CN105679964A - 有机电致发光器件的封装结构及方法 - Google Patents

有机电致发光器件的封装结构及方法 Download PDF

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洪乙又
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Abstract

一种有机电致发光器件的封装结构及方法，其特征是所述的封装结构包括：衬底基板、OLED、薄膜封装层、有机树脂层、玻璃盖片，所述薄膜封装层由Al2O3薄膜和SiNx薄膜依次交叠而成。所述的封装方法中的Al2O3薄膜利用原子层沉积技术制备，所述SiNx薄膜由等离子体化学气相沉积或溅射技术制备，因此薄膜封装层不仅具有很高的致密性，可以有效地防止水汽对OLED造成的侵蚀，还提高了薄膜封装层的制作效率。本发明在薄膜封装层之上还设置了有机树脂层和玻璃盖片，利用有机树脂层的全覆盖效果和玻璃盖片的保护作用，进一步提高了器件的寿命。

Description

有机电致发光器件的封装结构及方法
技术领域
本发明涉及显示技术，尤其是一种有机电致发光器件技术，具体地说是一种有机电致发光器件的封装结构及其封装方法。
背景技术
目前有机电致发光器件（OLED）由于具有自发光、低能耗、宽视角、响应速度快及实现可弯曲等优点，受到学术界和商业界的广泛关注。目前，随着显示行业各大厂商不断投入大量经费进行技术研发，OLED平板显示技术正处于量产技术日渐成熟与市场需求高速增长的关键阶段。由于OLED对环境中的水汽和氧气特别敏感，渗入器件内部的水汽和氧气会腐蚀电极和有机层材料，严重降低了OLED的工作寿命。因此，为了达到延长器件寿命的目的，如何对器件进行高效地封装，是至关重要的。
近年来，国内外研究者们把焦点集中在薄膜封装方面，即通过形成结构致密的薄膜对封装区域的器件进行物理保护，是一种无间隙的封装手段。实现薄膜封装的现有技术中，原子层沉积（ALD）技术是通过将前驱体以脉冲的形式交替通入反应腔，在衬底表面均匀吸附，同时发生反应并成键。由于每次循环只生成一层原子，使得该工艺制备的薄膜具有平滑、均匀、致密等优点。因此人们常使用原子层沉积技术对OLED进行薄膜封装。但是，原子层沉积技术的沉积速度相对缓慢，通常100nm厚度的薄膜需要十几个小时。因此，如何在保证获得良好水汽阻隔性能的同时，提高封装薄膜的制作效率，减少封装工艺的耗时，是OLED产业化发展需要克服的困难之一。
发明内容
本发明的目的是针对现有原子层沉积封装技术存在的沉积速度缓慢效率不同的问题，发明一种能在获得良好水汽阻隔性能的同时，提高封装薄膜的制作效率，减少封装工艺耗时的有机电致发光器件的封装结构及其封装方法。
本发明的技术方案之一是：
一种有机电致发光器件的封装结构，其特征在于，包括：衬底基板、OLED、薄膜封装层、有机树脂层和玻璃盖片，所述OLED形成于所述衬底基板上，所述薄膜封装层覆盖在所述OLED上，所述有机树脂层覆盖在所述薄膜封装层上，所述玻璃盖片形成于所述有机树脂层之上，所述薄膜封装层包括交叠堆叠的Al2O3薄膜层和SiNx薄膜层。
所述SiNx薄膜为SiN薄膜或Si3N4薄膜。
所述Al2O3薄膜和所述SiNx薄膜按照交叠周期数依次交叠形成于所述OLED之上，交叠顺序在此不作限制。
所述交叠周期数为大于等于3且小于等于10的整数。
所述Al2O3薄膜的厚度为10nm～50nm；所述SiNx薄膜在第一个交替周期内的厚度为500nm～1500nm，在其余交替周期内的厚度为300nm～1000nm；Al2O3薄膜采用原子层沉积的方法制备，所述SiNx薄膜采用等离子体增强化学气相沉积或溅射的方法制备，所述有机树脂层采用点胶、旋涂或喷墨打印的方法制备。
所述有机树脂层由异戊二烯类树脂、乙烯类树脂、环氧类树脂、聚氨酯类树脂、纤维素类树脂、苝类树脂、酰亚胺类树脂或其两种或更多种的混合物形成。
本发明的技术方案之二是：
一种有机电致发光器件的封装方法，其特征在于，它包括以下步骤：
首先，在衬底基板上形成OLED；
其次，在所述OLED上形成薄膜封装层，并使薄膜封装层的四周越过OLED与衬底基板相封接从而将OLED密封在薄膜封装层中；
第三，在所述薄膜封装层之上，通过点胶、旋涂或喷墨打印的方法形成一层有机树脂溶液，以便形成有机树脂层，形成的有机树指层的四周应越过薄膜封装层与衬底基板相封接，从而将薄膜封装层密封在有机树脂层中；
第四，在所述的有机树脂溶液表面贴合一层经过平整处理和应力处理的玻璃盖片；
最后，进行加热或UV固化，使玻璃盖片固化在有机树脂层上；
所述的薄膜封装层由交叠堆叠的Al2O3薄膜层和SiNx薄膜层组成，Al2O3薄膜采用原子层沉积的方法制备，所述SiNx薄膜采用等离子体增强化学气相沉积或溅射的方法制备。
所述原子层沉积工艺采用的前驱体为三甲基铝（TMA）和水蒸气（H2O）或臭氧（O3），沉积过程中注入氮气（N2）作为净化气体；所述三甲基铝的注入时间为0.02s～0.1s，所述水蒸气或臭氧的注入时间为0.02s～0.1s，所述氮气的注入时间为10s～30s；腔室压强为20Pa～80pa，沉积温度为60°C～80°C。
所述等离子体增强化学气相沉积工艺采用的气源为为硅烷（SiH4）和氨气（NH3），所述硅烷的流量为20sccm～50sccm，所述氨气的流量为130sccm～190sccm；工作压强为10Pa～80pa，功率为40W～60W。
所述溅射工艺采用的靶材是纯度为99.99%的硅靶材，沉积过程中的本底真空度为5×10-4Pa～10×10-4Pa，溅射气体分别是99.99%的氮气（N2）和氩气（Ar），溅射功率300W～800W，反应气压为0.2Pa～1Pa，氮气流量为20sccm～60sccm，氩气流量为40sccm～80sccm。
本发明的有益效果：
1、本发明提供的OLED封装结构是由薄膜封装层、有机树脂层、玻璃盖片组成；薄膜封装层由3到10组Al2O3薄膜和SiNx薄膜依次交叠形成，该薄膜封装层具有很高的致密性，可以有效地阻止环境中的氧气和水汽进入OLED内部，造成对电极和有机材料的侵蚀；在薄膜封装层上还设置了有机树脂层，有机树脂层的全覆盖效果可以有效地弥补薄膜封装层不能很好的覆盖灰尘颗粒的缺点，从而进一步提高器件的寿命；最后再贴合一层经过平整处理和应力处理的玻璃盖片，防止外力对器件造成的损害；
2、本发明提供的OLED封装方法采用的原子层沉积技术的沉积温度低，避免了对OLED性能的损害，同时可以精确控制Al2O3薄膜的厚度和成分，制成的Al2O3薄膜具有平滑、均匀、致密等优点；
3、本发明提供的OLED封装方法采用的等离子体增强化学气相沉积技术或溅射技术，制成的SiNx薄膜具有良好的致密性、附着力强，且成膜速度快，可以大大地减少工艺耗时；与原子层沉积技术相互配合使用，在保证高封装性能的同时，可以有效地提高薄膜封装的效率；
4、本发明提供的OLED封装结构，其水汽渗透率达到10-6g/m2·day级别。
附图说明
图1是本发明实施例一和实施例二提供的OLED封装结构的示意图。
图2是本发明实施例三和实施例四提供的OLED封装结构的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一。
如图1所示。
一种有机电致发光器件的封装结构，它主要由衬底基板、OLED发光元件、薄膜封装层、有机树脂层和玻璃盖片组成，并通过以下封装方法形成：
（1）在衬底基板上形成OLED；
（2）在形成OLED的衬底基板上利用原子层沉积方法形成Al2O3薄膜，沉积过程中采用的前驱体为三甲基铝（TMA）和水蒸气（H2O），注入氮气（N2）作为净化气体；三甲基铝的注入时间为0.02s，水蒸气的注入时间为0.02s，氮气的注入时间为30s；腔室压强为20Pa，沉积温度为80°C；Al2O3薄膜的厚度为30nm；
（3）在Al2O3薄膜表面利用等离子体增强化学气相沉积方法形成SiNx薄膜，沉积过程中采用的气源为硅烷（SiH4）和氨气（NH3），硅烷的流量为30sccm，所述氨气的流量为150sccm；工作压强为20Pa，功率为40W；SiNx薄膜的厚度为1200nm；
（4）交替重复步骤（2）和（3）三次，完成薄膜封装层的制作；需要特别说明的是，第一个交替周期内的SiNx薄膜厚度为1200nm，其余交替周期内的厚度为800nm；
（5）在薄膜封装层表面通过点胶的方式形成一层有机树脂溶液；
（6）在有机树脂溶液上方，贴合一层经过平整处理和应力处理的玻璃盖片，最后经UV固化。
采用上述封装结构的OLED器件，在温度为25°C、湿度为80%的环境中，水汽渗透率（WVTR）达到了8.57×10-6g/m2·day。
实施例二：
如图1所示，一种有机电致发光器件的封装结构，它依次包括衬底基板、OLED发光元件、薄膜封装层、有机树脂层和玻璃盖片。
具体地，本实施例中的封装方法包括如下步骤：
（1）、（2）同实施例一；
（3）在Al2O3薄膜表面利用溅射方法形成SiNx薄膜，沉积过程中的靶材是纯度为99.99%的硅靶材，本底真空度为8×10-4Pa，溅射气体分别是99.99%的氮气和氩气，溅射功率400W，反应气压为0.5Pa，氮气流量为40sccm，氩气流量为60sccm；SiNx薄膜的厚度为1200nm；
步骤（4）、（5）、（6）步骤同实施例一；
采用上述封装结构的OLED器件，在温度为25°C、湿度为80%的环境中，水汽渗透率（WVTR）达到了8.13×10-6g/m2·day。
实施例三：
图2所示。
一种有机电致发光器件的封装结构，它包括衬底基板、OLED发光元件、薄膜封装层、有机树脂层和玻璃盖片。
具体地，本实施例中的封装方法包括如下步骤：
（1）在衬底基板上形成OLED；
（2）在形成OLED的衬底基板上利用等离子体增强化学气相沉积方法制备SiNx薄膜，沉积过程中采用的气源为为硅烷（SiH4）和氨气（NH3），硅烷的流量为20sccm，所述氨气的流量为190sccm；工作压强为10Pa，功率为60W；SiNx薄膜的厚度为1500nm；
（3）在SiNx薄膜表面利用原子层沉积的方法形成Al2O3薄膜，沉积过程中采用的前驱体为三甲基铝（TMA）和水蒸气（H2O），注入氮气（N2）作为净化气体；三甲基铝的注入时间为0.1s，水蒸气的注入时间为0.1s，氮气的注入时间为10s；腔室压强为80Pa，沉积温度为60°C；Al2O3薄膜的厚度为50nm；
（4）交替重复步骤（2）和（3）三次，完成薄膜封装层的制作；需要特别说明的是，第一个交替周期内的SiNx薄膜厚度为1500nm，其余交替周期内的厚度为1000nm；
（5）在薄膜封装层表面通过点胶的方式形成一层有机树脂溶液；
（6）在有机树脂溶液上方，贴合一层经过平整处理和应力处理的玻璃盖片，最后经UV固化。
采用上述封装结构的OLED器件，在温度为25°C、湿度为80%的环境中，水汽渗透率（WVTR）达到了9.64×10-6g/m2·day。
实施例四：
如图2所示。
一种有机电致发光器件的封装结构，包括衬底基板、OLED发光元件、薄膜封装层、有机树脂层和玻璃盖片。
具体地，本实施例中的封装方法包括如下步骤：
（1）在衬底基板上形成OLED；
（2）在形成OLED的衬底基板上利用溅射方法制备SiNx薄膜，沉积过程中的靶材是纯度为99.99%的硅靶材，本底真空度为5×10-4Pa，溅射气体分别是99.99%的氮气和氩气，溅射功率300W，反应气压为0.2Pa，氮气流量为20sccm，氩气流量为40sccm；SiNx薄膜的厚度为1200nm；
步骤（3）、（4）、（5）、（6）同实施例三。
采用上述封装结构的OLED器件，在温度为25°C、湿度为80%的环境中，水汽渗透率（WVTR）达到了9.13×10-6g/m2·day。
实施例五：
图2所示。
一种有机电致发光器件的封装结构，它包括衬底基板、OLED发光元件、薄膜封装层、有机树脂层和玻璃盖片。
具体地，本实施例中的封装方法包括如下步骤：
（1）在衬底基板上形成OLED；
（2）在形成OLED的衬底基板上利用等离子体增强化学气相沉积方法制备SiNx薄膜，沉积过程中采用的气源为为硅烷（SiH4）和氨气（NH3），硅烷的流量为50sccm，所述氨气的流量为130sccm；工作压强为80Pa，功率为50W；SiNx薄膜的厚度为500nm；
（3）在SiNx薄膜表面利用原子层沉积的方法形成Al2O3薄膜，沉积过程中采用的前驱体为三甲基铝（TMA）和水蒸气（H2O），注入氮气（N2）作为净化气体；三甲基铝的注入时间为0.08s，水蒸气的注入时间为0.08s，氮气的注入时间为20s；腔室压强为50Pa，沉积温度为70°C；Al2O3薄膜的厚度为10nm；
（4）交替重复步骤（2）和（3）三次，完成薄膜封装层的制作；需要特别说明的是，第一个交替周期内的SiNx薄膜厚度为500nm，其余交替周期内的厚度为300nm；
（5）在薄膜封装层表面通过点胶的方式形成一层有机树脂溶液；
（6）在有机树脂溶液上方，贴合一层经过平整处理和应力处理的玻璃盖片，最后经UV固化。
采用上述封装结构的OLED器件，在温度为25°C、湿度为80%的环境中，水汽渗透率（WVTR）达到了9.63×10-6g/m2·day。
实施例六：
如图2所示。
一种有机电致发光器件的封装结构，包括衬底基板、OLED发光元件、薄膜封装层、有机树脂层和玻璃盖片。
具体地，本实施例中的封装方法包括如下步骤：
（1）在衬底基板上形成OLED；
（2）在形成OLED的衬底基板上利用溅射方法制备SiNx薄膜，沉积过程中的靶材是纯度为99.99%的硅靶材，本底真空度为10×10-4Pa，溅射气体分别是99.99%的氮气和氩气，溅射功率800W，反应气压为1Pa，氮气流量为60sccm，氩气流量为80sccm；SiNx薄膜的厚度为1000nm；
步骤（3）、（4）、（5）、（6）同实施例三。
采用上述封装结构的OLED器件，在温度为25°C、湿度为80%的环境中，水汽渗透率（WVTR）达到了9.14×10-6g/m2·day。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但本发明并不局限于此。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种有机电致发光器件的封装结构，其特征在于，包括：衬底基板、OLED、薄膜封装层、有机树脂层和玻璃盖片，所述OLED形成于所述衬底基板上，所述薄膜封装层覆盖在所述OLED上，所述有机树脂层覆盖在所述薄膜封装层上，所述玻璃盖片形成于所述有机树脂层之上，所述薄膜封装层包括交叠堆叠的Al2O3薄膜层和SiNx薄膜层。
2.根据权利要求1所述的有机电致发光器件的封装结构，其特征在于，所述SiNx薄膜为SiN薄膜或Si3N4薄膜。
3.根据权利要求1所述的有机电致发光器件的封装结构，其特征在于，所述Al2O3薄膜和所述SiNx薄膜按照交叠周期数依次交叠形成于所述OLED之上，交叠顺序在此不作限制。
4.根据权利要求3所述的有机电致发光器件的封装结构，其特征在于，所述交叠周期数为大于等于3且小于等于10的整数。
5.根据权利要求1所述的有机电致发光器件的封装结构，其特征在于，所述Al2O3薄膜的厚度为10nm～50nm；所述SiNx薄膜在第一个交替周期内的厚度为500nm～1500nm，在其余交替周期内的厚度为300nm～1000nm；Al2O3薄膜采用原子层沉积的方法制备，所述SiNx薄膜采用等离子体增强化学气相沉积或溅射的方法制备，所述有机树脂层采用点胶、旋涂或喷墨打印的方法制备。
6.根据权利要求1所述的有机电致发光器件的封装结构，其特征在于，所述有机树脂层由异戊二烯类树脂、乙烯类树脂、环氧类树脂、聚氨酯类树脂、纤维素类树脂、苝类树脂、酰亚胺类树脂或其两种或更多种的混合物形成。
7.一种有机电致发光器件的封装方法，其特征在于，它包括以下步骤：
首先，在衬底基板上形成OLED；
其次，在所述OLED上形成薄膜封装层，并使薄膜封装层的四周越过OLED与衬底基板相封接从而将OLED密封在薄膜封装层中；
第三，在所述薄膜封装层之上，通过点胶、旋涂或喷墨打印的方法形成一层有机树脂溶液，以便形成有机树脂层，形成的有机树指层的四周应越过薄膜封装层与衬底基板相封接，从而将薄膜封装层密封在有机树脂层中；
第四，在所述的有机树脂溶液表面贴合一层经过平整处理和应力处理的玻璃盖片；
最后，进行加热或UV固化，使玻璃盖片固化在有机树脂层上；
所述的薄膜封装层由交叠堆叠的Al2O3薄膜层和SiNx薄膜层组成，Al2O3薄膜采用原子层沉积的方法制备，所述SiNx薄膜采用等离子体增强化学气相沉积或溅射的方法制备。
8.根据权利要求7所述的有机电致发光器件的封装方法，其特征在于，所述原子层沉积工艺采用的前驱体为三甲基铝（TMA）和水蒸气（H2O）或臭氧（O3），沉积过程中注入氮气（N2）作为净化气体；所述三甲基铝的注入时间为0.02s～0.1s，所述水蒸气或臭氧的注入时间为0.02s～0.1s，所述氮气的注入时间为10s～30s；腔室压强为20Pa～80pa，沉积温度为60°C～80°C。
9.根据权利要求7所述的有机电致发光器件的封装方法，其特征在于，所述等离子体增强化学气相沉积工艺采用的气源为为硅烷（SiH4）和氨气（NH3），所述硅烷的流量为20sccm～50sccm，所述氨气的流量为130sccm～190sccm；工作压强为10Pa～80pa，功率为40W～60W。
10.根据权利要求7所述的有机电致发光器件的封装方法，其特征在于，所述溅射工艺采用的靶材是纯度为99.99%的硅靶材，沉积过程中的本底真空度为5×10-4Pa～10×10-4Pa，溅射气体分别是99.99%的氮气（N2）和氩气（Ar），溅射功率300W～800W，反应气压为0.2Pa～1Pa，氮气流量为20sccm～60sccm，氩气流量为40sccm～80sccm。
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