張賈偉張國平孫 蓉李世瑋汪正平

1(中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院 深圳 518055)2(香港科技大學(xué)機(jī)械與航空航天工程系 香港 999077)3(香港中文大學(xué) 香港 999077)

基于 OLED 器件的封裝材料研究進(jìn)展

張賈偉1張國平1孫 蓉1李世瑋2汪正平3

1(中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院 深圳 518055)2(香港科技大學(xué)機(jī)械與航空航天工程系 香港 999077)3(香港中文大學(xué) 香港 999077)

有機(jī)電致發(fā)光器件(Organic Light-Emitting Diode，OLED)因其輕薄、視角廣、響應(yīng)時(shí)間短、發(fā)光效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)成為公認(rèn)的新一代顯示技術(shù)。為減少甚至避免有機(jī)發(fā)光材料受到外界環(huán)境的侵蝕、保證 OLED 的使用壽命，OLED 封裝材料得到了大力的研究和發(fā)展。OLED 封裝材料必須具有優(yōu)秀的水氧阻隔能力，此外，還要求有良好的熱導(dǎo)率、透光率、機(jī)械強(qiáng)度、耐腐蝕性與基底的粘結(jié)性等性質(zhì)。文章對(duì) OLED 封裝材料的發(fā)展作了詳細(xì)的介紹，包括傳統(tǒng)后蓋式封裝所用的金屬、玻璃、陶瓷和薄膜封裝所用的無機(jī)化合物、聚合物、復(fù)合材料。根據(jù)OLED 器件的性能以及封裝形式的需求，探討了封裝材料的未來發(fā)展方向。

OLED；封裝材料；阻隔性能

1 引 言

自 1987 年柯達(dá)公司成功研制出薄膜型有機(jī)發(fā)光器件以來，有機(jī)電致發(fā)光器件(Organic Light-Emitting Diode，OLED)的發(fā)展就一直備受關(guān)注。1990 年，英國劍橋大學(xué) Friend 等以聚對(duì)苯乙烯(PPV)為發(fā)光層材料制成了聚合物電致發(fā)光器件，開辟了聚合物薄膜電致發(fā)光器件的新技術(shù)時(shí)代[1]。有機(jī)電致發(fā)光器件具有高亮度、寬視角、主動(dòng)發(fā)光、高對(duì)比度、撓性、超薄和便攜等特點(diǎn)，被公認(rèn)為是繼陰極射線管(CRT)、液晶顯示(LCD)以及等離子顯示(PDP)之后的新一代顯示技術(shù)[2]。

通常，OLED 器件結(jié)構(gòu)大致可分成：正極電極(Anode)、空穴注入層(HIL)、空穴傳輸層(HTL)、電子傳輸層(ETL)、電子注入層(EIL)和負(fù)極電極(Cathode)，如圖 1 所示。相比傳統(tǒng)無機(jī)半導(dǎo)體，OLED 所用有機(jī)光電材料的發(fā)光是由 Excitomic cells 中的激發(fā)態(tài)電子躍遷回基態(tài)時(shí)，產(chǎn)生自由載流子，包含了激發(fā)態(tài)遷移和電荷遷移。OLED 中各層材料的最高占據(jù)軌道(HOMO)、最低空軌道(LUMO)、分子激發(fā)能皆與分子內(nèi)振動(dòng)有關(guān)，對(duì)振動(dòng)量和溫度敏感。而HOMO 和 LUMO 對(duì) OLED 工作效率的影響至關(guān)重要[3]。

圖1 OLED 結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 1. Schematic representation of the structure of OLED

雖然 OLED 的各方面性能優(yōu)異，但有機(jī)發(fā)光材料對(duì)化學(xué)環(huán)境、物理環(huán)境敏感，器件易老化，使用壽命短[4]。因此，要實(shí)現(xiàn) OLED 器件的大規(guī)模量產(chǎn)必須解決其封裝可靠性問題。OLED 老化分為本質(zhì)老化和非本質(zhì)老化[5]。本質(zhì)老化是指隨著工作時(shí)間增長，工作效率降低；非本質(zhì)老化則是器件受外界污染造成使用壽命減短。影響非本質(zhì)老化的因素主要有三個(gè)方面[6]：

(1)OLED 陰極多為化學(xué)性質(zhì)較為活潑的金屬，極易在含有氧氣的環(huán)境中受到侵蝕，特別是在含有水汽的空氣中發(fā)生電化學(xué)腐蝕。制備陰極材料一般采用物理氣相沉積法。在制備過程中，由于氣體沒排干凈或灰塵顆粒附著在有機(jī)功能層上，使陰極材料產(chǎn)生針孔，而這些針孔會(huì)對(duì)器件帶來非常大的危害。

(2)氧氣與發(fā)光層發(fā)生氧化作用所生成的羰基化合物是有效的淬滅劑，會(huì)導(dǎo)致 OLED 的發(fā)光量子效率急劇下降。滲透進(jìn)來的水汽則會(huì)使有機(jī)層發(fā)生水解，從而影響導(dǎo)電性能，大大降低穩(wěn)定性。

(3)OLED 工作時(shí)產(chǎn)生的熱量會(huì)進(jìn)一步加劇器件中發(fā)光材料、輔助材料和電極等在空氣中的老化，嚴(yán)重影響器件的使用壽命。

OLED 器件的老化過程主要表現(xiàn)為非發(fā)光區(qū)域(黑點(diǎn)) 的形成和恒流驅(qū)動(dòng)下亮度隨時(shí)間的衰減，主要因?yàn)榘l(fā)光層的多數(shù)有機(jī)物質(zhì)對(duì)大氣中的污染物、氧氣以及潮氣都十分敏感。在實(shí)際工作時(shí)，陰極被腐蝕 10% 就會(huì)嚴(yán)重影響器件的工作[7]。因此，發(fā)展高性能的 OLED 封裝材料將對(duì)提高器件的效率和延長器件的壽命起到事半功倍的作用。

為保證 OLED 器件的壽命，通常要求器件封裝水汽滲透率(WVTR)小于 10—6g/(m2·d)，氧氣滲透率(OTR)小于 10—5cm3/(m2·d)[8]。圖 2 總結(jié)了不同產(chǎn)品對(duì)封裝材料的阻隔能力要求，可以看出OLED 器件對(duì)封裝材料的阻隔能力有嚴(yán)苛的要求。

圖2 各產(chǎn)品對(duì)封裝材料阻隔能力的要求[8]Fig. 2. Requirements of barrier properties of materials for products encapsulation[8]

本文根據(jù)封裝材料的種類，對(duì)面向 OLED封裝的各種功能材料進(jìn)行簡要綜述，梳理總結(jié)前人的研究成果并提出未來潛在的研究方向。

2 OLED 封裝材料

2.1 傳統(tǒng)封裝法

OLED 發(fā)展初期常使用傳統(tǒng)后蓋式封裝[9]，如圖 3 所示，即給器件加一個(gè)蓋板，并在蓋板內(nèi)側(cè)貼附干燥劑，充滿惰性氣體保護(hù)，再通過環(huán)氧樹脂等密封膠將基板和蓋板緊密結(jié)合。常用的封裝材料是玻璃和金屬[10]。

圖3 傳統(tǒng)后蓋式封裝示意圖[10]Fig. 3. Schematic representation of conventional encapsulation[10]

金屬封裝材料[11,12]是最早發(fā)展起來的封裝材料，傳統(tǒng)的金屬封裝材料主要包括 Cu、Al、W、Mo、W/Cu 合金、Mo/Cu 合金以及 Kovar 合金(Fe-Co-Ni)、Invar 合金(Fe-Ni)[13]。

(1)金屬單質(zhì)。Cu、Al 熱導(dǎo)率大、散熱性好，但它們熱膨脹系數(shù)大、熱應(yīng)力大和密度大，且 Cu 退火后的機(jī)械性能差，容易永久變形。Mo熱導(dǎo)率大，與 Al2O3非常匹配，但作為底座，Mo 的平面度較差，重結(jié)晶后非常脆。W 熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱性都很好，但其可焊性差，加工性能達(dá)不到要求。此外，Mo 和 W 的價(jià)格昂貴，密度大，制作工藝復(fù)雜，這些都限制了它們在封裝中的應(yīng)用。

(2)合金。W/Cu 合金與 Mo/Cu 合金[14]，兩種合金既保留了銅良好的電、熱性能，同時(shí)又融合了 W、Mo 的低熱膨脹系數(shù)和高硬度等優(yōu)點(diǎn)。Kovar 合金(Fe-Co-Ni)與 Invar 合金(Fe-Ni)熱膨脹系數(shù)低，具有良好焊接性、加工性，與硼酸玻璃的熱配較好。但是由于合金的熱導(dǎo)率不高，所以只能在低溫金屬封裝中使用。

現(xiàn)代金屬封裝材料發(fā)展方向?yàn)樾滦徒饘倩鶑?fù)合材料，主要有銅基復(fù)合材料和鋁基復(fù)合材料[15]。但只憑金屬或是玻璃都無法達(dá)到 OLED對(duì)材料的阻隔性能要求，而且金屬箔和薄層玻璃的柔韌性不夠，不能實(shí)現(xiàn)柔性發(fā)光二極管的封裝[16]。此外，傳統(tǒng)封裝法工序繁雜笨拙，成本高，易產(chǎn)生穿孔。

2.2 薄膜封裝法

與傳統(tǒng)封裝法相比，薄膜封裝技術(shù)[17]的阻隔效果有了很大的提升。如圖 4 所示，薄膜封裝將不再使用金屬或玻璃蓋板、密封膠和干燥劑，可使 OLED 產(chǎn)品更加輕便，與基底結(jié)合更緊密，更符合柔性要求。在薄膜封裝中，OLED 封裝材料大體可分為[18]無機(jī)材料、有機(jī)材料、無機(jī)/有機(jī)復(fù)合材料三大類。

圖4 薄膜封裝示意圖[10]Fig. 4. Schematic representation of thin-film encapsulation[10]

2.2.1 無機(jī)封裝材料

(1)氧化物。以 Al2O3為主要代表，α-Al2O3為主晶相，具有來源豐富、價(jià)格低廉、機(jī)械強(qiáng)度和硬度較高、耐熱沖擊性能和抗化學(xué)侵蝕性能良好、與金屬附著力好等一系列優(yōu)點(diǎn)。Charton等[19]在聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)基底上噴濺 Al2O3阻隔層，制得厚度不同的四種樣品，并同 Al、SiO2對(duì)照組一起進(jìn)行水氧阻隔實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，隨著 Al2O3層的厚度增加，對(duì)水氧的阻隔能力明顯加強(qiáng)，當(dāng) Al2O3層厚達(dá) 200 nm ，阻隔能力提高了三個(gè)數(shù)量級(jí)。Al2O3的阻隔性能與 Al 和 SiO2差別不大，而且優(yōu)級(jí)的 PET 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)級(jí)來說阻隔性能更佳。Park 等[20]在聚醚砜樹脂(PES)基底上，除了對(duì)厚度不同的 Al2O3阻隔層，還增加了對(duì) Al2O3/Si3N4、Al2O3/Parylene(聚對(duì)二甲苯)復(fù)合材料的研究。實(shí)驗(yàn)得出，用原子層沉積(ALD)涂覆 Al2O3，當(dāng)厚度達(dá)到 30 nm 時(shí)就能表現(xiàn)出很好的阻隔性能，Si3N4和 Parylene的添加都有助于提高性能。Meyer 等[21]也添加ZrO2，以提高單一材料的性能。SiOx與 AlOx一樣具有很好的阻隔性能，Lee 等[22]以 PES 為基底，對(duì)各厚度 SiO2阻隔層進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，涂覆150 nm 的 SiO2層后，WVTR 達(dá) 0.81×10—6g/ (m2·d)， OTR 達(dá) 0.024×10—5cm3/(m2·d)。同樣，Yun 等[23]也發(fā)現(xiàn)硅的其他氧化物的添加有益于無機(jī)氧化物層的阻隔性質(zhì)。

(2)氮化物。AlN 有著較好的綜合性能，同時(shí)相比 Al2O3熱膨脹系數(shù)能夠與硅片較好匹配，因此成為國內(nèi)外研究的重點(diǎn)。Cho 等[24]選用 AlN作為 OLED 封裝材料，在兩層之中添加紫外固化樹脂制成復(fù)合材料，不僅阻隔能力有了改善，光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)更有顯著的提升。Naithani 等[25]關(guān)于 Si3N4阻隔層對(duì) OLED 光學(xué)性質(zhì)的影響也做了相應(yīng)的研究，研究表明 Si3N4阻隔層對(duì)波長 248 nm的光吸收值最小，說明該阻隔材料對(duì) 248 nm 的激光蝕刻影響最小，便于工業(yè)化生產(chǎn)。同時(shí)，Si3N4[26]有著優(yōu)異的力學(xué)性能，而且有著極低的熱膨脹系數(shù)。目前，Si3N4薄膜已在硅集成電路工藝中用作鈍化層，在塑封微電子電路中用作水汽和腐蝕離子的阻擋層。

(3)復(fù)合材料。單一的無機(jī)物作封裝層總會(huì)有不足，因此將兩種或多種材料混合制成復(fù)合材料會(huì)有更佳的封裝效果。Seo 等[27]在聚2，6-萘二甲酸乙二醇酯(PEN)基底上以原子層沉積法依次包覆 Al2O3和 ZrO2，形成多層結(jié)構(gòu)，納米級(jí)厚度的 Al2O3/ZrO2復(fù)合材料可以達(dá)到 10—4數(shù)量級(jí)的水汽滲透率。Kim 等[28]以 PEN 作為有機(jī)層基底，分別以 TiO2、Al2O3、Al2O3-TiO2納米薄片作為無機(jī)層，ALD 涂覆。表1 數(shù)據(jù)為實(shí)驗(yàn)測得各種復(fù)合材料的水汽滲透率，數(shù)據(jù)表明，TiO2、Al2O3各自的阻隔性能都很出色，但兩者復(fù)合后性能還能得到進(jìn)一步的提高。

表1 各無機(jī)材料所制得復(fù)合封裝材料的水汽滲透率[28]Table 1. WVTR of encapsulated materials composited by different inorganic materials[28]

不同于 Seo 與 Kim 選用的 ZrO2和 TiO2，Liao 等[29]選擇具有突出阻隔性能的 SiO2與 Al2O3制備復(fù)合材料，實(shí)驗(yàn)中交替涂覆 SiO2(20 nm)和Al2O3(80 nm)，交替 6～7 次形成的多層結(jié)構(gòu)可以在溫度 20℃、濕度 60% 的條件下，WVTR 達(dá)到 9.5×10—6g/(m2·d)。無機(jī)物復(fù)合材料有很大發(fā)展空間，比如 Al2O3/Si3N4[30]、CFx/Si3N4[31]、SiOx/SiNx[32]、MgO/SiO2[33]、MgO/Si[34]等。無機(jī)材料在綜合性能上較為優(yōu)異，但由于其與 OLED 器件的兼容性欠佳，所以目前無機(jī)薄膜封裝還不能達(dá)到 OLED 封裝要求。

2.2.2 有機(jī)封裝材料

有機(jī)材料[35]是封裝材料中的后起之秀，具有絕緣性好、成本低、便于加工、易于實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品小型化、輕量化等優(yōu)點(diǎn)。有機(jī)封裝材料多為熱固性高分子，典型代表有環(huán)氧類、酚醛類、聚酯類和有機(jī)硅類。

(1)環(huán)氧類。環(huán)氧樹脂[36]分子結(jié)構(gòu)中含大量羥基、醚鍵、氨基等極性基團(tuán)，保證了其良好的粘著性、機(jī)械性、絕緣性、耐腐蝕性和低收縮性[37]。環(huán)氧樹脂種類繁多，根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為縮水甘油醚型、縮水甘油酯型、縮水甘油胺型、脂肪族、脂環(huán)族、酚醛環(huán)氧樹脂、環(huán)氧化的丁二烯等。樹脂結(jié)構(gòu)不同，性質(zhì)也不同，因此可以通過對(duì)環(huán)氧樹脂改性以達(dá)到所希望的性能要求。李元慶等[38]用均相沉淀法制備了 ZnO 前驅(qū)體，再煅燒制得不同粒徑的 ZnO 納米顆粒，并在此基礎(chǔ)上制備了 ZnO/環(huán)氧納米復(fù)合材料。在紫外光區(qū)，提高 ZnO 的含量和選擇 ZnO 最佳粒徑，可以改善對(duì)紫外光的屏蔽效果。當(dāng) ZnO 的粒徑為 27 nm 時(shí)，添加 0.07 wt% 的 ZnO，所制備的ZnO/環(huán)氧納米復(fù)合材料在保持可見光區(qū)高透明性的同時(shí)，又能夠?qū)ψ贤夤鈪^(qū)有良好的屏蔽效果。目前主要研究的封裝材料[39]有：環(huán)氧模塑料、高密度多層封裝基板、液體環(huán)氧封裝料、聚合物光敏樹脂和環(huán)氧導(dǎo)電/熱粘結(jié)劑。

(2)酚醛類。酚醛樹脂[40]是世界上最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的合成樹脂，具有原料易得、價(jià)格低廉、生產(chǎn)工藝和設(shè)備簡單等優(yōu)點(diǎn)，其優(yōu)良的力學(xué)性能、電絕緣性能、耐燒蝕性能以及較高的耐熱性、良好的耐水性、耐化學(xué)腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)更為突出。同樣可以通過改性改善酚醛樹脂的性能，比如：酚羥基的醚化、環(huán)氧化、分子結(jié)構(gòu)的修飾、分子鏈交聯(lián)狀態(tài)的控制。Wang 等[41]以酚醛樹脂為基礎(chǔ)材料，依次加入適量丙烯酸、四乙基原硅酸鹽，加熱并保持溫度攪拌 24 h。之后，在濕度 60% 的環(huán)境中進(jìn)行定位溶膠-凝膠反應(yīng)，最后加入 5.0 wt% 1-羥基環(huán)己基苯基酮為光聚合引發(fā)劑。改性后的酚醛樹脂作為封裝材料，使器件有著更低的工作偏壓，器件的亮度測試和光敏固化也表現(xiàn)得更好。

(3)聚酯類。聚酯[42]中最常見和應(yīng)用最廣泛的是 PET 和聚對(duì)苯二甲酸丁二酯(PBT)，二者有著良好的耐熱性、彎曲強(qiáng)度、耐磨耐疲勞能力和低廉的價(jià)格、簡單的加工工藝。而近年來應(yīng)用發(fā)展迅速的還有 PEN，它有著良好的耐水解性、耐化學(xué)藥品性和耐紫外性。PEN 的結(jié)構(gòu)與 PET相似，不同的是 PET 中的苯環(huán)換成 PEN 中的萘環(huán)。因?yàn)檩镰h(huán)比苯環(huán)具有更大共軛性和剛直性，所以 PEN 幾乎所有性能都優(yōu)于 PET。PEN 對(duì)水汽的阻隔性是 PET 的 3～4 倍，對(duì) O2和 CO2的阻隔性是 PET 的 4～5 倍[43]，PEN 的熱變形溫度比PET 高 30℃，阻隔性能受環(huán)境濕氣影響也不大。

(4)有機(jī)硅類[44]。含有 Si-O 鍵的有機(jī)硅材料，由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，兼?zhèn)淞藷o機(jī)材料與有機(jī)材料的性能優(yōu)點(diǎn)。有機(jī)硅封裝材料具有更強(qiáng)的耐熱老化和抗紫外線能力，以及更好的透明度和更高的折射率，同時(shí)有機(jī)硅材料還具有良好的機(jī)械特性、更高的發(fā)光效率、更長的使用壽命。

有機(jī)封裝材料的密度較小、介電性能較好，但熱導(dǎo)率不高、熱膨脹系數(shù)不匹配，這嚴(yán)重影響了封裝器件的封裝效果和使用壽命。雖然目前有機(jī)封裝材料已占到整個(gè)封裝材料領(lǐng)域的 90%，但仍存在氣密性較差、對(duì)濕度較為敏感等缺陷[45]，同時(shí)環(huán)境中的水汽還會(huì)影響材料的熱力學(xué)性能，降低材料在高溫下的彈性模量與強(qiáng)度[6,46]。因此，有機(jī)封裝材料難以適應(yīng)惡劣的環(huán)境，只能用于對(duì)可靠性要求不高的民用領(lǐng)域。

2.2.3 無機(jī)/有機(jī)復(fù)合封裝材料

無機(jī)/有機(jī)復(fù)合封裝材料[47]彌補(bǔ)了靠單一無機(jī)物或有機(jī)物封裝帶來的缺陷，被認(rèn)為是最具發(fā)展前景的一類封裝技術(shù)。Weaver 等報(bào)道了一種多層膜封裝結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)以一層 175 μm 厚的 PET 作為基板，在陰極 Al 上交替蒸鍍，并用4～5 層交替形成的聚乙烯薄膜和無機(jī)氧化物薄膜層來對(duì) OLED 器件進(jìn)行封裝[48]。據(jù)報(bào)道，這種器件的水汽滲透率小于 2×10—6g/(m2·d)，基本可以滿足柔性 OLED 的實(shí)用要求。

(1)復(fù)合材料基本結(jié)構(gòu)

無機(jī)/有機(jī)復(fù)合薄膜封裝技術(shù)，在無機(jī)阻隔材料薄膜的基礎(chǔ)上添加聚合物層，圖 5 為無機(jī)/有機(jī)復(fù)合材料的基本結(jié)構(gòu)。鈍化型有機(jī)層和無機(jī)層復(fù)合提高了與基底材料的相容性，而活化型有機(jī)層在封裝層內(nèi)發(fā)揮除氧除水的作用[8,49]。

圖5 無機(jī)/有機(jī)復(fù)合封裝材料Fig. 5. Inorganic/organic encapsulated composites

圖6 無機(jī)/有機(jī)復(fù)合封裝材料結(jié)構(gòu)示意圖[8]Fig. 6. Schematic representation of inorganic/organic encapsulated composites[8]

圖6 中的無機(jī)/有機(jī)復(fù)合材料，結(jié)構(gòu)分明、分工有序，依照功能把阻隔分成了“鈍化”(密封)和“活化”(消除)。通過溶膠-凝膠的合成方法，加強(qiáng)了復(fù)合材料的相容性和力學(xué)性能，達(dá)到了 OLED 封裝材料所要求的高透光率、柔性、強(qiáng)度、硬度、化穩(wěn)熱穩(wěn)、功能化和低溫生產(chǎn)[8,50]。

(2)無機(jī)/有機(jī)共混[51]

在多聚物中適當(dāng)添加無機(jī)物可以提高阻隔性能。主要的無機(jī)添加物[52]有：無機(jī)氧化物(SiO2、Al2O3)、陶瓷顆粒、碳納米纖維、多壁碳納米管和粘土礦物(如：蒙脫土、水輝石、皂石和蛭石等)。Etmimi 等[53]選用多種聚合物為主材料，向其中分別添加石墨烯、氧化石墨、異氰酸處理后的氧化石墨。實(shí)驗(yàn)中，石墨烯添加的質(zhì)量百分比維持在 1.6% 左右，添加共混后，氫氣、氦氣、氮?dú)夂涂諝獾臐B透率都有了大幅度的降低，說明石墨烯的添加對(duì)封裝材料的阻隔能力有很大程度的改善。復(fù)合材料的范圍很廣，一直以來研究的內(nèi)容也很豐富，有 AlOx/聚丙烯酸酯[54]、Al2O3/聚脲[55]和 Al/ ZnO/聚對(duì)二甲苯[56]等。

(3)納米復(fù)合材料[57]

聚合物納米復(fù)合材料起始于 1951 年，1996 年開始進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，相應(yīng)的文獻(xiàn)專利數(shù)量都大大增加[58]。聚合物納米復(fù)合材料不僅在阻隔性能上有明顯改善，在模量、熱變形溫度方面也有一定提升[59]。定位自聚[60,61]，適用于聚合物為主體的封裝材料，將材料的合成與封裝一體化，在多聚物基底上，單體聚合形成致密有機(jī)封裝薄膜。Mao 等

[62]以單體溶液自聚成納米微團(tuán)，通過微團(tuán)之間的相互交聯(lián)涂覆在基底活性面。微團(tuán)中含有烷氧基硅烷或在聚合物基底表面上有能發(fā)生交聯(lián)的官能團(tuán)時(shí)，因?yàn)槲锢矸舛铝怂醯娜肟?，所以使材料的阻隔性能得以明顯提高。定位自聚也可以難溶的無機(jī)顆粒為核，多聚物為殼，單體自聚生成無機(jī)/有機(jī)復(fù)合材料。

3 結(jié) 論

圍繞 OLED 封裝，各種封裝材料和封裝技術(shù)取得了長期的發(fā)展，從金屬、陶瓷、玻璃到無機(jī)薄膜、聚合物、復(fù)合材料，由一開始的傳統(tǒng)后蓋式封裝[9]到現(xiàn)在的薄膜封裝技術(shù)[63,64]，還有隨之出現(xiàn)的各種封裝技術(shù)，如熱化學(xué)氣相沉積[65]、Barix 封裝技術(shù)[66]、原子層沉積[67]、DBD[68]、ESI[68]，等等。

無論是單一的無機(jī)材料還是有機(jī)材料都不能達(dá)到 OLED 的阻隔要求，而無機(jī)/有機(jī)復(fù)合材料有著相對(duì)更好的阻隔性能，所以聚合物復(fù)合材料是 OLED 封裝材料的未來發(fā)展方向。

未來對(duì)聚合物復(fù)合材料這種 OLED 封裝材料有著更高要求。除了對(duì)主要的水氧要具有良好的阻隔性能外，對(duì)揮發(fā)性的有機(jī)溶劑、油脂及其他氣體都有更高要求。與基底的兼容性越好，層層之間越緊密，封裝效果和使用壽命越理想。此外，還要具有電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率、機(jī)械強(qiáng)度、加工性能、透明度、耐腐蝕性等。因此，在 OLED 封裝材料的未來發(fā)展道路上還將有更嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

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Research Progress of Encapsulation Materials for OLED

ZHANG Jiawei1ZHANG Guoping1SUN Rong1LI Shiwei2WONG Chingping31

( Shenzhen Institutes of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences, Shenzhen 518055, China )2( Department of Mechanical and Aerospace Engineering, The Hong Kong University of Science & Technology,
Hong Kong 999077, China )
3( The Chinese University of Hong Kong, Hong Kong 999077,China )

As a potential new generation display technology, OLED has many advantages such as light weight, wide visual angle, quick response, high luminous efficiency and low cost. The research and development of OLED encapsulation materials is to prevent corrosion by oxygen and moisture from the external environment and prolong the lifetime of organic emitting materials. Besides excellent barrier properties, OLED encapsulation materials also require good thermal conductivity, luminousness, mechanical strength, corrosion resistance and good adhesion to substrate and so on. In this paper, the development of OLED encapsulation materials was introduced in detail which cover the metal, glass and ceramic used for conventional encapsulation and inorganic compounds, polymers and composite materials used for the thin film encapsulation. The development direction of OLED encapsulation materials based on the demands of packaging methods in future was also discussed.

OLED; encapsulation materials; barrier properties

TN 312.8

A

2014-08-08

國家自然科學(xué)基金(21201175)；廣東省引進(jìn)創(chuàng)新科研團(tuán)隊(duì)計(jì)劃(2011D052)；深圳市孔雀計(jì)劃團(tuán)隊(duì)(KYPT20121228160843692)；深圳市電子封裝材料工程實(shí)驗(yàn)室(深發(fā)改【2012】372 號(hào))

張賈偉，碩士研究生，研究方向?yàn)楣δ芨叻肿蛹捌湓陔娮臃庋b中的應(yīng)用；張國平(通訊作者)，博士，副研究員，研究方向?yàn)楦呙芏认到y(tǒng)系封裝的聚合物基復(fù)合材料研究，E-mail：gp.zhang@siat.ac.cn；孫蓉(通訊作者)，博士，研究員，研究方向?yàn)楣δ苄约{米材料的可控制備及其在高密度系統(tǒng)級(jí)封裝中的應(yīng)用，E-mail：rong.sun@siat.ac.cn；李世瑋，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)槲㈦娮臃庋b與組裝；汪正平，博士，美國國家工程院院士、中國工程院外籍院士，香港中文大學(xué)工學(xué)院院長，研究方向?yàn)榫酆衔锛{米復(fù)合材料與高密度電子封裝材料。