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然而由于PECVD形成的薄膜存在一定密度的缺陷，而且一旦有異物存在時(shí)，PECVD薄膜很容易就會(huì)失效，因此考慮在兩層無機(jī)層中增加一層由噴墨印刷（IJP）制作的緩沖層，這一緩沖層一方面可以有效覆蓋異物，使得其上的PECVD層能在一個(gè)較平坦的表面沉積；另一方面，有機(jī)材料組成的緩沖層具有更小的楊氏模量，有更強(qiáng)的柔韌性和應(yīng)力緩沖能力。有利于提高顯示屏幕的彎折和可靠性能。

隨著顯示屏幕形態(tài)的不斷發(fā)展，進(jìn)一步降低彎折半徑的需求越來越高，這就對(duì)薄膜封裝的厚度提出了更高的要求，當(dāng)前PECVD制備的無機(jī)阻隔層至少都要在500nm以上才能保證OLED的長期使用。而有機(jī)緩沖層一般也需要達(dá)到8~14um才能有效覆蓋制程中的缺陷。

薄膜封裝的薄膜幾乎覆蓋整個(gè)顯示屏，其厚度是影響整個(gè)屏幕在彎折時(shí)應(yīng)力強(qiáng)度的一個(gè)重要考慮點(diǎn)，對(duì)應(yīng)可柔性，厚度往往越小越好。然而當(dāng)前PECVD制備的無機(jī)阻隔層已無法繼續(xù)降低，在膜厚減薄的情況下仍能保證水氧阻隔性能的封裝技術(shù)是薄膜封裝的重要研發(fā)方向之一。

原子層沉積（ALD）技術(shù)可以在低溫下制備具有較高體密度、低缺陷低針孔密度的致密薄膜，因此膜厚為幾十納米薄膜的阻隔性即可媲美PECVD制作薄膜的幾百納米薄膜，也因此，ALD也成為替代PECVD的候選技術(shù)之一。

實(shí)際上，原子層沉積在半導(dǎo)體高端芯片和光伏領(lǐng)域已被導(dǎo)入量產(chǎn)線，在顯示領(lǐng)域，隨著其薄膜封裝性能的研發(fā)從高校實(shí)驗(yàn)室到領(lǐng)域內(nèi)研究機(jī)構(gòu)的推進(jìn)，結(jié)合噴墨印刷等有機(jī)緩沖層一同形成可靠的薄膜封裝結(jié)構(gòu)，其實(shí)際應(yīng)用也逐漸嶄露頭角：

在OLED封裝結(jié)構(gòu)上，仍采用量產(chǎn)常用的無機(jī)-有機(jī)-無機(jī)3疊層結(jié)構(gòu)。通過在較大的玻璃基板（100x100mm）上制備OLED顯示器和IGZO-AMOLED柔性顯示器進(jìn)行了封裝相關(guān)性能驗(yàn)證后的結(jié)果顯示：一是噴墨打印可以在原子層沉積薄膜上有效成膜，不僅鋪展良好，接觸角低至11.1°，而且邊緣直線性良好。二是OLED顯示屏性能良好，在常規(guī)環(huán)境放置363天后未失效，在60℃/85%RH狀態(tài)下，T95為300小時(shí)，三是OLED顯示屏在彎折后仍能有效顯示^[1]。

韓國電子與電信研究所（ETRI）的Byoung-Hwa Kwon團(tuán)隊(duì)研究了使用該技術(shù)用于OLED新型薄膜封裝（TFE），無機(jī)層為使用PEALD制備的AlOx薄膜，TMA和O₂等離子體作為主要反應(yīng)源，沉積溫度為95℃。有機(jī)緩沖層使用了三星SDI的亞克力型封裝墨水，通過噴墨印刷技術(shù)制得。（參考圖1）

圖1 本文封裝結(jié)構(gòu)及流程示意圖

封裝驗(yàn)證用的器件方面，在較大的玻璃基板（100x100mm）上制備了OLED顯示器和IGZO-AMOLED柔性顯示器。

為了評(píng)估IJP能否在ALD薄膜上有效成膜，在AlOx-ALD薄膜上進(jìn)行了噴墨點(diǎn)陣印刷以評(píng)估鋪展性，結(jié)果顯示鋪展良好。（參考圖2）

圖2 在ALD上TFE-Ink的(c)接觸角，(d)滴墨及鋪展性，(e)邊緣直線性

接著測試了AlOx的密度（3.09g/cm³）、AlOx/IJP/AlOx疊層的透過率(95% @380~780nm)、WVTR(<5x10^-5 g/m²/day)、彎折表現(xiàn)和表面粗糙度(0.99nm)。（參考圖3）

圖3  (a) ALD-AlO_x和TFE-IJP薄膜的折射率與波長關(guān)系曲線(b)測試AlO_x密度的XRR曲線 (c) AlO_x/IIJP/AlO_x、AlO_x/IJP和單層AlO_x三組薄膜的透過率曲線，其中插圖是100x100mm的3疊層薄膜透過率表現(xiàn)(d) AlO_x/IIJP/AlO_x 疊層的WVTR測試曲線(e)3疊層與單層AlO_x在R3.2彎折10次后的WVTR測試對(duì)比，在測試前兩者WVTR均小于10E-5 (f)AFM測試的疊層表面形貌圖

薄膜的測試還只是開始，能否應(yīng)用至OLED顯示屏中才是關(guān)鍵。其中使用AlOx/IJP/AlOx疊層封裝的45x90mm OLED顯示屏性能明顯比單層AlO_x封裝要好。（參考圖4）

圖4 (a)簡單線段控制的OLED顯示屏layout，(b)OLED在常規(guī)環(huán)境下放置0、112、363天后的點(diǎn)亮情況。(c) 25℃/50%RH狀態(tài)下的壽命測試對(duì)比，(d) 60℃/85RH狀態(tài)下的壽命測試對(duì)比

此外，在IGZO-AMOLED顯示屏上也進(jìn)行了點(diǎn)亮和彎折性能評(píng)估。結(jié)果顯示AlO_x/IJP/AlO_x疊層封裝后的顯示屏在彎折后仍能有效顯示，而單層AlO_x封裝的顯示屏在彎折后嚴(yán)重失效。如圖5所示。

圖5 (a) 疊層封裝的20x20mm柔性純OLED器件的點(diǎn)亮與彎折示意圖，(b)單層無機(jī)層封裝的40x40mm柔性AMOLED器件點(diǎn)亮與彎折示意圖(上) 、疊層無機(jī)層封裝的40x40mm柔性AMOLED器件點(diǎn)亮與彎折示意圖(下)

等離子體處理工藝可進(jìn)一步提高阻隔與機(jī)械性能

可實(shí)現(xiàn)柔性顯示是薄膜封裝的優(yōu)勢之一，因此，如何使封裝適應(yīng)更加“柔”的顯示器是薄膜封裝開發(fā)的永恒主題。結(jié)合ALD與IJP時(shí)，引入等離子體處理工藝，在有效提高了疊層的水氧阻隔性的同時(shí)，WVTR從2.5x10^-2提升至6x10^-3 g/m²/day，也增加了疊層的機(jī)械強(qiáng)度，使TFE封裝層無需考慮與中性層的距離也能保證較高的可彎折性^[2]。

福州大學(xué)物理和信息學(xué)院的Guixiong Chen團(tuán)隊(duì)使用TMA和H₂O在熱原子層沉積設(shè)備中制備了AlOx薄膜，接著亞克力系的UV固化型墨水被噴墨印刷至AlOx薄膜上。

固化后，樣品被送至反應(yīng)離子蝕刻（RIE）設(shè)備中并進(jìn)行了SF₆的等離子體處理。反復(fù)執(zhí)行以上步驟直至形成3組無機(jī)-有機(jī)疊層，完成封裝。（參考圖6）

圖6 試驗(yàn)流程示意圖

Chen等對(duì)該薄膜封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行了全面的表征。其中，經(jīng)過SF₆等離子體處理后的有機(jī)薄膜，從平坦的表面變成了粗糙度非常大的具有凹凸結(jié)構(gòu)的表面結(jié)構(gòu)。如下圖7所示：

圖7 經(jīng)過SF₆處理后有機(jī)層的高清SEM圖

從XPS和EDS分析結(jié)果判斷，有機(jī)層表面被氟化并形成了氟碳化合物，這些氟碳化合物使得有機(jī)層表面極性增強(qiáng)，從而可有效減少水汽分子的滲透，有利于WVTR的降低。進(jìn)一步對(duì)比處理后有機(jī)膜與ALD-AlOx形成的疊層的水氧阻隔性，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過處理后的疊層比未處理疊層的WVTR更低。

機(jī)械性能方面，將樣品彎折至半徑3mm，未處理的疊層出現(xiàn)了大量的裂紋，而有機(jī)層經(jīng)過SF₆處理的樣品裂紋非常少。如下圖8所示：

圖8 處理/未處理TFE結(jié)構(gòu)的彎折后裂紋對(duì)比圖

經(jīng)分析推測，經(jīng)處理的TFE結(jié)構(gòu)能具有更好的機(jī)械性能的原因是：一方面，凹凸不平結(jié)構(gòu)能有效降低AlOx薄膜在彎折時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力，而且這樣的非連續(xù)凸起結(jié)構(gòu)使得裂紋不容易擴(kuò)散。另一方面，有機(jī)層表面被氟化之后，其楊氏模量變得更大，從而降低了在90℃的AlOx沉積過程中AlOx與有機(jī)膜之間的熱應(yīng)力，進(jìn)而減少由界面應(yīng)力帶來AlOx膜的應(yīng)變，提高整體TFE的機(jī)械強(qiáng)度。