用于衬底和装置的薄膜渗透屏障系统和制造所述薄膜渗透屏障系统的方法
[00财 图8示出随时间变化的在单层中的渗透水量的曲线图，其是在85°C、85% RH下针 对 D = I X 10 ^cm2/sec、S = Smg/cm] (P = 3 X 10 Wg/cm. sec) W及 W = lOOum，具有 1000 nm 厚的混合屏障层的情况下。如图所示，I个水单层在约1463小时内到达OL邸边缘。因此， 如果目标保存寿命是在85°C、85% RH下1000小时，那么小到IOOym或0.1 mm的带槽框宽 度可W提供良好的边缘密封。在85°C、85%RH下的水分压是0.485atm，并且溶解度和渗透 率的单位W mg/cm呀日克/(cm. sec)指定，因为所述模型解释分压变化。所有W上模拟都是 在S = 3mg/cm嘴屏障层为1 ym的情况下进行。所报告的P、D W及S值是在85°C、85% RH 下。
[0086] 类似地，模拟了对于不同扩散系数值，1个水单层扩散通过给定带槽框宽度所花费 的时间。图9示出随带槽框宽度变化的一个单层扩散所用时间的曲线图。如图所示，随着 扩散系数增加，需要更大的带槽框宽度。举例来说，对于D = 1X10 i°cm2/sec的扩散系数， Imm的带槽框宽度可W提供1000小时的保存期。因此，如果带槽框宽度是根据Imm的制造 公差来确定，那么如果扩散系数是约小于2 X 10 i°cm7sec，那么可W实现500小时的目标保 存寿命。进行模拟W获得满足目标存放期的最小所需扩散系数和渗透率。下表提供对于给 定带槽框宽度，满足在85°C、85% RH下的500小时的混合屏障层最小所需渗透率。
[0088] W实验方式检验如本文中所公开的薄膜渗透屏障系统的性能。在所有实验中，混 合屏障层SiOyCyH,是通过有机前体与反应性气体（例如氧气）（例如：HMDS0/0 2)的等离子 体增强式化学气相沉积（PECVD)生长。为证明薄膜渗透屏障的多功能性，通过各种技术沉 积了若干无机障壁层，包括通过DC磁控管反应性瓣射的氧化铜锋（IZO)、通过电子束蒸发 的铁。
[0089] 渗透屏障结构的平均应力可W使用斯通利（Stoney)方程式来计算：
[0091] 其中R是弯曲半径，E,是晶片弹性常数，h g是衬底厚度，并且H是屏障膜厚度。当 单层混合屏障层暴露于水时，&0扩散到膜中。如果所述层沉积在刚性衬底，例如娃晶片或 刚性玻璃上，那么屏障往往会扩展从而导致压缩应力增加。压缩应力变化与混合屏障中的 溶解水浓度C成比例：
[0092] AOOC/ C (X) ?虹(0 <X< H)。
[0093] 因此，良好的渗透屏障应该在加速试验条件（高溫、高相对湿度）期间具有总压缩 应力的最小变化。在一些实施例中，混合屏障性质可W通过改变如本文中所公开的沉积参 数来调节，W便具有更大的类聚合物特征，其类似于多层屏障堆叠中的去禪层，或更大的类 无机特征。典型地，类聚合物膜是不良屏障，其具有较高水扩散系数，并且在加速试验条件 下示出快速应力变化。
[0094] 为进行应力变化实验，使用裸2" Si晶片作为衬底。通过PECVD在S个晶片（A到 C)中的每一者上沉积500nm混合屏障层。接着在混合屏障层上沉积20nm厚无机障壁层。
[0095] W下概括渗透屏障结构：
[0096]
[0097] 在85°C、85%相对湿度（RH)下随时间推移监测样品的平均应力。图12示出在 85°C /85% RH下随时间变化的应力变化的曲线图。插图示出试验前24小时的上述情况。如 图所示，单一混合屏障（膜A)的应力在85°C、85% RH中在6小时内迅速改变-75. 7MPa (压 缩）。当膜A暴露于水时，&0扩散到膜中，从而导致其扩展并且导致压缩应力增加。压缩应 力变化（即，更负的值）直接与屏障中的溶解水浓度有关。如之前所提及，运个层的性质已 经被改变W沉积类聚合物膜，其为相对不良的屏障。所述类聚合物膜的应力变化可W极其 迅速地发生，例如在两小时或更低的时间内。膜B和C中的每一者的应力变化即使在504小 时之后仍是可忽略的。此外，对于膜B，应力在504小时之后变为其最大值-54MPa (压缩）， 并且对于膜C，应力在456小时之后变为其最大值+19MPa。运一相对较低的应力变化速率 与无机层"屏蔽"混合层的理论一致。在环境试验条件下，到达无机屏蔽层/混合屏障层界 面的水蒸气通量受无机层中的缺陷大小和密度支配。运些"定域"水分子接着=维地渗透 通过混合屏障层。
[0098] 为试验OL邸封装，在玻璃衬底上生长具有对湿气敏感的Mg : Ag阴极的有效面积 为2皿2的透明OL邸装置并且接着用如W下所列的薄膜屏障封装：
[0100] 装置接着用刮擦保护聚合物层涂布，所述聚合物层被视为相对不良的屏障。在 85°C、85%相对湿度（RH)下随时间推移监测装置。图13到16示出在85°C /85% RH中老化 之前和之后的OLED装置的照片。如图13中示出，第一比较装置，即装置1 (20皿IZ0+2500皿 丙締酸醋）在24小时之后示出大量暗点生长。运最有可能是由于通过IZO层中的针孔或 其它缺陷的水蒸气扩散。运一装置中的有效面积在24小时内收缩超过1%。第二比较装 置，即装置2(2500皿SiOyCyH,)直到96小时都是无缺陷的并且均匀地照明，在所述时间之 后，其在100小时之后彻底无法发射，如图14中示出。运可能是由于因通过屏障的水蒸气 渗透所致的Mg : Ag阴极完全氧化。根据本文中所公开的一个实施例制造的装置3(2500nm Si0yCyHy20nm IZ0)即使在500小时之后仍保持完整并且未示出暗点生长，如图15中示出。 根据本文中所公开的一个实施例制造的装置4(2500nm Si0yCyHy20nm Ti)表现类似并且未 示出暗点生长，如图16中示出。因此，发现根据本文中所公开的实施例的装置在85°C、85% RH下500小时之后未不出有效面积损失。
[0101] 为试验如本文中所公开的装置的柔性，用如本文中所公开的薄膜渗透屏障结构涂 布2" X3" 50 ym厚阳N薄片。柔性是通过使涂布有屏障的阳N W 1.27cm半径滚动10, 000 个循环来试验。如果在不产生任何裂缝的情况下通过运一试验，那么可W认为屏障是柔性 的。各种渗透屏障结构的柔性试验结果列于下表中：
[0102]
[0103] 如图所示，发现如本文中所公开的装置能够在不展现裂缝的情况下通过试验。
[0104] 应理解，本文所描述的各种实施例仅作为实例，并且不打算限制本发明的范围。举 例来说，可W在不偏离本发明的精神的情况下用其它材料和结构取代本文所描述的许多材 料和结构。如所要求的本发明因此可W包括本文所描述的具体实例和优选实施例的变化形 式，如所属领域的技术人员将显而易见，应理解，关于本发明为何起作用的各种理论并不意 图是限制性的。
【主权项】
1. 一种薄膜屏障，其包含： 包含SiOxCyHz的第一混合屏障层，其中1彡χ<2,0·001彡y彡1并且0.001彡Z彡1 ; 和 无机第二屏障层，其紧邻所述第一混合屏障层安置。2. 根据权利要求1所述的薄膜屏障，其中所述薄膜屏障基本上由所述第一混合屏障层 和所述无机第二屏障层组成。3. 根据权利要求1所述的薄膜屏障，其中所述第一混合屏障的厚度是0.05μπι到 10μm〇4. 根据权利要求1所述的薄膜屏障，其中所述无机第二屏障层的厚度是5nm到 lOOOnm。5. 根据权利要求1所述的薄膜屏障，其中所述无机第二屏障层的所述厚度是2nm到 20, 000nm〇6. 根据权利要求1所述的薄膜屏障，其中所述无机层包含选自由以下各者组成的群组 的材料：金属、金属氧化物、金属氮化物、金属氮氧化物、金属碳化物、金属硼化物以及金属 硼氧化物。7. 根据权利要求1所述的薄膜屏障，其中所述无机层包含选自由以下各者组成的群组 的材料：氧化硅、氧化铝、氧化铟、氧化锡、氧化锌、氧化铟锡、氧化铟锌、氧化铝锌、氧化钽、 氧化错、氧化银以及氧化钼。8. 根据权利要求1所述的薄膜屏障，其中所述无机层包含选自由以下各者组成的群组 的材料：氮化硅、氮化铝、氮化硼、碳化钨、碳化硼、碳化硅、硼氧化锆、硼氧化钛、氮氧化铝、 氮氧化硅以及氮氧化硼。9. 根据权利要求1所述的薄膜屏障，其中所述混合屏障层在38°C下具有小于10 9cm2/ sec的水蒸气扩散系数。10. 根据权利要求1所述的薄膜屏障，其中所述薄膜屏障是柔性的。11. 一种有机发光装置0LED，其包含根据权利要求1所述的薄膜屏障。12. 根据权利要求11所述的装置，其中所述薄膜屏障扩展不超过所述0LED的边缘之外 0. 01mm到 10mm。13. 根据权利要求11所述的装置，其中所述0LED是柔性0LED，并且其中所述薄膜屏障 是柔性的。14. 一种方法，其包含： 获得至少一种前体，所述至少一种前体包含至少一种有机硅前体； 等离子体沉积所述至少一种前体中的每一者以在衬底上方形成包含Si0xCyHz的屏障 层；以及 紧邻所述屏障层在所述衬底上方沉积无机层。15. 根据权利要求14所述的方法，其中所述屏障层安置在所述衬底与所述无机层之 间。16. 根据权利要求14所述的方法，其中所述屏障层与所述无机层中的每一者都是在不 使用掩模的情况下沉积。17. 根据权利要求14所述的方法，其中所述屏障层与所述无机层中的每一者都是通过 最少一个掩模来沉积。18. 根据权利要求14所述的方法，其中所述屏障层和所述无机层是通过单个公共掩模 沉积。19. 根据权利要求14所述的方法，其中所述至少一种前体包含Si、0、C以及H。20. 根据权利要求14所述的方法，其中所述至少一种前体中的每一者都是在单个等离 子体沉积工艺中沉积。
【专利摘要】本申请涉及一种用于衬底和装置的薄膜渗透屏障系统和制造所述薄膜渗透屏障系统的方法。提供薄膜渗透屏障系统和制造所述薄膜渗透屏障系统的技术。所述屏障系统包括混合层，例如含有SiOxCyHz的层，和无机层。
【IPC分类】H01L51/52, C23C16/30
【公开号】CN105390621
【申请号】CN201510511427
【发明人】西达尔塔·哈里克思希纳·莫汉, 威廉·E·奎因
【申请人】环球展览公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年8月19日
【公告号】US20160056414
文档序号 :
【 9632744 】
技术研发人员：西达尔塔·哈里克思希纳·莫汉,威廉·E·奎因
技术所有人：环球展览公司
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
声 明 ：此信息收集于网络，如果你是此专利的发明人不想本网站收录此信息请联系我们，我们会在第一时间删除
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