CN111146361B

CN111146361B - 一种薄膜封装结构及有机光电器件

Info

Publication number: CN111146361B
Application number: CN201911398305.1A
Authority: CN
Inventors: 康建喜; 许显斌; 鲁天星; 王静; 朱映光
Original assignee: Guan Yeolight Technology Co Ltd
Current assignee: Guan Yeolight Technology Co Ltd
Priority date: 2019-12-30
Filing date: 2019-12-30
Publication date: 2023-09-29
Anticipated expiration: 2039-12-30
Also published as: CN111146361A

Abstract

本申请提供一种水氧阻隔性能好，且可释放无机层应力以消除黑斑的薄膜封装结构及使用这种薄膜封装结构的有机光电器件；薄膜封装结构包括从内至外依次设置的第一内封装层、金属层、第二内封装层、胶层和外封装层。由于本申请采用上述技术方案，即在薄膜封装结构的第一内封装层和第二内封装层之间设置金属层，使得从外部进入的水氧遇到金属层时可以形成致密的金属氧化物，这层氧化物具有一定的阻水氧性能，这样可以有效防止水氧进入有机光电器件(例如OLED器件)中，从而有效地提高了有机光电器件的封装性能，同时，由于金属层的设置，可释放第二封装层的应力，从而避免第二内封装层脱电极而导致OLED屏体出现黑斑的情况。

Description

一种薄膜封装结构及有机光电器件

技术领域

本申请涉及有机光电器件的封装技术领域，尤其是涉及一种薄膜封装结构及有机光电器件。

背景技术

OLED具有可弯曲、可折叠、轻薄、色饱和度高等特点而备受青睐。众所周知，薄膜封装具有极佳的阻水氧性能而广泛用于OLED封装。但是薄膜封装目前主要存在两个问题，一是薄膜封装的无机层具有一定的应力，在使用过程中会出现无机层将OLED屏体的阴极和OLED有机层剥离开来，导致出现黑斑，同时OLED屏体在刀轮切割的时候会导致无机封装层产生微裂纹而使得屏体失效由于无机阻挡层很薄并属于非晶状态，一旦产生微裂纹将会无序生长，这种裂纹增长属于Griffith裂纹，其生长动力来源于内应力，阻挡这种裂纹主要有两种，一是dam设计来直接阻挡微裂纹生长，另外一种方式为释放其内应力从而阻止微裂纹生长，二是侧面水氧侵蚀，这种侵蚀目前主要通过dame设计来减缓，dame设计的设计要点即在屏体的边缘设计一圈或者多圈凸起；且凸起的高度在5μm以下，其作用仅仅是延长了边缘水氧侵蚀路径；其阻水氧性能有限。

发明内容

本申请要解决的技术问题是提供一种水氧阻隔性能好，可释放无机层应力以消除黑斑的薄膜封装结构，且能防止屏体第二内封装层边缘的微裂纹向屏体中心生长及使用这种薄膜封装结构的有机光电器件。

根据本申请实施例提供的技术方案，包括从内至外依次设置的第一内封装层、金属层、第二内封装层、胶层和外封装层。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述第一内封装层为有机层；所述第二内封装层为无机层或有机无机杂化层；所述外封装层为阻隔膜或金属箔。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述金属层与所述第二内封装层邻接面为凹凸面。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述凹凸面由设置在金属层的表面的图形化凸起或图形化凹槽形成。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述图形化凸起或图形化凹槽的数量至少为3个，且图形为圆形、方形、多边形或异形结构中的至少一种。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述图形化凸起或图形化凹槽的面积和间距从边缘到中心规则变化。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述图形化凸起为阵列排布，且第(i,j)个图形化凸起在位置(x,y)处的厚度η_xyij满足如下公式一：

其中：

i为第(i,j)个图形化凸起所在行的序号；

j为第(i,j)个图形化凸起所在列的序号；

x和y分别为第(i,j)个方形凸起在位置(x,y)处的横坐标和纵坐标；

金属层η_xyij代表第(i,j)个方形凸起在位置(x,y)处的厚度；

An为金属层的初始厚度；

λ_ij为X轴方向上的图形间距：当j小于m时，λ_ij为第(i,j)个图形化凸起的中心与第(i,j+1)个图形化凸起的中心在X轴方向上的距离；当j等于m时，λ_ij为0；

μ_ij为Y轴方向上的图形间距:当i小于n时，μ_ij为第(i,j)个图形化凸起的中心与第(i+1,j)个图形化凸起的中心在Y轴方向上的距离；当i等于n时，μ_ij为0；

ω_ij代表第(i,j)个图形化凸起的面积；

L代表屏体长度；

W代表屏体宽度；

n为方形凸起的总行数；

m为方形凸起的总列数；

X和Y均为图形化凸起的图形函数。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述金属层的厚度范围为100nm-5μm。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述金属层的厚度范围大于等于500nm。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述金属层为单种材料制成的金属层或多层不同材料制成的金属层。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述多层不同材料制成的金属层至少包含一层碱金属材料层及镁层、铝层、锌层和钙层中的至少一层。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述金属层的边缘距离所述第二内封装层的边缘距离为0.1mm-2mm。

第二方面，本申请提供一种有机光电器件，包括基板、依次设置在所述基板上的功能层和将所述功能层封装在所述基板上的上述任意一种薄膜封装结构；所述功能层包括第一电极、有机功能层和第二电极。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述第二内封装层距离所述基板的边缘为0.1mm-2mm。

由于本申请采用上述技术方案，即在薄膜封装结构的第一内封装层和第二内封装层之间设置金属层，使得从外部进入的水氧遇到金属层时可以形成致密的金属氧化物，这层氧化物具有一定的阻水氧性能，这样可以有效防止水氧进入有机光电器件(例如OLED器件)中，从而有效地提高了有机光电器件的封装性能，同时，金属层的设计还可以释放第二内封装层的应力，从而避免第二内封装层脱电极而导致OLED屏体出现黑斑的情况。

根据本申请实施例提供的技术方案，将金属层与所述第二内封装层邻接面设计为凹凸面，例如图形化的凸起或图形化的凹槽，还可进一步释放第二内封装层的应力，防止第二内封装层的裂纹往屏体的中心扩展，提高了屏体的可靠性；由于第二内封装层一般为无机层或有机无机杂化层，该层的厚度很薄并属于非晶状态，一旦产生微裂纹将会无序生长，这种裂纹增长属于Griffith裂纹，根据Griffith微裂纹强度理论，实际材料中存在许多细小的裂纹或缺陷，这些裂纹和缺陷的生长动力来源于内应力，一般阻挡这种裂纹的方式为：采用dame设计来直接阻挡微裂纹生长；本申请通过图形化的金属层的设计，由于金属层和第二内封装层都为薄膜层，薄膜形成工艺使得第二内封装层也随着其底部的金属层形成相应的图形化，图形化的第二内封装层形成了凹凸不平的表面，图形化的凹槽或者图形化的凸起具有大的比表面积，可以很好的改变无机封装层(第二内封装层)的表面能，从而释放应力，防止屏体第二内封装层边缘的微裂纹向屏体中心生长，从而提高了屏体可靠性。

同时，从外部侵入的水氧沿着金属层的表面侵蚀，图形化的凸起或凹槽延长了水氧侵蚀的路径和水氧吸收面积，也进一步提高了有机光电器件的封装性能。

根据本申请实施例提供的技术方案，通过将图形化凸起的各个位置的厚度与图形间距、图形面积建立符合公式一的限定，使得图形化凸起的厚度分布满足类似于周期性分布的特点，从而使得第二内封装层的表面能更低，图形化凸起的形状和厚度的设计能最佳化地降低第二内封装层的应力，可以很好地满足Griffith微裂纹强度理论中裂纹停止扩展的条件，从而避免裂纹扩展。

除了上面所描述的本申请解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本申请所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征所带来的优点，将结合附图作进一步详细的说明。

附图说明

图1是本申请实施例1的结构示意图；

图2-图9是本申请实施例1中金属层各种图形化的实施方式下的结构示意图；

图10为金属层为不规则的任意凹凸表面的结构示意图；

图11-图12分别是图3中在金属层图形化的不同实施方式下的剖面结构示意图；

图13-图14是本申请实施例2的结构示意图。

图中：1.第一内封装层；2.金属层；3.第二内封装层；4.胶层；5.外封装层；2a.凸起；2b.凹槽；6基板；8.第一电极；9.有机功能层；10.第二电极。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本申请，但并不构成对本申请的限定。此外，下面所描述的本申请各个实施方式中涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供一种薄膜封装结构，包括从内至外依次设置的第一内封装层1、金属层2、第二内封装层3、胶层4和外封装层5。所述第一内封装层1为有机层；所述第二内封装层3为无机层或有机无机杂化层；所述外封装层5为阻隔膜或金属箔。

其中，上述“内”指的是薄膜封装结构与被封装的器件接触一侧，“外”指的是薄膜封装结构远离被封装器件一侧。

其中，金属层的实施方式可选地采用刻蚀、mask、纳米压印、激光转印中的任意一种方式。

其中，金属层2的实现方式可选地采用以下方式：

1、可以是由银、铝、钙、锡、铁、锌、钛、钒、铬等其中一种金属构成的单层结构；

2、金属层也可以是多层结构，且优选为多层不同的金属层，例如分别包括银锡层、铝层和钙铁层；

所述多层不同材料制成的金属层至少包含一层碱金属材料层及镁层、铝层、锌层和钙层中的至少一层。碱金属材料层例如钙层、锡层等活泼金属层，碱金属材料吸水氧性能优良；而镁、铝、钙和锌的金属氧化物具有优良的致密性；因此上述既包含活泼碱金属，又包含镁、铝、钙和锌等金属的多层金属可以兼具良好的吸水氧性能又可以具有优良的致密性；从而极大地提高了金属层的水氧阻挡性能。

3、多层金属层也可以只是相邻的金属层之间材料不一样，例如依次包括锡层、铝层和锡层。

上述金属层2尤其是不同的金属层结构可以结合从外封装层内进入的水氧，形成一种或者多种致密的金属氧化物，从而阻挡水氧进一步进入到被封装的器件内。

其中金属层2的厚度可选地为100nm-5μm；优选为500nm-5μm；金属层2的设置有效地释放了第二内封装层3的应力，避免第二内封装层3(无机层或有机无机杂化层)的大的粘附力将被封装器件内的电极形成脱电极，从而避免被封装的器件出现黑斑的情况，另外还可以防止屏体第二内封装层边缘的微裂纹向屏体中心生长，提高了产品的可靠性。

其中金属层2的结构可选地采用以下方式：

1、采用平整的层状结构，即整层金属层的各处厚度一致；

2、其与第二内封装层3的邻接的表面为凹凸不平的表面，以提高金属层的比表面积，一方面可以增加金属层2与水氧的接触面积；另外一方面可以增加对第二内封装层3的应力吸收能力，从而实现用更少的金属材料来达到相同的应力降低效果。

其中，金属层2与第二内封装层3的邻接的表面为凹凸不平的表面的表现方式可选地采用以下方式：

1、如图2-图8所示，规则的凹凸表面，形成图形化的金属层；例如采用规则排列的方形、菱形、三角形、圆形、五边形、六边形等规则形状或者异形等任何形状中的一种、两种或者多种凸起2a或凹槽2b形成的图形化金属层；以图2的方形图案为例，当图形为凸起2a时，其A-A面剖视图如图11所示，当图形为凹槽2b时，其A-A面剖视图如图12所示。

优选的，所述图形化凸起或图形化凹槽的面积和间距从边缘到中心规则变化，优选的所述图形化凸起或图形化凹槽的面积和间距从边缘到中心规则变化地趋势一致。上述图形化凸起或图形化凹槽的面积和间距的排列方式，使得从外部侵蚀的水氧可以沿着金属层的表面延伸，因此可以更好地延长水氧侵蚀的路径。

例如每一行、每一列图形凸起之间的间距从边缘往中间逐渐变小；该种排布方式使得图形化凸起和凹槽的中心分布密度更大时，可以更好地释放第二内封装层的应力。上述规则也适用于方形凹槽。

上述，所述图形化凸起或图形化凹槽的λ_ij、μ_ij的范围分别为1μm至屏体的长和宽，μ_ij为方形凸起的宽度。

优选地，如图9所示，所述图形化凸起为阵列排布，且第(i,j)个图形化凸起在位置(x,y)处的厚度η_xyij满足如下公式一：

其中公式一种的下述参数为输入参数，包括：

i为第(i,j)个图形化凸起所在行的序号；

j为第(i,j)个图形化凸起所在列的序号；

金属层η_xyij代表第(i,j)个方形凸起在位置(x,y)处的厚度；

An为金属层的初始厚度；

μ_ij为Y轴方向上的图形间距:当i小于n时，μ_ij为第(i,j)个图形化凸起的中心与第(i+1,j)个图形化凸起的中心在Y轴方向上的距离；当i等于n时，

μ_ij为0；

ω_ij代表第(i,j)个图形化凸起的面积；

L代表屏体长度；

W代表屏体宽度；

n为方形凸起的总行数；

m为方形凸起的总列数；

X和Y均为图形化凸起的图形函数。例如当X＝x-y，Y＝x+y时表示三角形。

通过将图形化凸起的各个位置的厚度与图形间距、图形面积建立符合公式一的限定，使得图形化凸起的厚度分布满足类似于周期性分布的特点，从而使得图形化凸起的形状和厚度的设计能最佳化地降低第二内封装层的应力，可以很好地满足Griffith微裂纹强度理论中裂纹停止扩展的条件，从而避免裂纹扩展。

2、如图10所示，不规则的任意凹凸表面。

其中，金属层距离第二内封装层3边缘的距离为0.1mm-2mm。

实施例2

如图13和图14所示，本实施例提供一种OLED器件，其包括基板6、依次设置在所述基板6上的功能层和将所述功能层封装在所述基板6上薄膜封装结构,其中薄膜封装结构采用实施例1中实现方式；所述功能层包括第一电极8、有机功能层9和第二电极10。

其中：

基板6可以是刚性基板或柔性基板；第一电极8的材料可以为ITO(氧化铟锡)、AZO(铝掺杂的氧化锌)，优选为ITO；有机功能层9包括空穴传输层、发光层和电子传输层，为整个器件提供光源，通过蒸镀、旋涂、喷墨打印等方式制备；第二电极10作为阴极，电极材料可以为Al、Ag、Mg/Ag等。

薄膜封装结构中的第一内封装层1为有机层，通过隔开金属层2与第二电极10以释放第二电极10的应力。

金属层2，由金属通过蒸镀、溅射等方式制备，可以为单层也可以为多层，金属层2与第二内封装层3之间的粘附性，防止第二内封装层3的应力给第二电极10造成脱电极，从而防止屏体出现黑斑，同时用来吸收通过第二内封装层3、胶层4和外封装层5的水氧以及形成金属氧化物，从而形成阻水氧层；优选地，金属层2可以与实施例1相应地采取图形化的结构，也即金属层2与第二内封装层3邻接的表面具有凹凸不平的表面，如此有利于增加金属层2和第二内封装层3的粘附性，另外增大其比表面积，进一步增加了吸收水氧的能力，这样可以同时达到防止暗斑产生和提高封装性能尤其边缘封装性能的效果。

第二内封装层3为无机层或者有机和无机的杂化层，通过PECVD(等离子体增强化学气相沉积法)、ALD(原子层沉积)等工艺制备而成，用来阻挡水氧侵蚀。

胶层4由直接涂覆在第二内封装层上的阻隔胶形成，常用的阻隔胶由橡胶、丙烯酸酯聚合物、苯乙烯共聚物等改性制备，加入CaO、BaO等添加物之后具有吸水功能；阻隔胶直接贴在第二内封装层上，具有阻水或者阻水和吸水的功能。

外封装层5为阻隔膜或者金属箔，通过胶层4设置在第二内封装层3上，具有初步阻水氧功能。

上述外封装层5、胶层4、第二内封装层3、金属层2和第一内封装层1逐层给OLED器件提供阻隔水氧的屏障，使得OLED屏体具有多重防护屏障。

其中，所述第二内封装层3距离所述基板6的边缘为0.1mm-2mm。

其中，金属层2的图形化的实现可以通过以下两种方式实现：

1、如图13所示，通过制备第一内封装层1的时候，使得第一内封装层1形成后的表面为凹凸不平的表面，由于第一内封装层1、金属层2和第二内封装层3均是薄膜制作工艺，因此在第一内封装层1上制备的金属层2和第二内封装层3均可形成相应的凹凸不平的表面。

2、如图14所示，通过制备金属层2时形成凹凸不平的表面，此时，第二内封装层3也具有相应的凹凸不平的表面。

以上结合附图对本申请的实施方式作出详细说明，但本申请不局限于所描述的实施方式。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入在本申请的保护范围内。

Claims

1.一种薄膜封装结构，其特征在于，包括从内至外依次设置的第一内封装层、金属层、第二内封装层、胶层和外封装层；所述金属层与所述第二内封装层邻接面为凹凸面；所述凹凸面由设置在金属层的表面的图形化凸起形成；所述图形化凸起为阵列排布，且第(i,j)个图形化凸起在位置(x,y)处的厚度η_xyij满足如下公式：

其中：

i为第(i,j)个图形化凸起所在行的序号；

j为第(i,j)个图形化凸起所在列的序号；

金属层η_xyij代表第(i,j)个方形凸起在位置(x,y)处的厚度；

An为金属层的初始厚度；

ω_ij代表第(i,j)个图形化凸起的面积；

L代表屏体长度；

W代表屏体宽度；

n为方形凸起的总行数；

m为方形凸起的总列数；

X和Y均为图形化凸起的图形函数。

2.根据权利要求1所述的薄膜封装结构，其特征在于，所述第一内封装层为有机层；所述第二内封装层为无机层或有机无机杂化层；所述外封装层为阻隔膜或金属箔。

3.根据权利要求1所述的薄膜封装结构，其特征在于，所述图形化凸起的数量至少为3个，且图形为圆形、方形、多边形或异形结构中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的薄膜封装结构，其特征在于，所述图形化凸起的面积和间距从边缘到中心规则变化。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的薄膜封装结构，其特征在于，所述金属层的厚度范围为100nm-5μm。

6.根据权利要求1至3任意一项所述的薄膜封装结构，其特征在于，所述金属层的厚度范围大于等于500nm。

7.根据权利要求1至3任意一项所述的薄膜封装结构，其特征在于，所述金属层为单种材料制成的金属层或多层不同材料制成的金属层。

8.根据权利要求7所述的薄膜封装结构，其特征在于，所述多层不同材料制成的金属层至少包含一层碱金属材料层及镁层、铝层、锌层和钙层中的至少一层。

9.根据权利要求1至3任意一项所述的薄膜封装结构，其特征在于，所述金属层的边缘距离所述第二内封装层的边缘距离为0.1mm-2mm。

10.一种有机光电器件，其特征在于，包括基板、依次设置在所述基板上的功能层和将所述功能层封装在所述基板上的权利要求1-9任意一项所述的薄膜封装结构；所述功能层包括第一电极、有机功能层和第二电极。

11.根据权利要求10所述的有机光电器件，其特征在于，所述第二内封装层距离所述基板的边缘为0.1mm-2mm。