TWI610431B - 柔性封裝襯底及其製造方法和使用該襯底的oled封裝方法 - Google Patents
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Abstract
一種柔性封裝襯底,包括:第一聚合物層、設置於第一聚合物層之上的金屬箔片、設置於金屬箔片之上的第二聚合物層,金屬箔片的表面尺寸大於第一聚合物層和第二聚合物層的表面尺寸。一種柔性封裝襯底的製造方法及使用該柔性封裝襯底的有機電致發光器件封裝方法亦被揭露。
Description
本發明是有關於一種顯示領域,特別是有關於一種柔性封裝襯底及其製造方法,以及使用該柔性封裝襯底的有機電致發光器件(OLED)封裝方法。
有機電致發光器件以其全固態、自發光、無需背光源、低驅動電壓、高效率、可實現超薄和柔性顯示等優勢成為近年來最具潛力的新型顯示器件。採用柔性襯底製成可彎曲、重量輕、便於攜帶的柔性顯示器件是有機電致發光器件的重要發展方向。由於有機電致發光器件的電極材料和發光材料對氧氣和水汽敏感,器件中氧氣和水汽的存在是影響器件壽命的主要因素,因而採用合適的封裝襯底和封裝方法保護有機電致發光器件免受外界環境因素影響,對於提高器件效率和壽命具有重要意義。
傳統有機電致發光器件採用的硬質玻璃襯底對氧氣和水汽具有低滲透性,能夠較好的保護器件。應用於柔性有機電致發光器件的柔性襯底目前主要為聚合物襯底,例如PC、PET、PEN、PES、PI等,聚合物襯底輕薄、堅固
且柔韌性極佳,但由於聚合物襯底本身自由體積分數較小且鏈段平均自由度較大,決定了其水/氧滲透率較大,容易導致氧氣及水汽滲透進入發光器件,從而縮短器件壽命。為解決聚合物襯底水/氧滲透的問題,目前最常用的方法是在聚合物襯底之上形成阻擋水/氧滲透的阻隔層。例如,韓國專利第0300425號公開了一種設有多個阻氣層的有機電致發光器件用聚合物片材;WO02/065558公開了一種設置於透明聚合物片材之上的透明有機矽保護層;WO02/091064公開了一種包括有機層和無機層的多層阻隔層。上述在聚合物襯底之上形成阻隔層的方法能夠獲得較好的水/氧阻擋效果,然而,上述方法均需經過多個沈積步驟,工藝複雜,並且可能對有機電致發光器件的光學及機械性能產生不利影響,特別是採用有機層-無機層多層阻隔時所包含的無機層彈性較低,不利於分散機械應力且存在較大的開裂風險,易於導致水/氧通過裂縫進入器件。
金屬箔片在其厚度達到100μm以下時,能夠表現出優異的可撓性,並且與聚合物相比,耐熱性能優異且熱膨脹係數很低,特別是不存在水/氧滲透的問題,非常適於用作柔性有機電致發光器件的襯底材料,但金屬箔片作為柔性顯示器件襯底材料還存在導電及表面粗糙度較大的問題。
此外,柔性有機電致發光器件周邊同樣存在水/氧滲透的問題,而目前一般採用雷射燒結玻璃膏的方式進行周邊封裝,但玻璃膏固結硬化不適於用作柔性顯示器件。
因而,仍需要改進的柔性封裝襯底和封裝方法對柔性有機電致發光器件的底部和周邊進行封裝,保證柔性有機電致發光器件同時具有良好柔韌性和防水/氧滲透性能,來滿足對器件性能和壽命的要求。
為解決上述問題,本發明提出一種聚合物-金屬箔複合柔性封裝襯底,利用金屬箔片優異的可撓性和水/氧阻隔性能,同時利用設置於金屬箔片表面的聚合物層克服金屬箔片表面粗糙度較大的問題並利用聚合物層作為電絕緣層,獲得具有良好柔韌性和防水/氧滲透性能的柔性封裝襯底,並利用特殊的結構設計同時對有機電致發光器件的底部和側邊進行封裝保護。
本發明之一態樣提供一種柔性封裝襯底,包括:第一聚合物層;設置於第一聚合物層之上的金屬箔片;設置於金屬箔片之上的第二聚合物層;其中金屬箔片的表面尺寸大於第一聚合物層和第二聚合物層的表面尺寸。
在本發明的一種實施方式中,金屬箔片為鋁箔或銅箔。
在本發明的另一種實施方式中,金屬箔片的厚度為3~100μm。
在本發明的另一種實施方式中,第一聚合物層和第二聚合物層為聚酰亞胺層、聚碳酸酯層、聚對苯二甲酸乙二醇酯層、聚萘二甲酸乙二醇酯層或聚醚碸層。
在本發明的另一種實施方式中,第一聚合物層和第二聚合物層為聚酰亞胺層。
在本發明的另一種實施方式中,第一聚合物層和第二聚合物層的厚度為10~300μm。
在本發明的另一種實施方式中,第一聚合物層和第二聚合物層中還包含無機微粒,無機微粒為二氧化矽微粒、碳化矽微粒、氮化矽微粒或氧化鋁微粒。
在本發明的另一種實施方式中,柔性封裝襯底的水汽滲透率小於1×10-5g/m2/d(克/平方米/天),氧氣滲透率小於3×10-4cc/m2/d(立方釐米/平方米/天)。
本發明之另一態樣提供一種柔性封裝襯底的製造方法,包括以下步驟:(1)提供金屬箔片;(2)在金屬箔片的一表面之上形成第一聚合物層,第一聚合物層的表面尺寸小於金屬箔片的表面尺寸;及(3)在金屬箔片的另一表面之上形成第二聚合物層,第二聚合物層的表面尺寸小於金屬箔片的表面尺寸,製成柔性封裝襯底。
在本發明的製造方法的一種實施方式中,金屬箔片為鋁箔或銅箔。
在本發明的製造方法的另一種實施方式中,金屬箔片的厚度為3~100μm。
在本發明的製造方法的另一種實施方式中,第一聚
合物層和第二聚合物層均為聚酰亞胺層,聚酰亞胺層通過塗布聚酰亞胺前驅體溶液然後加熱固化形成於金屬箔片的表面或通過粘附聚酰亞胺片材形成於金屬箔片的表面。
在本發明的製造方法的另一種實施方式中,聚酰亞胺前驅體溶液還包含表面改性劑和/或無機微粒,無機微粒為二氧化矽微粒、碳化矽微粒、氮化矽微粒或氧化鋁微粒。
在本發明的製造方法的另一種實施方式中,加熱固化包括在50~80℃的溫度下固化30~60min進行預亞胺化,再在120~150℃的溫度下固化30~80min進行亞胺化。
在本發明的製造方法的另一種實施方式中,第一聚合物層和第二聚合物層為聚碳酸酯層、聚對苯二甲酸乙二醇酯層、聚萘二甲酸乙二醇酯層或聚醚碸層,通過粘附形成於金屬箔的表面。
在本發明的製造方法的另一種實施方式中,第一聚合物層和第二聚合物層的厚度為10~300μm。
本發明之再一態樣提供一種使用上述柔性封裝襯底的有機電致發光器件封裝方法,該方法包括:(1)在柔性封裝襯底的第二聚合物層之上形成有機電致發光器件;(2)在柔性封裝襯底的金屬箔片未被第一聚合物層和第二聚合物層覆蓋的部分之上塗覆有機膠材,並將此部分粘附於有機電致發光器件的側邊。
在本發明的封裝方法的一種實施方式中,有機膠材為有機矽膠。
本發明的柔性封裝襯底採用聚合物-金屬箔複合結構,利用金屬箔片和聚合物材料優異的可撓性,保證了封裝器件具有良好的柔韌性,利用金屬箔片優異的水/氧阻隔性能製成水汽滲透率小於1×10-5g/m2/d、氧氣滲透率小於3×10-4cc/m2/d的柔性封裝襯底,降低外界環境對封裝器件的影響,延長了器件壽命,此外,形成於金屬箔片表面的聚合物層還起到電絕緣的作用並克服了金屬箔片表面粗糙度較大的問題。在本發明的柔性封裝襯底中,金屬箔的表面尺寸大於其兩側聚合物層的表面尺寸,因此除了對器件底部進行封裝保護以外,還可利用金屬箔的伸出部分結合有機膠材對有機電致發光器件的周邊進行封裝保護,同時解決底部與周邊的水/氧滲透問題。本發明的柔性封裝襯底製造方法及封裝方法工藝簡單,無需沈積多個阻隔層,且金屬箔片價格低廉、可進行連續卷動加工製作,製造成本較低。
1‧‧‧第一聚合物層
2‧‧‧金屬箔片
3‧‧‧第二聚合物層
4‧‧‧有機膠材
5‧‧‧有機電致發光器件
圖1為根據本發明的柔性封裝襯底的截面示意圖。
圖2為使用本發明的柔性封裝襯底根據本發明的封裝方法得到的有機電致發光封裝器件的截面示意圖。
以下將以圖式及詳細說明清楚說明本發明之精
神,任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本發明之較佳實施例後,當可由本發明所教示之技術,加以改變及修飾,其並不脫離本發明之精神與範圍。
如圖1所示,本發明的柔性封裝襯底包括:第一聚合物層1;設置於第一聚合物層之上的金屬箔片2;設置於金屬箔片之上的第二聚合物層3;其中所述金屬箔片的表面尺寸大於所述第一聚合物層和第二聚合物層的表面尺寸。
根據本發明,用於所述柔性封裝襯底的金屬箔片可為任意具有良好延展性和柔韌性的金屬材料,其中鋁和銅由於具有優異的水/氧阻隔性能而優選。由於金屬箔片在厚度達到100μm以下時能夠表現出優異的可撓性,同時還需兼顧金屬箔片的機械強度,因而本發明的柔性封裝襯底中金屬箔片的厚度優選為3~100μm。
以金屬箔片直接作為柔性顯示器件的襯底材料存在表面粗糙度較大(Ra約為0.6μm)的問題,金屬箔片粗糙表面之上存在的凸起尖端會影響其上柔性顯示器件的光電性能,而採用傳統的機械研磨抛光技術對大面積的金屬箔片表面進行抛光時存在工藝時間長且均勻度難以控制的問題。根據本發明,所述柔性封裝襯底還包括形成於金屬箔表面之上的聚合物層,從而保證了本發明的柔性封裝襯底具有較好的表面平整度,降低了金屬箔片較大的表面粗糙度對有機電致發光器件效率和壽命的影響。此外由於金屬箔片具有導電性,其上的聚合物層還起到絕緣層的作用。可用於本發明的柔性封裝襯底的聚合物材料包括聚酰亞
胺、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚碸及其它本領域已知的可用於有機電致發光器件的聚合物襯底材料,其中優選使用聚酰亞胺形成聚合物層。第一聚合物層和第二聚合物層的厚度優選為10~300μm。
本發明的柔性封裝襯底由於採用了水/氧阻隔性能優異的金屬箔,因而實現了水汽滲透率小於1×10-5g/m2/d,氧氣滲透率小於3×10-4cc/m2/d,滿足有機電致發光器件對襯底的要求,降低水汽和氧氣對電極材料和有機發光材料的影響,有利於減緩器件老化、延長器件壽命。
本發明還提供了上述柔性封裝襯底的製造方法,包括:(1)提供金屬箔片;(2)在所述金屬箔片的一表面之上形成第一聚合物層,第一聚合物層的尺寸小於金屬箔片的尺寸;及(3)在金屬箔片的另一表面之上形成第二聚合物層,第二聚合物層的尺寸小於金屬箔片的尺寸,製成柔性封裝襯底。如上所述,形成聚合物層的材料包括聚酰亞胺、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚碸及其它本領域已知的可用於有機電致發光器件的聚合物襯底材料,其中較佳為使用聚酰亞胺形成聚合物層。在本發明的一個實施方式中,使用聚酰亞胺作為柔性封裝襯底中的聚合物層,採用粘附的方式利用有機膠材將聚酰亞胺片材粘貼於金屬箔片的兩個表面作為聚酰亞胺層,其中較佳為使用有機矽膠作為粘結劑。在本發明的另一個實施方式中,還可採用例如塗布法將聚酰亞胺前驅體溶液塗
布於金屬箔片的兩個表面之上,隨後在一定的溫度下加熱固化一段時間,在金屬箔片之上形成聚酰亞胺層,其中加熱固化包括首先在50~80℃的溫度下固化30~60min進行預亞胺化,然後在120~150℃的溫度下固化30~80min進行亞胺化。在本發明的又一個實施方式中,聚酰亞胺前驅體溶液還包含表面改性劑和/或無機微粒,以改善聚合物層的成膜性能和絕緣性能,其中本發明對表面改性劑沒有特殊限制,無機微粒較佳為二氧化矽微粒、碳化矽微粒、氮化矽微粒或氧化鋁微粒。通過上述塗布法在金屬箔片之上形成的聚酰亞胺層,與金屬箔片之間具有良好的結合性。在本發明的其他實施方式中,使用聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯或聚醚碸等柔性有機電致發光器件常用的聚合物柔性襯底材料,採用粘附的方式將這些聚合物材料製成的聚合物片材直接粘貼於金屬箔片表面之上作為聚合物層。
本發明還提供了一種使用上述柔性封裝襯底的有機電致發光器件封裝方法,包括:(1)在柔性封裝襯底的第二聚合物層之上形成有機電致發光器件;(2)在柔性封裝襯底的金屬箔片未被第一聚合物層和第二聚合物層覆蓋的部分之上塗覆有機膠材,並將部分粘附於有機電致發光器件的側邊。根據本發明的封裝方法,可制得如圖2所示的有機電致發光封裝器件,其中,柔性封裝襯底中金屬箔片2的尺寸大於其兩側表面之上的第一聚合物層1和第二聚合物層3的尺寸,因而金屬箔片2之上存在未被聚合物覆蓋
的部分,即從聚合物層伸出的部分,在該部分之上塗覆有機膠材4,較佳為有機矽膠,然後上折粘附於襯底之上形成的有機電致發光器件5的側邊,從而根據本發明的封裝方法,利用上述柔性封裝襯底同時對其上的有機電致發光器件的底部和側邊形成封裝保護,同時解決了器件底部和側邊的水/氧滲透問題。此外,與現有技術採用雷射燒結玻璃膏封裝有機電致發光器件側邊相比,根據本發明的封裝方法,利用可撓性良好的金屬箔對柔性發光器件側邊進行封裝保護,保證了柔性發光器件的整體柔韌性。
此外,本領域技術人員應當理解的是,在本發明的具體實施方式中僅對聚合物層/金屬箔片/聚合物層三層結構的柔性封裝襯底進行了詳細描述,但本發明並不限於此,在不超出本發明範圍和構思的情況下,可根據柔性有機電致發光器件的用途和使用要求,在本發明具體實施方式的柔性封裝襯底之上進一步形成多個金屬箔片/聚合物層/金屬箔片/聚合物層疊層結構,從而對有機電致發光器件形成多重封裝保護,達到更好的防水/氧滲透效果。
本領域技術人員還應當理解的是,本發明的柔性封裝襯底的應用不限於有機電致發光器件,還可應用於要求良好水/氧阻隔性能和可撓性的有機或無機光電器件,例如有機光檢波器、有機薄膜電晶體、有機光伏電池、有機記憶體、有機積體電路等。
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何熟習此技藝者,在不脫離本發明之精神和
範圍內,當可作各種之更動與潤飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1‧‧‧第一聚合物層
2‧‧‧金屬箔片
3‧‧‧第二聚合物層
Claims (14)
- 一種柔性封裝襯底,包括:一第一聚合物層;一金屬箔片,設置於該第一聚合物層之上;一第二聚合物層,設置於該金屬箔片之上;其中該金屬箔片的表面尺寸大於該第一聚合物層和該第二聚合物層的表面尺寸,該第一聚合物層和該第二聚合物層為聚酰亞胺層,該第一聚合物層和所述第二聚合物層中更包含無機微粒,該無機微粒為二氧化矽微粒、碳化矽微粒、氮化矽微粒或氧化鋁微粒。
- 如請求項1所述的柔性封裝襯底,其中該金屬箔片為鋁箔或銅箔。
- 如請求項1所述的柔性封裝襯底,其中該金屬箔片的厚度為3~100μm。
- 如請求項1所述的柔性封裝襯底,其中該第一聚合物層和該第二聚合物層的厚度為10~300μm。
- 如請求項1所述的柔性封裝襯底,其水汽滲透率小於1×10-5g/m2/d,氧氣滲透率小於3×10-4cc/m2/d。
- 一種製造如請求項1-5中任一項所述柔性封裝襯底的方法,該方法包括以下步驟:(1)提供該金屬箔片;(2)在該金屬箔片的一表面之上形成該第一聚合物層,該第一聚合物層的表面尺寸小於該金屬箔片的表面尺寸;及 (3)在該金屬箔片的另一表面之上形成該第二聚合物層,該第二聚合物層的表面尺寸小於該金屬箔片的表面尺寸,製成該柔性封裝襯底,其中該第一聚合物層和該第二聚合物層均為一聚酰亞胺層,步驟(2)和(3)包括在該金屬箔片的表面之上塗布聚酰亞胺前驅體溶液,然後加熱固化形成該聚酰亞胺層,或者使用有機膠材將一聚酰亞胺片材粘附於該金屬箔片的表面之上形成該聚酰亞胺層,其中該聚酰亞胺前驅體溶液還包含表面改性劑和無機微粒,該無機微粒為二氧化矽微粒、碳化矽微粒、氮化矽微粒或氧化鋁微粒。
- 如請求項6所述的方法,其中該金屬箔片為鋁箔或銅箔。
- 如請求項6所述的方法,其中該金屬箔片的厚度為3~100μm。
- 如請求項6所述的方法,其中該聚酰亞胺前驅體溶液為聚酰胺酸溶液。
- 如請求項6所述的方法,其中該加熱固化包括在50~80℃的溫度下固化30~60min進行預亞胺化,再在120~150℃的溫度下固化30~80min進行亞胺化。
- 如請求項6所述的方法,其中該有機膠材為有機矽膠。
- 如請求項6所述的方法,其中該第一聚合物層和第二聚合物層的厚度為10~300μm。
- 一種使用請求項1-5中任一項該柔性封裝襯底的有機電致發光器件封裝方法,該方法包括:(1)在該柔性封裝襯底的第二聚合物層之上形成一有機電致發光器件;(2)在該柔性封裝襯底的該金屬箔片未被該第一聚合物層和該第二聚合物層覆蓋的部分之上塗覆有機膠材,並將該部分粘附於該有機電致發光器件的側邊。
- 如請求項13所述的方法,該有機膠材為有機矽膠。
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