CN110828700A - 一种用于柔性oled器件的柔性封装胶膜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于柔性OLED器件的柔性封装胶膜，所述封装胶膜在柔性透明基材的一侧由里到外依次设置有机平坦化层、无机阻隔层、有机吸水层、无机阻隔层、散热层、阻隔压敏胶层和离型膜。本发明柔性封装胶膜通过在胶膜中引入散热层，利用其优异的热传导性能，将柔性OLED器件内部产生的热量及时传导出去，避免器件内部热量积累导致温度上升使其失效，显著提高了OLED器件的热稳定性；通过在压敏胶中增加阻隔填充颗粒，增加了胶层阻水阻氧性能，解决了现有压印封装柔性OLED侧漏的问题，从而显著提高了OLED器件的水氧稳定性。本发明柔性封装胶膜用于封装柔性OLED器件工艺简单，可实现卷对卷输生产，达到柔性化和实用化要求，封装器件寿命提高约40倍。

Description

一种用于柔性OLED器件的柔性封装胶膜

技术领域

本发明涉及光电器件技术领域，特别是一种用于柔性光电器件(包括有机发光二极管OLED，有机太阳能电池OPV、钙钛矿太阳能电池PSC、电致变色器件ECD等)器件的柔性封装胶膜。

背景技术

柔性电子技术被认为是电子行业的未来，因为柔性电子产品可以弯曲、伸展，有时甚至还是可穿戴的，给出人类的生命体征数据，柔性电子技术已经成为各国政府研究的重要课题，许多研究机构和公司都投入资金研究柔性材料。

柔性OLED技术是一种新型的柔性电子技术，它具有自发光、轻薄、可柔性、面发光、低功耗、无热辐射、节能环保等优势，是一种先进的新型显示和照明技术。经历了2016年的快速发展，2017年进入全面爆发期。随着OLED蒸镀工艺技术的逐步成熟、产品良率的不断提升，产能不断扩充，OLED在显示领域迎来井喷式发展。OLED照明相对OLED显示无需TFT背板，结构和工艺相对简单，是继白炽灯、荧光灯、LED之后的第四代照明革命技术，具有大面积面光源、类自然光、可柔性设计、无紫外辐射、健康安全等特性。

柔性OLED器件因其轻薄可弯曲、形状可设计、尺寸可裁切等独特优点，应用价值潜力巨大，所以如何制备高性能、可满足商业化需求的柔性OLED器件，越来越吸引人们的广泛关注。目前制约柔性OLED器件商业化发展的最主要问题是寿命。

柔性OLED器件的关键核心材料为超薄的有机电致发光层，它对水、氧、热极其敏感，这也是导致其稳定性差的原因，所以需要对柔性OLED器件进行严格封装，以实现长寿命性能的需求。目前封装柔性OLED器件通常有两种方法，一种是在线封装，即在OLED器件金属电极表面直接镀制无机有机交替阻隔层；另一种是压印封装，即在OLED器件金属电极表面通过封装胶膜或胶黏剂贴合一层高阻隔膜。

但目前用于压印封装柔性OLED器件的封装胶膜存在以下问题：1)无阻隔性，封装器件存在侧漏问题，水氧会通过封装胶膜侵入器件内部对其进行破坏，影响其寿命；2)无散热层，OLED器件在通电发光时，必然有一部分电量会转化成热量，进而在器件内部积累，当器件温度逐渐上升而无法散热的话，OLED器件局部有机发光层烧坏，进而产生黑斑甚至彻底失效。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述现有柔性OLED器件所存在的问题，提供一种水氧阻隔性高、散热性强的柔性封装胶膜，将该胶膜应用于柔性OLED器件，能够显著提高其发光寿命。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种用于柔性OLED器件的柔性封装胶膜，在柔性透明基材的一侧由里到外依次设置有机平坦化层、无机阻隔层、有机吸水层、无机阻隔层、散热层、阻隔压敏胶层和离型膜；

在柔性透明基材的一侧涂布有机平坦化层，接着在其表面采用PECVD镀制一层氧化硅薄膜，而后涂布一层有机吸水层；所述有机吸水层中添加吸水剂；所述吸水剂为氧化钡、氧化钙、氧化镁、氯化钙、氯化镁中的一种或多种，添加量为1-10wt％。

上述柔性封装胶膜，所述柔性透明基材选自聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)、聚砜(PSF)、聚酰亚胺(PI)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中的一种；所述柔性透明基材的厚度为25～200μm。

上述柔性封装胶膜，所述有机平坦化层选自聚氨酯、聚酯或丙烯酸树脂；所述有机平坦化层(2的厚度为0.05～10μm。

上述柔性封装胶膜，所述无机阻隔层选用氧化硅、氧化铝或氧化硅中的一种或其混合物；所述无机阻隔层的膜厚为5～200nm。

上述柔性封装胶膜，所述散热层优选石墨烯、单壁碳纳米管或多壁碳纳米管中的一种或多种。

上述柔性封装胶膜，所述阻隔压敏胶层由压敏剂和阻隔填充颗粒组成。压敏剂优选为聚氨酯、丙烯酸树脂、有机硅树脂或有机硅橡胶中的一种或多种；阻隔填充颗粒选自氧化铝、氧化镁或氮化硼中的一种或多种，含量1-15wt％。

上述柔性封装胶膜，所述离型膜选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚乙烯(PE)中的一种；所述离型膜的厚度为12～75μm。

上述柔性封装胶膜，所述柔性封装胶膜的水蒸气透过率优选10^-5g/m²·24h以下、氧气透过率优选10^-5cc/m²·24h·atm以下。

与现有技术相比，本发明的柔性封装胶膜用于柔性OLED器件的有益效果有：

(1)通过在胶膜中引入散热层，利用其优异的热传导性能，将柔性OLED器件内部产生的热量及时传导出去，避免器件内部热量积累导致温度上升使其失效，显著提高了OLED器件的热稳定性。

(2)通过在压敏胶中增加阻隔填充颗粒，增加了胶层阻水阻氧性能，解决了现有压印封装柔性OLED侧漏的问题，从而显著提高了OLED器件的水氧稳定性。

(3)本发明柔性封装胶膜用于封装柔性OLED器件工艺简单，可实现卷对卷。相对在线封装工艺，无需加热，封装效率高；相对现有压印工艺，采用胶黏剂或双面胶膜将OLED器件和高阻隔膜贴合的方式，本发明只需利用阻隔压敏胶层单面贴合在柔性OLED器件电极表面即可，简化了封装工序，降低了工艺难度，封装器件寿命提高约40倍。

附图说明

图1是本发明产品的结构示意图。

图中各标号分别表示为：1-柔性透明基材；2-有机平坦化层；3-无机阻隔层；4-有机吸水层；5-无机阻隔层；6-散热层；7-阻隔压敏胶层；8-离型膜。

具体实施方式

本发明的柔性封装胶膜，在柔性透明基材1的一侧由里到外依次设置有机平坦化层2、无机阻隔层3、有机吸水层4、无机阻隔层5、散热层6、阻隔压敏胶层7和离型膜8。

适合于本发明的柔性透明基材1，可优选聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)、聚砜(PSF)、聚酰亚胺(PI)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中的任意一种，更优选的是价格低廉、性能优良的聚对苯二甲酸乙二醇酯PET。柔性透明基材的厚度为25～200μm，若过薄的话，基材机械强度太低，不利于后期平坦化层、阻隔层、吸水层、散热层和压敏层的制作；过厚的话，透过率太低、柔性也变差。

适合于本发明的有机平坦化层2，可优选聚氨酯、聚酯或丙烯酸树脂中的任意一种形成的薄膜，涂覆方法为条缝涂布法、刮刀涂布法、丝网印刷法、喷涂法、微凹版涂布法中的一种，涂覆厚度为0.05～10μm，优选0.1～8μm，更优选0.15～5μm。有机层过薄的话，不能完全遮盖柔性透明基材层的缺陷部分，起不到平坦化的作用；过厚的话，有机平坦化层在基材表面的附着力会降低。

适合于本发明的无机阻隔层3和无机阻隔层5，可优选氧化硅、氧化铝、氧化硅或它们的混合物形成的薄膜。本发明中无机阻隔层薄膜的形成方法可选自磁控溅射法、离子溅射法、电阻式蒸镀法、等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)、电子束物理气相沉积法(EBPVD)、原子层沉积法(ALD)中的任意一种，优选的是PECVD，其沉积过程基本温度低、速率快、成膜质量好，针孔较少，不易龟裂。本发明透明无机阻隔层的膜厚为5～200nm，优选10～150nm，更优选15～100nm，过厚或过薄都会影响其阻隔性能。无机阻隔层过薄的话，薄膜致密性不够，存在针孔缺陷，导致阻隔性不高；膜层过厚的话，会导致薄膜弯曲产生裂纹等，引起阻隔性大幅下降。

适合于本发明的有机吸水层4为在有机平坦化层2配方中添加吸水剂后形成的薄膜。吸水剂优选为氧化钡、氧化钙、氧化镁、氯化钙、氯化镁中的一种或多种，含量1-10wt％。含量过低的话，不足以吸收从无机阻隔层渗透过来的水汽；含量过高的话，涂覆在无机阻隔层表面起不到平滑其缺陷的作用。涂覆方法为条缝涂布法、刮刀涂布法、丝网印刷法、喷涂法、微凹版涂布法中的一种，涂覆厚度为0.05～10μm，优选0.1～8μm，更优选0.15～5μm。

适合于本发明的散热层6，可优选石墨烯、单壁碳纳米管或多壁碳纳米管中的一种或多种形成的薄膜。散热层薄膜可采用条缝涂布法、刮刀涂布法、丝网印刷法、喷涂法、微凹版涂布法中的任意一种方法涂覆在无机阻隔层5表面。石墨烯具有非常好的热传导性能。纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK，是目前为止导热系数最高的碳材料；单壁碳纳米管和多壁碳纳米管也是较好的导热材料，导热系数分别为3500W/mK和3000W/mK。涂覆方法为条缝涂布法、刮刀涂布法、丝网印刷法、喷涂法、微凹版涂布法中的一种，涂覆厚度为0.08～15μm，优选0.1～10μm，更优选0.15～8μm。

适合于本发明的阻隔压敏胶层7，是由压敏剂和阻隔填充颗粒组成。压敏剂可优选为聚氨酯、丙烯酸树脂、有机硅树脂或有机硅橡胶中的一种或多种；阻隔填充颗粒优选为氧化铝、氧化镁或氮化硼中的一种或多种，含量1-15wt％。阻隔填充颗粒除起到阻隔水氧的作用，解决封装器件侧漏的问题；还可以起导热、绝缘的作用。涂覆方法为条缝涂布法、刮刀涂布法、丝网印刷法、喷涂法、微凹版涂布法中的一种，涂覆厚度为0.5～20μm，优选1～15μm，更优选1.5～10μm。

适合于本发明的离型膜8，可优选聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚乙烯(PE)，厚度优选为12～75μm。

本发明柔性封装胶膜的水蒸气透过率优选10^-5g/m²·24h以下、氧气透过率优选10^-5cc/m²·24h·atm以下。

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明,但本发明的实施并不受以下具体实施例的限制。

实施例1

选用50μm PET，先条缝涂布一层厚度为0.1μm的聚氨酯有机平坦化层；接着在其表面采用PECVD镀制一层200nm的氧化硅薄膜；接着在其表面刮刀涂布一层厚度为5μm的含有1wt％氧化钙的有机吸水层；接着在其表面采用PECVD镀制一层15nm的氧化铝薄膜；接着在其表面丝网印刷一层厚度为10μm的含有石墨烯的散热层；然后在其表面微凹版涂布一层厚度为1.5μm的含有10wt％氧化铝阻隔颗粒的压敏胶层；最后在其表面贴合厚度为12μm的PET离型膜。本实施例制备的柔性封装胶膜，水蒸气透过率为5.1×10^-6g/m²·24h、氧气透过率为3.4×10^-6cc/m²·24h·atm。

实施例2

选用25μm PI，先刮刀涂布一层厚度为5μm的聚酯有机平坦化层；接着在其表面采用磁控溅射镀制一层20nm的氧化铝薄膜；接着在其表面条缝涂布一层厚度为0.1μm的含有1wt％氧化钡的有机吸水层；接着在其表面采用PECVD镀制一层100nm的氧化硅薄膜；接着在其表面丝网印刷一层厚度为1μm的含有单壁碳纳米管的散热层；然后在其表面刮刀涂布一层厚度为20μm的含有5wt％氧化镁的压敏胶层；最后在其表面贴合厚度为50μm的PE离型膜。本实施例制备的柔性封装胶膜，水蒸气透过率为4.1×10^-6g/m²·24h、氧气透过率为3.2×10^-6cc/m²·24h·atm。

实施例3

选用175μm PET，先条缝涂布一层厚度为0.5μm的丙烯酸树脂有机平坦化层；接着在其表面采用ALD镀制一层100nm的氧化硅薄膜；接着在其表面丝网印刷一层厚度为5μm的含有10wt％氯化钙的有机吸水层；接着在其表面采用PECVD镀制一层50nm的氮化硅薄膜；接着在其表面条缝涂布一层厚度为5μm的含有多壁碳纳米管的散热层；然后在其表面刮刀涂布一层厚度为1.5μm的含有1wt％氮化硼阻隔颗粒的压敏胶层；最后在其表面贴合厚度为38μm的PET离型膜。本实施例制备的柔性封装胶膜，水蒸气透过率为3.6×10^-6g/m²·24h、氧气透过率为2.9×10^-6cc/m²·24h·atm。

实施例4

选用125μm PI，先刮刀涂布一层厚度为15μm的聚氨酯有机平坦化层；接着在其表面采用PECVD镀制一层150nm的氧化硅薄膜；接着在其表面条缝涂布一层厚度为0.3μm的含有1wt％氧化钙的有机吸水层；接着在其表面采用ALD镀制一层50nm的氧化铝薄膜；接着在其表面丝网印刷一层厚度为3μm的含有单壁碳纳米管的散热层；然后在其表面刮刀涂布一层厚度为10μm的含有15wt％氧化镁的压敏胶层；最后在其表面贴合厚度为75μm的PE离型膜。本实施例制备的柔性封装胶膜，水蒸气透过率为3.1×10^-6g/m²·24h、氧气透过率为2.2×10^-6cc/m²·24h·atm。

实施例5

选用188μm PET，先条缝涂布一层厚度为0.5μm的丙烯酸树脂有机平坦化层；接着在其表面采用ALD镀制一层30nm的氧化铝薄膜；接着在其表面条缝涂布一层厚度为10μm的含有1wt％氯化镁的有机吸水层；接着在其表面采用PECVD镀制一层150nm的氧化铝薄膜；接着在其表面刮刀涂布一层厚度为5μm的含有石墨烯的散热层；然后在其表面微凹版涂布一层厚度为5μm的含有7wt％氧化铝阻隔颗粒的压敏胶层；最后在其表面贴合厚度为50μm的PET离型膜。本实施例制备的柔性封装胶膜，水蒸气透过率为4.3×10^-6g/m²·24h、氧气透过率为2.8×10^-6cc/m²·24h·atm。

对比例1

选用50μm PET，先条缝涂布一层厚度为0.1μm的聚氨酯有机平坦化层；接着在其表面采用PECVD镀制一层200nm的氧化硅薄膜；接着在其表面刮刀涂布一层厚度为5μm的不含吸水剂的有机平坦化层；接着在其表面采用PECVD镀制一层15nm的氧化铝薄膜；然后在其表面微凹版涂布一层厚度为1.5μm的不含阻隔颗粒的压敏胶层；最后在其表面贴合厚度为12μm的PET离型膜。本实施例制备的柔性封装胶膜，水蒸气透过率为9.1×10^-4g/m²·24h、氧气透过率为5.4×10^-4cc/m²·24h·atm。

将上述实施例1-5和对比例1制备的封装胶膜，用于封装柔性同样性能指标的OLED器件，并测试了其封装器件的LT₅₀寿命，性能见表1所示。

表1采用实施例1-5和对比例1封装胶膜封装柔性OLED器件寿命测试指标

由表1得出，实施例1-5制备的含有散热层、添加阻隔颗粒压敏层和添加吸水剂有机层的封装胶膜，相对于对比例1制备的封装胶膜，封装器件寿命提高约40倍。

Claims (8)

1.一种用于柔性OLED器件的柔性封装胶膜，其特征在于，在柔性透明基材(1)的一侧由里到外依次设置有机平坦化层(2)、无机阻隔层(3)、有机吸水层(4)、无机阻隔层(3)、散热层(6)、阻隔压敏胶层(7)和离型膜(8)；

在柔性透明基材(1)的一侧涂布有机平坦化层(2)，接着在其表面采用PECVD镀制一层氧化硅薄膜，而后涂布一层有机吸水层；所述有机吸水层(4)中添加吸水剂；所述吸水剂为氧化钡、氧化钙、氧化镁、氯化钙、氯化镁中的一种或多种，添加量为1-10wt％。

2.根据权利要求1所述的柔性封装胶膜，其特征在于，所述柔性透明基材(1)选自聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)、聚砜(PSF)、聚酰亚胺(PI)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中的一种；所述柔性透明基材的厚度为25～200μm。

3.根据权利要求1所述的柔性封装胶膜，其特征在于，所述有机平坦化层(2)选自聚氨酯、聚酯或丙烯酸树脂；所述有机平坦化层(2)的厚度为0.05～10μm。

4.根据权利要求1所述的柔性封装胶膜，其特征在于，所述无机阻隔层(3)选用氧化硅、氧化铝或氧化硅中的一种或其混合物；所述无机阻隔层的膜厚为5～200nm。

5.根据权利要求1所述的柔性封装胶膜，其特征在于，所述散热层(6)优选石墨烯、单壁碳纳米管或多壁碳纳米管中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的柔性封装胶膜，其特征在于，所述阻隔压敏胶层(7)由压敏剂和阻隔填充颗粒组成。压敏剂为聚氨酯、丙烯酸树脂、有机硅树脂或有机硅橡胶中的一种或多种；阻隔填充颗粒为氧化铝、氧化镁或氮化硼中的一种或多种，含量1-15wt％。

7.根据权利要求1所述的柔性封装胶膜，其特征在于，所述离型膜(8)选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚乙烯(PE)中的一种；所述离型膜的厚度为12～75μm。

8.根据权利要求1所述的柔性封装胶膜，其特征在于，所述柔性封装胶膜的水蒸气透过率优选10^-5g/m²·24h以下、氧气透过率优选10^-5cc/m²·24h·atm以下。

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