本發(fā)明涉及電子元器件的封裝結(jié)構(gòu)，具體地說，涉及一種薄膜封裝結(jié)構(gòu)、薄膜封裝結(jié)構(gòu)的制備方法和具有該結(jié)構(gòu)的有機發(fā)光裝置。

背景技術：

有機電致發(fā)光器件(OLED)具有功耗低、輕便、亮度高、視野寬和反應快等特點，并且能夠?qū)崿F(xiàn)柔性顯示，已應用于智能手機、平板電腦等智能終端中。

目前，OLED器件技術發(fā)展過程還存在一些問題，制約著OLED器件產(chǎn)業(yè)化的進程，器件壽命是其中一個至關重要的問題。OLED器件壽命一方面與選用的有機材料的性能及壽命有關，另一方面與OLED器件的封裝方法有關。這是由于OLED器件中的有機物和陰極很容易和水汽和氧氣發(fā)生反應，特別是器件采用幾十納米厚度的活潑金屬作為陰極，僅需極微量的水汽或氧氣即可將該金屬反應完全，進而使得這些材料的性質(zhì)及性能發(fā)生退化或失效，最終導致器件失效。因此，如何提高器件的封裝效果，使器件的各功能層與周圍環(huán)境中的水汽、氧氣等隔離開來，對延長器件的壽命是至關重要的。

傳統(tǒng)的OLED器件封裝是在基板上制作電極和各功能層，然后使用具有良好的化學穩(wěn)定性、致密性及電絕緣性的基板作為器件的保護蓋板對器件進行保護，但玻璃基板的力學性能較差，易出現(xiàn)裂紋和斷膠現(xiàn)象，也無法滿足柔性效果的要求，且玻璃基板占用空間較大，不符合OLED器件輕薄化的發(fā)展趨勢。

新的封裝工藝采用薄膜封裝(TFE)技術，該技術通過形成結(jié)構(gòu)致密的薄膜對封裝區(qū)域的器件進行物理保護，是一種無間隙封裝方法?，F(xiàn)有的無機層薄膜封裝結(jié)構(gòu)有較好的阻隔水氧性能，但柔性性能不理想；而柔性性能好的薄膜其阻隔水氧性能不好，如聚合物膜。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明提供一種薄膜封裝結(jié)構(gòu)，用于封裝基板上的功能器件，所述薄膜封裝結(jié)構(gòu)由無機層薄膜和有機層薄膜交替層疊形成，最下層和最上層為無機層薄膜，所述無機層薄膜和有機層薄膜總層數(shù)不小于三層，其中至少一無機層薄膜由至少兩種無機材料組成。

進一步地，所述無機材料為氧化物、氮化物、氮氧化物或氟化物。

進一步地，所述無機材料為金屬氧化物。

進一步地，所述無機層薄膜由兩種無機材料組成，且所述無機層薄膜中兩種無機材料的質(zhì)量比為1：99～99：1。

進一步地，所述無機層薄膜中兩種無機材料的質(zhì)量比為1:2～2:1。

進一步地，所述兩種無機材料為氧化鋁和氧化鋯、或氧化鋁和氧化鋅。

進一步地，所述有機材料為丙烯酸基聚合物、硅基聚合物或環(huán)氧基聚合物。

進一步地，所述有機材料為聚酰胺、聚酰亞胺、聚碳酸酯、聚丙烯、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚硅氧烷、聚硅氮烷或環(huán)氧類樹脂。

進一步地，所述無機層薄膜厚度為5～2000nm。

進一步地，所述無機層薄膜厚度為200～1000nm。

進一步地，所述有機層薄膜厚度為50nm～15μm。

進一步地，所述有機層薄膜厚度為2～10μm。

進一步地，所述薄膜封裝結(jié)構(gòu)厚度為100nm～50μm。

進一步地，所述薄膜封裝結(jié)構(gòu)厚度為1～20μm。

本發(fā)明同時提供一種上述薄膜封裝結(jié)構(gòu)的制備方法，所述無機層薄膜采用對靶濺射方法制備。

進一步地，所述有機層薄膜采用旋轉(zhuǎn)涂布、噴涂、網(wǎng)印、噴墨印刷或CVD的方法進行制備。

本發(fā)明同時提供一種有機發(fā)光裝置，包括基板、位于所述基板上的OLED器件及如上述的薄膜封裝結(jié)構(gòu)，所述薄膜封裝結(jié)構(gòu)用于封裝所述OLED器件。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的薄膜封裝結(jié)構(gòu)至少具有以下有益效果：

1、交替層疊的無機層薄膜和有機層薄膜具有良好的阻隔水氧性能，能 有效延長器件壽命；

2、該薄膜封裝結(jié)構(gòu)能夠使器件實現(xiàn)柔性功能，并滿足器件輕薄化要求；

3、封裝工藝易操作，適于批量化生產(chǎn)，封裝過程無污染氣體釋放。

附圖說明

圖1～圖3是本發(fā)明中不同實施例的薄膜封裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例的對靶濺射沉積示意圖。

其中，附圖標記說明如下：

10：基板

20：功能器件

30：無機層薄膜

40：有機層薄膜

50：掩模

60：第一靶材

70：第二靶材

具體實施方式

現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例實施方式。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應被理解為限于在此闡述的實施方式；相反，提供這些實施方式使得本發(fā)明更全面和完整，并將示例實施方式的構(gòu)思全面地傳達給本領域的技術人員。在圖中相同的附圖標記表示相同或類似的結(jié)構(gòu)，因而將省略對它們的重復描述。

術語第一、第二僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。

如圖1所示，本發(fā)明的薄膜封裝結(jié)構(gòu)用于封裝形成于基板10一側(cè)的功能器件20。基板10可以是玻璃、金屬或塑料。本發(fā)明中的功能器件20包括但不限于OLED器件和太陽能電池。當功能器件20為OLED器件時，功能器件20自下而上可以依次設置TFT陣列、陽極、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層、陰極，還可以進一步包括空穴注入層、電子注入層等。

本發(fā)明的薄膜封裝結(jié)構(gòu)由無機層薄膜30和有機層薄膜40交替層疊形 成，最下層和最上層為無機層薄膜30，且無機層薄膜30和有機層薄膜40總層數(shù)不小于三層，其中，至少一無機層薄膜30由至少兩種無機材料組成。在一個實施例中，如圖1所示，薄膜封裝結(jié)構(gòu)由無機層薄膜30、有機層薄膜40和無機層薄膜30共三層層疊形成。在其他實施例中，如圖2和圖3所示，薄膜封裝結(jié)構(gòu)也可以由更多的無機層薄膜30和有機層薄膜40交替層疊形成。該薄膜封裝結(jié)構(gòu)中，無機層薄膜30具有良好的阻隔水氧效果，有機層薄膜40可有效降低無機層薄膜30造成的應力。此外，無機層薄膜30由于工藝因素可能產(chǎn)生細小裂紋和針孔，有機層薄膜40可阻隔水氧通過上述裂紋和針孔向內(nèi)進一步滲透，彌補上述缺陷，阻止水氧通過，進一步提高封裝效果，并且該薄膜封裝結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)柔性功能。

薄膜封裝結(jié)構(gòu)根據(jù)需要覆蓋器件20的表面和/或側(cè)邊。封裝結(jié)構(gòu)中，無機層薄膜30厚度可以在5～2000nm范圍內(nèi)，優(yōu)選為200～1000nm，例如可以是500nm，各個無機層薄膜30的厚度可以相同或不同。有機層薄膜40厚度為50nm～15μm，優(yōu)選為2～10μm，例如可以是3μm，各個有機層薄膜40的厚度也可以相同或不同。薄膜封裝結(jié)構(gòu)厚度可以在100nm～50μm范圍內(nèi)，優(yōu)選為1～20μm，例如可以是5μm，。

無機層薄膜30由至少兩種無機材料組成，優(yōu)選由兩種無機材料組成，兩種無機材料質(zhì)量比約在1：99～99：1范圍內(nèi)，質(zhì)量比較佳為1:2～2:1，優(yōu)選為1：1。無機材料包括但不限于氧化物、氮化物、氮氧化物、氟化物，優(yōu)選氧化物，進一步優(yōu)選金屬氧化物。氧化物包括但不限于氧化鋁、氧化鋯、氧化鋅、氧化鈦、氧化鎂、氧化硅，優(yōu)選氧化鋁、氧化鋯、氧化鋅。氮化物包括但不限于氮化硅、氮化鋁、氮化鈦。氮氧化物包括但不限于氮氧化硅、氮氧化鋁、氮氧化鈦。氟化物包括但不限于氟化鎂、氟化鈉。

無機層薄膜30的兩種無機材料進一步優(yōu)選為氧化鋁和氧化鋯、或氧化鋁和氧化鋅?；旌蠠o機層薄膜較單層無機物膜層結(jié)構(gòu)具有更加致密的膜層結(jié)構(gòu)，阻隔水氧效果更佳。

氧化鋁為無定形的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，氧化鋯在低溫時為單斜晶系，無機層薄膜30采用氧化鋁和氧化鋯組成混合層薄膜時，非晶態(tài)氧化鋁可以有效限制氧化鋯在某個晶向的生長，降低缺陷的產(chǎn)生，使得氧化鋁-氧化鋯薄膜整體呈現(xiàn)非晶態(tài)，表面粗糙度得到很大改善，有利于在氧化鋁-氧化鋯混合無機層薄 膜30表面上進一步形成均勻致密的有機層薄膜40，從而形成致密性高的保護層，有效抵擋周圍環(huán)境中水汽和氧氣的滲入。

氧化鋅優(yōu)選具有晶態(tài)結(jié)構(gòu)的氧化鋅晶體，氧化鋅晶體通常具有六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)或立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)，在形成無機層薄膜30過程中，非晶態(tài)氧化鋁可以有效限制氧化鋅晶體在某個晶向的生長，降低缺陷的產(chǎn)生，并且形成的氧化鋁-氧化鋅混合無機層薄膜30在可見光區(qū)有很高的透過率，最高值可達90％，可應用于頂發(fā)射型OLED器件。

無機層薄膜30可采用現(xiàn)有技術中存在的各種物理沉積方法進行制備，包括但不限于蒸鍍、濺射和離子鍍膜，優(yōu)選濺射方法。

進一步地，無機層薄膜30優(yōu)選采用對靶濺射(Facing Target Sputter)方法制備。以形成氧化鋁/氧化鋯混合無機層薄膜30為例，如圖4所示，設置鋁靶和鋯靶各一個，分別作為第一靶材60和第二靶材70，兩靶材設置成面對面形式的對向靶狀態(tài)，并設置掩模50。在濺射過程中，通入反應氣體氧氣，同時濺射鋁靶和鋯靶，經(jīng)過反應形成氧化鋁與氧化鋯的混合無機層薄膜30參與薄膜沉積過程中的鋁靶和鋯靶采用高純靶材，純度優(yōu)選達99.99％，混合無機層薄膜30中氧化鋁與氧化鋯的質(zhì)量比約在1：99～99：1范圍內(nèi)，可通過調(diào)整濺射功率和氧氣流量進行控制。當無機層薄膜30是氮化物、氮氧化物或氟化物時，可采用相應的氮化物、氮氧化物或氟化物作為第一靶材60和第二靶材70。

第一靶材60和第二靶材70尺寸例如可以是50×200mm²、100×300mm²或200×300mm²等。采用上述方法形成的無機層薄膜30致密性更高，可有效抵擋周圍環(huán)境中水汽和氧氣的滲入，且在沉積無機層薄膜30的過程中對靶濺射方法相對磁控濺射方法對器件的作用力較小的特點，能夠極大地降低對器件電極和功能層的損傷。且在濺射過程中，成膜速率較高，無任何化學氣體參與或釋放，對環(huán)境無任何威脅，能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)境友好的封裝目的。

有機層薄膜40由至少一種能有效阻隔水氧的有機材料組成。在一個實施例中，有機層薄膜40的材料可選用有機聚合物材料。該有機聚合物材料包括但不限于丙烯酸基聚合物(acryl-based polymer)、硅基聚合物(silicon-based polymer)和環(huán)氧基聚合物(epoxy-based polymer)，優(yōu)選聚酰胺、聚酰亞胺、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚丙烯酸(PAA)、聚 丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚硅氧烷、聚硅氮烷、環(huán)氧類樹脂。

在一個實施例中，有機層薄膜40的材料中，聚酰胺包括但不限于聚酰胺6(PA6)、聚酰胺66(PA66)、聚酰胺7(PA7)、聚酰胺9(PA9)、聚酰胺10(PA10)、聚酰胺11(PA11)、聚酰胺12(PA12)、聚酰胺69(PA69)、聚酰胺610(PA610)、聚酰胺612(PA612)、聚鄰苯二甲酰胺(PPA)；聚酰亞胺包括由二酐化合物和二胺化合物經(jīng)脫水反應生成的聚酰亞胺，所述二酐化合物包括芳香族羧酸二酐化合物和脂肪族二酐化合物，二胺化合物包括芳香族二胺化合物和脂肪族二胺化合物；聚碳酸酯根據(jù)酯基結(jié)構(gòu)包括脂肪族聚碳酸酯、芳香族聚碳酸酯、脂肪族-芳香族聚碳酸酯，優(yōu)選芳香族聚碳酸酯；聚丙烯酸酯包括但不限于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA、亞克力)、聚甲基丙烯酸乙酯；聚酯包括但不限于聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)；聚硅氧烷包括但不限于甲基乙烯基聚硅氧烷、二甲基聚硅氧烷、甲基苯基乙烯基聚硅氧烷、甲基苯基聚硅氧烷；聚硅氮烷包括但不限于全氫聚硅氮烷；環(huán)氧類樹脂可以包括雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、雙酚AD型環(huán)氧樹脂、萘型環(huán)氧樹脂、聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂、縮水甘油胺型環(huán)氧樹脂、脂環(huán)式環(huán)氧樹脂、二環(huán)戊二烯型環(huán)氧樹脂、聚醚型環(huán)氧樹脂、硅酮改性環(huán)氧樹脂。

有機層薄膜40可采用物理或化學方法進行制備，包括但不限于旋轉(zhuǎn)涂布、噴涂、網(wǎng)印、噴墨印刷、CVD，CVD沉積方法可包括常壓CVD、PECVD等，優(yōu)選噴墨印刷。其中，在旋轉(zhuǎn)涂布、噴涂、網(wǎng)印、噴墨印刷之后，需進行加熱固化。

以封裝OLED器件為例，本發(fā)明薄膜封裝結(jié)構(gòu)的示例性制備方法包括以下步驟：

(1)將設于基板10一側(cè)的OLED器件置于濺射室內(nèi)，利用對靶濺射方法制備無機層薄膜30，膜層厚度為5～2000nm；

(2)在OLED器件的無機層薄膜30上制備有機層薄膜40，膜層厚度為50nm～15μm；

(3)重復步驟(1)和(2)，制備交替層疊的無機層薄膜30和有機層薄膜40，且最下層和最上層為無機層薄膜30，形成的薄膜封裝結(jié)構(gòu)厚度為 100nm～50μm。

由上述無機層薄膜30與有機層薄膜40交替層疊形成的薄膜封裝結(jié)構(gòu)成膜堅固，致密性和均勻性好，可實現(xiàn)較佳的封裝效果，且該薄膜封裝結(jié)構(gòu)可使器件重量顯著降低。同時，上述工藝易操作，無特殊設備，因此有利于批量化生產(chǎn)和降低成本。

實施例1：氧化鋁-氧化鋯/亞克力薄膜封裝結(jié)構(gòu)

1)將設于基板10一側(cè)的OLED器件置于濺射室內(nèi)，第一靶材60和第二靶材70分別為高純的鋁靶和鋯靶，通入反應氣體氧氣，利用對靶濺射方法制備無機層薄膜30，膜層厚度約為500nm；

(2)通過旋轉(zhuǎn)涂布法在OLED器件的無機層薄膜30上制備聚酰亞胺薄膜，該有機層薄膜40膜層厚度約為3μm；

(3)重復步驟(1)和(2)，制備交替層疊的無機層薄膜30和有機層薄膜40，最下層和最上層為無機層薄膜30，薄膜層數(shù)為3層，形成的薄膜封裝結(jié)構(gòu)厚度約為4μm。

實施例2：氧化鋁-氧化鋯/亞克力薄膜封裝結(jié)構(gòu)

1)將設于基板10一側(cè)的OLED器件置于濺射室內(nèi)，第一靶材60和第二靶材70分別為高純的鋁靶和鋯靶，通入反應氣體氧氣，利用對靶濺射方法制備無機層薄膜30，膜層厚度約為100nm；

(2)通過噴涂法在OLED器件的無機層薄膜30上制備聚硅氧烷-聚硅氮烷薄膜，該有機層薄膜40膜層厚度約為300nm；

(3)重復步驟(1)和(2)，制備交替層疊的無機層薄膜30和有機層薄膜40，最下層和最上層為無機層薄膜30，薄膜層數(shù)為21層，形成的薄膜封裝結(jié)構(gòu)厚度約為4.1μm。

盡管上文中以封裝OLED器件為例對本發(fā)明的薄膜封裝結(jié)構(gòu)進行了描述，但是應當理解，本發(fā)明的薄膜封裝結(jié)構(gòu)也可以用于其他相同或類似的封裝或密封技術中，以對元件或器件進行密封或封裝。應該理解，本發(fā)明不限于所公開的實施方式，相反，本發(fā)明意圖涵蓋包含在所附權(quán)利要求保護范圍內(nèi)的各種修改和等效置換。