OLED利用自身發光實現智能手機的最佳顯示畫質。這種OLED制造技術的關鍵在于如何有效地利用自身發光的有機材料。
這篇文章主要學習OLED(有機發光二極管)的核心生產流程中“蒸鍍”之后的“封裝”過程。所謂的“封裝”,即通過這個流程制造的OLED面板,不受外界環境的影響,使其保持長期使用壽命。
說到“封裝”,首先想到的是什么的畫面?似乎會想起零食包裝或者塑料袋,尖端顯示產品的包裝。 為了正確理解這個概念,我將重復“封裝”的術語。
-封裝(Encapsulation):OLED中發光的有機材料和電極對氧氣和水分非常敏感,會使其去發光性能。為了阻止這種現象,需要通過“封裝”的方式,以保留或延長OLED面板的使用壽命。
如上所述,通過有機物自身發光的OLED非常容易受到氧氣和水分的影響。因此,在制造過程中,需要進行密封的過程,防止氧氣和水分滲入到有機材料。零食也為了維持新鮮度進行密封,否則打開包裝后存放不久就會變軟,而且味道也會消失。而OLED面板也要通過密封來保存有機物,這非常重要。
硬屏OLED是如何封裝的?
正如我們在之前的“封裝 第一部分”中所討論的那樣,“封裝”過程就是密封OLED面板,所以它可以長時間使用而不受外界的影響。
-封裝(Encapsulation):OLED中發光的有機材料和電極對氧氣和水分非常敏感,會使其去發光性能。為了阻止這種現象,需要通過“封裝”的方式,以保留或延長OLED面板的使用壽命。
密封過程需要三種材料。封裝玻璃,粘合劑和激光。其中大部分是在真空室(由金屬制成的真空結構)中完成的。
讓我們回顧OLED過程的前段步驟。作為開關的LTPS被制造,并且在其上完成有機蒸鍍。但是,蒸鍍的有機材料仍然不能阻擋空氣和濕氣。
當然,并且在切割為智能手機尺寸的單元之前,仍然是原始玻璃尺寸(在切割成所需的顯示器尺寸之前的大型面板玻璃)。單元就是5英寸智能手機制造過程中切成的5英寸大小的面板。封裝過程需要在單元的基礎上進行,也可以在整塊玻璃狀態下進行。
密封過程分為四個階段:
① Cell封裝玻璃制造
② 使用玻璃封膠
③ 放置玻璃
④ 激光密封
我們來看看如下所示的步驟。
首先,將封裝玻璃載入,然后開始清潔。讀過這個系列課程的觀眾感受到了,大多數過程都是從清潔開始的。
使用液體進行濕法清潔是為了去除玻璃制造、包裝和運輸中的污染物。然后進行等離子清洗以去除表面上的有機污染物。通過等離子清潔可以提高之后單元密封的粘附性。
清潔完成后,將密封劑(一種粘合劑材料)涂抹到每個單元邊緣。這個過程被稱為單元密封劑印刷。 在這個過程中,精密度非常重要。然后,在EV基板上覆蓋封裝玻璃后,要用激光將密封劑瞬間加熱并硬化。所以密封劑應該以穩定的厚度,寬度和精確的位置印刷。
印刷完畢后進入干燥階段。通過去除由溶劑(用于溶解其他物質的液體或氣體,涂料稀釋劑等)引起的單元密封內的氣泡,以確保密封質量的穩定性。
下一步是“燒結”。在燒結過程是指,把殘留的溶劑,有機粘合劑等,并且改變單元密封的特性以實現激光密封。
溶劑和粘合劑用于制造密封的熔塊。正如你可以把水泥倒入沙子里,把水倒進沙子里一樣,你可以使用它。因為沙子的特性決定它不會凝聚在一起,你需要粘合劑來固定它。粘合劑也是固體,所以你需要一種溶劑來融化粘合劑。他們充分混合,用于單元密封劑(粘合劑)和密封流程。
最后,融合的封裝玻璃經受再一次的等離子體清潔。通過各種工藝,制造了一個光滑的表面,去除表面吸附的水分和其他吸附劑,以提高附著力。
密封過程的四個階段的第一步,即封裝玻璃制備,現在已經結束。下一步是在單元玻璃邊緣上打印邊框密封劑,如下圖所示,用于密封玻璃側面。
以下是封裝過程的第三階段:“膠結”。膠結是將玻璃和玻璃密封上下疊加到現有蒸鍍工藝上的過程。通過這個過程,分離的OLED玻璃合并為一個。
它使用UV(紫外線)設備來加固邊緣密封。這種硬化的密封劑負責防止外部空氣和水分的滲透,保持內部氣壓等等。
這是最后一個階段,“單元密封”。膠結過程在整塊玻璃上進行,激光設備將激光照射到放置在每個單元上的密封劑上,以進行即時熔化和膠結過程。
一旦所有四個步驟完成,一個單一的玻璃OLED面板就完成了。在下一步中,進行單元處理并按照單元大小進行切割。在單元加工完成后,被剪切過的單元面板,將經過以智能手機、平板電腦等為目的的模塊工程,然后再傳送給各個電子設備的制造商。
柔性OLED屏是這樣封裝的……
柔性封裝過程也是分為四個階段:
① Cell封裝玻璃制造
② 使用玻璃封膠
③ 放置玻璃
④ 激光密封
在上述步驟中,您可以看到重復使用的單詞。就是“玻璃”一詞。 普通的OLED(剛性)面板使用玻璃作為基材,而封裝材料也使用玻璃。這與柔性OLED面板不同,首先不需要彎曲,所以即使面板的頂部和底部都是玻璃,也沒有問題。
但是,柔性面板就應該靈活自如,所以不能在面板上使用玻璃材料。雖然可以將玻璃加工得很薄,但還不足以命名為“柔性”。因此,為了制造柔性OLED,基板必須由稱為PI(聚酰亞胺)的柔性材料制成,而不是玻璃。
不僅可以靈活的彎曲,而且它采用薄膜封裝(TFE)方法,能夠有效地阻止空氣和水分滲入到OLED有機層。
乍一看,它好像沒有什么不同于普通的剛性OLED封裝。 那么讓我們來看一下橫截面。
一般來說,剛性OLED的每個單元在邊框上都有熔接密封。而如圖中所示。薄膜封裝上面部分和側面部分是同一材料。它是一種整體封裝,因為它不是另外的材料覆蓋,而是在完成蒸鍍步驟的面板上形成薄膜封裝材料。為了制造可靈活彎曲的柔性顯示屏,有必要以這樣的方式將適合于此的材質用薄膜的方式組成封裝。
當您放大薄膜封裝的橫截面時,會看到薄膜封裝由多個層組成。與使用單層玻璃覆蓋的傳統OLED不同,薄膜封裝使用無機/有機薄膜的多層結構。通過交替地形成無機膜/有機膜,使得空氣和水分的滲透路徑被延長,并且很難到達發光層。#p#分頁標題#e#
那么,為什么我們要是使用無機和有機膜交替的結構呢?
理想角度講,最好是單層封裝。因為這樣厚度薄,材料較少,而且工藝也會變得簡單。使用無機薄膜,可以很好地防止水合物和空氣滲入,但由于無機材質的特性,很容易產生particle(小灰塵),或被稱為“針孔”,空氣和水分將通過這一途徑滲透。因此,目前只有2個層以上才能有效防止滲透。
那么有機薄膜的作用是什么呢?有機薄膜基本上是一種海綿狀物質。有機分子的間隙比水分子大,所以有機分子不可以用來防止滲透。有機薄膜用于平整化有機膜用于平整化(planarization)。有機薄膜沉積在首先形成的無機薄膜上,幫助形成質量較好的第二層無機薄膜。
今天,我們研究了用于柔性OLED制造的薄膜封裝。
如果氧氣(O2)滲透到面板的間隙中,則處在EML的最上層的陰極部分和EIL層之間的接觸區域(界面)發生氧化,使得陰極和EIL變寬并且接觸變得很差。如果發生這種情況,電子將不能在陰極和EIL之間正常傳輸,從而導致部分像素不能發光(黑點)。
水分滲透時也存在問題。當水(H2O)穿透面板的微小間隙時,水中的氫通過電化學反應與氧分離,產生的氫氣(H2)會形成氣泡。這些氣泡使陰極層浮動,使電子難以在陰極和EIL之間傳輸。就像氧氣滲透一樣,這也會產生黑點。
尤其是,當封裝不能正常工作時,氧氣和水分并不會停留在一個地方,而是繼續擴散,產生的黑點會繼續蔓延。所以封裝在制造階段非常重要。
圖片是為了說明,實際的封裝是在整個面板的邊緣做成的。實際的結構可能和圖片有所不同。
那么封裝如何封鎖這些外部影響呢?典型的OLED封裝如上圖所示,是在以LTPS基板的OLED面板上覆蓋封裝玻璃。玻璃用于防止空氣和水分滲透到玻璃和面板層之間,熔塊通過激光熔化并固化以粘合玻璃和面板。上部采用玻璃密封,側面是熔塊密封阻隔氧氣和水分的,使OLED面板中的有機材料可以毫無損傷地發揮自己的功能。
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