本发明属于薄膜封装技术领域,具体地,涉及一种薄膜封装结构薄膜封装结构及其制作方法和应用。
背景技术:
量子点膜、有机光伏、钙钛矿电池、量子点发光器件、有机电致发光等器件近几年来得到了高速发展,但器件寿命问题一直是产业化过程中的巨大挑战。在产业化应用中,器件需要长时间暴露于水氧,而器件中的有机功能材料或者量子点材料对水氧极为敏感,很容易与其发生反应。另外器件中的电极通常采用比较活泼的金属,如钙,镁,铝等,也极易被水氧侵蚀,最终导致器件性能变差、寿命衰减甚至失效。因此必须对器件进行封装,以避免外界的直接物理损伤及其各种化学侵蚀,特别是水氧对器件寿命造成的严重影响。
传统的oled器件封装是在刚性的基板(金属、玻璃)上制作电极和各个有机功能层,然后采用玻璃盖板封装,并用环氧树脂将盖板与基板粘接。同时,可在盖板内增加干燥片,用来吸附从环氧树脂侧边渗入或器件内部的微量水氧。传统玻璃盖板的封装方式能够达到阻隔水氧的目的,但玻璃盖板的刚性太大,并不能进行大尺度的弯曲。随着oled技术朝着柔性化、轻薄化、大尺寸方向发展,传统玻璃盖板封装技术将不能满足柔性光电器件产业化发展的需求,发展高阻隔性的柔性薄膜封装技术将成为oled器件封装的必然趋势。
柔性薄膜封装技术的本质是在器件表面沉积具有阻挡水氧渗透作用的膜层结构,对器件进行保护,是一种轻薄又兼具柔性的封装方式。根据封装层的数据可以分为单层薄膜封装和多层薄膜封装两种封装方式,如果要用单层膜对有机器件进行封装,需采用无小孔和晶粒边界缺陷的无机物薄膜,才能使密封性良好,而且还要满足柔性要求,因此不易实现;为了解决这一问题,研究者们继续开发了复合结构薄膜封装技术,如聚合物/金属、聚合物/siox结构等,不仅提高薄膜的防渗透能力,还改善了薄膜性能,但是,这种复合结构需要在两个处理腔内用不同的方法分别完成,操作步骤多,处理周期长,而且形成该复合结构需要较高的温度,而高温对有机器件有一定的损伤。
技术实现要素:
为解决上述现有技术存在的问题,本发明提供了一种兼具密封性及柔性,且工艺流程简单的薄膜封装结构及封装方法。
为了达到上述发明目的,本发明采用了如下的技术方案:
根据本发明的一方面,提供了一种薄膜封装结构,包括:封装层组,所述封装层组包括叠层的无机层和有机层,所述有机层包括含氟有机物。
进一步地,所述无机层叠层于所述有机层上。
进一步地,所述封装层组的数量为n,n个封装层组叠层设置。
进一步地,所述含氟有机物包括sioxcyfzhw、sicyfzhw、sicyfz中的一种或多种,其中,x的范围:0<x<2、y的范围0<y<1、z的范围0<z<4、w的范围0<w<4。
根据本发明的另一方面,还提供了一种薄膜封装结构的制作方法,包括:
步骤a1:制作形成有机层;其中,所述有机层包括含氟有机物;
步骤a2:在所述有机层上制作形成无机层;
进一步地,顺序重复步骤a1和步骤a2至少一次。
进一步地,在步骤a1中,制作形成有机层的具体方法包括:
在无氧无氮的条件下,往等离子增强化学气相沉积装置中加入含氟单体和硅前驱体,通过硅前驱体和含氟单体的裂解聚合,从而形成包括含氟有机物的所述有机层。
进一步地,在步骤a2中,制作形成无机层的具体方法包括:
停止通入含氟单体,往等离子增强化学气相沉积装置中通入氧气,通过硅前驱体与氧气的反应,从而在所述有机层上制作形成无机层。
进一步地,所述含氟有机物包括sioxcyfzhw、sicyfzhw、sicyfz中的一种或多种,其中,x的范围:0<x<2、y的范围0<y<1、z的范围0<z<4、w的范围0<w<4。
根据本发明的另一方面,也提供了一种利用上述的薄膜封装结构封装器件的方法,包括:
将待封装器件的非封装区遮蔽,并且露出所述待封装器件的封装区;
在所述封装区上形成所述薄膜封装结构,以对所述待封装器件进行封装。
本发明的有益效果:本发明采用等离子体增强化学气相沉积(pecvd)方法,可以在低温(<100℃)下,利用硅前驱体和含氟单体反应,生成疏水防潮解的有机层,氟元素的引入使有机层表面更加平整、光滑,提高了有机层、无机层界面的质量;同时有机层的疏水防潮解的性能提升了薄膜封装结构的阻隔性和稳定性;此外,氟元素的引入也降低了薄膜封装结构的折射率,提升了光的透过率,本发明的薄膜封装结构兼具高阻隔性、高透光率及高稳定性的优势,适用于大面积、卷对卷生产工艺。
附图说明
通过结合附图进行的以下描述,本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚,附图中:
图1是根据本发明的实施例一的薄膜封装结构的结构示意图;
图2是根据本发明的实施例二的薄膜封装结构的制作方法流程图;
图3是根据本发明的实施例三的利用实施例一的薄膜封装结构封装器件的方法。
具体实施方式
以下,将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而,可以以许多不同的形式来实施本发明,并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反,提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用,从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。在附图中,为了清楚起见,可以夸大元件的形状和尺寸,并且相同的标号将始终被用于表示相同或相似的元件。
将理解的是,尽管在这里可使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件,但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开来。
实施例一
图1是根据本发明的实施例一的薄膜封装结构的结构示意图。
参照图1,本发明的第一实施例公开了一种薄膜封装结构。具体地,所述薄膜封装结构包括:包括封装层组10。所述封装层10组包括叠层的无机层12和有机层11,其中,有机层11包括含氟有机物。
作为本发明的一种实施方式,封装层组10中的无机层12叠层于有机层11上。从而确保薄膜封装结构与封装器件的封装面的防水防潮性。
作为本发明的一种实施方式,封装层组10的数量为n,n个封装层组10叠层设置。例如封装层组10的数量为4个,4个封装层组10叠层设置。由下至上,依次包括第一有机层、第一无机层、第二有机层、第二无机层、第三有机层、第三无机层、第四有机层、第四无机层。第一有机层设置于待封装器件的封装区上,可确保封装面的防水防潮性,第四无机层为封装层组10的最外层,无机层12的刚性较好,作为最外层表面不易受损坏。
作为本发明的一种实施方式,含氟有机物包括:sioxcyfzhw、sicyfzhw、sicyfz中的一种或多种,其中,x的范围:0<x<2、y的范围0<y<1、z的范围0<z<4、w的范围0<w<4。
作为本发明的一种实施方式,薄膜封装结构包括2-20层有机层11,有机层11的厚度范围为50-2000nm。
作为本发明的一种实施方式,薄膜封装结构包括2-20层无机层12,无机层12的厚度范围为50-500nm。
本发明的薄膜封装结构,有机层的疏水防潮解的性能提升了薄膜封装结构的阻隔性和稳定性;并且氟元素的引入也降低了薄膜封装结构的折射率,提升了光的透过率;此外,由于有机层的疏水防潮解的性能,使得薄膜封装结构裁切后,侧壁也能较好地防水防潮,因此适用于大面积、卷对卷生产工艺中。
实施例二
图2是根据本发明的实施例二的薄膜封装结构的制作方法的流程图。
参照图2所示,本发明的第二实施例提出了一种薄膜封装结构的封装方法,所述封装方法包括步骤:
步骤a1:制作形成有机层11;其中,所述有机层11包括含氟有机物;
步骤a2:在所述有机层11上制作形成无机层12。
作为本发明的一种实施方式,所述封装方法还包括步骤:顺序重复步骤a1和步骤a2至少一次,以形成有机层11与无机层12交替叠层的薄膜封装结构。
作为本发明的一种实施方式,在等离子增强化学气相沉积装置中通过等离子体增强化学气相沉积方法(pecvd)制作形成有机层11、无机层12。采用pecvd沉积有机层11和无机层12,可以在一个反应腔完成有机层11、无机层12的制备,从而大大简化封装的操作步骤、降低设备成本和缩短加工的周期,有效节省有机器件的生产成本,并且封装过程在低温(<100℃),不会对有机器件造成损伤。
作为本发明的一种实施方式,制作形成有机层11的具体方法包括:在无氧无氮的条件下,往等离子增强化学气相沉积装置中加入含氟单体和硅前驱体,通过硅前驱体和含氟单体的裂解聚合,从而形成包括含氟有机物的有机层11。
作为本发明的一种实施方式,硅前驱体是含硅单体。硅前驱体可以是硅烷、有机硅或其它含硅单体。优选地,硅前驱体采用六甲基二硅氧醚(hmdso)或四甲基硅氧烷(teos),当然本发明并不限制于此,硅前驱体还可以选用其它合适的物质。
作为本发明的一种实施方式,含氟单体包括四氟化碳(cf4)、四氟乙烯(c2f4)或六氟丙烯(c3f6),当然本发明并不限制于此,含氟单体还可以选用其它合适的物质。
作为本发明的一种实施方式,有机层11的材料包括:sioxcyfzhw、sicyfzhw、sicyfz中的一种或多种,其中,x的范围:0<x<2、y的范围0<y<1、z的范围0<z<4、w的范围0<w<4。
作为本发明的一种实施方式,制作形成无机层的具体方法包括:停止通入含氟单体,往等离子增强化学气相沉积装置中通入氧气,通过硅前驱体与氧气的反应,从而在所述有机层上制作形成无机层。
作为本发明的一种实施方式,薄膜封装结构包括2-20层有机层11,有机层11的厚度范围为50-2000nm。
作为本发明的一种实施方式,薄膜封装结构包括2-20层无机层12,无机层12的厚度范围为50-500nm。
本发明的薄膜封装结构的制作方法采用等离子体增强化学气相沉积(pecvd)方法,可以在低温(<100℃)下,利用有机硅前驱体和含氟单体反应,生成疏水防潮解的有机层11,氟元素的引入使有机层11表面更加平整、光滑,提高了有机层11、无机层12交界面的质量;同时有机层11的疏水防潮解的性能提升了薄膜封装结构的阻隔性和稳定性;此外,氟元素的引入也降低了薄膜封装结构的折射率,提升了光的透过率,本发明的薄膜封装结构兼具高阻隔性、高透光率及高稳定性的优势,适用于大面积、卷对卷生产工艺。
实施例三
图3是根据本发明的实施例三的利用实施例一的薄膜封装结构封装器件的方法。
参照图3所示,本发明的第三实施例提出一种利用上述薄膜封装结构封装器件的方法。所述方法包括步骤:
s10、将待封装器件的非封装区遮蔽,并且露出所述待封装器件的封装区;
s20、在所述封装区上形成所述薄膜封装结构,以对所述待封装器件进行封装。
具体地,步骤s10中,通过设置掩膜版,将待封装器件的非封装区遮蔽,进行保护;封装区露出,封装区域通过薄膜封装结构进行封装。
具体地,步骤s20在封装区上形成薄膜封装结构,以对待封装器件进行封装。作为本发明的一种实施方式,将待封装器件放置于等离子增强化学气相沉积装置中通过等离子体增强化学气相沉积方法(pecvd)在封装区上交替沉积有机层11和无机层12。采用pecvd沉积有机层11和无机层12,可以在一个反应腔完成有机层11、无机层12的制备,从而大大简化封装的操作步骤、降低设备成本和缩短加工的周期,有效节省有机器件的生产成本,并且封装过程在低温(<100℃),不会对有机器件造成损伤。
实施例四
在惰性气氛下,采用掩膜版将待封装器件的封装区域露出,将待封装器件的非封装区遮蔽。之后将待封装器件器件转移至pecvd腔体的托盘上,待封装器件封装区所在面朝上。将pecvd腔体抽至高真空,通入六甲基二硅醚(hmdso),再通入氩气(ar)、四氟化碳(cf4),设置沉积时腔体内压强2.0pa,设置等离子体射频功率150w,沉积时间270s,使六甲基二硅醚与四氟化碳裂解聚合,在封装区上沉积有机层11。然后不通入四氟化碳(cf4),而改为通入氧气(o2),等离子体射频功率也改为300w,沉积时间600s,沉积无机层12。此为一个周期。然后再重复上述步骤,沉积有机层11、无机层12。这样循环重复5次,在封装区上形成6个周期的有机层/无机层交替的薄膜封装结构,完成封装。
对比例一
与实施例三不同的是,对比例一中对腔体抽至高真空,通入六甲基二硅醚(hmdso),再通入氩气(ar),之后不通入四氟化碳(cf4),然后设置沉积时腔体内压强2.0pa,设置等离子体射频功率150w,沉积时间270s,沉积不含氟的有机层11。
实施例四中的有机层水汽渗透率为0.5g/m2/day,对比例一中的有机层11水汽渗透率为1.2g/m2/day,因此,实施例四中的含氟的有机层11相比于对比例一中的不含氟的有机层对水汽的阻隔性更好;此外实施例三中的有机层的光透过率为87%,而对比例中的有机层的光透过滤为85.5%,因此,实施例三中的含氟的有机层相比于对比例一中的不含氟的有机层的光透过率更高。由此可知,本发明的实施例四的封装器件的方法,使得待封装器件的薄膜封装结构对水汽的阻隔性更高、透光率更高。
实施例五
与实施例四不同的是,实施例五中在沉积有机层11时,对腔体抽至高真空,通入六甲基二硅醚(hmdso),再通入氩气(ar),之后不是通入四氟化碳(cf4),而是通入另一种含氟单体-六氟丙烯(c3f6),设置沉积时腔体内压强2.0pa,设置等离子体射频功率150w,沉积时间270s,沉积有机层11。
对封装完成的器件的性能寿命进行表征,发现封装完成的器件的发光效率、器件亮度与未封装的器件比较,没有明显差别。即实施例五的封装器件的方法对有机器件没有损害。再分别对封装完成的器件与未封装的器件的寿命进行测试,封装完成的器件寿命长达1000小时,与传统玻璃盖板封装器件的寿命相当。而未封装的器件寿命仅为5小时。即实施例五的封装器件的方法可有效提升有机器件的寿命。
本发明的封装器件的方法采用等离子体增强化学气相沉积(pecvd)方法,可以在低温(<100℃)下,利用有机硅前驱体和含氟单体反应,生成疏水防潮解的有机层,氟元素的引入使有机层表面更加平整、光滑,提高了有机层、无机层界面的质量;同时有机层的疏水防潮解的性能提升了薄膜封装结构的阻隔性和稳定性;此外,氟元素的引入也降低了薄膜封装结构的折射率,提升了光的透过率,本发明的薄膜封装结构兼具高阻隔性、高透光率及高稳定性的优势,适用于大面积、卷对卷生产工艺。
虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明,但是本领域的技术人员将理解:在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下,可在此进行形式和细节上的各种变化。