CN115377304A - 发光器件及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发光器件及其制作方法，上述发光器件包括发光主体和将所述发光主体封装的封装结构；所述发光主体中含有紫外光敏感材料；所述封装结构包括层叠设置的介质层和封装层，所述封装层为固化后的紫外光固化材料层，所述介质层位于所述发光主体与所述封装层之间，所述介质层的折射率小于所述紫外光固化材料层的折射率，上述通过对介质层材料以及封装层材料折射率的限定，可实现通过光固化的方式使封装层得到有效封装，同时保证了封装过程中光路只在紫外光固化材料层以及介质层中经过，减少对发光器件中发光主体的影响，提高发光器件的使用寿命和光学特性。

Description

发光器件及其制作方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种发光器件及其封装方法。

背景技术

薄膜晶体管作为平板显示器有源驱动的开关元件，其性能决定着显示器质量的好坏。在传统的有源驱动液晶显示器中，一般采用非晶硅或多晶硅薄膜晶体管，但由于这种器件具有不透明、受可见光影响较大以及迁移率低等缺点，限制了其进一步发展。尤其自电流驱动型有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)显示技术发展以来，非晶硅及多晶硅薄膜晶体管已渐渐达不到有源矩阵显示技术的驱动要求。近年来，国内外科学研究已经报道了多种的氧化物半导体，例如氧化锌(ZnO)、铟锌氧化物(IZO)、氧化铟(In₂O₃)、铟镓氧化物(IGO)、锌锡氧化物(ZTO)以及非晶铟镓锌氧化物(a-IGZO)等，不同的氧化物起着重要的作用，广泛应用于无源器件与有源器件，成为制作有源层的热点材料。尤其是以非晶铟镓锌氧化物为代表的非晶金属氧化物，与非晶及多晶硅半导体材料相比，具有迁移率高、表面平整度好、可见光范围内透过率高以及可低温制备等优异性能，在新兴显示领域表现出了极大的发展潜力。

由于有机发光二极管器件本身对水氧具有一定的敏感性，因此传统生产工艺中会在有机发光二极管器件上形成封装层用来阻隔水氧。为了防止湿气和氧气渗透到电子设备，需要薄膜封装这种生长封装层的封装工艺。封装工艺对电子产品的寿命及可靠性的影响很大。不同器件如柔性有机发光二极管或液晶显示器显示屏与照明产品、薄膜电池、光伏太阳能电池等采用不同的封装工艺，如原子层沉积(ALD)和喷墨打印(IJP)等。以喷墨打印为例，在有机发光二极管上面先喷一层薄膜封装材料，该层薄膜封装材料一般需要通过紫外光进行固化，所以在打印完成后需要进行紫外光固化，增加薄膜封装的密封性，进而提高电子器件的电子产品的寿命及可靠性。

然而，铟镓锌氧化物的结构中存在氧空位，传统电子器件封装结构导致封装过程中铟镓锌氧化物在不同波长和不同光强的条件下会存在退化现象，所以在喷墨打印薄膜封装的紫外光固化过程中，紫外光的照射会对薄膜晶体管的特性产生较大影响，从而影响包括有机发光二极管等器件的寿命与光学特性。

发明内容

基于此，有必要提供一种提高器件寿命与光学特性的发光器件及其制作方法。

本发明提供一种发光器件，包括发光主体和对所述发光主体进行封装的封装结构；所述发光主体中含有紫外光敏感材料；所述封装结构包括层叠设置的介质层和封装层，所述封装层为固化后的紫外光固化材料层，所述介质层位于所述发光主体与所述封装层之间，所述介质层的折射率小于所述紫外光固化材料的折射率。

在其中一个实施例中，所述发光主体包括基板和设在所述基板之上的发光功能层和薄膜晶体管，所述紫外光敏感材料位于所述薄膜晶体管中。

在其中一个实施例中，所述介质层由n个子介质层组成，n为正整数。

在其中一个实施例中，n≥2，越靠近所述封装层，各所述子介质层的折射率越高。

在其中一个实施例中，所述介质层的折射率为1.31～1.50。

在其中一个实施例中，所述介质层的材料选自二氧化硅、氟化镁和氯化钾中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述紫外光固化材料的折射率为1.52～1.70。

在其中一个实施例中，所述紫外光固化材料的组成包括环氧丙烯酸酯树脂、环氧树脂以及乙烯基硫醚化合物。

进一步地，本发明还提供一种上述的发光器件的制作方法，包括以下步骤：

S10：制作所述发光器件的发光主体，所述发光主体中含有紫外光敏感材料；

S11：在所述发光主体上依次制作层叠设置的所述介质层与预封装层，所述预封装层的材料为紫外光固化材料，所述介质层位于所述发光主体与所述预封装层之间；

S12：以预设入射角度对所述预封装层进行紫外光照，以使紫外光固化材料固化形成封装层，入射紫外光在所述预封装层与所述介质层的界面处发生全反射。

在其中一个实施例中，所述预封装层的制作方法为喷墨打印或原子层沉积。

上述发光器件包括发光主体和将发光主体封装的封装结构，由于发光主体中存在的紫外光敏感材料，封装层为固化后的紫外光固化材料层，通过对介质层材料以及紫外光固化材料层折射率的限定，可实现通过紫外光固化的方式使封装层得到有效封装，同时保证了封装过程中光路只在紫外光固化材料层以及介质层中经过，减少对发光器件中发光主体的影响，提高发光器件的使用寿命和光学特性。

附图说明

图1为本发明实施例1的发光器件，其中附图标号说明如下：

10：发光器件，101：发光主体，102：介质层，103：封装层。

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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本发明的描述中，“若干”的含义是至少一个，例如一个，两个等，除非另有明确具体的限定。

本发明中的词语“优选地”、更优选地”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。

当本文中公开一个数值范围时，上述范围视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，对于方位词，如有术语“中心”、“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。

在描述位置关系时，除非另有规定，否则当一元件例如层、膜或基板被指为在另一膜层“上”时，其能直接在其他膜层上或亦可存在中间膜层。进一步说，当层被指为在另一层“下”时，其可直接在下方，亦可存在一或多个中间层。亦可以理解的是，当层被指为在两层“之间”时，其可为两层之间的唯一层，或亦可存在一或多个中间层。

在使用本文中描述的“包括”、“具有”、和“包含”的情况下，意图在于覆盖不排他的包含，除非使用了明确的限定用语，例如“仅”、“由……组成”等，否则还可以添加另一部件。

除非相反地提及，否则单数形式的术语可以包括复数形式，并不能理解为其数量为一个。

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，本发明提供一种发光器件10，包括发光主体101和将发光主体封装的封装结构；发光主体101中含有紫外光敏感材料；封装结构包括层叠设置的介质层102和封装层103，封装层103为固化后的紫外光固化材料层，介质层102位于发光主体与封装层103之间，介质层102的折射率小于紫外光固化材料层的折射率。

在一个具体示例中，发光主体101包括基板和设在基板之上的发光功能层和薄膜晶体管，紫外光敏感材料位于薄膜晶体管中。

进一步地，薄膜晶体管与发光功能层中的电极层电连接，封装结构与基板配合将发光功能层封装。

可以理解地，紫外光敏感材料可以但不限于是铟镓锌氧化物，具体地，紫外光敏感材料可以是铟镓锌氧化物、铝镓锌氧化物(AlGaZnO)、铟氧化物(In₂O₃)以及铟锡氧化物(ITO)中的至少一种，作为薄膜晶体管的沟道材料。

在一个具体示例中，介质层102由n个子介质层组成，n为正整数，进一步地，介质层102的层数n≥2，越靠近封装层103，各子介质层的折射率越高。

可以理解地，每一子介质层中的材料分布均匀，折射率为固定值。

在一个具体示例中，紫外光固化材料层的折射率为1.52～1.70。

可以理解地，上述紫外光固化材料层的折射率可以但不限于是1.52、1.53、1.54、1.55、1.56、1.57、1.58、1.59、1.60、1.61、1.62、1.63、1.64、1.65、1.66、1.67、1.68、1.69或1.70；优选地，紫外光固化材料层的折射率为1.52～1.65。

紫外光固化材料层的光固化材料为紫外光固化材料。

在一个具体示例中，紫外光固化材料的组成包括环氧丙烯酸酯树脂、环氧树脂以及乙烯基硫醚化合物。

可以理解地，上述紫外光固化材料组分中乙烯基硫醚化合物的比例对紫外光固化材料的折射率有一定影响。具体来说，随着紫外光固化材料组分中乙烯基硫醚化合物的比例的增加而增大。

进一步地，介质层102的材料的折射率为1.31～1.50。

可以理解地，上述介质层102的折射率可以但不限于是1.31、1.32、1.33、1.34、1.35、1.36、1.37、1.38、1.39、1.40、1.41、1.42、1.43、1.44、1.45、1.46、1.47、1.48、1.49或1.50；优选地，介质层102材料的折射率为1.31～1.46。

在一个具体示例中，介质层102的材料选自二氧化硅、氟化镁和氯化钾中的至少一种。

优选地，上述介质层102的材料为二氧化硅。

本发明还进一步地提供一种上述的发光器件的制作方法，包括以下步骤：

S10：制作发光器件的发光主体101，发光主体101中含有紫外光敏感材料；

S11：在发光主体101上依次制作层叠设置的介质层102与预封装层，预封装层的材料为紫外光固化材料，介质层102位于发光主体101与预封装层之间；

S12：以预设入射角度对预封装层进行紫外光照，以使紫外光固化材料固化形成封装层103，入射紫外光在预封装层与介质层102的界面处发生全反射，介质层102的折射率小于预封装层的折射率。

可以理解地，上述介质层102可以但不限于是介质层102材料通过物理气相沉积、化学气相沉积、磁控溅射和离子溅射中的至少一种形成的。

具体地，上述介质层102的形成方式为化学气相沉积。

可以理解地，上述介质层102可以但不限于是介质层102材料通过物理气相沉积、化学气相沉积、磁控溅射和离子溅射中的至少一种形成的。

具体地，上述介质层102的形成方式为化学气相沉积。

进一步地，上述预封装层的制作方法可以但不限于是喷墨打印的封装工艺或原子层沉积的。

为了防止湿气和氧气渗透到电子设备，需要薄膜封装这种生长保护层的封装工艺。封装工艺对电子产品的寿命及可靠性的影响很大。不同器件如柔性有机发光二极管或液晶显示器显示屏与照明产品、薄膜电池、光伏太阳能电池等采用不同的封装工艺，如原子层沉积(ALD)和喷墨打印(IJP)等。

上述发光器件10包括发光主体101和将发光主体封装的封装结构，由于发光主体中存在的紫外光敏感材料，在封装层103为固化后的紫外光固化材料层时，通过对介质层102材料以及紫外光固化材料层折射率的限定，可实现通过紫外光固化的方式使封装层103的有效封装，还同时保证了封装过程中光路只在紫外光固化材料层以及介质层102中经过，减少对发光器件中对发光主体的影响，可以有效提高含有此发光器件的使用寿命和光学特性，还进一步可以通过光路的调整简化封装层103的固化方式。

光源发出紫外光入射光由空气射入预封装层中，在空气与预封装层的界面进行第一次折射形成第一折射光，第一折射光在预封装层内进行全反射后形成第一反射光，第一反射光由预封装层射入介质层102中，在预封装层与介质层102的界面处进行第二次折射形成出射光，出射光与折射界面法线的夹角为90°。

可以理解地，上述入射角度的设定是通过如下方式计算得到的。

上述封装方法紫外光固化中的光路只经过发光器件10中的介质层102以及预封装层即紫外光固化材料层，因此最终出射光线与法线的夹角即出射角是九十度，可以达到光路不经过发光主体101，减少封装过程中对发光器件中发光主体101的影响，可以有效提高发光器件的使用寿命和光学特性。

因此根据折射定律也称为斯涅尔定律(Snell's Law)，具体来说是光线通过两介质的界面折射时，确定入射光线与折射光线传播方向间关系的定律，几何光学基本定律之一。入射光线与通过入射点的界面法线所构成的平面称为入射面，入射光线和折射光线与法线的夹角分别称为入射角和折射角。

光线通过两介质的界面折射时，确定入射光线与折射光线传播方向间关系的定律，几何光学基本定律之一。入射光线与通过入射点的界面法线所构成的平面称为入射面，入射光线和折射光线与法线的夹角分别称为入射角和折射角,以θ₁₁和θ₁₂表示，满足sinθ₁₁×n₁＝sinθ₁₂×n₂此关系。折射定律即表示折射光线在入射面内，以及入射角和折射角的正弦之比为一常数，用n₂₁表示即式中n₂₁称为第二介质对第一介质的相对折射率。

具体来说，上述发光器件中入射光由空气射入预封装层即紫外光固化材料层中，在空气与紫外光固化材料层的光线以及在介质层102以及紫外光固化材料层的光线均需要满足上述折射定律，即满足sinθ₁×n(空气)＝sinθ₂×n(紫外光固化材料层)以及sinθ₃×n(紫外光固化材料层)＝sin90°×n(介质层102)，其中从空气中入射的光线与法线的夹角为入射角θ₁，从紫外光固化材料层出射的光线与法线的夹角为出射角θ₂，n(空气)表示空气的折射率为1，n(紫外光固化材料层)表示紫外光固化材料层的折射率，折射后的光线在紫外光固化材料层内实现全反射，光线在于空气与预封装层即紫外光固化材料层的交界面处与法线的夹角为θ₃。

进一步地，为了实现上述固化光路的形成则需要在紫外光固化材料层内的光需要形成全反射。

可以理解地全内反射，又称全反射(total internal reflection，TIR)，是一种光学现象。当光线从较高折射率的介质进入到较低折射率的介质时，如果入射角大于某一临界角(光线远离法线)时，折射光线将会消失，所有的入射光线将被反射而不进入低折射率的介质。即当入射角度充分增加时，折射角(空气中)达到90°。入射角是由折射界面的法线量度。临界角θ_c可利用折射定律n₁sinθ_i＝n₂sinθ_i进行求解。为了找到临界角，当θ_i＝90°时，sinθ_i＝1。θ_i的结果值等于临界角θ_c。求解，得到临界角方程：

其中，n₂是较低密度介质的折射率，及n₁是较高密度介质的折射率。当入射光线的入射角是准确的等于临界角，折射光线会循折射界面的切线进行。

当入射光线的入射角大于临界角就可实现在较高折射率的介质中的全反射。具体在本发明中θ₃还需要进一步满足关系式：θ₃＞arcsin{n(空气)/n(紫外光固化材料层)}。

以下提供具体的实施例对本发明的发光器件及其制作方法作进一步详细地说明，以下具体实施例中，若无特殊说明，所有原料均可来源于市售。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种发光器件，包括发光主体和将发光主体封装的封装结构；发光主体中含有包括发光主体101、介质层102以及封装层103，其中发光主体101为包含铟镓锌氧化物与薄膜场效应晶体管的有机发光二极管的半导体器件，介质层102的材料为二氧化硅，通过化学气相沉积的使二氧化硅沉积在发光主体101，介质层102的厚度为200nm～500nm，二氧化硅的折射率为1.458，预封装层材料包括环氧树脂、环氧丙烯酸酯以及乙烯基硫醚化合物的紫外光固化材料，通过喷墨打印形成在介质层102上，该紫外光固化材料的折射率为1.52，上述预封装层的厚度为1.0μm～1.4μm。

上述发光器件在封装过程中，紫外光由空气照射进入预封装层即紫外光固化材料层，在紫外光固化材料层表面发生了折射，从空气中入射的光线与法线的夹角为入射角θ₁，从紫外光固化材料层出射的光线与法线的夹角为出射角θ₂，n(空气)表示空气的折射率为1，n(紫外光固化材料层)表示紫外光固化材料层的折射率为1.52，即在入射光线从空气照射至紫外光固化材料层满足折射定律:sinθ₁×n(空气)＝sinθ₂×n(紫外光固化材料层)。

进一步地，全反射后的光束不对发光主体101产生影响则需要在紫外光固化材料层与介质层102界面出射，上述出射光线与法线的夹角为90度，光线在紫外光固化材料层内实现全反射，光线在与空气与紫外光固化材料层的交界面处与法线的夹角为θ₃，n(紫外光固化材料层)表示紫外光固化材料层材料的折射率为1.52，n(介质层)表示介质层102材料的折射率为1.458，即需要满足以下等式：sinθ₃×n(紫外光固化材料层)＝sin90°×n(介质层)。

如图1所示，还需要说明的是θ₂+θ₃＝90°

得到θ₁＝24.39°、θ₂＝16.42°以及θ₃＝73.58°

此外在上述光束要实现在预封装层即紫外光固化材料层的全反射则需要满足θ₃＞arcsin{n(空气)/n(紫外光固化材料层)}，即θ₃＞41.13°，即上述计算结果成立。也就是说上述发光器件可以满足当紫外光从空气入射至预封装层与介质层102的一侧，入射至紫外光固化材料层进行固化封装，从空气中入射的光线与法线的夹角为入射角24.39°，经上述紫外光固化后形成了封装层103。

本发明的发光器件10包括发光主体101和将发光主体101封装的封装结构；发光主体101中含有紫外光敏感材料；封装结构包括层叠设置的介质层102和封装层103，封装层103为固化后的紫外光固化材料层，通过对介质层102材料以及紫外光固化材料层折射率的限定，可有效实现通过光固化的方式使封装层103的封装，还同时保证了封装过程中光路只在紫外光固化胶材料层以及介质层102中经过，减少对发光器件中发光主体101的影响，可以有效提高含有此发光器件的使用寿命和光学特性，还进一步可以通过光路的调整简化封装层103的固化方式。

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，便于具体和详细地理解本发明的技术方案，但并不能因此而理解为对发明专利保护范围的限制。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。应当理解，本领域技术人员在本发明提供的技术方案的基础上，通过合乎逻辑地分析、推理或者有限的实验得到的技术方案，均在本发明所附权利要求的保护范围内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求的内容为准，说明书以及附图可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种发光器件，其特征在于，包括发光主体和对所述发光主体进行封装的封装结构；所述发光主体中含有紫外光敏感材料；所述封装结构包括层叠设置的介质层和封装层，所述封装层为固化后的紫外光固化材料层，所述介质层位于所述发光主体与所述封装层之间，所述介质层的折射率小于所述紫外光固化材料的折射率。

2.如权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述发光主体包括基板和设在所述基板之上的发光功能层和薄膜晶体管，所述紫外光敏感材料位于所述薄膜晶体管中。

3.如权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述介质层由n个子介质层组成，n为正整数。

4.如权利要求3所述的发光器件，其特征在于，n≥2，越靠近所述封装层，各所述子介质层的折射率越高。

5.如权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述介质层的折射率为1.31～1.50。

6.如权利要求5所述的发光器件，其特征在于，所述介质层的材料选自二氧化硅、氟化镁和氯化钾中的至少一种。

7.如权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述紫外光固化材料的折射率为1.52～1.70。

8.如权利要求1～7任一项所述的发光器件，其特征在于，所述紫外光固化材料的组成包括环氧丙烯酸酯树脂、环氧树脂以及乙烯基硫醚化合物。

9.一种如权利要求1～8中任一项所述的发光器件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10：制作所述发光器件的发光主体，所述发光主体中含有紫外光敏感材料；

S11：在所述发光主体上依次制作层叠设置的所述介质层与预封装层，所述预封装层的材料为紫外光固化材料，所述介质层位于所述发光主体与所述预封装层之间；

S12：以预设入射角度对所述预封装层进行紫外光照，以使紫外光固化材料固化形成封装层，入射紫外光在所述预封装层与所述介质层的界面处发生全反射。

10.如权利要求9所述的发光器件的制作方法，其特征在于，所述预封装层的制作方法为喷墨打印或原子层沉积。

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