CN110492015B - 一种薄膜封装结构及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种薄膜封装结构及制备方法，用以实现在不降低OLED水氧阻隔能力的情况下提高无机层的抗弯折性能。薄膜封装结构设置于待封装器件的表面，包括交替层叠设置的有机层和无机层；无机层包括至少两种不同厚度的区域，且至少两种不同厚度的区域在水平面上按预设顺序排列成规则图案。如此，包括至少两种不同厚度的区域的无机层在弯折时，可以避免弯折时在厚度较大的区域形成应力集中。因此，相较于现有技术中的厚度均一的无机层，本发明实施例中的薄膜封装结构可以避免无机层的弯折区域出现应力集中，进而可以实现不降低OLED水氧阻隔能力的情况下提高无机层的抗弯折性能。

Description

一种薄膜封装结构及制备方法
技术领域
本发明实施例涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种薄膜封装结构及制备方法。
背景技术
目前，有机电致发光二极管(Organic Light Emitting Diode，简称OLED)柔性显示屏是由聚酰亚胺基底、Array、OLED器件、薄膜封装层、TP等组成的，其中OLED器件内的发光材料和功能材料对水和氧气比较敏感，因此需要阻隔水氧的封装层对OLED器件进行保护。
现有技术中的薄膜封装层是采用无机材料、有机材料交替的形式的层叠结构，其中的无机层均为厚度均一的面状结构，虽然阻挡水氧的能力较高，但是在达到一定厚度时容易因为其刚性结构使其在弯折情况下易断裂，进而水氧入侵造成OLED器件失效。
发明内容
本发明实施例提供一种薄膜封装结构及制备方法，用以实现在不降低OLED水氧阻隔能力的情况下提高无机层的抗弯折性能。
本发明实施例提供一种薄膜封装结构，设置于待封装器件的表面；所述薄膜封装结构包括交替层叠设置的有机层和无机层；所述无机层包括至少两种不同厚度的区域，且所述至少两种不同厚度的区域在水平面上按预设顺序排列成规则图案。
可选的，所述无机层包括的第一厚度的区域为第一薄膜层，所述无机层包括的第二厚度的区域为第二薄膜层；所述规则图案由多行薄膜层形成；每行薄膜层包括第一薄膜层和第二薄膜层中的一种，且相邻两行薄膜层的厚度不同。
可选的，所述无机层包括的第一厚度的区域为第一薄膜层，所述无机层包括的第二厚度的区域为第二薄膜层；所述规则图案由多行薄膜层形成；每行薄膜层包括交替排列的第一薄膜层和第二薄膜层，且所述第一薄膜层和所述第二薄膜层的厚度不同。
可选的，所述第一厚度小于所述第二厚度，且所述第一薄膜层的面积大于所述第二薄膜层的面积。
可选的，所述无机层包括的第一厚度的区域为第三薄膜层，所述无机层包括的第二厚度的区域为第四薄膜层，所述无机层包括的第三厚度的区域为第五薄膜层；所述规则图案为所述第三薄膜层、所述第四薄膜层和所述第五薄膜层形成的网状图案。
可选的，所述规则图案由多行薄膜层组成；每相邻两行薄膜层中包括：由交替排列的第三薄膜层和第四薄膜层组成的第一行，以及由交替排列的第四薄膜层和第五薄膜层组成的第二行；所述第二厚度小于所述第一厚度，且大于所述第三厚度。
可选的，所述第三薄膜层为六边形；每个第三薄膜层周围存在交替排列的第四薄膜层和第五薄膜层，且所述第三薄膜层和所述第三薄膜层周围存在的交替排列的第四薄膜层和第五薄膜层组成一个六边形。
可选的，所述规则图案中所述第四薄膜层的总面积大于所述第五薄膜层的总面积，且小于所述第三薄膜层的总面积；所述第二厚度小于所述第三厚度，且大于所述第一厚度。
可选的，所述第三薄膜层为正六边形；所述第三薄膜层的每个顶点外接所述第五薄膜层。
本发明实施例提供一种薄膜封装结构的制备方法，用于制备上述任一实施例中提供的薄膜封装结构；该方法包括：在待封装器件的表面依次交替形成有机层和无机层；其中，所述无机层由以下方式制备：利用掩膜板形成第一厚度的无机薄膜层；所述掩膜板中包括至少一个预设形状的开口；将所述第一掩膜板向预设方向移动N次形成具有至少两种厚度的无机薄膜层的无机层，且每次移动的方向不同；所述N大于等于1。
本发明实施例提供一种薄膜封装结构，设置于待封装器件的表面；薄膜封装结构包括交替层叠设置的有机层和无机层；无机层包括至少两种不同厚度的区域，且至少两种不同厚度的区域在水平面上按预设顺序排列成规则图案。如此，在无机层弯折时，无机层包括的至少两种不同厚度的区域中，厚度较小的区域会分散厚度较大的区域的应力，避免弯折时在厚度较大的区域形成应力集中。因此，相较于现有技术中的厚度均一的无机层，本发明实施例中的薄膜封装结构可以避免无机层的弯折区域出现应力集中，进而可以实现不降低OLED水氧阻隔能力的情况下提高无机层的抗弯折性能。
附图说明
图1为本发明实施例提供的无机层的俯视示意图之一；
图2为本发明实施例提供的基于图2的无机层的侧视示意图；
图3为本发明实施例提供的无机层的俯视示意图之二；
图4为本发明实施例提供的用于制作图2所示的无机层的掩膜板的示意图之一；
图5为本发明实施例提供的用于制作图2所示的无机层的掩膜板的示意图之二；
图6为本发明实施例提供的无机层的俯视示意图之三；
图7为本发明实施例提供的用于制作图6所示的无机层的掩膜板示意图；
图8为本发明实施例提供的无机层的俯视示意图之四；
图9为本发明实施例提供的用于制作图8所示的无机层的掩膜板示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。
目前OLED柔性显示屏在封装时，薄膜封装结构采取无机层、有机层交替的形式，而无机层由于在弯折时局部产生较大应力而易断裂，在水氧入侵时容易造成OLED失效。本发明通过改变无机层结构来改善其在弯折时的抗弯性能。
下面结合具体实施例和附图，对本发明实施例提供的薄膜封装结构的具体实施方式进行详细地说明。
本发明实施例中，薄膜封装结构设置于待封装器件的表面；该薄膜封装结构包括交替层叠设置的有机层和无机层；其中，无机层包括至少两种不同厚度的区域，且至少两种不同厚度的区域在水平面上按预设顺序排列成规则图案。
本发明实施例中，由于薄膜封装结构包括交替层叠设置的有机层和无机层；无机层包括至少两种不同厚度的区域，且至少两种不同厚度的区域在水平面上按预设顺序排列成规则图案。如此，在无机层弯折时，无机层包括的至少两种不同厚度的区域中，厚度较小的区域会分散厚度较大的区域的应力，避免弯折时在厚度较大的区域形成应力集中。因此，相较于现有技术中的厚度均一的无机层，本发明实施例中的薄膜封装结构可以避免无机层的弯折区域出现应力集中，进而可以实现不降低OLED水氧阻隔能力的情况下提高无机层的抗弯折性能。
下面针对薄膜封装结构中的无机层的具体结构进行详细说明。
以下具体介绍无机层包括两种厚度的区域的具体实施方式。
若无机层包括两种不同厚度的区域，分别为第一厚度的区域和第二厚度的区域。其中，该无机层包括的第一厚度的区域称为第一薄膜层，无机层包括的第二厚度的区域称为第二薄膜层。
一种可选的实施方式中，无机层包括两种厚度的区域，且两种厚度的区域在水平面上按预设顺序排列形成的规则图案由多行薄膜层形成，如图1中所示的无机层的俯视图以及图2所示的无机层的侧视图，每行薄膜层包括第一薄膜层11和第二薄膜层12中的一种，且相邻两行薄膜层的厚度不同。具体的，可以为第一薄膜层11的厚度大于第二薄膜层12的厚度，也可以第二薄膜层12的厚度大于第一薄膜层11的厚度。
另一种可选的实施方式中，图3示例性示出了无机层的俯视示意图之二，如图3所示，两种厚度的区域形成的规则图案由多行薄膜层形成；每行薄膜层包括交替排列的第一薄膜层31和第二薄膜层32，且第一薄膜层31和第二薄膜层32的厚度不同。具体的，可以为第一薄膜层31的厚度大于第二薄膜层32的厚度，也可以第二薄膜层32的厚度大于第一薄膜层31的厚度。
由于厚度越大的无机层，越容易在受力时产生应力集中，因此为了进一步防止出现应力集中的问题，可选的，上述图1、图2和图3中所示的无机层，以第一薄膜层11的厚度小于第二薄膜层12的厚度为例，第一厚度小于第二厚度，且第一薄膜层11的面积大于第二薄膜层12的面积。
在制作如图1和图2所示的无机层时，可以使用至少一块掩膜板完成。
以采用一块掩膜板制作如图1和图2所示的无机层为例，图4示例性示出了用于制作图2所示的无机层的掩膜板的示意图之一。如图4所示，掩膜板的孔的宽度为X，掩膜的宽度为Y，Y＝n*X，其中，n大于0且小于1。在通过掩膜板制作一层无机层之后，将掩膜板向下移动距离X，再制作一层无机层，得到的两种厚度的无机层。
当然，也可以使用多块掩膜板制作无机层。图5示例性示出了用于制作图2所示的无机层的掩膜板的示意图之二。如图5所示，用于制作如图2中的无机层的两块掩膜板，分别为掩膜板一和掩膜板二，每块掩膜板的长度为A、宽度为B，每个掩膜板的孔大小相同，均为长为A、宽为X的矩形，相邻两个孔的间距为Y，其中Y＝n*X，其中，n大于0且小于1。假设掩膜板一孔的个数为N1，那么B＝N1*X+(N1-1)*Y；假设掩膜板二孔的个数为N2，B＝N2*X+(N2+1)*Y+a。
由图5所示的掩膜板一和掩膜板二，每个掩膜板使用一次，制作一层无机层，可制作出如图2所示的包括两种厚度的区域的无机层，该两种厚度的区域的具体厚度可以通过设计掩膜板的厚度实现。比如，若图5中的两个掩膜板的厚度相同，那么得到如图2所示的无机层中，第一薄膜层31的厚度为第二薄膜层32的厚度的两倍。
上述图1和图3所示的无机层结构，均包括两种厚度的区域。由于图1的无机层包括的多行薄膜层，每行薄膜层只有一种厚度的区域，而图3中每行薄膜层有两种厚度的区域交替呈现，所以图3中的无机层对于应力的分散效果更好，可以更好的避免无机层的弯折区域出现应力集中，在实现不降低OLED水氧阻隔能力的情况下，无机层的抗弯折性能更好。
下面具体介绍无机层包括三种厚度的区域的具体实施方式。
若无机层包括三种不同厚度的区域，分别为第一厚度的区域、第二厚度的区域和第三厚度的区域。其中，无机层包括的第一厚度的区域为第三薄膜层，无机层包括的第二厚度的区域为第四薄膜层，无机层包括的第三厚度的区域为第五薄膜层；上述三种不同厚度的区域在水平面上按照预设顺序排列成规则图案，该规则图案为第三薄膜层、第四薄膜层和第五薄膜层形成的网状图案。
本发明实施例中，无机层包括三种不同厚度的区域，相对于无机层包括两种不同厚度的区域来说，对于应力的分散能力更高，可以更好的避免无机层的弯折区域出现应力集中，进而可以实现不降低OLED水氧阻隔能力的情况下提高无机层的抗弯折性能。
一种可选的实施方式中，图6示例性示出了本发明实施例提供的无机层的俯视示意图之三。如图6所示，无机层包括的三种厚度的区域分别为：第三薄膜层61和第四薄膜层62和第五薄膜层63。所述规则图案由多行薄膜层组成；每相邻两行薄膜层中包括：由交替排列的第三薄膜层61和第四薄膜层62组成的第一行，以及由交替排列的第四薄膜层62和第五薄膜层63组成的第二行；所述第二厚度小于所述第一厚度，且大于所述第三厚度。
具体实施中，在制作如图6所示的无机层时，可以使用多块掩膜板完成无机层制作。以下以四块掩膜板制作如图6所示的无机层为例，提供如图7所示的用于制作如图6中的无机层的掩膜板，掩膜板一、掩膜板二、掩膜板三和掩膜板四的长度为A、宽度为B，每个掩膜板的孔大小相同，均为边长为X的正方形，相邻两个孔的间距为Y，其中Y＝n*X，其中，n大于0且小于1。假设掩膜板一孔的个数为N1，那么A＝N1*X+(N1-1)*Y，B＝N1*X+(N1-1)*Y；假设掩膜板二孔的个数为N2，A＝N2*X+(N2+1)*Y+a，B＝N2*X+(N2+1)*Y+b。假设掩膜板三孔的个数为N3，A＝N3*X+(N3-1)*Y，B＝(N3-1)*X+N3*Y+c。假设掩膜板四孔的个数为N4，A＝N4*X+(N4+1)*Y+d，B＝(N4+1)*X+N4*Y。
由图7所示的掩膜板一、掩膜板二、掩膜板三和掩膜板四按照预设顺序依次制作无机层，该预设顺序不限定每个掩膜板的具体顺序号，只要保证每个掩膜板使用一次，制作一层无机层，四个掩膜板总共制作四次无机层即可，预设顺序可以如下：掩膜板一、掩膜板二、掩膜板三和掩膜板四，也可以如下：掩膜板一、掩膜板三、掩膜板二和掩膜板四，也可以如下：掩膜板四、掩膜板一、掩膜板三和掩膜板二，实际使用中预设顺序不限于上述列举的顺序。
如图7所示的四个掩膜板，可制作出如图6所示的包括三种厚度的区域的无机层，该三种厚度的区域的具体厚度可以通过设计掩膜板的厚度实现，厚度由大到小的顺序为：第五薄膜层63、第四薄膜层62和第三薄膜层61。
比如，若图7中的四块掩膜板的厚度相同，那么得到的第五薄膜层63的厚度为第三薄膜层61的厚度的四倍，第四薄膜层62的厚度为第三薄膜层61的厚度的两倍。
另一种可选的实施方式中，图8示例性示出了本发明实施例提供的无机层的俯视示意图之四。如图8所示，无机层包括的三种厚度的区域分别为：第三薄膜层81和第四薄膜层82和第五薄膜层83。所述第三薄膜层81为六边形；每个第三薄膜层81周围存在交替排列的第四薄膜层82和第五薄膜层，且所述第三薄膜层81和所述第三薄膜层81周围存在的交替排列的第四薄膜层82和第五薄膜层83，该第三薄膜层81、第四薄膜层82和第五薄膜层83组成一个六边形。
具体实施中，在制作如图8所示的无机层时，可以使用多块掩膜板完成无机层制作。例如，第三薄膜层81和第五薄膜层83均为正六边形，以下以三块掩膜板制作如图8所示的无机层为例，提供如图9所示的用于制作如图8所示的无机层的三块掩膜板，分别为掩膜板一、掩膜板二和掩膜板三，每块掩膜板的长度为A、宽度为B，每个掩膜板的孔均为正六边形。
由图9所示的掩膜板一、掩膜板二和掩膜板三按照预设顺序依次制作无机层，该预设顺序不限定每个掩膜板的具体顺序号，只要保证每个掩膜板使用一次，制作一层无机层，三个掩膜板总共制作三次无机层即可，预设顺序可以如下：掩膜板一、掩膜板二和掩膜板三，也可以如下：掩膜板三、掩膜板二和掩膜板一，也可以如下：掩膜板一、掩膜板三和掩膜板二，实际使用中预设顺序不限于上述列举的顺序。
采用如图9所示的三个掩膜板，制作出的如图8所示的包括三种厚度的区域的无机层，该三种厚度的区域的具体厚度可以通过设计掩膜板的厚度实现，得到的厚度由大到小的顺序为：第五薄膜层83、第四薄膜层82和第三薄膜层81。比如，若图9中的三块掩膜板的厚度相同，那么得到的第五薄膜层83的厚度为第三薄膜层81的厚度的三倍，第四薄膜层82的厚度为第三薄膜层81的厚度的两倍。
如图6和图8所示的无机层包括三种不同厚度的区域，在无机层弯折时，厚度较小的区域会分散厚度较大的区域的应力，避免弯折时在厚度较大的区域形成应力集中。因此，相较于现有技术中的厚度均一的无机层，本发明实施例中的薄膜封装结构可以避免无机层的弯折区域出现应力集中，进而可以实现不降低OLED水氧阻隔能力的情况下提高无机层的抗弯折性能。相较于图1和图3中的包括两种不同厚度的区域的无机层来说，包括三种不同厚度的区域的无机层对于分摊应力集中，避免无机层的弯折区域出现应力集中的效果更好。
基于上述实施方式以及图8，还有一种可选的实施方式中，所述规则图案中所述第四薄膜层82的总面积大于所述第五薄膜层83的总面积，且小于所述第三薄膜层81的总面积；所述第二厚度小于所述第三厚度，且大于所述第一厚度。
进一步的，所述第三薄膜层81为正六边形；所述第三薄膜层81的每个顶点外接所述第五薄膜层83。
现有技术的薄膜封装结构中，无机层镀膜为面板(Panel)整面镀膜，即一次性完成整面镀膜，膜层厚度均一，所以弯折性能较差，单层无机层膜在曲率半径R＝5mm弯折10万次后出现断裂(Crack)，导致水蒸气透过率(water vapor transmission rate，WVTR)变差。根据本发明上述实施例，通过设计单层无机层包括不同厚度的区域，使得单层无机层在弯折时不同厚度的区域可以均摊应力，保护无机层不会因局部应力过大而断裂，改善后单层无机层膜在R＝5mm弯折10万次，WVTR维持原来数量级，进而可以实现不降低OLED水氧阻隔能力的情况下提高无机层的抗弯折性能。
基于相同构思，本发明实施例中提供一种薄膜封装结构的制备方法。
该薄膜封装结构的制备方法，用于制备前述任一实施例所述的薄膜封装结构；该方法包括以下步骤：
在待封装器件的表面依次交替形成有机层和无机层；具体的，先形成有机层或先形成无机层不作具体限定。
其中，所述无机层可以有多块掩膜板制作，比如图1中的无机层采用如图5中的两块掩膜板制作，再比如图6中的无机层采用如图7中的四块掩膜板制作，再比如图8中的无机层采用如图9中的三块掩膜板制作。
为了节省掩膜板设计复杂度、节省成本，可选的，所述无机层由以下步骤制备：利用掩膜板形成第一厚度的无机薄膜层；所述掩膜板中包括至少一个预设形状的开口；将所述第一掩膜板向预设方向移动N次形成具有至少两种厚度的无机薄膜层的无机层，且每次移动的方向不同；所述N大于等于1。如此，使用一块掩膜板，并通过移动掩膜板实现形成包括不同厚度的区域的无机层，不需要设计多块掩膜板，可以节省成本，操作更简便。
举个例子，比如制作图1中的无机层，使用一块掩膜板，以使用图5中的掩膜板一为例，使用该掩膜板一制作一层无机膜层后，将该掩膜板一沿着宽度B方向移动距离Y，再制作一层无机膜层，可以形成如图1所示的两种厚度的单层无机层。
该预设形状可以参见上述实施例中掩膜板的孔的形状，例如图5所示的矩形、或如图7所示的正方形、或如图9所示的六边形，当然，还可以为其它多边形，具体掩膜板的开口(即前述的“孔”)的形状根据实际情况设计，此处不作限定。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种薄膜封装结构，其特征在于，设置于待封装器件的表面；所述薄膜封装结构包括交替层叠设置的有机层和无机层；
每个无机层均包括三种不同厚度的区域，且所述三种不同厚度的区域在水平面上按预设顺序排列成规则图案；
所述每个无机层包括的第一厚度的区域为第三薄膜层，所述每个无机层包括的第二厚度的区域为第四薄膜层，所述每个无机层包括的第三厚度的区域为第五薄膜层；
所述规则图案为所述第三薄膜层、所述第四薄膜层和所述第五薄膜层形成的网状图案；
所述第三薄膜层为六边形；每个第三薄膜层周围存在交替排列的第四薄膜层和第五薄膜层，且所述第三薄膜层和所述第三薄膜层周围存在的交替排列的第四薄膜层和第五薄膜层组成一个六边形。
2.如权利要求1所述的薄膜封装结构，其特征在于，所述规则图案中所述第四薄膜层的总面积大于所述第五薄膜层的总面积，且小于所述第三薄膜层的总面积；所述第二厚度小于所述第三厚度，且大于所述第一厚度。
3.如权利要求2所述的薄膜封装结构，其特征在于，所述第三薄膜层为正六边形；所述第三薄膜层的每个顶点外接所述第五薄膜层。
4.一种薄膜封装结构的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1至3中任一权利要求所述的薄膜封装结构；所述方法包括：
在待封装器件的表面依次交替形成有机层和无机层；
其中，所述无机层由以下方式制备：
利用掩膜板形成第一厚度的无机薄膜层；所述掩膜板中包括至少一个预设形状的开口；
将所述掩膜板向预设方向移动N次形成具有至少两种厚度的无机薄膜层的无机层，且每次移动的方向不同；所述N大于等于1。
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