由于OLED與TFT-LCD器件在結(jié)構(gòu)、材料屬性和發(fā)光原理上的差異,OLED發(fā)光器件更適合制造柔性屏幕 – Flexible Screen。當(dāng)前柔性屏還被廣泛稱為曲面屏,因為其只是呈現(xiàn)出一個固定的曲面,看上去還不算“柔性”,這是因為由于屏幕還需要玻璃來維護(hù),而玻璃材料有其不可逾越的彎曲障礙。
“柔性”屏幕目前正向“可彎折(Bendable)”和“可折疊(Foldable)”兩個方向發(fā)展,但最終的終極目標(biāo)都是為了達(dá)到“可彎曲(Rollable)”屏幕的狀態(tài)。
而制造柔性屏幕初級階段的“曲面”O(jiān)LED屏幕也隨之帶來幾項設(shè)計與加工工藝上的新探索,其中最主要的包括蓋板玻璃要從2D升級到3D、觸控技術(shù)有所變化和封裝工藝的改變。其中最后一項,也是最關(guān)鍵的一項,因為其直接關(guān)系到柔性屏幕的良率繼而影響量產(chǎn)化的進(jìn)程。
目前OLED硬屏的封裝目前最常用的是以玻璃為襯底的玻璃或金屬蓋板封裝,而柔性器件則以單層和多層薄膜封裝。
OLED有一個致命的弱點(diǎn),怕氧怕水,一旦有氧氣或者水汽進(jìn)入到器件里,就會引起器件壽命的衰減。所以,對于柔性O(shè)LED器件,其壽命問題取決于柔性基板及封裝技術(shù)對于氧氣和水汽的隔阻。基于這一原則,柔性O(shè)LED的基板材料可以有以下三種選擇:超薄玻璃、金屬薄片和聚合物。
含有氧化鋇或者三氧化二鋁的堿式硼玻璃可以作為超薄玻璃,純硼玻璃同樣也可作為超薄玻璃使用。超薄玻璃由于很薄并且脆,因此需要聚合物層來保護(hù)玻璃表面,使得玻璃不受外力的損害以及化學(xué)試劑的腐蝕。
金屬箔片在薄膜封裝中表現(xiàn)出優(yōu)秀的特性。當(dāng)金屬材料的厚度在0.1 mm以下時,其就具有優(yōu)越的可彎曲性,可用于柔性O(shè)LED基板。而且其耐高溫性優(yōu)秀,可承受超過1000攝氏度的高溫;熱膨脹系數(shù)比玻璃和聚合物更加匹配,期間制作過程中可能發(fā)生的問題較少;對氧氣和水汽的隔阻性優(yōu)秀,能有效阻止兩者的侵入。
但金屬箔片作為柔性O(shè)LED基板也存在兩個問題:一、金屬箔片對光的透過率幾乎為0,所以以金屬箔片為基板的OLED器件只能采用頂部發(fā)光結(jié)構(gòu);二、金屬箔片的表面粗糙度較差,需要增加機(jī)械拋光和電化學(xué)拋光工藝組合來解決問題,并且之后需要加入SiOx介質(zhì)層使其表面粗糙度降低。
聚合物襯底與玻璃和金屬箔片相比,具有柔性更好、更耐沖擊等特點(diǎn)。但是由于聚合物襯底不能承受較高的溫度。另外,聚合物襯底相比玻璃而言,其表面平整度較差,在聚合物基板上制備導(dǎo)電電極的成功率較低、電阻率較大。所以用于OLED的聚合物襯底材料需要考慮以下三個問題:1.在可見光范圍內(nèi)應(yīng)該具有95%以上的透射率;2.聚合物所具有的物理化學(xué)性質(zhì),如熱UV穩(wěn)定性和楊氏模量等;3.提高聚合物對于有害氣體的隔阻性能,以及在聚合物襯底上制備電極的成功率,并且降低電阻率。
OLED封裝質(zhì)量的好壞和基底材料的平整度有很大的關(guān)系,柔性O(shè)LED多采用聚合物代替玻璃為基板,目前主要基板材料有polyacrylates(聚丙烯酸酯)、PETS(聚對苯二甲酸乙二醇酯)、fluorinated-polymers(氟化聚合物)、PEN(聚對萘二甲酸乙二醇酯)、parylenes(聚對二甲苯)、PC(聚碳酸酯)等。
其實,上述聚合物材料都不能滿足目前應(yīng)用的要求,水汽滲透率高是所有聚合物基板的致命缺陷。根據(jù)柔性O(shè)LED器件的封裝要求,需要對聚合物表面制備一層或者多層高阻隔性的保護(hù)層。為了減少水汽和氧氣通過聚合物基板滲透到器件內(nèi)部,通常的做法是通過在柔性基板表面沉積多層堆疊結(jié)構(gòu)的無機(jī)薄膜來實現(xiàn),也可以通過粘貼阻隔膜來實現(xiàn)。阻隔膜材料包括SiO2、Si3N4、SiNxOy、Al2O3、AlN和Mg等。阻隔膜一般都是以柔性聚合物基板為基材,在其上通過磁控濺射法、電子束蒸鍍法或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法將無機(jī)氧化物沉積在襯底上形成水汽阻隔膜。
