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(jī)發(fā)光裝置。

背景技術(shù)：

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

目前，OLED器件技術(shù)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(jìn)程，器件壽命是其中一個(gè)至關(guān)重要的問題。OLED器件壽命一方面與選用的有機(jī)材料的性能及壽命有關(guān)，另一方面與OLED器件的封裝方法有關(guān)。這是由于OLED器件中的有機(jī)物和陰極很容易和水汽和氧氣發(fā)生反應(yīng)，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(yīng)完全，進(jìn)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(dǎo)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(duì)延長(zhǎng)器件的壽命是至關(guān)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(xué)穩(wěn)定性、致密性及電絕緣性的基板作為器件的保護(hù)蓋板對(duì)器件進(jìn)行保護(hù)，但玻璃基板的力學(xué)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(shì)。

新的封裝工藝采用薄膜封裝(TFE)技術(shù)，該技術(shù)通過形成結(jié)構(gòu)致密的薄膜對(duì)封裝區(qū)域的器件進(jìn)行物理保護(hù)，是一種無間隙封裝方法?，F(xiàn)有的無機(jī)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(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)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(jī)層薄膜和有機(jī)層薄膜交替層疊形成，最下層和最上層為無機(jī)層薄膜，所述無機(jī)層薄膜和有機(jī)層薄膜總層數(shù)不小于三層，其中至少一無機(jī)層薄膜由至少兩種無機(jī)材料組成。

進(jìn)一步地，所述無機(jī)材料為氧化物、氮化物、氮氧化物或氟化物。

進(jìn)一步地，所述無機(jī)材料為金屬氧化物。

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

進(jìn)一步地，所述無機(jī)層薄膜中兩種無機(jī)材料的質(zhì)量比為1:2～2:1。

進(jìn)一步地，所述兩種無機(jī)材料為氧化鋁和氧化鋯、或氧化鋁和氧化鋅。

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

進(jìn)一步地，所述有機(jī)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(jìn)一步地，所述無機(jī)層薄膜厚度為5～2000nm。

進(jìn)一步地，所述無機(jī)層薄膜厚度為200～1000nm。

進(jìn)一步地，所述有機(jī)層薄膜厚度為50nm～15μm。

進(jìn)一步地，所述有機(jī)層薄膜厚度為2～10μm。

進(jìn)一步地，所述薄膜封裝結(jié)構(gòu)厚度為100nm～50μm。

進(jìn)一步地，所述薄膜封裝結(jié)構(gòu)厚度為1～20μm。

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

進(jìn)一步地，所述有機(jī)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(jìn)行制備。

本發(fā)明同時(shí)提供一種有機(jī)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(shù)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(jī)層薄膜和有機(jī)層薄膜具有良好的阻隔水氧性能，能 有效延長(zhǎng)器件壽命；

2、該薄膜封裝結(jié)構(gòu)能夠使器件實(shí)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(shí)施例的薄膜封裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的對(duì)靶濺射沉積示意圖。

其中，附圖標(biāo)記說明如下：

10：基板

20：功能器件

30：無機(jī)層薄膜

40：有機(jī)層薄膜

50：掩模

60：第一靶材

70：第二靶材

具體實(shí)施方式

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

術(shù)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(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)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(dāng)功能器件20為OLED器件時(shí)，功能器件20自下而上可以依次設(shè)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(jìn)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(jī)層薄膜30和有機(jī)層薄膜40交替層疊形 成，最下層和最上層為無機(jī)層薄膜30，且無機(jī)層薄膜30和有機(jī)層薄膜40總層數(shù)不小于三層，其中，至少一無機(jī)層薄膜30由至少兩種無機(jī)材料組成。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖1所示，薄膜封裝結(jié)構(gòu)由無機(jī)層薄膜30、有機(jī)層薄膜40和無機(jī)層薄膜30共三層層疊形成。在其他實(shí)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(jī)層薄膜30和有機(jī)層薄膜40交替層疊形成。該薄膜封裝結(jié)構(gòu)中，無機(jī)層薄膜30具有良好的阻隔水氧效果，有機(jī)層薄膜40可有效降低無機(jī)層薄膜30造成的應(yīng)力。此外，無機(jī)層薄膜30由于工藝因素可能產(chǎn)生細(xì)小裂紋和針孔，有機(jī)層薄膜40可阻隔水氧通過上述裂紋和針孔向內(nèi)進(jìn)一步滲透，彌補(bǔ)上述缺陷，阻止水氧通過，進(jìn)一步提高封裝效果，并且該薄膜封裝結(jié)構(gòu)可實(shí)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(jī)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(gè)無機(jī)層薄膜30的厚度可以相同或不同。有機(jī)層薄膜40厚度為50nm～15μm，優(yōu)選為2～10μm，例如可以是3μm，各個(gè)有機(jī)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(jī)層薄膜30由至少兩種無機(jī)材料組成，優(yōu)選由兩種無機(jī)材料組成，兩種無機(jī)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(jī)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(jìn)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(jī)層薄膜30的兩種無機(jī)材料進(jìn)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(jī)層薄膜較單層無機(jī)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(shí)為單斜晶系，無機(jī)層薄膜30采用氧化鋁和氧化鋯組成混合層薄膜時(shí)，非晶態(tài)氧化鋁可以有效限制氧化鋯在某個(gè)晶向的生長(zhǎng)，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(jī)層薄 膜30表面上進(jìn)一步形成均勻致密的有機(jī)層薄膜40，從而形成致密性高的保護(hù)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(jī)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(gè)晶向的生長(zhǎng)，降低缺陷的產(chǎn)生，并且形成的氧化鋁-氧化鋅混合無機(jī)層薄膜30在可見光區(qū)有很高的透過率，最高值可達(dá)90％，可應(yīng)用于頂發(fā)射型OLED器件。

無機(jī)層薄膜30可采用現(xiàn)有技術(shù)中存在的各種物理沉積方法進(jìn)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(jìn)一步地，無機(jī)層薄膜30優(yōu)選采用對(duì)靶濺射(Facing Target Sputter)方法制備。以形成氧化鋁/氧化鋯混合無機(jī)層薄膜30為例，如圖4所示，設(shè)置鋁靶和鋯靶各一個(gè)，分別作為第一靶材60和第二靶材70，兩靶材設(shè)置成面對(duì)面形式的對(duì)向靶狀態(tài)，并設(shè)置掩模50。在濺射過程中，通入反應(yīng)氣體氧氣，同時(shí)濺射鋁靶和鋯靶，經(jīng)過反應(yīng)形成氧化鋁與氧化鋯的混合無機(jī)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(dá)99.99％，混合無機(jī)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(jìn)行控制。當(dāng)無機(jī)層薄膜30是氮化物、氮氧化物或氟化物時(shí)，可采用相應(yīng)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(jī)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(jī)層薄膜30的過程中對(duì)靶濺射方法相對(duì)磁控濺射方法對(duì)器件的作用力較小的特點(diǎn)，能夠極大地降低對(duì)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(xué)氣體參與或釋放，對(duì)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(jī)層薄膜40由至少一種能有效阻隔水氧的有機(jī)材料組成。在一個(gè)實(shí)施例中，有機(jī)層薄膜40的材料可選用有機(jī)聚合物材料。該有機(jī)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(gè)實(shí)施例中，有機(jī)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(yīng)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(duì)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(jī)層薄膜40可采用物理或化學(xué)方法進(jìn)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(jìn)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(shè)于基板10一側(cè)的OLED器件置于濺射室內(nèi)，利用對(duì)靶濺射方法制備無機(jī)層薄膜30，膜層厚度為5～2000nm；

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

(3)重復(fù)步驟(1)和(2)，制備交替層疊的無機(jī)層薄膜30和有機(jī)層薄膜40，且最下層和最上層為無機(jī)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(jī)層薄膜30與有機(jī)層薄膜40交替層疊形成的薄膜封裝結(jié)構(gòu)成膜堅(jiān)固，致密性和均勻性好，可實(shí)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(shí)，上述工藝易操作，無特殊設(shè)備，因此有利于批量化生產(chǎn)和降低成本。

實(shí)施例1：氧化鋁-氧化鋯/亞克力薄膜封裝結(jié)構(gòu)

1)將設(shè)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(yīng)氣體氧氣，利用對(duì)靶濺射方法制備無機(jī)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(jī)層薄膜30上制備聚酰亞胺薄膜，該有機(jī)層薄膜40膜層厚度約為3μm；

(3)重復(fù)步驟(1)和(2)，制備交替層疊的無機(jī)層薄膜30和有機(jī)層薄膜40，最下層和最上層為無機(jī)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(shí)施例2：氧化鋁-氧化鋯/亞克力薄膜封裝結(jié)構(gòu)

1)將設(shè)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(yīng)氣體氧氣，利用對(duì)靶濺射方法制備無機(jī)層薄膜30，膜層厚度約為100nm；

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

(3)重復(fù)步驟(1)和(2)，制備交替層疊的無機(jī)層薄膜30和有機(jī)層薄膜40，最下層和最上層為無機(jī)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(duì)本發(fā)明的薄膜封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行了描述，但是應(yīng)當(dāng)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(shù)中，以對(duì)元件或器件進(jìn)行密封或封裝。應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于所公開的實(shí)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(hù)范圍內(nèi)的各種修改和等效置換。