位置，最后进行80℃ALD封装，得到60nmAL2O3的沉积薄膜；
[4]进行A、B二组器件电流测试、亮度测试的对比。
如图3所示，从电流随电压的变化曲线可以看出A组与B组器件的性能基本一致，这说明在ALD封装过程中电极保护完好，保护膜起到阻隔ALD封装材料的作用，且能经受住ALD封装温度。
如图4所示，从亮度随电压的变化曲线可以看出A组与B组器件的亮度变化差距不大，这说明保护膜成功的保护了电极免受封装材料的覆盖。
Claims (7)
1.一种在有机电子器件封装过程中保护接触电极的方法，其步骤如下：
1)选用带有ITO导电膜的玻璃作为衬底，采用光刻胶掩膜然后刻蚀的方法，在玻璃衬底上制备工字形ITO阳极，裸露出的玻璃衬底被工字形ITO阳极分为左右对称的结构；
2)在工字形ITO阳极上和裸露的玻璃衬底上制备有机电子器件的功能层，以沿着工字形ITO阳极梁的方向为长度方向，以垂直于梁的方向为宽度方向，功能层的宽度略大于工字形ITO阳极的梁的宽度，功能层的长度小于工字形ITO阳极梁的长度；
3)在功能层和裸露的玻璃衬底上制备长方形的金属阴极，金属阴极的宽度与玻璃衬底相同，金属阴极的长度小于功能层的长度，即金属阴极的中间区域覆盖在功能层上，而被功能层分开的两端区域则覆盖在裸露的玻璃衬底上，金属阴极不与工字形ITO阳极接触，从而制备得到有机电子器件；
4)将两条带有胶黏层的长方形保护膜沿长度方向贴在有机电子器件两侧的工字形ITO阳极、裸露的玻璃衬底和金属阴极上；保护膜是硅片保护膜、切割保护蓝膜、PVC绿膜、PMMA静电保护膜、PET静电保护膜或PVC静电保护膜；胶黏层为丙烯酸酯乳胶；
5)将贴有保护膜的有机电子器件进行薄膜封装；
6)封装结束后揭下保护膜，有机电子器件两侧的工字形ITO阳极和金属阴极完全露出，从而实现了在有机电子器件薄膜封装过程中对电极的保护。
2.如权利要求1所述的一种在有机电子器件封装过程中保护接触电极的方法，其特征在于：衬底的厚度为100μm～1000μm。
3.如权利要求1所述的一种在有机电子器件封装过程中保护接触电极的方法，其特征在于：金属阴极是金、银、铜、铝、钛或镍。
4.如权利要求1所述的一种在有机电子器件封装过程中保护接触电极的方法，其特征在于：薄膜封装是利用原子层沉积技术获得的无机封装薄膜，或是通过电子束蒸镀、有机气相沉积、旋涂获得的金属单质或有机物薄膜。
5.如权利要求4所述的一种在有机电子器件封装过程中保护接触电极的方法，其特征在于：无机封装薄膜为金属氧化物或金属氮化物。
6.如权利要求4所述的一种在有机电子器件封装过程中保护接触电极的方法，其特征在于：原子层沉积的沉积温度为70～90℃，沉积速率为所制备的无机封装薄膜层的厚度为30～150nm。
7.如权利要求1所述的一种在有机电子器件封装过程中保护接触电极的方法，其特征在于：有机电子器件是有机电致发光器件、有机薄膜晶体管或有机太阳电池。
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