柔性O(shè)LED的現(xiàn)狀和未來

如今折疊顯示屏,曲面屏等等話題非?;馃帷N覀兛梢栽囅胍幌?,如果顯示屏可以彎曲,那么可以實(shí)現(xiàn)什么樣形狀呢?目前,以下所示的形狀是柔性顯示器的代表性示例 



首先,不易碎展示的是實(shí)現(xiàn)最基本特征的一個(gè)例子。柔性O(shè)LED不使用玻璃,因此它們根本不會(huì)被摔壞。如果您輕輕彎曲顯示屏,則會(huì)看到彎曲的顯示屏,如果您彎曲顯示屏的兩端,則可以制作邊緣彎曲的顯示屏。這種邊緣型智能手機(jī)顯示屏處于這種彎曲形式。


到目前為止,已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用于智能手機(jī)上,預(yù)計(jì)未來將在行業(yè)內(nèi)還會(huì)出現(xiàn)三種主要類型。


可折疊的顯示屏首先可以像錢包一樣折疊。當(dāng)不使用時(shí),將其折疊以使其更小,并且在使用時(shí)可以通過打開實(shí)現(xiàn)更大屏幕顯示,是一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)。接下來是Rollable顯示器,也稱為滾動(dòng)顯示器。

終端設(shè)備能以類似的方式被使用,因?yàn)樗鼩w結(jié)為展開感g(shù)yeotdeon屏幕視圖時(shí),像某種卷幕簾一樣的屏幕。最后,還有一個(gè)可伸展的顯示屏幕,屏幕像拉伸或按下一塊布料一樣拉伸。預(yù)計(jì)將用于可穿戴和時(shí)尚材料等各個(gè)領(lǐng)域。

柔性AMOLED的原理制程


通過自發(fā)光顯示實(shí)現(xiàn)最佳圖像質(zhì)量的OLED。由于其優(yōu)越的圖像質(zhì)量,薄型化和輕量化,OLED已經(jīng)成為移動(dòng)顯示器的主流。然而,OLED的巨大吸引力在于其柔性可以靈活地彎曲屏幕顯示器。諸如LCD之類的常規(guī)顯示器非常難以像光纖一樣靈活地彎曲、折疊甚至拉伸。

今天,給大家介紹當(dāng)前使用的柔性O(shè)LED技術(shù)的原理以及柔性O(shè)LED顯示器的類型。



首先,我們來看看柔性O(shè)LED與傳統(tǒng)剛性O(shè)LED的不同之處。傳統(tǒng)的OLED被稱為剛性O(shè)LED。這是因?yàn)橛米鲗︼@示器的下面基板的保護(hù)基板的封裝材料是玻璃。玻璃是高度可靠的,因?yàn)樗呀?jīng)在顯示領(lǐng)域中使用了很長一段時(shí)間,但幾乎沒有靈活性,如可柔性。剛性O(shè)LED很難實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品型態(tài)的創(chuàng)新,例如自由實(shí)現(xiàn)智能手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備的能力。


那么,柔性O(shè)LED可以用什么樣的材料來代替玻璃呢?從現(xiàn)在開始來來了解這個(gè)秘密吧。


剛性O(shè)LED有兩個(gè)主要的玻璃工藝。一個(gè)是上面提到的玻璃基板,另一個(gè)就是玻璃封裝。柔性O(shè)LED使用PI(聚酰亞胺)作為下基板,代替剛性O(shè)LED中的玻璃基板;使用薄膜封裝(TFE)代替玻璃封裝。它不僅靈活性強(qiáng),而且可以使現(xiàn)有玻璃的面積減少一小部分,而且重量更輕。


聚酰亞胺(PI)


PI是一種具有柔韌性的塑料材料,但它可以像玻璃一樣與TFT和其上的有機(jī)層堆疊在一起。這是使電路板更靈活的第一個(gè)關(guān)鍵。



但是PI首先是液體。為了用作制造顯示器如TFT和蒸發(fā)的襯底,首先將PI材料涂布在被稱為載體玻璃的玻璃襯底上,然后固化。



接下來,使用類似于剛性O(shè)LED的TFT,蒸發(fā)和封裝工藝,并且使用激光去除載體玻璃。這個(gè)過程被稱為玻璃基板的激光剝離,這類似于構(gòu)建模具并在稍后將其移除的方法。


薄膜封裝(TFE)取代玻璃封裝


用PI實(shí)現(xiàn)柔性O(shè)LED的另一關(guān)鍵技術(shù)是TFE。



在傳統(tǒng)的剛性O(shè)LED中,玻璃用于封裝有機(jī)層的頂部。這是阻止空氣和濕氣的最普通但最強(qiáng)大的方式,但它不適合用于柔性顯示器,因此需要一種方法來保持其功能性和可柔性。TFE是一種在有機(jī)材料層上堆疊無機(jī)膜/有機(jī)膜以防止外界污染的技術(shù)。無機(jī)膜可以防止?jié)B透,但是由于無機(jī)膜的性質(zhì)不均勻,因此插入有機(jī)膜有助于穩(wěn)定無機(jī)膜。



只有當(dāng)PI、TFT(薄膜晶體管)、有機(jī)EV(蒸發(fā))和TFE工藝全部完成時(shí),才能完成柔性O(shè)LED顯示。只有這樣,這個(gè)面板才可以被每個(gè)終端制造商以所需的型態(tài)自由使用。這些柔性的OLED也已應(yīng)用于包括Galaxy Note8在內(nèi)的最新智能手機(jī)中使用的邊緣設(shè)計(jì)智能手機(jī)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)因情感增強(qiáng)而變得越來越流行。


柔性O(shè)LED存在哪些問題?


2003年,臺灣交通大學(xué)OLED試驗(yàn)室的陳金鑫教授研究開發(fā)出可卷曲OLED(也叫柔性O(shè)LED,即FOLED)。


傳統(tǒng)的OLED器件采用玻璃作基板,在其上鍍一層ITO導(dǎo)電薄膜作為有機(jī)電致發(fā)光顯示器的陽極,而柔性O(shè)LED則用塑料襯底代替了玻璃襯底。

柔性O(shè)LED的優(yōu)勢很多,今天我們來看一看柔性O(shè)LED面臨著什么問題。


選擇柔性襯底作為OLED的基板時(shí),由于襯底本身的性質(zhì),給器件和制作過程帶來了很多問題。


平整性較差

通常柔性襯底的平整性要比玻璃襯底差,這不符合表面要求。大部分淀積技術(shù)是共形的,制備的薄膜會(huì)復(fù)制襯底的表面形態(tài),使得襯底以上的各層都凹凸不平。這會(huì)造成器件的短路,引起器件損壞。


熔點(diǎn)低

柔性襯底的熔點(diǎn)很低,而OLED基板的工藝溫度卻很高,所以,在制作過程中柔性襯底會(huì)變形甚至熔化14]。即使溫度較低的環(huán)境中,柔性襯底尺寸也不穩(wěn)定,這給多層結(jié)構(gòu)的OLED制作在精確地整齊排列上帶來了很大的困難。


壽命短

OLED對水蒸汽和氧氣都比較敏感,而大部分柔性襯底的水、氧透過率均比較高。

當(dāng)水汽和氧氣進(jìn)入到器件內(nèi)部時(shí),會(huì)影響陰極與發(fā)光層之間的粘附性、使有機(jī)膜層內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

這些都會(huì)導(dǎo)致器件的光電特性急劇衰退,造成器件迅速老化、失效。與玻璃襯底相比,塑料襯底對水汽和氧氣的隔離及對器件防老化的保護(hù)作用都不夠理想,無法滿足顯示器連續(xù)工作超過10000小時(shí)的壽命要求。


ITO薄膜易脫落

為了配合熔點(diǎn)低的柔性襯底,只能在低溫下淀積ITO導(dǎo)電薄膜,制成的ITO導(dǎo)電薄膜電阻率高、透明度差,與柔性襯底之間的粘附性不好,在彎曲時(shí)易折裂,造成器件失效。


由于常用的柔性襯底PET與ITO的熱膨脹系數(shù)相反,在溫度變化時(shí),一個(gè)收縮,另一個(gè)則膨脹,因此ITO薄膜比較容易脫落重。另外,在工作過程中,也會(huì)因?yàn)槠骷l(fā)熱而導(dǎo)致ITO導(dǎo)電薄膜脫落。


FOLED器件的使用壽命影響FOLED使用壽命的主要原因是襯底的水、氧透過率太高。


因此,重點(diǎn)在于如何解決水、氧的滲透:


1、在柔性襯底上淀積一層防止氣體向塑料襯底內(nèi)擴(kuò)散的致密的介電材料,此介電層要無針孔、無晶粒邊界缺陷;


2、為器件加上一個(gè)柔性聚合物蓋板,在基板和蓋板上制作阻擋層用以阻擋水、氧的滲透;


3、采用金屬箔作為FOLED的襯底,箔的水汽透過率低,而且可承受高溫制作工藝,這種FOLED通常為上發(fā)光型OLED;


4、將顯示器密封在干燥的惰性氣體氛圍中,也可以將氧化鈣、氧化鋇等吸附劑加入到顯示器的密封殼中除去殘留在內(nèi)部的水和氧氣;


5、對柔性襯底和制備好的FOLED器件進(jìn)行多層膜包覆密封,這也是目前的發(fā)展、研究重點(diǎn),典型代表技術(shù)是Barix技術(shù)。