CN109962149B - 一种封装薄膜及其制备方法、光电器件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种封装薄膜及其制备方法、光电器件，其中，所述封装薄膜包括层叠设置的陶瓷膜以及盖板玻璃，所述盖板玻璃由玻璃组成，至少在所述陶瓷膜与所述盖板玻璃界面处的陶瓷膜表面掺杂有所述玻璃。所述盖板玻璃通过熔融处理后，部分玻璃熔体掺杂到陶瓷膜表面和/或内部空隙与裂缝中，减少陶瓷膜表面及内部缺陷，使得陶瓷膜膜层结合更加致密；同时在玻璃熔体快速凝固的过程中与陶瓷膜形成一个整体，两层薄膜之间不存在明显的界面空隙，阻止了空气中水氧从盖板玻璃边缘的渗透。本发明综合了薄膜封装和盖板封装的优势，有效隔绝了水汽和氧气的渗透，器件质量得到减轻，可靠性得到提高，可满足光电器件对水汽渗透率的要求，并提高光电器件寿命。
Description
技术领域
本发明涉及光电器件领域，尤其涉及一种封装薄膜及其制备方法、光电器件。
背景技术
光电器件的寿命缩短主要是由于吸附了空气中的氧气和水汽，环境中的水汽渗透到器件内部会加速器件的老化，从而降低器件的使用寿命。通过封装工艺把有机膜和金属电极保护起来，免受外界氧气和水汽的影响，最终能达到延长器件寿命的目的，因此封装工艺对器件寿命的影响很大。
传统的光电器件封装技术是在水气和氧气含量低于1ppm的手套箱中完成的。将制作好的器件由手套箱内的线形机械手传入手套箱内，后盖板由调整好程序的自动涂胶机完成UV胶的涂覆，将制作好的光电器件基板与涂覆号UV胶的后盖板对准贴合，经过UV曝光以后就形成了一个与大气环境隔开的壁障，该壁障能够起到一定的防止空气中的水汽和氧气进入到光电器件内部的作用。然而，传统后盖封装方式存在后盖易发生翘曲变形、易产生微裂纹以及易脆等缺点，并且传统封装四周要用UV胶粘合，而UV胶固化后稀松多孔，水汽和氧气比较容易从中通过。
当前，商用的光电器件的封装技术正从传统的盖板式封装向新型薄膜一体化封装发展，例如，采用具有透明疏水性能的有机薄膜作为光电器件的封装膜。相对比于传统的盖板封装，薄膜封装能够明显降低器件的厚度与质量，并且薄膜封装能适用于柔性器件。薄膜封装技术将是发展的必然趋势。然而，现阶段的薄膜封装在使用寿命和稳定性方面还有待遇进一步提高。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种封装薄膜及其制备方法、光电器件，旨在解决现有封装薄膜水氧阻隔性能较差的问题。
本发明的技术方案如下：
一种封装薄膜，其中，包括层叠设置的陶瓷膜以及盖板玻璃，所述盖板玻璃由玻璃组成，至少在所述陶瓷膜与所述盖板玻璃界面处的陶瓷膜表面掺杂有所述玻璃。
所述的封装薄膜，其中，所述陶瓷膜包括陶瓷材料，所述陶瓷材料为氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化锌、氧化钛和氧化钨中的一种或多种。
所述的封装薄膜，其中，所述陶瓷膜的厚度为100nm-1μm；和/或所述盖板玻璃的厚度为0.08-0.12mm。
所述的封装薄膜，其中，所述盖板玻璃为石英玻璃。
所述的封装薄膜，其中，所述陶瓷膜由掺杂玻璃的陶瓷材料组成。
一种封装薄膜的制备方法，其中，包括步骤：
提供待封装器件，在所述器件表面沉积陶瓷膜；
提供盖板玻璃，将所述盖板玻璃贴合在所述陶瓷膜表面；
对所述盖板玻璃进行熔融处理，使盖板玻璃融化为玻璃熔体；
对玻璃熔体进行凝固处理，使盖板玻璃覆盖在所述陶瓷膜表面。
所述的封装薄膜的制备方法，其中，对所述盖板玻璃进行熔融处理包括：采用二氧化碳气体激光器对所述盖板玻璃进行激光熔融处理。
所述的封装薄膜的制备方法，其中，所述激光熔融处理的功率40-500KW。
所述的封装薄膜的制备方法，其中，所述激光熔融处理的激光光斑直径为0.1-1mm。
一种光电器件，包括第一电极、发光层以及第二电极，其特征在于，所述第二电极上设置有封装薄膜，所述封装薄膜为任一项所述的封装薄膜,或所述封装薄膜为任一项所述方法制备的封装薄膜。
有益效果：本发明提供的封装薄膜包括层叠设置的陶瓷膜和盖板玻璃，所述盖板玻璃由玻璃组成，至少在所述陶瓷膜与所述盖板玻璃界面处的陶瓷膜表面掺杂有所述玻璃。所述盖板玻璃通过熔融处理后，部分玻璃熔体掺杂到陶瓷膜表面和/或内部空隙与裂缝中，减少陶瓷膜表面及内部缺陷，使得陶瓷膜膜层结合更加致密；同时在玻璃熔体快速凝固形成盖板玻璃的过程中与陶瓷膜形成一个整体，两层薄膜之间不存在明显的界面空隙，阻止了空气中水氧从盖板玻璃边缘的渗透。本发明利用两层膜的共同作用，综合了薄膜封装和盖板封装的优势，能够非常有效的隔绝水汽和氧气的渗透，器件质量得到减轻，可靠性得到提高，可满足光电器件对水汽渗透率的要求，进而提高光电器件寿命。
附图说明
图1为本发明一种封装薄膜较佳实施例的结构示意图；
图2为本发明一种封装薄膜的制备方法较佳实施例的流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种封装薄膜及其制备方法、光电器件，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，图1为本发明提供的一种封装薄膜较佳实施例的结构示意图，如图所示，所述封装薄膜包括层叠设置的陶瓷膜10和盖板玻璃20，所述盖板玻璃20由玻璃组成，至少在所述陶瓷膜10与所述盖板玻璃20界面处的陶瓷膜10表面掺杂有所述玻璃。
优选地，所述陶瓷膜可以仅在其表面掺杂所述玻璃，也可在整个膜层中掺杂所述玻璃。
在一种实施方式中，先在待封装的光电器件表面沉积一层陶瓷膜，然后将盖板玻璃贴合在所述陶瓷膜表面，之后采用高能束激光照射所述盖板玻璃表面，使盖板玻璃熔融，而后快速凝固，从而使盖板玻璃覆盖在陶瓷膜表面。通过该方法使得陶瓷膜与盖板玻璃形成良好的覆盖阶梯，所述盖板玻璃在熔融过程中，部分玻璃熔体掺杂到陶瓷膜表面和/或内部空隙与裂缝中，减少陶瓷膜表面及内部缺陷，使得陶瓷膜膜层结合更加致密；同时在玻璃熔体快速凝固形成盖板玻璃的过程中与陶瓷膜形成一个整体，两层薄膜之间不存在明显的界面空隙，阻止了空气中水氧从盖板玻璃边缘的渗透。本发明利用两层膜的共同作用，综合了薄膜封装和盖板封装的优势，能够非常有效的隔绝水汽和氧气的渗透，器件质量得到减轻，可靠性得到提高，可满足光电器件对水汽渗透率的要求，进而提高光电器件寿命。
在一种实施方式中，所述陶瓷膜包括陶瓷材料，所述陶瓷材料为氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化锌、氧化钛和氧化钨中的一种或多种，但不限于此。为增强陶瓷膜与盖板玻璃的结合力，减小两者之间的界面间隙，本实施方式优选氧化硅作为陶瓷膜材料，因为氧化硅薄膜不仅透明度高、致密度高等优点，而且盖板玻璃的主要成分也为氧化硅，因此，选择氧化硅作为陶瓷膜材料，能够有效增强陶瓷膜与盖板玻璃之间的结合力。
优选地，所述陶瓷膜由掺杂玻璃的陶瓷材料组成。
优选地，所述陶瓷膜的厚度为100nm-1μm，陶瓷膜过薄则影响器件的水氧阻隔性能，陶瓷膜过厚则影响器件的透光效率。
优选地，所述盖板玻璃为石英玻璃，即盖板玻璃的成分为氧化硅。
更优选地，所述盖板玻璃的厚度为0.08-0.12mm。
进一步地，本发明还提供一种封装薄膜的制备方法，其中，如图2所示，包括步骤：S1、提供待封装器件，在所述器件表面沉积陶瓷膜；
S2、提供盖板玻璃，将所述盖板玻璃贴合在所述陶瓷膜表面；
S3、对所述盖板玻璃进行熔融处理，使盖板玻璃融化为玻璃熔体；
S4、对玻璃熔体进行凝固处理，使盖板玻璃覆盖在所述陶瓷膜表面。
在一种实施方式中，采用磁控溅射或PECVD法(等离子体增强化学气相沉积法)在器件表面沉积陶瓷膜，然后将盖板玻璃贴合在所述陶瓷膜表面，采用二氧化碳气体激光器对所述盖板玻璃进行激光熔融处理。
优选地，所述激光熔融处理的功率40-500KW。
更优选地，所述激光熔融处理的激光光斑直径为0.1-1mm。
在激光熔融处理过程中，熔化的玻璃流体部分掺杂到所述陶瓷膜的表面和/或内部空隙和裂纹处，减少陶瓷膜表面及内部缺陷，使得陶瓷膜膜层结合更加致密。在盖板玻璃完全熔融后，快速将熔化的玻璃流体凝固，凝固过程中，盖板玻璃与陶瓷膜形成一个整体，两层薄膜之间不存在明显的界面空隙，阻止了空气中水氧从盖板玻璃边缘的渗透。
进一步地，本发明还提供一种光电器件，包括第一电极、发光层以及第二电极，其中，所述第二电极上设置有封装薄膜，所述封装薄膜为上述任一项所述的封装薄膜,或所述封装薄膜为上述任一项所述方法制备的封装薄膜。所述封装薄膜能够在保证器件发光效率和发光亮度的基础上非常有效地隔绝水汽和氧气的渗透，从而提高器件寿命。
下面通过具体实施例对本发明一种光电器件及其封装方法做详细说明：
实施例1
1、光电器件的结构为：ITO衬底/PEDOT：PSS(50nm)/poly-TPD(30nm)/量子点发光层(20nm)/ZnO(30nm)/银(70nm)/封装薄膜(0.1mm)。其中，所述封装薄膜的材料为SiO2薄膜和石英盖板，所述SiO2包膜厚度为100nm，采用RF射频溅射方法制备，0.1mm厚度的石英盖板玻璃采用激光熔化的方法覆盖在二氧化硅薄膜上，两层封装总厚度为0.1mm。
2、光电器件的封装方法包括步骤：
1)、在QLED的银电极顶面上采用射频溅射的方法将SiO2靶材溅射成膜，溅射工艺为：功率60W，溅射气压为0.6Pa，氩气流量为50sccm，溅射时间为10min，厚度约为100nm；
2)、采用激光将超薄石英盖板玻璃熔融覆盖在二氧化硅薄膜层，其中激光器采用二氧化碳气体激光器，激光功率为40KW，光斑直径为0.1mm。当盖板玻璃完全熔融覆盖在二氧化硅陶瓷膜表面时，即完成封装薄膜制备。
实施例2
1、光电器件的结构为：ITO衬底/PEDOT：PSS(50nm)/poly-TPD(30nm)/量子点发光层(20nm)/ZnO(30nm)/银(70nm)/封装薄膜(0.1mm)。其中，所述封装薄膜的材料为Si3N4薄膜和石英盖板，所述Si3N4薄膜厚度为100nm，采用PECVD方法制备，0.1mm厚度的石英盖板玻璃采用激光熔化的方法覆盖在二氧化硅薄膜上，两层封装总厚度为0.1mm。
2、光电器件的封装方法包括步骤：
1)、在QLED的银电极顶面上采用PECVD方法制备Si3N4膜，溅射工艺为采用，SiH4和NH3分子，其反应方程式为：3SiH4+4NH3＝Si3N4+12H2；固定压力为160Pa,功率为300W,NH3流量为80sccm，SiH4流量为20sccm。沉积速率为20nm/min沉积厚度为100nm；
2)、采用激光将超薄石英盖板玻璃熔融覆盖在氮化硅薄膜层，其中激光器采用二氧化碳气体激光器，激光功率为50KW，光斑直径为0.5mm。当盖板玻璃完全熔融覆盖在氮化硅陶瓷膜表面时，即完成封装薄膜制备。
实施例3
1、光电器件的结构为：ITO衬底/PEDOT：PSS(50nm)/poly-TPD(30nm)/量子点发光层(20nm)/ZnO(30nm)/银(70nm)/封装薄膜(0.1mm)。其中，所述封装薄膜的材料为SiO2薄膜和石英盖板，所述SiO2包膜厚度为1000nm，采用RF射频溅射方法制备，0.1mm厚度的石英盖板玻璃采用激光熔化的方法覆盖在二氧化硅薄膜上，两层封装总厚度为0.1mm。
2、光电器件的封装方法包括步骤：
1)、在QLED的银电极顶面上采用射频溅射的方法将SiO2靶材溅射成膜，溅射工艺为：功率100W，溅射气压为0.6Pa，氩气流量为50sccm，溅射时间为60min，厚度约为1000nm；
2)、采用激光将超薄石英盖板玻璃熔融覆盖在二氧化硅薄膜层，其中激光器采用二氧化碳气体激光器，激光功率为100KW，光斑直径为1mm。当盖板玻璃完全熔融覆盖在二氧化硅陶瓷膜表面时，即完成封装层制。
综上所述，本发明提供的封装薄膜包括层叠设置的陶瓷膜和盖板玻璃，所述盖板玻璃依次经过熔融、凝固处理后覆盖在所述陶瓷膜表面，其中，在熔融过程中，部分玻璃熔体掺杂到陶瓷膜表面空隙与裂缝中，减少陶瓷膜表面及内部缺陷，使得膜层结合更加致密；同时在盖板玻璃快速凝固的过程中与陶瓷膜形成一个整体，两层薄膜之间不存在明显的界面空隙，阻止了空气中水氧从盖板玻璃边缘的渗透。本发明利用两层膜的共同作用，综合了薄膜封装和盖板封装的优势，能够非常有效的隔绝水汽和氧气的渗透，器件质量得到减轻，可靠性得到提高，可满足光电器件对水汽渗透率的要求，进而提高光电器件寿命。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种封装薄膜，其特征在于，包括层叠设置的陶瓷膜以及盖板玻璃，所述盖板玻璃由玻璃组成，至少在所述陶瓷膜与所述盖板玻璃界面处的陶瓷膜表面掺杂有所述玻璃。
2.根据权利要求1所述的封装薄膜，其特征在于，所述陶瓷膜包括陶瓷材料，所述陶瓷材料为氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化锌、氧化钛和氧化钨中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的封装薄膜，其特征在于，所述陶瓷膜的厚度为100nm-1μm；和/或所述盖板玻璃的厚度为0.08-0.12mm。
4.根据权利要求1所述的封装薄膜，其特征在于，所述盖板玻璃为石英玻璃。
5.根据权利要求2所述的封装薄膜，其特征在于，所述陶瓷膜由掺杂玻璃的陶瓷材料组成。
6.一种封装薄膜的制备方法，其特征在于，包括步骤：
提供待封装器件，在所述器件表面沉积陶瓷膜；
提供盖板玻璃，将所述盖板玻璃贴合在所述陶瓷膜表面；
对所述盖板玻璃进行熔融处理，使盖板玻璃融化为玻璃熔体；
对玻璃熔体进行凝固处理，使盖板玻璃覆盖在所述陶瓷膜表面。
7.根据权利要求6所述的封装薄膜的制备方法，其特征在于，对所述盖板玻璃进行熔融处理包括：采用二氧化碳气体激光器对所述盖板玻璃进行激光熔融处理。
8.根据权利要求7所述的封装薄膜的制备方法，其特征在于，所述激光熔融处理的功率40-500KW。
9.根据权利要求7所述的封装薄膜的制备方法，其特征在于，所述激光熔融处理的激光光斑直径为0.1-1mm。
10.一种光电器件，包括第一电极、发光层以及第二电极，其特征在于，所述第二电极上设置有封装薄膜，所述封装薄膜为权利要求1-5任一项所述的封装薄膜,或所述封装薄膜为权利要求6-9任一项所述方法制备的封装薄膜。
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