CN110429194A - 薄膜封装结构、器件封装方法及应用 - Google Patents

薄膜封装结构、器件封装方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种薄膜封装结构、器件封装方法及应用。该薄膜封装结构包括无机封装层、有机封装层以及阻挡层。通过贴合和热压的方式将有机封装层与无机封装层结合，可以取代传统的喷墨打印制作有机封装层的方法，不仅可以避免由于喷墨异常导致的各种缺陷，提高薄膜封装的工艺稳定性和产品良率，还可以节约耗材的使用，降低设备、工艺和原料的成本，并且由于不需要考虑有机材料墨水与无机封装层之间的润湿性，在有机封装材料的选择上有了更多的选择空间，例如可以选择水氧阻隔能力更强且价格更低的材料来提高产品的性能并进一步降低成本。

Description

薄膜封装结构、器件封装方法及应用
技术领域
本发明涉及器件封装技术领域，尤其是涉及一种薄膜封装结构、器件封装方法及应用。
背景技术
薄膜封装(TFE)是适用于窄边框和柔性OLED面板的封装技术，典型的薄膜封装结构由无机材料层和有机材料层交叠重复组成。其中，无机材料层为水氧阻隔层，主要作用为阻隔水氧。有机材料层为平坦化层，主要作用为覆盖无机材料层表面的缺陷(包括颗粒凸起、针孔缺陷(pin hole)等)，为后续成膜提供一个平坦的表面，并且能减小无机材料层表面的应力，防止缺陷扩展。有机材料层一般是通过喷墨打印的方式沉积在无机材料层表面。
通过喷墨打印方式来沉积有机材料层，有机材料的墨水与无机材料层之间的润湿情况将直接影响到成膜的质量，这在很大程度上限制了薄膜封装材料的选择。并且，喷墨打印在工艺过程中有较大的不确定性，喷嘴堵塞、卫星墨滴、墨滴体积改变等都有可能影响打印精度，甚至造成色差(mura)、针孔等缺陷，影响薄膜封装外观和封装性能。同时，喷墨打印之后需要经过紫外固化才能形成有机材料层，过量的紫外照射有可能会影响发光材料的效率和寿命。除此之外，喷墨打印设备和相关的耗材价格昂贵，尤其是打印头，导致薄膜封装成本居高不下。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够提高薄膜封装的工艺稳定性、有利于降低设备和工艺成本且封装材料的可选择性空间大的薄膜封装结构、器件封装方法及应用。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下。
一种薄膜封装结构，包括无机封装层、有机封装层以及阻挡层，所述无机封装层用于覆盖在待封装的元器件之上，所述有机封装层为热塑性有机薄膜，所述有机封装层贴合在所述无机封装层之上并与所述无机封装层通过热压的方式结合，所述阻挡层设于所述有机封装层之上并与所述有机封装层贴合。
在其中一个实施例中，所述无机封装层的远离所述有机封装层一侧的表层较其与所述有机封装层相贴合的另一侧的表层更光滑和/或更致密。
在其中一个实施例中，所述无机封装层包括第一无机层和第二无机层，所述第一无机层用于覆盖在待封装的元器件之上，所述第二无机层覆盖在所述第一无机层之上与所述有机封装层贴合，所述第一无机层为原子层沉积层，所述第二无机层为化学气相沉积层。
在其中一个实施例中，所述第一无机层的材质为金属氧化物，所述第二无机层的材质为含硅化合物。
在其中一个实施例中，所述第二无机层的厚度大于所述第一无机层的厚度。
在其中一个实施例中，所述有机封装层为内部分散有吸水剂纳米颗粒和/或软化剂纳米颗粒的热塑性有机薄膜。
在其中一个实施例中，所述阻挡层为结晶性树脂薄膜。
一种电致发光器件，包括基板、阳极层、发光功能层、阴极层以及上述任一实施例所述的薄膜封装结构，所述阳极层、所述发光功能层以及所述阴极层层叠设置在所述基板上，所述薄膜封装结构与所述基板相配合将所述阳极层、所述发光功能层以及所述阴极层封装在内。
一种器件封装方法，包括如下步骤：
在待封装的元器件之上形成覆盖所述元器件的无机封装层；
将有机封装层贴合在阻挡层之上，所述有机封装层为热塑性有机薄膜，对贴合后的结构进行预热处理以使所述有机封装层预软化；
将预软化的有机封装层连同所述阻挡层贴合到所述无机封装层之上，对贴合后的结构进行热压处理，使所述有机封装层与所述无机封装层结合。
在其中一个实施例中，所述无机封装层的形成工艺为原子层沉积和/或化学气相沉积。
上述薄膜封装结构，包括无机封装层、有机封装层以及阻挡层，其中，无机封装层用于覆盖在待封装的元器件之上，有机封装层为热塑性有机薄膜，有机封装层贴合在无机封装层之上并与无机封装层通过热压的方式结合，阻挡层设于有机封装层之上并与有机封装层贴合。该薄膜封装接头通过贴合和热压的方式将有机封装层与无机封装层结合，可以取代传统的喷墨打印制作有机封装层的方法，不仅可以避免由于喷墨异常导致的各种缺陷，提高薄膜封装的工艺稳定性和产品良率，还可以节约耗材的使用，降低设备、工艺和原料的成本，并且由于不需要考虑有机材料墨水与无机封装层之间的润湿性，在有机封装材料的选择上有了更多的选择空间，例如可以选择水氧阻隔能力更强且价格更低的材料来提高产品的性能并进一步降低成本。
通过贴合和热压方式将有机封装层与无机封装层和阻挡层相结合，中间的有机封装层可以覆盖无机封装层表面的稀疏分布的颗粒，改进表面缺陷，提高防水氧能力，并能够提高膜层之间的粘合效果，同时吸收弯曲时产生的应力，改进应力集中问题。有机封装层还可以起到粘合剂的作用，将无机封装层与阻挡层紧密地结合在一起，也能改进阻挡层的表面缺陷，提高膜层之间的粘合效果。
附图说明
图1为本发明一实施例的薄膜封装结构的结构示意图；
图2为本发明一实施例的器件封装方法的流程示意图。
附图标记说明：
10：薄膜封装结构；100：无机封装层，110：第一无机层；120：第二无机层；200：有机封装层；300阻挡层；20：待封装的元器件。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，本发明一实施例的薄膜封装结构10包括无机封装层100、有机封装层200以及阻挡层300。无机封装层100用于覆盖在待封装的元器件20之上，有机封装层200为热塑性有机薄膜，有机封装层200贴合在无机封装层100之上并与无机封装层100通过热压的方式结合，阻挡层300设于有机封装层200之上并与有机封装层200贴合。
无机封装层100的远离有机封装层200一侧的表层较其与有机封装层200相贴合的另一侧的表层更光滑和/或更致密。在一个具体的示例中，无机封装层100包括第一无机层110和第二无机层120，第一无机层110用于覆盖在待封装的元器件20之上，第二无机层120覆盖在第一无机层110之上与有机封装层200贴合。
第一无机层110优选为致密的原子层沉积层。原子层沉积层采用原子层沉积(ALD)工艺制作成型，并完整覆盖在内侧的待封装的元器件20之上，整层结构均匀、致密、台阶覆盖性好，水氧阻隔能力强，没有针孔等缺陷，可有效防止水和氧气的渗入。
第二无机层120优选为相对稀疏或表面相对粗糙的化学气相沉积层。化学气相沉积层采用化学气相沉积(CVD)工艺制作成型，其覆盖在第一无机层110之上，虽然致密性不及第一无机层110，但化学气相沉积速率较快，能够在短时间内获得相对较厚的薄膜，这样同样也可以达到很好的水氧阻隔效果。
更具体地，第一无机层110的材质优选为金属氧化物，如可以是但不限于三氧化二铝(Al2O3)、二氧化钛(TiO2)或二氧化锆(ZrO2)等，厚度为20nm～30nm。第二无机层120的材质优选为含硅化合物，如可以是但不限于氮化硅(SiNx)、氧氮化硅(SiOxNy)或二氧化硅(SiO2)等，厚度为0.8μm～2μm。
采用分层结构的无机封装层100，不仅可以根据材质的特性选择合适的工艺进行成型，充分利用材质特性，降低工艺成本和原料成本，对于顶发射型电致发光器件，表面较为粗糙的第二无机层120还可以作为扩散层，起到对光的散热作用，降低在层间界面处的全反射，提高出光效率。
有机封装层200为通过贴合和热压的方式与无机封装层100结合在一起的热塑性有机薄膜，材质可以是但不限于PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、EVA(乙烯-醋酸乙烯酯树脂)、PS(聚苯乙烯)等，厚度为10μm～15μm。制作之前，热塑性有机薄膜预先被裁切成合适尺寸，并且其中可以加入软化剂纳米颗粒来降低玻璃化温度，使其在热压时能融化并具有良好的流动性。软化剂纳米颗粒可以是但不限于纳米氧化铝颗粒等。热塑性有机薄膜的有机封装层200一方面能够像传统薄膜封装中的有机层一样，覆盖无机封装层表面的随机颗粒凸起(由CVD工艺产生)，改进表面缺陷，并且能提高膜层之间的粘合效果，同时吸收弯曲时产生的应力，改进应力集中问题；另一方面也能起到粘合剂的作用，将无机封装层100和阻挡层300紧密地结合在一起，也能改进阻挡层300的表面缺陷，提高膜层之间的粘合效果。
进一步，除此之外，热塑性有机薄膜中也可以加入具有吸水作用的吸水剂纳米颗粒，如可以是但不限于聚丙烯酰胺纳米颗粒、氧化钙纳米颗粒、氧化钡纳米颗粒等。
无论是吸水剂纳米颗粒还是软化剂纳米颗粒，在整个有机封装层200中的含量都比较低，且能均匀地分布在有机封装层200中，因而不会对有机封装层200的透过率造成影响，但却能够赋予有机封装层200能够热压软化和除湿的作用，能够吸收薄膜封装结构10内或者外部渗入的水分，延长器件的寿命。
阻挡层300优选为结晶性树脂薄膜，其被贴合于有机封装层200的上方，材料可以是但不限于PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)和PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)等，厚度为10μm～15μm。阻挡层300能承受较高温度，具有一定的水氧阻隔能力，并且质地较硬，能够保护下方的膜层封装结构，防止被划伤。
上述薄膜封装结构10可作为OLED等电致发光器件的封装结构，可主要但不限于用于对柔性面板的封装，例如，一种电致发光器件，其包括基板、阳极层、发光功能层、阴极层以及上述任一实施例的薄膜封装结构10，阳极层、发光功能层以及阴极层层叠设置在基板上，薄膜封装结构10与基板相配合将阳极层、发光功能层以及阴极层封装在内。此外，该膜封装结构10亦可应用于其他柔性或追求轻薄且对水氧较为敏感的电子元器件的封装。
本发明一实施例还提供了一种器件封装方法，请参见图2，其包括如下步骤：
步骤一：在待封装的元器件之上形成覆盖元器件的无机封装层。
整个无机封装层的形成工艺可以是原子层沉积和/或化学气相沉积。
在一个具体的示例中，形成无机封装层包括在元器件上通过原子层沉积方式沉积一层厚度可以是但不限于20nm～30nm的、材质可以是但不限于金属氧化的第一无机层，以及在第一无机层上通过化学气相沉积的方式沉积一层厚度可以是但不限于0.8μm～2μm的、材质可以是但不限于含硅化合物的第二无机层。
待封装的元器件可以是各类对水氧较为敏感的电子元器件，如可以是但不限于OLED等电致发光器件等。
步骤二：将有机封装层贴合在阻挡层之上，有机封装层为热塑性有机薄膜，对贴合后的结构进行预热处理以使有机封装层预软化。
在一个具体的示例中，预热处理的温度不小于100℃，如可以是100～110℃，这样不仅可以使有机封装层预软化，还可以有效蒸发除去水分。
步骤三：将预软化的有机封装层连同阻挡层贴合到无机封装层之上，对贴合后的结构进行热压处理，使有机封装层与无机封装层结合。
在一个具体的示例中，热压处理的温度比预热处理的温度要高，如可以是120～130℃，加压的压力可以是但不限于0.2～0.4MPa等。在该温度和加压情况下，可以使得预软化的无机封装层融化，从而将两侧的无机封装层和阻挡层粘合在一起。
上述薄膜封装结构10通过贴合和热压的方式将有机封装层200与无机封装层100结合，可以取代传统的喷墨打印制作有机封装层200的方法，不仅可以避免由于喷墨异常导致的各种缺陷，提高薄膜封装的工艺稳定性和产品良率，还可以节约耗材的使用，降低设备、工艺和原料的成本，并且由于不需要考虑有机材料墨水与无机封装层之间的润湿性，在有机封装材料的选择上有了更多的选择空间，例如可以选择水氧阻隔能力更强且价格更低的材料来提高产品的性能并进一步降低成本。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
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，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种薄膜封装结构，其特征在于，包括无机封装层、有机封装层以及阻挡层，所述无机封装层用于覆盖在待封装的元器件之上，所述有机封装层为热塑性有机薄膜，所述有机封装层贴合在所述无机封装层之上并与所述无机封装层通过热压的方式结合，所述阻挡层设于所述有机封装层之上并与所述有机封装层贴合。
2.如权利要求1所述的薄膜封装结构，其特征在于，所述无机封装层的远离所述有机封装层一侧的表层较其与所述有机封装层相贴合的另一侧的表层更光滑和/或更致密。
3.如权利要求1所述的薄膜封装结构，其特征在于，所述无机封装层包括第一无机层和第二无机层，所述第一无机层用于覆盖在待封装的元器件之上，所述第二无机层覆盖在所述第一无机层之上与所述有机封装层贴合，所述第一无机层为原子层沉积层，所述第二无机层为化学气相沉积层。
4.如权利要求3所述的薄膜封装结构，其特征在于，所述第一无机层的材质为金属氧化物，所述第二无机层的材质为含硅化合物。
5.如权利要求3所述的薄膜封装结构，其特征在于，所述第二无机层的厚度大于所述第一无机层的厚度。
6.如权利要求1～5中任一项所述的薄膜封装结构，其特征在于，所述有机封装层为内部分散有吸水剂纳米颗粒和/或软化剂纳米颗粒的热塑性有机薄膜。
7.如权利要求1～5中任一项所述的薄膜封装结构，其特征在于，所述阻挡层为结晶性树脂薄膜。
8.一种电致发光器件，其特征在于，包括基板、阳极层、发光功能层、阴极层以及如权利要求1～7中任一项所述的薄膜封装结构，所述阳极层、所述发光功能层以及所述阴极层层叠设置在所述基板上，所述薄膜封装结构与所述基板相配合将所述阳极层、所述发光功能层以及所述阴极层封装在内。
9.一种器件封装方法，其特征在于，包括如下步骤：
在待封装的元器件之上形成覆盖所述元器件的无机封装层；
将有机封装层贴合在阻挡层之上，所述有机封装层为热塑性有机薄膜，对贴合后的结构进行预热处理以使所述有机封装层预软化；
将预软化的有机封装层连同所述阻挡层贴合到所述无机封装层之上，对贴合后的结构进行热压处理，使所述有机封装层与所述无机封装层结合。
10.如权利要求9所述的器件封装方法，其特征在于，所述无机封装层的形成工艺为原子层沉积和/或化学气相沉积。
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