CN110437733A - 一种密封结构及密封的发光器件 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种密封结构及密封的发光器件，其中，所述密封结构主要由以下组分的原料制备而成：含Si‑H键的聚硅氧烷、含Si‑OH键的聚硅氧烷、交联剂和可水解型交联剂前体。本发明提供的密封结构，在含Si‑OH与Si‑H两种树脂脱氢反应后初步交联形成密封结构，在使用过程中如有少量水汽入侵密封结构，入侵的水汽可以与可水解型交联剂前体反应并交联，防止水汽的进一步侵入，有效地保护密封结构，实现对发光单元的有效密封，最大化地保护了发光单元免受环境的影响。所述密封结构还可延长密封胶的使用时间，形成的密封结构具有较好的透光率，可以使得发光单元具有较好的光取出效果。

Description

一种密封结构及密封的发光器件

技术领域

本发明涉及发光器件的封装技术领域，尤其涉及一种密封结构及密封的发光器件。

背景技术

有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示器，具备自发光、高亮度、宽视角、高对比度、可挠曲、低能耗等特性，因此受到广泛的关注，并作为新一代的显示方式，已开始逐渐取代传统液晶显示器。

量子点发光二极管(quantum dot Light-Emitting Diode，QLED)，器件结构与OLED相似，但是发光材料是量子点(QD)，QD发光材料具有发射频率随尺寸变化而改变、发射线宽、发光量子效率相对较高以及超高的光稳定性和溶液处理的特性。这些特点使得以量子点材料作为发光层的量子点发光二极管（QLED）具有色纯度高、显示范围广等优点，在固态照明、平板显示等领域具有广泛的应用前景，受到了学术界以及产业界的广泛关注。

OLED、QLED显示技术与传统的液晶显示技术不同，无需背光灯，采用在电极间插入非常薄的有机材料或量子点材料涂层，当有电流通过时，这些有机材料或量子点材料就会发光。但是由于有机材料或量子点材料易与水汽或氧气反应，作为基于有机材料的显示设备，OLED、QLED显示屏对封装的要求非常高，因此，通过OLED或QLED器件的封装提高器件内部的密封性，尽可能的与外部环境隔离，对于OLED或QLED器件的稳定发光和长寿命至关重要。

目前用于OLED器件封装的一种方法是采用不同类型的环氧树脂、无机材料和/或通过紫外光固化后形成密封的有机材料。尽管这种密封方法通常能提供良好的机械强度，但是在很多环境下，这些密封未能提供足够的对水蒸汽和氧气的阻隔能力。

目前用于OLED或QLED器件的一种封装方法是盖板封装。盖板封装是通过在封装玻璃或金属上涂覆可以紫外(UV)光固化的框胶、或框胶及填充干燥剂(Dam&Fill)后经过固化为OLED或QLED器件提供一个相对密闭的环境，从而隔绝水氧侵入；相对于激光封装或者薄膜封装，盖板封装相对还是比较简单，成本低，密封效果好。而且随着可弯曲卷对卷玻璃的研制开发，盖板封装还可以用于制备可折叠显示设备。然而就需要有合适的框胶，即有机材料密封层，保证玻璃侧面水氧密封效果。

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密封结构及密封的发光器件，旨在解决现有有机材料密封层不能保证玻璃侧面水氧密封效果的问题。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的一种密封结构，其中，所述密封结构主要由以下组分的原料制备而成：含Si-H键的聚硅氧烷、含Si-OH键的聚硅氧烷、交联剂和可水解型交联剂前体；

所述交联剂为含三个及三个以上Si-OH键的有机硅化合物；

所述可水解型交联剂前体为含三个及三个以上可快速水解为Si-OH键的环状硅氮烷化合物。

本发明提供的一种密封的发光器件，其中，包括发光单元，封装在所述发光单元上的盖板，及形成于所述盖板侧面的本发明所述密封结构，所述盖板侧面为盖板朝向所述发光单元的内侧面，所述密封结构用于对所述发光单元进行密封处理。

有益效果：本发明提供的密封结构，在含Si-OH与Si-H两种树脂脱氢反应后初步交联形成密封结构，在使用过程中如有少量水汽入侵密封结构，入侵的水汽可以与可水解型交联剂前体反应并交联，防止水汽的进一步侵入，有效地保护密封结构，实现对发光单元的有效封装，最大化地保护发光单元免受环境的影响。所述密封结构可有效防止密封过程中水汽的引入，同时延长密封胶的使用时间，形成的密封结构具有较好的透光率，可以使得发光单元具有较好的光取出效果。

具体实施方式

本发明提供一种密封结构及密封的发光器件，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种密封结构，其中，所述密封结构主要由以下组分的原料制备而成：含有Si-H键的聚硅氧烷、含有Si-OH键的聚硅氧烷、交联剂和可水解型交联剂前体；

所述交联剂为含三个及三个以上Si-OH键的有机硅化合物；

所述可水解型交联剂前体为含三个及三个以上可快速水解为Si-OH键的环状硅氮烷化合物。

本发明所述密封结构主要由以上组分的原料制备而成，具体由以上原料经两步交联固化反应制备得到：首先是发生脱氢反应，含Si-H键的聚硅氧烷和含Si-OH的聚硅氧烷、交联剂初步脱氢反应从而交联固化，形成具有一定强度和隔水隔氧效果的有机硅密封结构；其次是在封装过程和使用过程中有机硅的密封结构难免暴露在水汽环境中，水汽侵入密封结构将破坏密封结构内材料，本发明中引入的可水解型交联剂前体，它可以和水汽反应水解形成含Si-OH键的化合物，从而消耗了水的同时进一步交联固化了密封结构。

与现有技术相比，本发明主要是通过引入可水解型交联剂前体，从而改进了交联固化方式。现有技术中都是一步反应交联形成密封层（单独采用含有硅-羟基键的聚硅氧烷交联形成密封层），本发明则是分两步反应交联形成密封结构，这样可以使得树脂预交联固化反应形成一定的网络结构，保持一定的强度，从而在水汽入侵过程中，继续在网络结构中与水分子反应，增长水汽进入内部电子器件结构的路径，形成蜂窝式的水反应屏障；同时本发明为脱氢反应，脱氢反应可以避免反应过程中产生水汽或醇分子，从而避免密封结构的阻隔水氧效果降低。以往的交联固化反应都是硅羟基的脱水或脱醇（HX分子）反应，从而在反应中就产生了水汽或者醇分子，从而把水汽直接带入到电子器件结构的内部，损坏阻隔水氧环境。

具体地，所述含Si-H键的聚硅氧烷可以是支链或线性硅氧烷，也可以是杂原子连接的有机硅聚合物链。优选地，所述含Si-H键的聚硅氧烷为烷基和/或苯基有机硅树脂。优选地，所述含Si-H键的聚硅氧烷的分子量为500-500000；为获得更加合理的粘度和交联密度，更优选的分子量为2000-5000。优选地，所述含Si-H键的聚硅氧烷的含量占总原料质量的20-60.0%；为获得更加合理的交联密度，更优选的含量为40-50%。

具体地，所述含Si-OH键的聚硅氧烷可以是支链或线性硅氧烷，也可以是杂原子连接的有机硅聚合物链。优选地，所述含Si-OH键的聚硅氧烷为烷基和/或苯基有机硅树脂。优选地，所述含Si-OH键的聚硅氧烷的分子量为500-500000。为获得更加合理的粘度和交联密度，更优选的分子量为2000-5000。优选地，所述含Si-OH键的聚硅氧烷的含量为总原料质量的10-40.0%。为获得更加合理的交联密度，更优选的含量为20-30%。

具体地，所述交联剂为含三个及三个以上Si-OH键的有机硅化合物，如果只有两个Si-OH键进行反应则只能生成长链聚合物，无法交联固化，三个及以上Si-OH键官能团的有机硅化合物才能形成交联点。优选地，所述交联剂的含量占总原料质量的0.1-30.0%。优选地，所述交联剂选自四乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、甲基乙基二甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷等中的一种或多种。

具体地，所述可水解型交联剂前体为含三个及三个以上可快速水解为Si-OH键（硅羟基基团）的环状硅氮烷化合物。如果只有两个可快速水解为Si-OH键的官能团进行反应则只能生成长链聚合物，无法交联固化。含有三个及以上可快速水解为硅羟基基团的有机硅氮环状化合物才能形成交联点。相比于其他可水解基团，本发明所述环状硅氮烷化合物与水反应速度快，更适合用于快速除去透过密封结构的微量水汽，保持电子器件的水氧含量较低的环境；现有技术中虽提及有可水解为硅羟基的树脂并指出其为环状硅氮烷，但是其进行一步交联反应时就将硅羟基与可水解为硅羟基的X基团进行脱醇或脱羧基（即脱去HX分子）等反应消耗了，还未来的及进行可水解的交联反应，所以现有技术中所述的“可水解基团”也可以理解为“可与OH发生反应的基团”，因而并未利用其与水反应的特性。当在使用过程中，水汽渗入，已经没有可水解反应的基团进行反应，水汽可直接抵达电子器件内部。

具体地，所述可水解型交联剂前体的通式如下式I所示：

I；

其中，R₁和R₂独立地为含1-10个碳原子的烃基，R₃为氢或含1-10个碳原子的烃基，n为3-10的整数。优选地，所述可水解型交联剂前体选自2,2,4,4,6,6-六甲基环状三硅氮烷和/或2,2,4,4,6,6,8,8-八甲基环状四硅氮烷等不限于此。优选地，所述可水解型交联剂前体占总原料质量的0.1-20.0%。

优选地，所述密封结构的原料还包括催化剂，所述催化剂为可以催化Si-H与Si-OH发生脱氢缩合反应形成交联聚硅氧烷的催化剂。更优选地，所述催化剂的含量占总原料质量的0.1-1.0%。更优选地，所述催化剂为胺类催化剂或有机金属类催化剂。作为举例，所述胺类催化剂选自三亚乙基二胺、双（二甲氨基乙基醚）、二甲基环己胺、N-甲基二环己胺、五甲基二亚乙基三胺、五甲基二亚丙基三胺、四甲基乙二胺、四甲基丙二胺、四甲基己二胺、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、2,2-双吗啉基二乙基醚、可可吗啉、N-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑、1,4-二甲基哌嗪、1,8-二氮杂双环[5,4,0]十一碳-7-烯、1,1,3,3-四甲基胍、2,4,6-三（二甲氨基甲基）苯酚、1,3,5-三（二甲基胺丙基）-1,3,5-六氢化三嗪、N,N-二甲基乙醇胺、N,N-二甲基氨乙基乙二醇、三甲基羟乙基丙二胺、N-甲基-N-（N,N-二甲胺基乙基）乙醇胺、N,N-二甲基苄胺、三（二甲氨丙基）胺、三乙胺、N,N-二甲基（十六烷基）胺和四甲基亚胺基二丙基胺等中的一种或多种。作为举例，所述有机金属类催化剂选自二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二(十二烷基硫)二丁基锡、二醋酸二丁基锡、异辛酸钾、醋酸钾、油酸钾、异辛酸铅、异辛酸锌、醋酸苯汞、钛酸四丁酯和钛酸四异丙酯等中的一种或多种。

优选地，所述密封结构的原料还包括触变剂。更优选地，所述触变剂为气相二氧化硅和/或聚脲有机触变剂；所述气相二氧化硅可以是表面为亲水的以下一种或几种:Aerosil® 130、Aerosil® 150、Aerosil® 200、Aerosil® 300、CAB-O-SIL® M-5、CAB-O-SIL® H-5、CAB-O-SIL® HS-5，也可以是表面为疏水的以下一种或两种:Aerosil®R972、Aerosil® R 202。更优选地，所述触变剂的含量占总原料质量的0.1-5.0%。本发明引入的触变剂能保证液相体系在一定的剪切力下有良好的流动性，以及能保证涂层的厚度，通常涂层边缘的溶剂挥发较快，导致表面张力不均匀，容易使液体向边缘移动，而触变剂网络能够有效的阻止液体的移动而形成厚边，同时还防止液体在固化过程中的流挂现象，使涂层均匀。

下面对本发明所述密封结构的形成过程作进一步地说明：首先，含Si-OH与Si-H两种树脂在交联剂作用下脱氢反应并初步交联形成密封结构，在该初始形成密封结构的过程中，交联剂参与交联反应，可水解型交联剂前体未参与交联反应，这个初始形成密封结构的过程中可以有催化剂，也可以没有催化剂，催化剂下可以进一步起到促进交联作用。其次，在使用过程中，水气进入密封结构的时候，可水解型交联剂前体和水汽反应水解为含Si-OH键的聚硅氧烷，从而参与反应，因交联剂在初始形成密封结构的过程中已参与反应，故需要催化剂，以促进水解后的含Si-OH键的聚硅氧烷与之前反应剩余的含Si-H键的聚硅氧烷（从用量可知，含Si-H键的聚硅氧烷比含Si-OH键的聚硅氧烷百分比要多）进行交联反应，当然，如果密封结构内还有过量的交联剂，也会参与交联反应，但是含量比第一步少，故本发明添加了催化剂。所述催化剂在密封结构内，其可以催化水解为含Si-OH键的聚硅氧烷进一步发生交联反应。本发明提供的密封结构可有效防止封装过程中水汽的引入，同时延长密封胶的适用时间，形成的密封结构具有较好的透光率，可以使得有机发光二极管或量子点发光二极管具有较好的光取出效果。

本发明还提供一种所述密封结构的制备方法，其中，包括步骤：将上述各组分混合均匀并抽真空，所得组合物旋涂到待密封的基板上，即可交联固化形成具有一定强度的密封结构。该密封结构固化后，可在环境温度下暴露于大气，并进一步进行交联固化。

本发明还提供一种密封的发光器件，其中，包括发光单元，封装在所述发光单元上的盖板，及形成于所述盖板侧面的所述密封结构，所述盖板侧面为盖板朝向所述发光单元的内侧面，所述密封结构用于对所述发光单元进行密封处理。其中，所述发光单元为有机发光二极管或量子点发光二极管。

本发明所述密封层是经两步交联固化得到：在含Si-OH与Si-H两种树脂脱氢反应后初步交联形成密封层，在使用过程中如有少量水汽入侵密封层，入侵的水汽可以与可水解型交联剂前体反应并交联，防止水汽的进一步侵入，有效地保护密封层，实现对有机发光二极管或量子点发光二极管的有效封装。本发明提供的密封层可有效防止封装过程中水汽的引入，同时延长密封胶的适用时间，形成的密封层具有较好的透光率，可以使得有机发光二极管或量子点发光二极管具有较好的光取出效果。

本发明所述密封结构，使得入侵的水汽可以有效地被吸附及反应，防止水汽的进一步侵入，有效地保护密封结构，实现对有机发光二极管或量子点发光二极管的有效封装，保护免受环境的影响。

下面通过实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

本实施例密封结构由以下质量百分数的组分制备而成：60 wt%的Si-H键封端的数均分子量为2000的线性聚二甲基硅氧烷，30 wt%的Si-OH键封端的数均分子量为3000的线性聚二甲基硅氧烷，5 wt%的乙基三乙氧基硅烷，3.5 wt%的2,2,4,4,6,6-六甲基环状三硅氮烷，0.5 wt%的辛酸亚锡，1 wt%的Aerosil 200。

将上述组分高速分散混合并抽真空，所得组合物通过滴胶机而施用到玻璃侧面上以形成具有一定强度的密封结构。

将该密封结构固化后，在环境温度下暴露于大气，可以进行进一步地交联固化。

实施例2

本实施例密封结构由以下质量百分数的组分制备而成：55 wt%的Si-H键封端的数均分子量为5000的线性聚二甲基硅氧烷，30 wt%的Si-OH键封端的数均分子量为4000的线性聚二甲基硅氧烷，8 wt%的丁基三甲氧基硅烷，3.5 wt%的2,2,4,4,6,6,8,8-八甲基环状四硅氮烷，0.5 wt%的辛酸亚锡，3 wt% 的Aerosil R972。

将上述组分高速分散混合并抽真空，所得组合物通过滴胶机而施用到玻璃侧面上以形成具有一定强度的密封结构。

将该密封结构固化后，在环境温度下暴露于大气，可以进行进一步地交联固化。

实施例3

本实施例密封结构由以下质量百分数的组分制备而成：50 wt%的Si-H键封端的数均分子量为4000的线性聚二甲基硅氧烷，25 wt%的Si-OH键封端的数均分子量为3000的线性聚二甲基硅氧烷，6 wt%的丁基三甲氧基硅烷，4 wt%的2,2,4,4,6,6,8,8-八甲基环状四硅氮烷。

将上述组分高速分散混合并抽真空，所得组合物通过滴胶机而施用到玻璃侧面上以形成具有一定强度的密封结构。

将该密封结构固化后，在环境温度下暴露于大气，可以进行进一步地交联固化。

实施例4

本实施例密封结构由以下质量百分数的组分制备而成：65 wt%的Si-H键封端的数均分子量为6000的线性聚二甲基硅氧烷，35 wt%的Si-OH键封端的数均分子量为4000的线性聚二甲基硅氧烷，10 wt%的丁基三甲氧基硅烷，5wt%的2,2,4,4,6,6-六甲基环状三硅氮烷，0.5 wt%的辛酸亚锡。

将上述组分高速分散混合并抽真空，所得组合物通过滴胶机而施用到玻璃侧面上以形成具有一定强度的密封结构。

将该密封结构固化后，在环境温度下暴露于大气，可以进行进一步地交联固化。

综上所述，本发明提供的一种密封结构及密封的发光器件。所述密封结构，在含Si-OH与Si-H两种树脂脱氢反应后初步交联形成密封结构，在使用过程中如有少量水汽入侵密封结构，入侵的水汽可以与可水解型交联剂前体反应并交联，防止水汽的进一步侵入，有效地保护密封结构，实现对发光单元的有效密封，最大化地保护了发光单元免受环境的影响。所述密封结构还可延长密封胶的使用时间，形成的密封结构具有较好的透光率，可以使得发光单元具有较好的光取出效果。

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)

1.一种密封结构，其特征在于，所述密封结构主要由以下组分的原料制备而成：含Si-H键的聚硅氧烷、含Si-OH键的聚硅氧烷、交联剂和可水解型交联剂前体；

所述交联剂为含三个及三个以上Si-OH键的有机硅化合物；

所述可水解型交联剂前体为含三个及三个以上可快速水解为Si-OH键的环状硅氮烷化合物。

2.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述含Si-H键的聚硅氧烷的分子量为2000-5000，和/或所述含Si-H键的聚硅氧烷占总原料质量的20-60.0%。

3.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述含Si-OH键的聚硅氧烷的分子量为2000-5000，和/或所述含Si-OH键的聚硅氧烷占总原料质量的10-40.0%。

4.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述交联剂选自四乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、甲基乙基二甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或多种；

和/或所述交联剂占总原料质量的0.1-30.0%。

5.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述可水解型交联剂前体的通式如下式I所示：

I；

其中，R₁和R₂独立地为含1-10个碳原子的烃基，R₃为氢或含1-10个碳原子的烃基，n为3-10的整数。

6.根据权利要求5所述的密封结构，其特征在于，所述可水解型交联剂前体选自2,2,4,4,6,6-六甲基环状三硅氮烷和/或2,2,4,4,6,6,8,8-八甲基环状四硅氮烷。

7.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述可水解型交联剂前体占总原料质量的0.1-20.0%。

8.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述密封结构的原料还包括催化剂，所述催化剂为胺类催化剂或有机金属类催化剂，和/或所述催化剂占总原料质量的0.1-1.0%。

9.根据权利要求1或8所述的密封结构，其特征在于，所述密封结构的原料还包括触变剂，所述触变剂为气相二氧化硅触变剂和/或聚脲有机触变剂，和/或所述触变剂占总原料质量的0.1-5.0%。

10.一种密封的发光器件，其特征在于，包括发光单元，封装在所述发光单元上的盖板，及形成于所述盖板侧面的如权利要求1-9任一项所述密封结构，所述盖板侧面为盖板朝向所述发光单元的内侧面，所述密封结构用于对所述发光单元进行密封处理。