[发明专利]可折式电子器件的保护技术

说明书

本案提供一种可折式薄膜装置总成，其包含：一可挠性薄膜装置，其具有小于50微米的一厚度。该薄膜装置具有形成于一基体上的电活性层的一堆栈。一保护性无机罩盖层封盖电活性层的该堆栈，且一背侧弹性层背衬该可挠性薄膜装置。一前侧透明弹性层覆盖该可挠性薄膜装置，且背侧及前侧可挠性层经设定尺寸以机械地形成该保护性无机层的一中性线。该弹性材料具有小于100MPa小于100MPa的一杨氏模量及大于100微米的厚度，其中一挠曲刚度等于或大于该薄膜装置。

技术领域

本发明系关于弯曲半径≤2mm的可弯曲或可卷曲的可挠性薄膜装置。

背景技术

诸如薄膜PV、有机光侦测器、OLED照明装置及OLED显示器的可挠性装置系通过呈堆栈的薄膜制造，该等薄膜通常对湿度敏感。因此，必须保护装置免受环境影响。最敏感的装置为OLED且需要所谓的超障壁，其中水蒸气穿透率10-6克/平方公尺/日。可达成此类障壁性质的薄膜材料为无机脆性薄膜，诸如氮化硅(SiN)或氧化铝(AlOx)。由于此等层为脆性的，因此其在伸展时可破裂。破坏应变，亦即，破裂开始出现于层中的应变，对于此等障壁层通常1％，且严重约束装置的可挠性。塑料箔片上的装置的可挠性由挠曲刚度D判定，该挠曲刚度定义为

此处，h为基体的厚度，E为杨氏模量且v为泊松比。因此，可挠性取决于：

1.堆栈中的个别层的厚度。层的挠曲刚度(弯曲劲度D)与厚度的三次幂(h³)成比例。

2.堆栈中的层的杨氏模量E。较高E值对应于较大劲度，亦即，挠曲刚度与杨氏模量成线性比例。

3.堆栈中的关键脆性层的破坏应变，亦即，当外部障壁层具有较低破坏应变时，可执行较少弯曲。

对于可挠性基体，应变将由至“中性线(neutral line)”的距离判定，在中性线处，基体材料未经压缩。取决于曲率，中性线上方的材料经压缩且下方的材料经伸展。

应变可表达为基体材料相对于中性线的距离d1与基体的弯曲半径的比率：应变＝＝(d1+r)/r，参见图1B。

基于此等因素，为了达成可折式薄膜装置，亦即，可承受弯曲半径≤2mm的薄膜装置，基体必须极薄。

具有低挠曲刚度的此等极薄装置的问题为：当其未受到支撑时，处置变得愈来愈难。在独立式基体中，在处置时易于形成锥形缺陷，特别系所谓的可展锥或d锥(d-cone)，其中存在高度局部应变(图1C)。基体愈大，此等缺陷愈易于因处置而在箔片中的某处产生，如在处置一大张纸时易于经历的。在此等部位处，由于局部弯曲半径小，堆栈中的所有层倾向于遭受机械损坏，且在OLED的状况下，装置及障壁层破坏，此情形可导致黑点及短路。因此，在大且超薄的基体的情况下，基体接着将变得非常脆弱且尤其在弯曲时由于不均匀弯曲而变得非常脆弱。所谓的d锥将出现，其可在薄膜中引入严重的拉伸应力。本发明的目标中的一者为制造薄膜可折式装置，其承受小弯曲半径而不会由于处置而遭受d锥缺陷。

应注意，US20130041235展示一种薄膜装置，其具有在顶部及底部上的PDMS层以提供柔软弹性封装，该弹性封装提供生物兼容性且为生物流体及周围组织提供障壁。然而，彼案中所揭示的装置具有离散无机半导体电路组件或电极的数组，或无机半导体电路组件与电极的组合。此组态不同于基于超薄膜基体的显示器或大面积装置中的可挠性主动像素，对于弯曲半径≤2mm，该等超薄膜基体具有足够的挠曲刚度。

发明内容

提供一种可折式薄膜装置总成，其包含：一可挠性独立式薄膜装置，其具有小于100微米的一厚度。该薄膜装置具有形成于一基体上的电活性层的一堆栈。一保护性无机罩盖层封盖该电活性层的该堆栈且一背侧弹性层背衬该可挠性薄膜装置。一前侧透明弹性层覆盖该可挠性薄膜装置，该前侧透明弹性层具有小于100MPa的一杨氏模量及大于75微米的厚度，其中一挠曲刚度等于或大于该薄膜装置。