CN106450030A - 一种柔性半导体薄膜电子器件的封装结构及封装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柔性半导体薄膜电子器件的封装结构，包括生长于柔性半导体薄膜电子器件之上的水氧阻隔层/导电层组合结构和生长于水氧阻隔层/导电层组合结构之上的有机保护层；所述水氧阻隔层/导电层组合结构为一个或两个；所述水氧阻隔层/导电层组合结构由水氧阻隔层及生长于其上的导电层构成。本发明还公开上了一种柔性半导体薄膜电子器件的封装方法。本发明实现了在最小化器件厚度，有利于柔性器件正常使用的同时，可以获得优良的水氧隔绝性能，制作工艺简单，降低了制造成本。

Description

一种柔性半导体薄膜电子器件的封装结构及封装方法
技术领域
本发明涉及半导体薄膜电子器件的封装领域，特别涉及一种柔性半导体薄膜电子器件的封装结构及封装方法。
背景技术
现有的针对柔性显示(半导体薄膜电子)器件的薄膜封装技术，通常是采用多种材料层层堆叠，利用不同材料的优点，共同达到良好的水氧隔绝效果。目前使用较多的材料体系主要为：无机/有机杂化多层薄膜。无机/有机杂化多层薄膜结构中，无机薄膜(如，Si3N4，Al2O3等)具有良好的水氧隔绝效果，在多层薄膜中起到主要的隔绝作用。但是由于无机薄膜沉积方法的限制，在这些薄膜中常常会出现针孔或由颗粒物所引入的缺陷。这些缺陷会是水氧分子的扩散通道。因此，人们引入有机薄膜用于填补或修复无机薄膜中的缺陷，进而获得具有良好阻隔效果的封装薄膜。但是，由于有机薄膜的水氧阻隔性较差，因此往往需要多个无机/有机薄膜的重复结构才能满足水氧阻隔要求。这使得封装膜层厚度增加，导致柔性显示屏抗弯折性能劣化。另一方面，如果需要在AMOLED显示屏上实现触控功能，通常需要将触控单元与显示单元贴合。而在柔性应用中，外挂的触控单元一定会增加显示屏整体厚度。同时在柔性屏使用中，弯曲或是折叠这些操作都会引起触控单元中电量变化，而整体厚度的增加会加剧这种改变，从而容易导致误操作。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于一种柔性半导体薄膜电子器件的封装结构，实现了在最小化器件厚度，有利于柔性器件正常使用的同时，可以获得优良的水氧隔绝性能。
本发明还公开了一种柔性半导体薄膜电子器件的封装方法，制作工艺简单，降低了制造成本。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种柔性半导体薄膜电子器件的封装结构，包括生长于柔性半导体薄膜电子器件之上的水氧阻隔层/导电层组合结构和生长于水氧阻隔层/导电层组合结构之上的有机保护层；所述水氧阻隔层/导电层组合结构为一个或两个；所述水氧阻隔层/导电层组合结构由水氧阻隔层及生长于其上的导电层构成；
所述水氧阻隔层的材料由单层或多层薄膜构成；所述薄膜由Al2O3，Si3N4，SiO2，TiO2，MgO，ZrO2，ZnO中的一种以上材料制备而成；所述薄膜厚度为10nm～1000nm。
所述导电层为图形化的导电层，形成电容感应结构，实现触控功能。
所述图形化的导电层的图形线宽范围为0.5～1000um。
所述有机保护层由环氧树脂，透明氟树脂，透明硅橡胶，透明硅树脂，聚聚丙烯(PP)，聚乙烯(PE)，聚碳酸酯(PC)，聚苯乙烯(PS)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的一种制成。
一种柔性半导体薄膜电子器件的封装方法，包括以下步骤：
(1)在柔性半导体薄膜电子器件之上，采用原子层沉积法，制备水氧阻隔层；所述水氧阻隔层的材料由单层或多层薄膜构成；所述薄膜由Al2O3，Si3N4，SiO2，TiO2，MgO，ZrO2，ZnO中的一种以上材料制备而成；
(2)在水氧阻隔层之上，采用通过溶液加工导电墨水制备导电层；
(3)在导电层之上，制备有机保护层。
所述导电墨水所述导电层为图形化的导电层，形成电容感应结构，实现触控功能；所述图形化的导电层的图形线宽范围为0.5～1000um。
所述导电墨水为银浆、铝纳米颗粒溶液、金纳米颗粒溶液、银纳米线溶液、铜纳米颗粒溶液、碳纳米管分散液、石墨烯分散液、PEDOT:PSS(3，4-乙撑二氧噻吩和聚苯乙烯磺酸盐聚合物)溶液中的一种。
所述有机保护层由环氧树脂，透明氟树脂，透明硅橡胶，透明硅树脂，聚丙烯，聚乙烯，聚碳酸酯，聚苯乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯中的一种制成；有机保护层厚度1～50um。
所述有机保护层采用旋涂、丝网印刷、刮刀涂布、狭缝涂布、浸泡涂布或压印的方法制备。
一种柔性半导体薄膜电子器件的封装方法，包括以下步骤：
(1)在柔性半导体薄膜电子器件之上，采用原子层沉积法，制备第一水氧阻隔层；所述第一水氧阻隔层的材料由单层或多层薄膜构成；所述薄膜由Al2O3，Si3N4，SiO2，TiO2，MgO，ZrO2，ZnO中的一种以上材料制备而成；
(2)在第一水氧阻隔层之上，采用通过溶液加工导电墨水制备第一导电层，作为触控结构的X轴；
(3)在第一导电层之上，制备第二水氧阻隔层；所述第二水氧阻隔层的材料由单层或多层薄膜构成；所述薄膜由Al2O3，Si3N4，SiO2，TiO2，MgO，ZrO2，ZnO中的一种以上材料制备而成；
(4)在第二水氧阻隔层之上，采用通过溶液加工导电墨水制备第二导电层，作为触控结构的Y轴；
(5)在第二导电层之上，制备有机保护层。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
(1)本发明的柔性半导体薄膜电子器件的封装结构，实现了在最小化器件厚度，有利于柔性器件正常使用的同时，可以获得优良的水氧隔绝性能。
(2)本发明的柔性半导体薄膜电子器件的封装结构，实现柔性显示器件上封装薄膜与触控功能的整合。
(3)本发明制作工艺简单，降低了制造成本。
附图说明
图1为本发明的实施例1的柔性半导体薄膜电子器件的封装结构的示意图。
图2为本发明的实施例2的柔性半导体薄膜电子器件的封装结构的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
如图1所示，本实施例的柔性半导体薄膜电子器件的封装结构，包括在衬底00之上柔性半导体薄膜电子器件01，由下至上依次生长于柔性半导体薄膜电子器件01之上的水氧阻隔层02、导电层03和有机保护层04。
本实施例的柔性半导体薄膜电子器件的封装方法如下：
在待封装的带有衬底00的柔性有机发光二极管01上，首先使用原子层沉积(ALD)方式制作厚度为100nm的Al2O3无机薄膜作为水氧阻隔层02。在水氧阻隔层之上使用喷墨打印方法制备图形化的PEDOT：PSS涂层作为导电层03，并在80℃的烘箱中烘烤30min。PEDOT:PSS厚度为50nm，打印线宽为100um，图形为单点触控结构。最后，使用选区刮涂法，在OLED发光区域上制备5um厚的透明氟树脂作为最终的有机保护层04。最终薄膜封装实现正向水氧透过率小于5*10-5g/m2/day，侧向水氧透过率小于5*10-5g/m2/day。
实施例2
如图2所示，本实施例的柔性半导体薄膜电子器件的封装结构，包括在衬底00之上柔性半导体薄膜电子器件01，由下至上依次生长于柔性半导体薄膜电子器件01之上的第一水氧阻隔层02、第一导电层03、第二水氧阻隔层02’、第二导电层03’和有机保护层04。
本实施例的柔性半导体薄膜电子器件的封装方法如下：
在待封装的带有衬底00的柔性有机发光二极管01上，首先使用原子层沉积设(ALD)方式制作2nm Al2O3/2nm TiO2的纳米叠层薄膜02，复合薄膜总厚度为80nm。在水氧阻隔层之上使用喷墨打印方法打印银浆并图形化作为导电层03，并在80℃的烘箱中烘烤30min。银浆厚度为2um，打印线宽为20um，作为触控结构的X轴。然后再使用ALD制备100nm的SiO2阻隔层02’。SiO2阻隔层02’除了作为水氧阻隔层外，还作为触控单元的绝缘层。在SiO2阻隔层02’之上使用喷墨打印方法制备银浆作为导电层03’，并在80℃的烘箱中烘烤30min。银浆厚度为2um，打印线宽为20um，作为触控结构的Y轴。使用喷墨打印法，在OLED发光区域上制备2um厚的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为最终的保护层04。最终薄膜封装实现正向水氧透过率小于2*10-6g/m2/day，侧向水氧透过率小于2*10-6g/m2/day，并能实现多点触控。
本发明的水氧阻隔层还可为由Al2O3，Si3N4，SiO2，TiO2，MgO，ZrO2，ZnO中的一种以上材料制备而成。
有机保护层还可为由环氧树脂，透明硅橡胶，透明硅树脂，聚丙烯，聚乙烯，聚碳酸酯，聚苯乙烯中的一种制成。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柔性半导体薄膜电子器件的封装结构，其特征在于，包括生长于柔性半导体薄膜电子器件之上的水氧阻隔层/导电层组合结构和生长于水氧阻隔层/导电层组合结构之上的有机保护层；所述水氧阻隔层/导电层组合结构为一个或两个；所述水氧阻隔层/导电层组合结构由水氧阻隔层及生长于其上的导电层构成；
所述水氧阻隔层的材料由单层或多层薄膜构成；所述薄膜由Al2O3，Si3N4，SiO2，TiO2，MgO，ZrO2，ZnO中的一种以上材料制备而成；所述薄膜厚度为10nm～1000nm。
2.根据权利要求1所述的柔性半导体薄膜电子器件的封装结构，其特征在于，所述导电层为图形化的导电层，形成电容感应结构，实现触控功能。
3.根据权利要求2所述的柔性半导体薄膜电子器件的封装结构，其特征在于，所述图形化的导电层的图形线宽范围为0.5～1000um。
4.根据权利要求1所述的柔性半导体薄膜电子器件的封装结构，其特征在于，所述有机保护层由环氧树脂，透明氟树脂，透明硅橡胶，透明硅树脂，聚丙烯，聚乙烯，聚碳酸酯，聚苯乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯中的一种制成。
5.一种柔性半导体薄膜电子器件的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在柔性半导体薄膜电子器件之上，采用原子层沉积法，制备水氧阻隔层；所述水氧阻隔层的材料由单层或多层薄膜构成；所述薄膜由Al2O3，Si3N4，SiO2，TiO2，MgO，ZrO2，ZnO中的一种以上材料制备而成；
(2)在水氧阻隔层之上，采用通过溶液加工导电墨水制备导电层；
(3)在导电层之上，制备有机保护层。
6.根据权利要求5所述的柔性半导体薄膜电子器件的封装方法，其特征在于，所述导电墨水所述导电层为图形化的导电层，形成电容感应结构，实现触控功能；所述图形化的导电层的图形线宽范围为0.5～1000um。
7.根据权利要求5或6所述的柔性半导体薄膜电子器件的封装方法，其特征在于，所述导电墨水为银浆、铝纳米颗粒溶液、金纳米颗粒溶液、银纳米线溶液、铜纳米颗粒溶液、碳纳米管分散液、石墨烯分散液、PEDOT:PSS溶液中的一种。
8.根据权利要求5所述的柔性半导体薄膜电子器件的封装方法，其特征在于，所述有机保护层由环氧树脂，透明氟树脂，透明硅橡胶，透明硅树脂，聚丙烯，聚乙烯，聚碳酸酯，聚苯乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯中的一种制成；有机保护层厚度1～50um。
9.根据权利要求8所述的柔性半导体薄膜电子器件的封装方法，其特征在于，所述有机保护层采用旋涂、丝网印刷、刮刀涂布、狭缝涂布、浸泡涂布或压印的方法制备。
10.一种柔性半导体薄膜电子器件的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在柔性半导体薄膜电子器件之上，采用原子层沉积法，制备第一水氧阻隔层；所述第一水氧阻隔层的材料由单层或多层薄膜构成；所述薄膜由Al2O3，Si3N4，SiO2，TiO2，MgO，ZrO2，ZnO中的一种以上材料制备而成；
(2)在第一水氧阻隔层之上，采用通过溶液加工导电墨水制备第一导电层，作为触控结构的X轴；
(3)在第一导电层之上，制备第二水氧阻隔层；所述第二水氧阻隔层的材料由单层或多层薄膜构成；所述薄膜由Al2O3，Si3N4，SiO2，TiO2，MgO，ZrO2，ZnO中的一种以上材料制备而成；
(4)在第二水氧阻隔层之上，采用通过溶液加工导电墨水制备第二导电层，作为触控结构的Y轴；
(5)在第二导电层之上，制备有机保护层。
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