扩散阻挡层和扩散阻挡层的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种用于显示装置的扩散阻挡系统，其包括具有至少两层电介质材料的层系统，其中该层系统中的至少两个相邻层包括相同的材料。在单一等离子体沉积系统的处理腔中制造这样的扩散阻挡系统的相应方法，包括的步骤有引入待处理的基板到所述处理腔中，以受控制的方式在沉积过程中分离地变化处理腔中至少一个的工艺参数但不是完全中断这样的工艺参数，从而每个变化在一层中带来了不同的特性，并且最后将所述基板从所述处理腔中取出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
用于光电子装置的(固态)超高扩散阻挡和封装层由单一步骤的真空沉积工艺沉积而成的多个无机层组成。
技术介绍
本专利技术通常涉及光电子装置，尤其涉及对环境敏感的光电子装置。这些装置包括有机光电子装置、有机光致电压装置、有机薄膜晶体管和有机电致变色显示器、电致变色墨水、太阳能装置和传统的LCD(包括应用于手表和蜂窝电话等)，其中有机光电子装置例如是有机发光二极管(OLED)，其或者是小分子或者是聚合物型。很多这样的光电子装置都是本领域公知的。然而，特别是有机光电子装置例如OLED还没有达到其预期的重要经济和技术突破。这一部分取决于有机结构和阴极需要严格被保护以免受外界影响，尤其是免受氧气、水和水蒸气影响的事实。目前，大多数光电子装置(例如LCD和OLED显示器)是在玻璃基板上用沉积薄膜结构来制造，该玻璃基板具有很好的光学性能并且还是很好的环境阻挡。现在大多数有机光电子装置还在玻璃基板上制造，并在玻璃(或金属性的)结构上封装。然而由于其易碎的特性，玻璃不能提供柔性和轻的重量。通过使用薄而柔性的聚合物作为尤其用于OLED的基板，这是本领域公知的，并且通过用于该装置的薄封装层，可以得到高度的柔性和轻的重量。然而，同时会出现如下问题-薄聚合物基板和有机结构对氧气和水具有扩散系数，该系数对避免被封装的结构退化来说太高了。-薄聚合物基板和有机结构对功能层沉积时由于沉积过程中有意或无意中产生的加工温度引起的退化、变形以及热感应应力增长都很敏感。作为说明，图1表示有机光电子装置在有机基板上的典型安装为了保护该装置(这里是具有电极的OLED像素)免受环境影响，需要介于聚合物基板与该装置之间的阻挡层和覆盖整个该装置的封装层。图1表示OLED装置的横截面，具有柔性基板1、阻挡层2、透明导电氧化物(TCO)层3、OLED层4(有机的)、阴极5以及封装层6。有机层4和金属阴极6都需要被保护来免受氧气和水蒸气的扩散影响，市场要求该装置重量轻并具有柔性、该功能层对预期波长的光线是透射的、该装置易于制造并且该功能层具有良好的机械特性。此外，封装层6需要提供一些机械和化学稳定性，必须密封地封装该装置并必须在应用该薄膜的过程中(阶梯覆盖)紧密填充该装置的复杂的顶部结构。相关技术以前建议封装层作为溅射无机层，例如AlOx、SiN、SiON，加上聚合物加上另一无机层的组合(I-P-I结构)。可替换地，建议使用叠层，即依次I-P-I-P-I……的层来进一步提高封装层(系统)的性能。在这样的配置中，无机层阻止了水的扩散，同时该有机层能够平整该无机层，并为下一个无机层的沉积提供新的平滑平面。针孔、微粒和阶梯覆盖是无机层更重要的功能。在“具有NONON叠层的OLED显示器的薄膜封装”(Lifka/va Esch/RosinkinSID 04 Digest，p.1384 ff)中，作者说明了依次为SiN-SiO-SiN层(NON)或者扩展的更多这种层作为NONON层。WO 03/050894基本上说明了相同的系统，具有典型的层厚度为200nm的SiN、300m的SiO和又是200nm的SiN。类似的，在US 6,268,695、US6,638,645、US6,576,351、US 6,573,652、US 6,597,111和SID 2003，Baltimore，Proceeding 21.1/A.Yoshida中说明了相关的现有技术。由于现有技术为想要的阻挡使用了连续的多个有机和无机层，因为这些叠层需要多个不同的工艺步骤，因此这些叠层昂贵并且难于生产。因此，适于这种应用的涂覆系统必须表现出几个独立而可分离的处理腔。除了产量低造成的大规模生产成本高的缺点，还具有在形成叠层的工艺从一个(处理)腔转换到另一个腔的过程中受污染的风险。在有机和无机材料交替层叠的叠层中，由于有机和无机材料的机械和化学特性的不匹配的问题会同样出现不同的热膨胀系数、相互间粘附不够和很多其他问题。通常，这样的阻挡叠层与OLED工艺的化学兼容性是关注的问题。当玻璃或金属盖交替使用作为周围的封装时，失去了柔性和重量轻的特点，并且当使用单一无机层(例如氮化硅层)时，不能满足对渗透性的要求。附图说明图1表示有机光电子装置在有机基板上的典型安装，包括多层(从下到上依次为柔性基板、阻挡层、TCO(透明导电氧化物)层、OLED(有机层)、阴极和最顶上的封装层)；图2表示应用于OPV(有机光致电压)和OLED的技术规范的在25摄氏度下每天每平方米的克数的H2O的渗透速率和在相同标准下特定现有涂覆技术的典型渗透速率；图3表示本专利技术的另一实施例；图4表示根据本专利技术的具有无机层的良好阶梯覆盖的扫描电子显微照片(SEM)。本专利技术的详细说明本专利技术提供一种通过用单一步骤的真空沉积工艺来沉积一组多个无机层(优选为氮化硅，SiNx)的扩散阻挡2和封装层6。图3概括了本专利技术的一个实施例柔性基板10表示阻挡层11。沉积了层叠的(多个)无机层12，然而，根据制造工艺还表示出了针孔缺陷13和微粒14。层叠的层12中的每一层独立地保护免受环境影响，并且缺陷之间的平均扩散通道长度显著增加。本专利技术的解决方案基于多个无机层(优选为氮化硅)。这样的多层通过实质上单一步骤的PECVD工艺(也就是只包括一个向处理腔加载/卸载的操作)沉积，直接沉积在具有硬覆层的(这些是现有技术)聚合物基板上(这些也是现有技术)。通过基本上并分离地控制大气条件(NH3、H2、SiH4、N2)以及在单一步骤的PECVD沉积工艺过程中的其他工艺参数，例如处理压力、处理能量和基板温度，能沉积几个分离的无机材料层。这些层可以这样小心地变化，不仅在其stoechiometric成分上，而且在组成它们的元素上也有变化。根据本专利技术的层与现有技术相比提供更快地封装，并且必须避免潮气和氧气对该装置的破坏，从而增加了该装置的寿命。这样的层还适于在聚合物基板上作为“超高扩散阻挡”来保护叠层不受通过基板表面的潮气和气体的侵蚀。在这种情况下，根据各种应用对工艺参数进行调整，例如，在该装置侧的封装和在聚合物基板一侧或两侧的扩散阻挡。然而，在两种情况中，需要在相对低的工艺温度下的共形和缺陷少的层，来避免基板的机械变形和对温度敏感OLED装置的破坏。由于多个分离层沉积并水平存在的事实，缺陷(例如微粒14和针孔缺陷13)的影响垂直于侵蚀的平面最小。在统计上发现，与具有相同数量缺陷的厚得多的单层阻挡中的相比，直接进入跨过多层无机叠层的通道的不需要的化学剂，例如氧气和水蒸气，要少得多。这就是跨过这样的多层无机叠层的扩散系数比跨过具有相同整体厚度的单层的扩散系数低得多的原因。优选实施例在第一实施例中，用于显示器的扩散阻挡系统包括具有至少两层电介质材料的层系统，其中该层系统的至少两个相邻层包括相同的材料。在另一个实施例中，所述电介质材料是氮化物、氧化物、碳化物、氮氧化物或其组合中的一种。所述电介质材料可以包括金属或半导体，并且该金属是Al、Cr、Cu、Ge、In、Ir、Sb、Sn、Ta、Ti、Zr或其组合中的一种。在进一步优选的实施例中，电介质材料包括氮化硅或氧氮化硅(SiOxNy)。具有这样的扩散阻挡层的显示器可以基于选自玻璃、金属、聚合物或纸质的基板。相应地，在等离子体沉积系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于显示装置的扩散阻挡系统，其包括具有至少两层电介质材料的层系统，其中该层系统中的至少两个相邻层包括相同的材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-2-20 60/546,2741.一种用于显示装置的扩散阻挡系统，其包括具有至少两层电介质材料的层系统，其中该层系统中的至少两个相邻层包括相同的材料。2.根据权利要求1的扩散阻挡系统，其中所述电介质材料是氮化物、氧化物、碳化物、氮氧化物或其组合中的一种。3.根据权利要求1的扩散阻挡系统，其中所述电介质材料包括金属或半导体。4.根据权利要求3的扩散阻挡系统，其中金属是Al、Cr、Cu、Ge、In、Ir、Sb、Sn、Ta、Ti、Zr或其组合中的一种。5.根据权利要求1的扩散阻挡系统，其中电介质材料包括氮化硅或氮氧化硅(SiOxNy)。6.根据权利要求1的扩散阻挡系统，其中层的...

【专利技术属性】
技术研发人员：M哈拉兹奥尔松，H特兰夸克，A加利相，
申请(专利权)人：欧瑞康太阳IP股份公司特吕巴赫，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]