专利名称：封装材料的水汽透过率测试方法
技术领域：
本发明涉及一种水汽透过率测试方法，特别是一种封装材料的水汽透过率测试方法，属于材料透湿性测量技术领域。
背景技术：
有机电致发光器件(Organic Light Emitting Device, OLED)由于具有超轻薄、 高亮度、响应快、低功耗、效率高及制作简单等特征，广泛应用于平板显示器，背光模组和照明等领域，其发光原理为在两个电极之间沉积非常薄的有机材料，对该有机发光材料通以直流电使其发光。研究表明，空气中的水汽对OLED的寿命影响很大，其原因主要从以下方面进行考虑
1.有机电致发光器件工作时要从阴极注入电子，这就要求阴极功函数越低越好，但做阴极的这些金属如铝、镁、钙等，一般比较活波，易与渗透进来的水汽发生反应。2.另外，水汽还会与空穴传输层以及电子传输层(ETL)发生化学反应，这些反应都会引起器件失效。因此对OLED进行有效封装，有效阻隔大气中的水汽与器件的各功能层接触，就可以大大延长器件寿命。传统的OLED器件是在刚性基板上制作电极和各有机功能层，对这类器件进行的封装一般是给器件加一个盖板，并将基板和盖板用环氧树脂粘接。这样就在基板和盖板之间形成了一个罩子，把器件和空气隔开，空气中的水分子只能通过基板和盖板之间的环氧树脂向器件内部进行渗透，因此，比较有效地防止了 OLED各功能层以及阴极与空气中的水汽发生反应。对OLED进行的封装所用的盖板，通常用玻璃和金属两种材料，整个封装过程在手套箱内完成，手套箱内水汽含量应小于1 ppm。金属盖板既可以阻挡水汽对器件封装的渗透，又可以使器件坚固，但是其不透光性限制了这种封装方法在有机电致发光器件上的应用。另外，用金属盖板进行封装时要特别注意金属盖板不能接触到器件的电极，以免引起短路。盖板封装时需要密封胶，由于密封胶的多孔性，容易使空气中的水分渗透进入器件内部，因此在这种封装方式中，一般在器件内部加入氧化钙或氧化钡作为干燥剂来吸收在涂环氧树脂时和封装时残留的水分。有机电致发光显示与其他形式的显示相比，有一个重要的优势就是可以实现柔性显示。1992 年 Gustafsson 等人发明了基于 PET (ploy ethylene terephthalate)基板上的柔性高分子材料的OLED ； 1997年Forrest等人发明了柔性小分子材料的0LED。这类显示器件柔软可以变形且不易损坏，可以安装在弯曲的表面，甚至可以穿戴，因而日益成为国际显示行业的研究热点。对于柔性OLED来说，传统的封装方法因为盖板是不可卷曲的，因而是无效的。用薄膜直接封装与传统的玻璃盖封装比起来，器件更薄，而且不必担心在柔性显示时聚合物盖子的磨损，为柔性OLED的发展打下基础。目前，封装层通常采用SiNx、SiOx 或者A1203等无机材料或者有机材料，也有的封装层采取有机无机材料混合制作成单层或多层结构。要使OLED的寿命超过lOOOOh，达到实际的应用要求，那么，这个器件的封装在 39°C，相对湿度为95%的条件下水汽渗透率(WVTR)要小于IX 10-6g/m7day。如此小的数值的测量对目前较流行的测量手段来说，是一个很大的挑战。随着OLED等电子器件及产品朝向更人性化更多元化发展的同时，组件结构愈精密，相对的，对于水气的阻抗需求也随之提升。一般用来判定水气阻隔层能力或封装材料少的水气穿透率的指标为水汽透过率(Water Vapor Transmission Rate, WVTR (g/m2/ day))。目前普遍使用的水汽透过率测试方法是采用美国MOCON公司的MOCON AQUATRAN透湿仪进行测量。其原理是由待测薄膜将腔室隔为两部分干燥室和已知特定温湿度的潮湿室，待测薄膜两侧因水气含量不同，形成湿度梯度，水气由潮湿室经扩散作用进入干燥室， 并与干燥室原有的干燥气体混合，一起被带到红外线感应器(infrared sensor)探测端， 此感应器测量被水气吸收的红外线能量，并将其转换成电信号，电信号强度与水气浓度成正比，再与已知水汽透过率的标准片其电信号强度比较，计算求出待测薄膜的水汽透过率。 MOCON AQUATRAN透湿仪的测量极限WVTR只能下探至5X 10_4g/m2/day，而由于水汽透过率对于OLED的器件寿命的非常重要，它的值一般要求达到lX10_6g/m7day以下，所以通过 MOCON AQUATRAN透湿仪测量不能达到对OLED的水气阻隔层的水汽透过率测试进行精确测量的要求，需要更灵敏的、精确的水汽透过率测试方法来快速检测和判断水气阻隔层是否能达应用规格需求。
发明内容
本发明的目的在于解决已有技术存在的问题，提供一种高精度并可以有效测量 OLED的器件的水汽透过率的方法，通过定量分析有机电致发光材料光致发光光谱在整个光谱范围内的积分强度随时间的变化从而计算出用于阻止有机电致发光材料与水汽发生反应的阻水封装层的水汽透过率，能实现对传统的OLED和柔性OLED的封装特性进行测量，可以为OLED的器件寿命提供重要的技术保障。为达到上述目的，本发明采用下述技术方案
一种封装材料的水汽透过率测试方法，根据由封装材料封闭形成的空腔内的有机电致发光材料与水汽发生化学反应前后光致发光光谱随时间的变化，将光致发光光谱的积分强度随时间的变化换算成封装材料的水汽透过率，封装材料的水汽透过率测试方法的步骤如下
a.将ITO刚性基板洗净，烘干，并置于密闭的干燥室中；
b.在ITO刚性基板的ITO薄膜表面上制备有机电致发光材料层；
c.在有机电致发光材料层上制备金属电极层；
d.将步骤a至c中的各结构层封装在至少由ITO刚性基板和封装材料层构成的密封罩内，形成发光器件单元；
e.将发光器件单元从密闭的干燥室中取出并置于空气中，对发光器件单元的光致光谱进行首次测量并开始计时，获得发光器件单元的光致光谱曲线数据；
f.间隔固定的时间t对发光器件单元的光致光谱进行测量，获得发光器件单元的光致光谱曲线数据；
g.将步骤e至f中所获得发光器件单元的光致光谱曲线数据输入计算模块，计算模块将光致发光光谱曲线数据的变化换算成封装材料的水汽透过率，具体算法如下将h
定义为封装材料层的厚度，将4( )定义为步骤e中对发光器件单元进行首次测试的光致光谱的强度，则对发光器件单元进行首次测试的光致光谱在整个光致光谱波长η的范围内
的积分强度为，将定义为在间隔固定的时间t后对发光器件单元进行再次测
试的光致光谱的强度，则在间隔固定的时间t的时间点上对发光器件单元进行再次测试的
光致光谱在整个光致光谱波长η的范围内的积分强度为卩,采用归一化数据预处理
技术对步骤e中的光致光谱的强度进行处理，获得单位时间单位面积上已与水汽发生化学反应的有机材料的厚度ΔΑ，其计算公式如下
权利要求
1. 一种封装材料的水汽透过率测试方法，其特征在于根据由封装材料封闭形成的空腔内的有机电致发光材料与水汽发生化学反应前后光致发光光谱随时间的的变化，将光致发光光谱的积分强度随时间的变化换算成封装材料的水汽透过率，所述封装材料的水汽透过率测试方法的步骤如下
2.根据权利要求1所述的封装材料的水汽透过率测试方法，其特征在于在所述步骤e 中，调节并选择发光器件单元的发光状态，对不同发光状态的光致光谱分别进行测量，获得多次测量数据，所述封装材料的水汽透过率fWTi 为多次测量数据的换算数据平均值。
3.根据权利要求1或2所述的封装材料的水汽透过率测试方法，其特征在于所述密封罩包括ITO刚性基板(1)和盖板(6)，在所述ITO刚性基板(1)和盖板(6)之间接缝处填实嵌缝封装胶(4)。
4.根据权利要求1或2所述的封装材料的水汽透过率测试方法，其特征在于所述ITO 刚性基板(1)为柔性基板，所述封装材料层为封装薄膜(5 )。
5.根据权利要求1或2所述的封装材料的水汽透过率测试方法，其特征在于在所述步骤e和步骤f中，采用荧光分光光度计对所述发光器件单元进行光致光谱的测量。
6.根据权利要求1或2所述的封装材料的水汽透过率测试方法，其特征在于所述密闭的干燥室为真空室、惰性气体室、氮气室或还原性气体室。
7.根据权利要求1或2所述的封装材料的水汽透过率测试方法，其特征在于所述有机电致发光材料为有机电致发光所用的红、绿、蓝三色材料、小分子材料或高分子材料中的任意种类。
全文摘要
本发明公开一种封装材料的水汽透过率测试方法，根据由封装材料封闭形成的空腔内的有机电致发光材料与水汽发生化学反应前后光致发光光谱随时间的变化，将光致发光光谱的积分强度随时间的变化换算成封装材料的水汽透过率。可以有效测量OLED的器件的水汽透过率，能实现对传统的OLED和柔性OLED的封装特性进行测量，测量精度可下探到1×10-6g/m2/day以下，可以更灵敏、精确、快速检测和判断封装材料层的水汽透过率，本方法操作便捷，测量成本低，易于实现自动化在线检测，实用性强。
文档编号G01N1/28GK102445438SQ20111024373
公开日2012年5月9日 申请日期2011年8月24日 优先权日2011年8月24日
发明者冯涛, 刘记忠, 廖英杰, 张建华, 张 浩, 桑仁政, 魏斌, 龙梨 申请人:上海大学