曾克儉，柳俊杰，劉亦武，譚井華，彭思梅

（湖南工業(yè)大學(xué) 包裝與材料工程學(xué)院，湖南 株洲 412007）

FOLED薄膜封裝技術(shù)研究進(jìn)展

曾克儉，柳俊杰，劉亦武，譚井華，彭思梅

（湖南工業(yè)大學(xué) 包裝與材料工程學(xué)院，湖南 株洲 412007）

通過分析柔性有機(jī)電致發(fā)光顯示器件（FOLED）的劣化機(jī)制，指出對其進(jìn)行有效封裝是提高其穩(wěn)定性的關(guān)鍵。并從器件的封裝保護(hù)角度出發(fā)，綜述了顯示器件封裝方法和封裝技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。對比介紹了采用玻璃或金屬薄板等剛性材料作為襯底和封裝層的傳統(tǒng)封裝方法和現(xiàn)在常用的薄膜封裝方法，得出薄膜封裝技術(shù)是實現(xiàn)器件柔性顯示和提高其穩(wěn)定性的有效途徑。關(guān)于FOLED薄膜封裝技術(shù)，常通過原子層沉積法鍍覆無機(jī)阻隔層，并以無機(jī)-有機(jī)薄膜交替復(fù)合形成多阻隔封裝層，以顯著提高器件的阻隔性能，延長器件的使用壽命。但其沉積周期較長，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。改善有機(jī)相薄膜的滲透性能，優(yōu)化無機(jī)阻隔層的沉積工藝及降低鍍膜工藝的生產(chǎn)投入，將成為未來輕量化薄膜封裝技術(shù)的研究重點。

FOLED；薄膜封裝；阻隔性能；劣化機(jī)制

0 引言

有機(jī)電致發(fā)光顯示器件（organic light-emitting devices，OLED）具有超薄、質(zhì)輕、節(jié)能、發(fā)光效率高、無視角限制、響應(yīng)速度快等諸多優(yōu)點，被認(rèn)為是一類具有廣闊市場應(yīng)用前景的新一代顯示器件[1-3]。利用柔性襯底材料對OLED進(jìn)行封裝，可實現(xiàn)OLED器件的彎曲、折疊以及可穿戴特性。因此，柔性有機(jī)電致發(fā)光顯示器件（flexble organic light-emitting devices，F(xiàn)OLED）是未來顯示技術(shù)發(fā)展的一個重要方向[4]。然而，顯示器件中的有機(jī)功能材料在大氣環(huán)境條件下很不穩(wěn)定。已有研究表明：水蒸氣和氧氣是影響OLED器件壽命的主要因素[5-6]。顯示器件要達(dá)到市場所要求的最低使用壽命（1×104h），要求其襯底材料和封裝材料對水蒸氣和氧氣的滲透率應(yīng)分別小于10-6g/（m2·d）和10-5cc/（m2·d）[7]。因此，對顯示器件的有效封裝是保證其使用壽命的關(guān)鍵。

薄膜封裝方法是實現(xiàn)器件柔性顯示和提高其穩(wěn)定性的有效途徑。為達(dá)到器件的封裝要求，目前常用的薄膜封裝技術(shù)通過無機(jī)-有機(jī)薄膜交替組合，形成多阻隔封裝層[8-9]。薄膜封裝中常用的無機(jī)阻隔層鍍覆方法為原子層沉積（atomic layer deposition，ALD）法，通過ALD技術(shù)制備的阻隔層更薄，且表現(xiàn)出與其它沉積技術(shù)相同的阻隔性能，具有良好的應(yīng)用前景[10]。因此，本文擬通過分析顯示器件的組成結(jié)構(gòu)和劣化機(jī)制，探討提高其穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。并從器件的封裝保護(hù)角度出發(fā)，對顯示器件封裝方法和封裝技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)與分析，以期為FOLED封裝技術(shù)的應(yīng)用提供一定的理論參考。

1 有機(jī)電子設(shè)備的劣化機(jī)制

在已有眾多有機(jī)電子設(shè)備中，OLED器件經(jīng)歷了快速的發(fā)展歷程，該器件的劣化機(jī)制已有較多文獻(xiàn)報導(dǎo)[11-12]。經(jīng)分析，導(dǎo)致器件劣化的主要原因為：由水蒸氣、氧氣腐蝕器件有機(jī)功能層而導(dǎo)致的有機(jī)材料的劣化，離子物質(zhì)的遷移，電極/有機(jī)界面的電化學(xué)反應(yīng)，暗斑的擴(kuò)散等[13-15]。

1992年，Y. Hamada等[16]在不同環(huán)境下進(jìn)行了有機(jī)電子器件顯示亮度的對比實驗。其研究結(jié)果顯示：將設(shè)備放置在大氣環(huán)境下工作2.5 h，電子器件的亮度迅速從115 cd/m2下降到1 cd/m2，但在真空環(huán)境下能正常顯示15 h。這一結(jié)果表明，水蒸氣和氧氣是影響有機(jī)電子設(shè)備壽命的主要因素。

M. Schaer等[15]在探索OLED劣化機(jī)制的過程中發(fā)現(xiàn)：室溫條件下，水蒸氣對器件的破壞性是氧氣的千倍以上。一般情況下，器件制造過程中沉積的黑色顆粒會導(dǎo)致陰極形成針孔。水蒸氣可穿過這些針孔擴(kuò)散到陰極/有機(jī)層界面，并與陰極反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，在氣體壓力下形成氣泡。水蒸氣通過氣泡的運載傳輸速度比氣體分子的自由擴(kuò)散快。最終，氣泡破裂并產(chǎn)生水蒸氣，因而加速了器件的劣化。有機(jī)光伏器件（organic photovoltaics，OPV）、有機(jī)薄膜晶體管（organic thin film transistor，OTFT）與OLED的劣化機(jī)制基本相同[17-19]。因此，具有高穩(wěn)定性能要求的柔性有機(jī)發(fā)光器件需要以水蒸氣和氧氣透過率較低的高阻隔襯底材料和阻隔層進(jìn)行封裝。

2 OLED器件封裝技術(shù)

2.1 傳統(tǒng)封裝技術(shù)

基于有機(jī)電子的商業(yè)化設(shè)備，諸如OLED顯示器，大多以剛性襯底材料進(jìn)行封裝，采用玻璃材料或金屬蓋板的封裝方式。

1994年，P. E. Burrows等[20]提出了一種簡單的器件封裝方法，如圖1a所示。首先，其選取透明玻璃材料作為襯底，將氧化銦錫（indium tin oxide，ITO）鍍敷在襯底上，有機(jī)層和頂部的電極通過熱蒸發(fā)生長。然后，將器件在氮氣的保護(hù)下轉(zhuǎn)移到手套箱中，使用注射裝置將環(huán)氧黏合劑注射在器件的邊緣。最后，將玻璃或金屬蓋板覆蓋在器件的頂部進(jìn)行封裝，并將惰性氣體填充在密閉空間內(nèi)。此外，為了盡可能除去殘留在器件內(nèi)部的水蒸氣、氧氣以及通過環(huán)氧黏合劑擴(kuò)散而來的水蒸氣，器件內(nèi)部一般粘貼有氧化鈣或氧化鋇等干燥劑。經(jīng)測試得知，采用這種方法進(jìn)行封裝，器件連續(xù)工作1 000 h后，顯示器的亮度還能保持初始值的40%。這種后蓋式封裝方法在無源驅(qū)動有機(jī)發(fā)光器件（passive matrix OLED，PMOLED）中的應(yīng)用較廣，但PMOLED不適合被應(yīng)用于大尺寸與高分辨率面板上?？梢?，傳統(tǒng)的后蓋式封裝方式限制了有機(jī)發(fā)光器件的發(fā)展。

以上分析表明，采用剛性材料的傳統(tǒng)封裝技術(shù)能有效地保護(hù)顯示器件不受有害氣體的腐蝕，但無法滿足柔性器件的封裝要求[21]。

2.2 薄膜封裝技術(shù)

薄膜封裝技術(shù)即在聚合物襯底和薄膜封裝層上鍍覆無機(jī)阻隔層以有效降低氣體分子的滲透，從而實現(xiàn)對FOLED器件有效封裝的技術(shù)。該技術(shù)是在傳統(tǒng)后蓋式封裝方式的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，其封裝方法示意圖如圖1b所示[8]。薄膜封裝技術(shù)不僅不需要封裝蓋板、黏合劑和干燥劑，還可以實現(xiàn)傳統(tǒng)封裝無法達(dá)到的輕量化、薄型化。因此，隨著OLED封裝技術(shù)的發(fā)展，采用玻璃或金屬襯底和玻璃封裝層密封有機(jī)功能層的方法，逐漸被聚合物襯底和薄膜封裝層代替，實現(xiàn)了器件的柔性化、薄型化封裝[22]。由于薄膜封裝技術(shù)具有輕量化、薄型化的優(yōu)點，F(xiàn)OLED器件的薄膜封裝技術(shù)正在全球范圍內(nèi)快速發(fā)展[23]。與此同時，如何在實現(xiàn)OLED器件輕量化封裝的同時保證其穩(wěn)定性是急需解決的問題。

1）阻隔層沉積方法。目前，各種各樣的阻隔層沉積技術(shù)已被開發(fā)和應(yīng)用，常見的沉積方法有：化學(xué)氣相沉積（chemical vapor deposition，CVD）、原子層沉積和分子層沉積（molecular layer deposition，MLD）[8,24-25]。化學(xué)氣相沉積方法中的常壓化學(xué)氣相沉積（atmospheric pressure chemical vapor deposition，APCVD）、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（plasma enhanced chemical vapor deposition，PECVD）、低壓化學(xué)氣相沉積（low pressure chemical vapor deposition，LPCVD）等已被廣泛地應(yīng)用于薄膜開發(fā)方面，特別是在沉積SiNx材料方面[24]。薄膜封裝中最為常用的無機(jī)阻隔層鍍覆方法為原子層沉積法，通過ALD技術(shù)制備出來的阻隔層更薄，且其表現(xiàn)出了與其它沉積技術(shù)相同的阻隔性能，具有良好的應(yīng)用前景[10]。

2）封裝技術(shù)。較為常用的薄膜封裝技術(shù)為Vitex System公司開發(fā)的Barix封裝技術(shù)和Vitex多層薄膜封裝技術(shù)。其中，常見的有機(jī)-無機(jī)薄膜封裝，即Barix封裝技術(shù)，可以有效地抑制水蒸氣和氧氣對器件的腐蝕，顯著延長顯示器件的壽命[26]。而Vitex多層薄膜封裝技術(shù)，其創(chuàng)造性地以一層氧化鋁、一層有機(jī)緩沖層的方式組成多層膜結(jié)構(gòu)，其在滿足阻隔性能要求的同時，實現(xiàn)了3層或更少阻隔層的沉積，有望被應(yīng)用于下一代可折疊顯示器件的包裝中。

3 柔性器件的薄膜封裝技術(shù)

關(guān)于OLED中柔性器件的薄膜封裝技術(shù)方面的研究，可根據(jù)在聚合物襯底和薄膜封裝層上鍍覆無機(jī)阻隔層的層數(shù)，分為單層無機(jī)阻隔層封裝和多層無機(jī)阻隔層封裝兩類。

3.1 單層無機(jī)阻隔層封裝技術(shù)

相比玻璃和金屬，聚合物材料具較好的柔韌性，但因其自身運動單元的多重性和蠕變性，聚合物薄膜都是可滲透的，其對水蒸氣和氧氣的阻隔性能不夠理想。根據(jù)文獻(xiàn)[27-28]報道，常見高阻隔聚合物材料的水蒸氣透過率（water vapor transmission rate，WVTR）和氧氣透過率（oxygen transmission rate，OTR）分別為10-1～10 g/（m2·d）和10-2～102cc/（m2·d），遠(yuǎn)大于顯示器件要求的襯底材料和封裝材料對水蒸氣和氧氣的滲透率應(yīng)分別小于10-6g/（m2·d）和10-5cc/（m2·d），單一聚合物薄膜層無法達(dá)到FOLED器件的封裝要求。因此，較多科研工作者探索在聚合物薄膜層上沉積無機(jī)阻隔層以改善其阻隔性能。

關(guān)于無機(jī)阻隔層封裝技術(shù)方面的研究，最早為1983年E. H. H. Jamieson等[29]利用真空沉積法，在聚合物薄膜表面制備了一層厚為10～100 nm的Al阻隔層，從而開啟了無機(jī)納米層鍍覆改善聚合物薄膜阻隔性能的模式，促進(jìn)了對復(fù)合阻隔層氣體透過率的探索研究。同時，無機(jī)阻隔鍍覆層還能提高聚合物薄膜的表面質(zhì)量，為薄膜封裝技術(shù)提供了可能。

隨著研究的不斷深入，較多科研工作者致力于以不同沉積技術(shù)在聚合物薄膜上沉積單層阻隔層方面的研究，以改進(jìn)或確定較為合適的沉積方法。相比CVD技術(shù)，ALD技術(shù)由于其自限制生產(chǎn)機(jī)制及緩慢的沉積過程，表現(xiàn)出優(yōu)異的表面特性，經(jīng)ALD沉積后的復(fù)合薄膜阻隔層更薄，且表現(xiàn)出比其它沉積技術(shù)更優(yōu)異的阻隔性能，具有廣闊的應(yīng)用前景。如2009年，P. F. Carcia等[30]通過ALD技術(shù)在聚合物薄膜上沉積了單層Al2O3（其厚度≥10 nm）阻隔層，鈣膜腐蝕法測試結(jié)果表明：在溫度為35℃、相對濕度（relative humidity，RH）為84%的環(huán)境下，所得復(fù)合薄膜的WVTR下降至5×10-5g/（m2·d）；而在相同測試環(huán)境條件下，通過PECVD技術(shù)沉積的單層SiN（厚度為100 nm）的WVTR僅為7×10-3g/（m2·d）。這一研究結(jié)果表明，在聚合物薄膜上通過ALD技術(shù)沉積無機(jī)阻隔層以改善薄膜封裝材料的阻隔性能，為顯示器件的柔性化和薄型化封裝提供了可能。

隨著薄膜封裝技術(shù)研究的不斷深入，也有部分科研工作者致力于研究影響沉積層的因素及沉積層對無機(jī)阻隔層性能的影響，以探討較為適宜的沉積條件。如2014年，在ALD技術(shù)研究基礎(chǔ)上，Yang Y. Q.等[31-32]進(jìn)一步探索了H2O和O3兩種氧化劑對低溫ALD沉積Al2O3的影響，其結(jié)果表明：基于O3-Al2O3阻隔層薄膜封裝的WVTR為8.7×10-6g/（m2·d），其阻隔性能明顯優(yōu)于H2O-Al2O3的。此外，相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)節(jié)無機(jī)阻隔層和聚合物薄膜層的相對厚度比例，在提高其阻隔性能的同時，還能優(yōu)化器件的發(fā)光效率[33]。

在聚合物襯底和薄膜封裝層上沉積單層無機(jī)阻隔層，雖然能有效提高材料的阻隔性能，但其封裝效果還不夠理想。特別是柔性顯示器件在彎曲或折疊過程中，很難保證其單層無機(jī)阻隔層的完整性，尤其是當(dāng)無機(jī)阻隔層為氧化物或氮化物（如SiO2和SiNx）時，在拉伸應(yīng)力的作用下，無機(jī)阻隔層常會出現(xiàn)裂縫。采用阻隔性能更好的多層薄膜封裝技術(shù)來彌補(bǔ)單層薄膜封裝帶來的缺陷，是目前較為有效的解決方法。因此，多阻隔層薄膜封裝技術(shù)將是今后的主要研究方向之一。

3.2 多阻隔層交替封裝技術(shù)

相比于單一無機(jī)阻隔層封裝結(jié)構(gòu)，多層有機(jī)薄膜和無機(jī)阻隔層交替的復(fù)合結(jié)構(gòu)中，單一阻隔層的缺陷不會影響或添加到另一個阻隔層中，從而可以有效地延長氣體分子的滲透路徑，提高阻隔層的阻隔性能。目前，已有的多層阻隔層交替封裝技術(shù)中，應(yīng)用比較廣泛的是Barix封裝技術(shù)[34]。即在基板和器件上涂覆一層有機(jī)薄膜，然后在上面沉積一層無機(jī)阻隔層（如SiO2、Si3N4、Al2O3等），組成一個Barix封裝單元，并通過重復(fù)堆疊該封裝單元，形成一個總厚度約為3m的多層聚合物和無機(jī)層的封裝組合結(jié)構(gòu)，如圖2所示[34-35]。聚合物層具有較好的成膜性、均勻性和較低的表面粗糙度，但對H2O和O2的阻隔性能較差；無機(jī)薄膜層對H2O和O2具有很好的阻隔性能，但平整度欠佳，將兩者交替堆疊成膜可以形成一個互補(bǔ)的高阻隔單元。有機(jī)-無機(jī)薄膜封裝技術(shù)具有優(yōu)異的阻隔性能，滿足OLED器件對水蒸氣和氧氣滲透率的要求，且還能實現(xiàn)柔性顯示。

圖2 無機(jī)-有機(jī)多層交替復(fù)合阻隔結(jié)構(gòu)Fig.2 Diagram of the structure of inorganic-organic multi-layer barrier layers

目前，關(guān)于多阻隔層薄膜封裝技術(shù)方面的研究，主要集中于阻隔層沉積技術(shù)和不同無機(jī)阻隔層交替材料的選擇對薄膜封裝性能的影響兩個方面。

2002年，Vitex Systems 公司的M. S. Weaver等[36]首次采用了有機(jī)-無機(jī)相結(jié)合的方法，在厚為175 mm的聚對苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate，PET）薄膜上分別利用閃蒸及濺射技術(shù)交替沉積了聚合物薄膜層和Al2O3阻隔層，制備了一種能在大氣環(huán)境下穩(wěn)定發(fā)光的有機(jī)電致發(fā)光器件。測試結(jié)果表明，該聚合物襯底材料的WVTR約為2×10-6g/（m2·d），且維持初始亮度425 cd/m2的使用時間長達(dá)3 800 h。根據(jù)文獻(xiàn)報道，一般5組重復(fù)有機(jī)-無機(jī)復(fù)合阻隔結(jié)構(gòu)薄膜的WVTR就可以降低至10-6g（/m2·d），達(dá)到OLED的市場封裝要求[26]。

近年來，隨著納米技術(shù)[37]和微電子技術(shù)的快速發(fā)展，電子器件的尺寸要求不斷降低，ALD沉積技術(shù)得到了飛速發(fā)展。由于其連續(xù)性、自限制的表面反應(yīng)，經(jīng)ALD技術(shù)沉積得到的薄膜連續(xù)均勻，質(zhì)量高，并且能夠通過控制循環(huán)反應(yīng)，精確地控制沉積薄膜的厚度，提高沉積薄膜的表面特性。如2005年，A. P. Ghosh等[38]采用ALD技術(shù)得到了致密的無機(jī)Al2O3阻隔層，并選取聚對二甲苯作為聚合物阻隔層，制備得到的多層阻隔薄膜對顯示器件進(jìn)行封裝保護(hù)后，器件能夠在85 ℃、相對濕度為85%的環(huán)境下正常工作1 000 h。此外，除了常見的Al2O3沉積材料，MgO、TiO2等無機(jī)材料也逐漸被用于制備高致密性薄膜[39-40]。如2016年，C. E. Park等[41]采用等離子體增強(qiáng)原子層沉積技術(shù)（plasma enhanced ALD, PEALD）制備出原子層比例為1:1的Al2O3與TiO2復(fù)合阻隔薄膜，且在60 ℃、相對濕度為90%的測試條件下，所制備的封裝薄膜的WVTR為9.16×10-5g/（m2·d）。

另一方面，在多阻隔層交替封裝技術(shù)中，除了改進(jìn)無機(jī)阻隔層沉積材料和優(yōu)化沉積工藝外，還可以對傳統(tǒng)的有機(jī)薄膜層制備工藝進(jìn)行優(yōu)化改良。隨著ALD技術(shù)的不斷發(fā)展，一種類似ALD沉積技術(shù)的分子層沉積技術(shù)逐漸被用于有機(jī)沉積層的制備中[42]。該技術(shù)采用MLD與ALD相結(jié)合，制得的有機(jī)/無機(jī)混合封裝薄膜，在提高材料阻隔性能的同時還可顯著降低復(fù)合阻隔結(jié)構(gòu)的沉積厚度，有望實現(xiàn)顯示器件的輕量化柔性封裝。

以上研究表明：有機(jī)-無機(jī)相多組合交替的混合封裝結(jié)構(gòu)，不僅可有效降低水蒸氣和氧氣對顯示器件的腐蝕，還能實現(xiàn)器件的柔性顯示。相比于傳統(tǒng)的阻隔層沉積工藝，MLD與ALD沉積相結(jié)合制備的有機(jī)/無機(jī)混合封裝薄膜，形貌均勻，厚度可控，在滿足阻隔性能要求的同時，實現(xiàn)更少阻隔層的沉積，將成為未來輕量化薄膜封裝技術(shù)的發(fā)展方向。

4 發(fā)展展望

FOLED被認(rèn)為是具有廣闊發(fā)展前景的新型顯示器件。通過應(yīng)用MLD、ALD或PEALD等沉積技術(shù)，利用薄膜封裝技術(shù)將顯示器件進(jìn)行有效封裝后，將顯著延長FOLED的使用壽命。但應(yīng)進(jìn)一步提高器件的穩(wěn)定性，以實現(xiàn)柔性顯示器件的商業(yè)化，因此，薄膜封裝技術(shù)還需不斷地研發(fā)與改進(jìn)。

1）雖然ALD技術(shù)加快了薄膜封裝技術(shù)在柔性顯示領(lǐng)域的發(fā)展，但仍然很難滿足大面積、高效率面板的應(yīng)用要求。為了克服低生產(chǎn)率的問題，高效能、低成本連續(xù)性卷對卷制程（roll-to-roll）生產(chǎn)技術(shù)將逐漸成為薄膜封裝領(lǐng)域的研究趨勢。

2）無機(jī)-有機(jī)相多組合交替的阻隔方式，可以有效地降低水蒸氣和氧氣對顯示器件的腐蝕作用，但制備工序較為繁瑣，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。因此，如何改善有機(jī)相薄膜層的滲透性，并優(yōu)化無機(jī)阻隔層的沉積工藝，在滿足阻隔性能要求的同時，實現(xiàn)更少阻隔層的沉積，降低鍍膜工藝的生產(chǎn)投入，將成為未來輕量化薄膜封裝技術(shù)的研究重點。

[1]MCCARTHY M A，LIU B，DONOGHUE E P，et al. Low-Voltage, Low-Power, Organic Light-Emitting Transistors for Active Matrix Displays[J]. Science，2011，332(29)：570-573.

[2]HONG Y，HE Z，LENNHOFF N S，et al. Transparent Flexible Plastic Substrates for Organic Light-Emitting Devices[J]. Journal of Electronic Materials，2004，33(4)：312-320.

[3]FURUKAWA T，NAKANOTANI H，INOUE M，et al. Dual Enhancement of Electroluminescence Efficiency and Operational Stability by Rapid Upconversion of Triplet Excitons in OLEDs[J]. Scientific Reports，2015，5：1-8.

[4]KALYANI N T，DHOBLE S J. Novel Materials for Fabrication and Encapsulation of OLEDs[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews，2015，44：319-347.

[6]周忠偉，李 民，徐 苗，等. 原子層沉積方法制備低溫多層Al2O3/TiO2復(fù)合封裝薄膜的研究[J]. 液晶與顯示，2016，31(6)：532-539. ZHOU Zhongwei，LI Min，XU Miao，et al. Low-Temperature Multi-Layer Al2O3/TiO2Composite Encapsulation Thin Film by Atomic Layer Deposition[J]. Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays，2016， 31(6)：532-539.

[7]YOO B M，SHIN H J，YOON H W，et al. Graphene and Graphene Oxide and Their Uses in Barrier Polymers[J]. Journal of Applied Polymer Science，2014，131(1)：1-15.

[8]PARK J S，CHAE H，CHUNG H K，et al. Thin Film Encapsulation for Flexible AM-OLED: A Review[J]. Semiconductor Science and Technology，2011，26(3)：138-140.

[9]段 瑋，李 晟，張 浩，等. 基于Al2O3封裝薄膜的OLED水汽透過率測試方法及系統(tǒng)研究[J]. 發(fā)光學(xué)報，2016，37(1)：88-93. DUAN Wei，LI Sheng，ZHANG Hao，et al. Test Method and System of Water Vapor Transmission Rate Based on Al2O3Encapsulated Thin-Film for OLEDs[J]. Chinese Journal of Luminescence，2016，37(1)：88-93.

[10]DAMERON A A，DAVIDSON S D，BURTON B B，et al. Gas Diffusion Barriers on Polymers Using Multilayers Fabricated by Al2O3and Rapid SiO2Atomic Layer Deposition[J]. The Journal of Physical Chemistry C，2008，112(12)：4573-4580.

[11]AZIZ H，POPOVIC Z D，HU N X，et al. Degradation Mechanism of Small Molecule-Based Organic Light-Emitting Devices[J]. Science，1999，283：1900-1902.

[12]SHEN J，WANG D，LANGLOIS E，et al. Degradation Mechanisms in Organic Light Emitting Diodes[J]. Synthetic Metals，2000，111(99)：233-236.

[13]LEE S T，GAO Z Q，HUNG L S. Metal Diffusion from Electrodes in Organic Light-Emitting Diodes[J]. Applied Physics Letters，1999，75(10)：1404-1406.

[14]LIM S F，WANG W，CHUA S J. Degradation of Organic Light-Emitting Devices Due to Formation and Growth of Dark Spots[J]. Materials Science and Engineering B，2001，85(2)：154-159.

[16]HAMADA Y，ADACHI C，TSUTSUI T，et al. Blue-Light-Emitting Organic Electroluminescent Devices with Oxadiazole Dimer Dyes as an Emitter[J]. Japanese Journal of Applied Physics，1992，31(6A)：1812-1816.

[17]GROSSIORD N，KROON J M，ANDRIESSEN R，et al. Degradation Mechanisms in Organic Photo-Voltaic Devices[J]. Organic Electronics，2012，13(3)：432-456.

[18]FUKUDA K，YOKOTA T，KURIBARA K，et al. Thermal Stability of Organic Thin-Film Transistors with Self-Assembled Monolayer Dielectrics[J]. Applied Physics Letters，2010，96(5)：053302.

[19]HAUCH J A，SCHILINSKY P，CHOULIS S A，et al. The Impact of Water Vapor Transmission Rate on theLifetime of Flexible Polymer Solar Cells[J]. Applied Physics Letters， 2008，93(10)：103306.

[20]BURROWS P E，BULOVIC V，F(xiàn)ORREST S R，et al. Reliability and Degradation of Organic Light Emitting Devices [J]. Applied Physics Letters, 1994， 65(23)：2922-2924.

[21]PARK J S，KIM T W，STRYAKHILEV D，et al. Flexible Full Color Organic Light-Emitting Diode Display on Polyimide Plastic Substrate Driven by Amorphous Indium Gallium Zinc Oxide Thin-Film Transistors[J]. Applied Physics Letters，2009，95(1)：013503.

[22]WEAVER M S，MICHALSKI L A，RAJAN K，et al. Organic Light-Emitting Devices with Extended Operating Lifetimes on Plastic Substrates[J]. Applied Physics Letters，2002，81(16)：2929-2931.

[23]LOGOTHETIDIS S. Flexible Organic Electronic Devices: Materials, Process and Applications[J]. Materials Science and Engineering B，2008，152(1)：96-104.

[24]DUERINCKX F，SZLUFCIK J. Defect Passivation of Industrial Multicrystalline Solar Cells Based on PECVD Silicon Nitride[J]. Solar Energy Materials and Solar Cells，2002，72(1/2/3/4)：231-246.

[25]JUNG K H，BAE J Y，PARK S J，et al. High Performance Organic-Inorganic Hybrid Barrier Coating for Encapsulation of OLEDs[J]. Journal of Materials Chemistry，2011，21 (6)：1977-1983.

[26]BURROWS P E，GRAFF G L，GROSS M E，et al. Ultra Barrier Flexible Substrates for Flat Panel Displays[J]. Displays，2001，22(2)：65-69.

[27]LETERRIER Y. Durability of Nanosized Oxygen-Barrier Coatings on Polymers[J]. Progress in Materials Science，2003，48(1)：1-55.

[28]LEWIS J S，WEAVER M S. Thin-Film Permeation-Barrier Technology for Flexible Organic Light-Emitting Devices[J]. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics，2004，10(1)：45-57.

[29]JAMIESON E H H, WINDLE A H. Structure and Oxygen-Barrier Properties of Metallized Polymer Films[J]. Journal of Materials Science，1983，18(1)：64-80.

[30]CARCIA P F，MCLEAN R S，GRONER M D，et al. Gas Diffusion Ultrabarriers on Polymer Substrates Using Al2O3Atomic Layer Deposition and SiN Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition[J]. Journal of Applied Physics，2009，106(2)：023533.

[31]YANG Y Q，DUAN Y，DUAN Y H，et al. High Barrier Properties of Transparent Thin-Film Encapsulations for Top Emission Organic Light-Emitting Diodes[J].Organic Electronics，2014，15(6)：1120-1125.

[32]YANG Y Q，DUAN Y. Optimization of Al2O3Films Deposited by ALD at Low Temperatures for OLED Encapsulation[J]. Journal of Physical Chemistry C，2014， 118(32)：18783-18787.

[33]SUN F B，DUAN Y，YANG Y Q，et al. Fabrication of Tunable [Al2O3：Alucone]Thin-Film Encapsulations for Top-Emitting Organic Light-Emitting Diodes with High Performance Optical and Barrier Properties[J]. Organic Electronics，2014，15(10)：2546-2552.

[34]AFFINITO J D，GROSS M E，CORONADO C A，et al. A New Method for Fabricating Transparent Barrier Layers [J]. Thin Solid Films，1996，290(96)：63-67.

[35]GREENER J，NG K C，VAETH K M，et al. Moisture Permeability Through Multilayered Barrier Films as Applied to Flexible OLED Display[J]. Journal of Applied Polymer Science，2007，106(5)：3534-3542.

[36]WEAVER M S，MICHALSKI L A，RAJAN K，et al. Organic Light-Emitting Devices with Extended Operating Lifetimes on Plastic Substrates[J]. Applied Physics Letters，2002，81(16)：2929-2931.

[37]周志斌，胡華香，李祥剛，等. PBS/MMT納米復(fù)合材料的制備及表征[J]. 包裝學(xué)報，2015，7(4)：7-12. ZHOU Zhibin，HU Huaxiang，LI Xianggang，et al. The Preparation and Characterization of PBS/MMT Nanocomposite[J]. Packaging Journal，2015，7(4)：7-12.

[38]GHOSH A P，GERENSER L J，JARMAN C M，et al. Thin-Film Encapsulation of Organic Light-Emitting Devices [J]. Applied Physics Letters，2005，86(22)：223503.

[39]KIM E，HAN Y，KIM W，et al. Thin Film Encapsulation for Organic Light Emitting Diodes Using a Multi-Barrier Compoundof MgO Prepared by Atomic Layer Deposition and Hybrid Materials[J]. Organic Electronics，2013，14 (7)：1737-1743.

[40]申亞倩，安永超，陳志周. 納米TiO2對大豆蛋白/聚乙烯醇復(fù)合薄膜的影響研究[J]. 包裝學(xué)報，2015，7(3)：20-26. SHEN Yaqian，AN Yongchao，CHEN Zhizhou. Study on Effects of Nano-TiO2on Soy Protein/Polyvinyl Alcohol Composite Film[J]. Packaging Journal，2015，7(3)：20-26.

[41]KIM L H，JEONG Y J，AN T K，et al. Optimization of Al2O3/TiO2Nanolaminate Thin Films Prepared with Different Oxide Ratios, for Use in Organic Light-Emitting Diode Encapsulation, via Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposition[J]. Physical Chemistry Chemical Physics，2015，18(2)：1042-1049.

[42]WANG X，DUAN Y H，CHEN Z，et al. A Flexible Transparent Gas Barrier Film Adopting the Method of Mixing ALD/MLD-Grown Al2O3, and Alucone Layers[J]. Nanoscale Research Letters，2015，10(1)：1-7.

（責(zé)任編輯：廖友媛）

Recent Research Progress in Thin-Film Encapsulation for FOLED

ZENG Kejian，LIU Junjie，LIU Yiwu，TAN Jinghua，PENG Simei
（School of Packaging and Materials Engineering, Hunan University of Technology, Zhuzhou Hunan 412007, China）

Based on the analysis of the degradation mechanism of the flexible organic light-emitting devices (FOLED), a final conclusion has thus been made that the key to the improvement of FOLED’s stability lies in the effective encapsulation of the device. In of view of the encapsulation protection of the device, a review has been given of the current of the encapsulation methods and technologies. After a comparison made between the current thin film encapsulation (TFE) methods and the traditional encapsulation method adopting such rigid materials as glass or sheet metal as its substrate and encapsulation layer, it is concluded that the thin-film encapsulation (TFE) method is an effective way to achieve the flexible display as well as improve its stability of the device. The flexible organic light-emitting devices (FOLED), by adopting atomic layer deposition method to form an inorganic barrier layer coating, and by alternating inorganic and organic films to form multi-barrier encapsulation layer, helps to significantly improve the barrier properties and prolong the service life of the device. Due to its longer deposition cycle time, the device has not yet been conducive to industrial production. Thus the future research is to be focused on such issues as the improvement of the permeability of the organic thin film, the optimization of the deposition process of the inorganic barrier layer and the reduction of the production investment of the coating process.

FOLED；thin-film encapsulation；barrier property；degradation mechanism

TN383

A

1673-9833(2016)06-0044-06

10.3969/j.issn.1673-9833.2016.06.009

2016-10-16

湖南省科技計劃基金資助項目（2015GK3025），湖南省研究生科研創(chuàng)新基金資助項目（CX2016B635，CX2016B638），株洲市科技計劃基金資助項目（株科發(fā)[2016]68-4）

曾克儉（1964-），女，湖南株洲人，湖南工業(yè)大學(xué)教授，主要從事產(chǎn)品包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計與檢測方面的教學(xué)與研究，E-mail：zengkejian@126.com

劉亦武（1982-），男，湖南株洲人，湖南工業(yè)大學(xué)講師，博士，主要研究方向為功能包裝材料及聚合物固態(tài)電解質(zhì)，E-mail：liuyiwu5615@163.com