具有低折射率和低水蒸气穿透率的湿气阻挡膜

摘要

本公开内容的实施方式大体涉及有机发光二极管装置，并且更特别涉及用于OLED装置的湿气阻挡膜。OLED装置包括薄膜封装结构和/或薄膜晶体管。湿气阻挡膜被用来作为薄膜封装结构中的第一阻挡层和薄膜晶体管中的钝化层和/或栅极绝缘层。湿气阻挡膜包括氮氧化硅材料，氮氧化硅材料具有小于约1.5的低折射率、小于约5.0×10‑5g/m2/天的低水蒸气穿透率和小于约8％的低氢含量。

说明书

背景

技术领域

本公开内容的多个实施方式大体涉及有机发光二极管(organic light emittingdiode；OLED)装置，并且更特别涉及用于OLED装置的湿气阻挡膜。

背景技术

OLED结构用于电视机屏幕、计算机显示器、移动电话、其他手持装置等的制造，以用来显示信息。近来，由于例如相较于液晶显示器(liquid crystal displays；LCD)，OLED显示器具有更快的响应时间(response time)、更大的视角、更高的对比(contrast)、更轻的重量、更低的耗电且适应于柔性基板，因此OLED显示器已在显示器应用中得到高度关注。

OLED结构可能具有有限的寿命，特征在于电致发光(electroluminescence)效率降低和驱动电压增加。OLED结构的劣化的主要原因是由于湿气或氧气进入导致非发光型(non-emissive)暗点的形成。因为此原因，OLED结构典型地以夹在多个无机层之间的有机层封装，多个无机层作为湿气阻挡层。然而，这种封装结构可能在各层之间引起干涉，导致约30％或更多的光耗损(optical loss)。

因此，需要一种用于OLED结构的改良的封装结构。

发明内容

本公开内容的多个实施方式一般涉及有机发光二极管装置，且更特别涉及用于OLED装置的湿气阻挡膜。OLED装置包括薄膜封装结构和/或薄膜晶体管。湿气阻挡膜被用来作为薄膜封装结构中的第一阻挡层和薄膜晶体管中的钝化层和/或栅极绝缘层。湿气阻挡膜包括氮氧化硅(silicon oxynitride)材料，氮氧化硅材料具有小于约1.5的低折射率(refractive index)、小于约5.0×10

在一个实施方式中，薄膜封装结构包括第一阻挡层，第一阻挡层包括氮氧化硅材料，氮氧化硅材料具有约1.46至约1.48的折射率、小于约5.0×10

在另一个实施方式中，薄膜晶体管包括栅极、设置在栅极之上的栅极绝缘层，栅极绝缘层包括氮氧化硅材料，氮氧化硅材料具有约1.46至约1.48的折射率、小于约5.0×10

在又一个实施方式中，显示装置包括发光装置、设置在发光装置之上的覆盖层和设置在覆盖层之上的薄膜封装结构。薄膜封装结构包括设置在覆盖层之上的第一阻挡层，第一阻挡层包括氮氧化硅材料，氮氧化硅材料具有约1.46至约1.48的折射率、小于约5.0×10

附图说明

为了能详细地了解本公开内容的上述特征，可参照多个实施方式来得到上文所简要概述的本公开内容的更具体的说明，部分的实施方式绘示在附图中。然而，需要注意的是，附图仅绘示本公开内容的多个示例性实施方式，而非用作本公开内容范围上的限制，本公开内容可容许其他多个等效实施方式。

图1是根据一个实施方式的等离子体增强化学气相沉积设备(plasma enhancedchemical vapor deposition apparatus)的截面图。

图2是根据一个实施方式的显示装置的截面图，在显示装置上设置有薄膜封装结构。

图3A至图3B绘示根据各种实施方式的用于显示装置的薄膜晶体管的示意性截面图。

为了便于理解，已尽可能使用相同的附图标记来标识多个图共有的相同元件。需要理解的是，一个实施方式的多个元件和特征可在无另外详述的情况下，有利地并入其他多个实施方式中。

具体实施方式

本公开内容的多个实施方式一般涉及有机发光二极管装置，且更特别涉及用于OLED装置的湿气阻挡膜。OLED装置包括薄膜封装结构和/或薄膜晶体管。湿气阻挡膜被用来作为薄膜封装结构中的第一阻挡层和薄膜晶体管中的钝化层和/或栅极绝缘层。湿气阻挡膜包括氮氧化硅材料，氮氧化硅材料具有小于约1.5的低折射率、小于约5.0×10

图1是可用于执行本文描述的操作的等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备101的示意性截面图。PECVD设备101包括腔室100，一个或多个膜可在腔室100中沉积在基板120上。腔室100一般包括多个壁102、底部104和喷头106，多个壁102、底部104和喷头106共同限定出处理空间。处理空间可以是真空环境。基板支承件118设置在处理空间内。通过狭缝阀开口108来进出处理空间，使得基板120可移入和移出腔室100。基板支承件118可耦接至致动器116，以使基板支承件118上升和下降。升降杆122可移动地穿过基板支承件118设置，以使基板120移动至基板接收表面或从基板接收表面移动基板120。基板支承件118也可包括加热和/或冷却组件124，以使基板支承件118维持在期望的温度。基板支承件118也可包括射频(RF)回程带126，以在基板支承件118的边缘提供RF回程路径。

喷头106由紧固机构150耦接至背板112。喷头106可由一个或多个紧固机构150耦接至背板112以帮助避免喷头106的下陷(sag)和/或控制喷头106的直线度(straightness)/曲率(curvature)。

气源132耦接至背板112，以通过喷头106中的气体通道提供气体至喷头106与基板120之间的处理区域。真空泵110耦接至腔室100以使处理空间维持在期望的压强。RF源128通过匹配网络(match network)190耦接至背板112和/或耦接至喷头106，以提供RF电流至喷头106。RF电流在喷头106与基板支承件118之间创造电场(electric field)，使得可从喷头106与基板支承件118之间的气体生成等离子体。

远程等离子体源130，例如是电感耦合(inductively coupled)远程等离子体源130，也可耦接在气源132与背板112之间。在处理多个基板之间，可提供清洁气体(cleaninggas)至远程等离子体源130，以生成远程等离子体。来自远程等离子体的自由基(radicals)可被提供至腔室100，以清洁腔室100的多个部件。提供至喷头106的RF源128可使清洁气体被进一步激发(excited)。

喷头106还可由喷头悬挂架134耦接至背板112。在一个实施方式中，喷头悬挂架134是柔性金属裙部(skirt)。喷头悬挂架134可具有唇部136，喷头106可安置在唇部136上。背板112可安置在壁架114的上表面以密封腔室100以形成真空环境，壁架114与腔室壁102耦接。

图2是根据一个实施方式的显示装置200的示意性截面图，在显示装置200上设置有薄膜封装(TFE)结构214。显示装置200包括基板202。基板202可由含硅材料、玻璃、聚酰亚胺(polyimide)或塑料制成，例如是聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate；PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylenenaphthalate；PEN)。发光装置204设置在基板202上。发光装置204可以是OLED结构或量子点(quantum-dot)结构。接触层(未示出)可设置在发光装置204与基板202之间，且接触层与基板202和发光装置204接触。

覆盖层206设置在发光装置204和基板202之上。覆盖层206可具有约1.7至约1.8的折射率。薄金属层(未示出)可设置在覆盖层206之上。第一阻挡层208设置在覆盖层206或薄金属层上。缓冲层210设置在第一阻挡层208上。第二阻挡层212设置在缓冲层210上。第一阻挡层208、缓冲层210和第二阻挡层212包括TFE结构214。第一阻挡层208和第二阻挡层212是湿气阻挡膜或层。

TFE结构214可具有约2微米(μm)至约10微米的厚度，例如约4微米。缓冲层210具有从约2微米至约5微米的厚度。第一阻挡层208和第二阻挡层212可分别具有约0.5微米至约3微米的厚度。例如，第一阻挡层208和第二阻挡层212可分别具有约1微米的厚度，且缓冲层210可具有约2微米的厚度。第一阻挡层208和第二阻挡层212可包括相同材料，或者第一阻挡层208和第二阻挡层212可包括不同材料。此外，第一阻挡层208和第二阻挡层212可具有相同厚度，或第一阻挡层208和第二阻挡层212可具有不同厚度。

缓冲层210可包括具有约1.5的折射率的有机材料。缓冲层210可包括有机硅化合物(organosilicon compounds)，例如等离子体聚合六甲基二硅醚(plasma-polymerizedhexamethyldisiloxane；pp-HMDSO)、氟化等离子体聚合六甲基二硅醚(fluorinatedplasma-polymerized hexamethyldisiloxane；pp-HMDSO:F)和六甲基二硅氮烷(hexamethyldisilazane；HMDSN)。或者，缓冲层210可以是由碳氢化合物(hydrocarboncompounds)所组成的聚合物材料。聚合物材料可具有C

第一阻挡层208包括这样一种材料，该材料包括氮氧化硅(SiON)。第一阻挡层108的SiON材料具有在632纳米(nm)时小于约1.5的折射率，例如约1.46至约1.48，且具有在40摄氏度和100％的相对湿度(relative humidity)时小于约5.0×10

可利用PECVD处理和设备来沉积TFE结构214的每一层，例如图1的PECVD设备101。在一些实施方式中，可使用化学气相沉积(chemical vapor deposition；CVD)处理和设备或原子层沉积(atomic layer deposition；ALD)处理和设备来沉积TFE结构214的每一层。可在单一PECVD腔室(例如图1的腔室100)中沉积TFE结构214的每一层。PECVD腔室的清洗可在循环之间执行，以最小化污染风险。单一腔室处理的优点在于减少循环时间以及减少使用多腔室处理的腔室数量(和设备成本)。

在一个实施方式中，TFE结构214是由使包括发光装置204的基板202放置在腔室内来形成，例如图1的腔室100。覆盖层206可在PECVD腔室中沉积在发光装置204上，或者在基板放入腔室内时覆盖层206可已沉积在发光装置上。在腔室中，第一阻挡层208由PECVD处理沉积在覆盖层206上。用于沉积第一阻挡层208的PECVD处理可包括在低于约100摄氏度时将含硅前驱物和含氮前驱物引入PECVD腔室。

在一个实施方式中，第一阻挡层208是SiON，且SiH

在腔室中，缓冲层210由PECVD处理沉积在第一阻挡层208之上。因为用于沉积处理的前驱物不同，在沉积第一阻挡层208之后且沉积缓冲层210之前执行清洗步骤。在沉积缓冲层210之后，执行另一个清洗步骤。第二阻挡层212沉积在缓冲层210之上，且可在与第一阻挡层208相同的处理条件下沉积第二阻挡层212。

使用具有第一阻挡层208(第一阻挡层208包括SiON，SiON具有小于约1.5的低折射率、小于约5.0×10

图3A-图3B是根据各种实施方式的分别用于显示装置中的薄膜晶体管(TFT)300、350的示意性截面图。图3A的TFT 300和图3B的TFT 350是相同的；然而图3A的TFT 300的栅极绝缘层306是单层，但图3B的TFT 350的栅极绝缘层306是双层(dual layer)，且图3A的TFT 300的钝化层310是单层，但图3B的TFT 350的钝化层310是双层。图3A的TFT 300和图3B的TFT 350分别包括基板302。基板302可由含硅材料、玻璃、聚酰亚胺或塑料制成，例如PET或PEN。栅极304设置在基板302上。栅极304可包括铜(copper)、钨(tungsten)、钽(tantalum)、铝(aluminum)等。栅极绝缘层306设置在栅极304和基板302之上。

半导体层308设置在栅极绝缘层306之上。半导体层308可包括金属氧化物半导体材料、金属氮氧化物半导体材料或硅等，金属氮氧化物半导体材料例如是铟镓锌氧化物(indium gallium zinc oxide；IGZO)，硅例如是非晶硅(amorphous silicon)、结晶硅(crystalline silicon)和多晶硅(polysilicon)。漏极312和源极314设置在半导体层308上。漏极312与源极314隔开距离且相邻。漏极312和源极314可分别包括铜、钨、钽、铝等。钝化层310设置在半导体层308、漏极312和源极314之上。钝化层310和栅极绝缘层306是湿气阻挡膜或层。

钝化层310和栅极绝缘层306可各自独立地包括与图2的第一阻挡层208相同的材料。钝化层310和/或栅极绝缘层306至少部分由包括氮氧化硅(SiON)的材料组成。钝化层310和/或栅极绝缘层306的SiON材料具有在632纳米时小于约1.5的折射率，例如约1.46至约1.48，且具有在40摄氏度和100％的相对湿度时小于约5.0×10

以HFS测得钝化层310和/或栅极绝缘层306的SiON材料具有约小于8％的氢的组成。在一个实施方式中，以HFS测得钝化层310的SiON材料具有约小于6％的氢的组成，且以HFS测得栅极绝缘层306的SiON材料具有约小于5％的氢的组成。钝化层310和栅极绝缘层306可分别包括具有上述性质和组成的SiON材料，或者，钝化层310或栅极绝缘层306中仅有一个层可包括具有上述性质和组成的SiON材料。

图3A绘示单层栅极绝缘层306和单层钝化层310。单层栅极绝缘层306和单层钝化层310可各自独立地包括SiON。图3B绘示双层栅极绝缘层306和双层钝化层310。在图3B的TFT 350中，栅极绝缘层306包括包括SiON的层306A和包括氧化硅(silicon oxide；SiOx)的层306B。栅极绝缘层306的包括SiON的层306A设置在基板302和栅极304上且与基板302和栅极304接触。栅极绝缘层306的包括SiOx的层306B设置在半导体层308与包括SiON的层306A之间，且与半导体层308和包括SiON的层306A接触。图3B的TFT 350的钝化层310包括包括SiOx的层310A和包括SiON的层310B。钝化层310的包括SiOx的层310A设置在半导体层308、漏极312和源极314上。钝化层310的包括SiON的层310B设置在包括SiOx的层310A上。

可由和图2的第一阻挡层208相同的PECVD处理来形成钝化层310和栅极绝缘层306。在一些实施方式中，钝化层310和栅极绝缘层306可由CVD或ALD处理来形成。用来沉积钝化层310和/或栅极绝缘层306的PECVD处理可包括将含硅前驱物和含氮前驱物引入PECVD腔室，例如图1的腔室100。在一些实施方式中，钝化层310在低于约300摄氏度时沉积，并且栅极绝缘层306在低于约100摄氏度时沉积。在一个实施方式中，钝化层310和栅极绝缘层306分别是SiON，且SiH

对钝化层310和栅极绝缘层306两个层而言，NH

使用具有钝化层310和/或栅极绝缘层306(钝化层310和/或栅极绝缘层306包括SiON，SiON具有小于约1.5的低折射率、小于约5.0×10

再者，使用具有小于约1.5的低折射率、小于约5.0×10

因此，将湿气阻挡膜用作TFE中的第一阻挡层(包括具有小于约1.5的低折射率、小于约5.0×10

尽管以上所述是针对本公开内容的多个实施方式，但在不脱离本公开内容的基本范围的情况下，可自行设计本公开内容的其他和进一步的实施方式，且本公开内容的范围由后附的权利要求所决定。