OLED器件的封装资料.pdf

OLEDOLED 器件器件封装封装 一、一、 OLEDOLED 器件封装的目前状况器件封装的目前状况 OLED 器件的寿命是目前困扰 OLED 产业发展的关键问题 影响 OLED 器件寿命的因 素很多，有物理方面的，如功能层界面，阴极材料，驱动方式，基板玻璃中钠离子向 OLED 有基层迁移等；也有化学方面的，如阴极氧化，有机材料的晶化等尽管人们对 OLED 的 失效机理还不完全清楚， 但有许多研究成果表明了 OLED 器件内部水汽的存在是影响 OLED 的寿命主要因素通过大量的成果与分析，我们认为 OLED 失效的主要原因可以概括为 OLED 器件的微型电解池失效模型， 因为 OLED 器件属于直流电流驱动型的器件， 当 OLED 处于工作状态时， 如果器件内部有水蒸汽的话， 在器件内部就会产生器件内部就会构成一个 微型的电解池，电化学反应，产生的反应气体就会将金属阴极与有机功能层分离，导致器件 的根本性失效OLED 器件所用的金属阴极一般都是铝，是比较活泼的金属，也易与渗透进 来的水气发生反应，形成电阻值很大的介质层，相当于在器件内部串联了一个大电阻，这也 会影响器件的亮度另外，水和氧气还会与有机材料发生化学反应，这些反应都会引起器件 的失效。

因此，研究有机发光器件的封装对于提高器件的效率，延长器件的寿命具有重要 的意义 吸水材料：一般 OLED 的生命周期易受周围水气与氧气所影响而降低水气来源主要 分为两种：一是经由外在环境渗透进入组件内，另一种是在 OLED 工艺中被每一层物质所 吸收的水气 为了减少水气进入组件或排除由工艺中所吸附的水气， 一般最常使用的物质为 吸水材(Desiccant)Desiccant 可以利用化学吸附或物理吸附的方式捕捉自由移动的水分 子，以达到去除组件内水气的目的 工艺及设备开发：，为了将 Desiccant 置于盖板及顺利将盖板与基板黏合，需在真空环 境或将腔体充入不活泼气体下进行，例如氮气值得注意的是，如何让盖板与基板这两部分 工艺衔接更有效率、 减少封装工艺成本以及减少封装时间以达最佳量产速率， 已俨然成为封 装工艺及设备技术发展的 3 大主要目标 二、二、 OLEDOLED 器件封装的主要器件封装的主要失效失效模式模式 1)1) 气体的渗透气体的渗透 当物质内有浓度梯度、应力梯度、化学梯度和其他梯度存在的条件下，由于热运动而导 致原子的定向迁移，从宏观上表现出物质的定向输送，这个输送过程成为扩散。

扩散是一种 传至过程有高浓度区向低浓度区的扩散叫顺扩散，又称吓跑扩散其他在固体中的扩散主 要通过传至过程，其本质是粒子不规则的布朗运动 从不同的角度对扩散进行分类渗透理论是溶质渗透模型的简称 传至理论模型之一 这 一模型是双模理论忽略了形成浓度梯度的时间的情况 它的理论是： 在设备中进行传至过程 而当气液还未接触时，整个气相或液相内的溶质是均匀的当气液一开始接触，溶质才渐渐 溶于液相中，随着气液接触时间的增长，积累在液膜内的溶质量也逐渐增多，溶质从相界面 向液膜深度方向逐步渗透，直至建立起稳定的浓度梯度这一段时间称之为过度时间按渗 透理论预计的传至速率比双模理论的为大 本理论建立在双模理论的基础上， 只是强调了形 成浓度梯度的过度阶段； 因讨论的是从气液界面至液相主体的传至， 渗透理论的主要对象为 液膜控制的吸收 任何材料均可能渗透一定的气体，从微观角度来看，渗透过程是按以下步骤进行的： a) 首先，气体原子或分子碰撞到真空器壁的外表面； b) 被器壁外表面吸附； c) 吸附时有的气体分子能离解成原子态； d) 气体在进入一侧的壁面表层达到一个平衡的溶解度； e) 由于浓度梯度的存在，气体表面的另一侧扩散； f) 气体扩散的器壁的另一面重新结合成分子态后释放；或气体扩散到器壁的另一面后 解吸和释出。

2 2））气体在固体中的溶解气体在固体中的溶解 出了扩散之外，溶解过程也很重要，气体在固体中的溶解一般有以下五步骤;1 先吸附 在固体表面上；2 对于金属，气体分子要离解成原子态，对于大多数非金属材料，分子不 会离解；3 在表层达到饱和溶解度；4 因浓度梯度气体向内扩散；5 分散的分子或原子与 材料相互反应 气体在固体中的溶解度于其他-固体配组的性质、气体压强、温度等有关除了固体材 料本身的性质外，温度和压力也是影响气体溶解度的主要因素 3 OLED3 OLED 器件封装的主要方法器件封装的主要方法 1 1））盖板封装（现用的封装模式）盖板封装（现用的封装模式） 传统的 OLED 封装技术是在水、 氧含量低于 1ppm 的手套箱中完成的 将封装盖由调 整好程序的自动点胶机完成 UV 胶的涂覆，经过过度室气体置换，传至手套箱内，进行干燥 剂贴敷工作完成后经过手套箱机械手传至封装室内再将制作好的 OLED 基片由封装室 内的机械手从 UNLOADING 中传至封装室内，经过制作好的夹具将基片与封装片对准，并 抽真空，将基片与封装片压倒一起完成后，充氮气，用紫外光将 UV 胶固化经过 UV 曝 光后就形成了一个与大气环境隔开的壁障，该壁障能有效地防止空气中的水-氧进入到器件 内部，避免了与之发生反应。

2 2 ））多层薄膜封装多层薄膜封装 BARIX 封装技术是美国 VIREX SYSTEM 公司开发的多层薄膜封装技术BARIX 阻 挡层是基于真空镀膜工艺制备的有机-无机交替多层膜结构，这种封装结构可以塑料衬底进 行改性，改善塑料衬底的表面平整度，并可以大大增加水气-氧阻隔性能BARIX 技术首先 快速在冷却的塑料衬底上蒸镀一层丙烯酸类树脂单体， 然后将无机介质层薄膜沉积在聚合物 薄膜层上，作为阻挡水和氧扩散的“屏障”，要求在这种无机物介质材料薄膜内几乎没有针孔 和晶粒边缘缺陷， 才能使密封性能更好 阻挡层的性能可通过改变薄膜覆盖层中聚合物和无 机物膜层数合成分加以调控 OLEDOLED 的的彩色彩色化技术化技术 一、一、 CCCCD D 介绍介绍 CCD：电荷藕合器件图像传感器 CCD（Charge Coupled Device），它使用一种高感 光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字 信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存， 因而可以轻而易举地把数据 传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。

CCD 由许多感 光单位组成，通常以百万像素为单位当 CCD 表面受到光线照射时，每个感光单位会将电 荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面 CMOS：互补性氧化金属半导体 CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）和 CCD 一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体CMOS 的制造技术和一般计算机芯 片没什么差别，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在 CMOS 上共存着带 N（带–电） 和 P（带+电）级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪 录和解读成影像然而，CMOS 的缺点就是太容易出现杂点, 这主要是因为早期的设计使 CMOS 在处理快速变化的影像时，由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象 CCD 的优势在于成像质量好，但是由于制造工艺复杂，只有少数的厂商能够掌握，所以导 致制造成本居高不下，特别是大型 CCD，价格非常高昂在相同分辨率下，CMOS 价格比 CCD 便宜，但是 CMOS 器件产生的图像质量相比 CCD 来说要低一些到目前为止，市面 上绝大多数的消费级别以及高端数码相机都使用 CCD 作为感应器； CMOS 感应器则作为低 端产品应用于一些摄像头上，若有哪家摄像头厂商生产的摄想头使用 CCD 感应器，厂商一 定会不遗余力地以其作为卖点大肆宣传，甚至冠以“数码相机”之名。

一时间，是否具有 CCD 感应器变成了人们判断数码相机档次的标准之一 CMOS 影像传感器的优点之一是电源消耗量比 CCD 低， CCD 为提供优异的 影像品质，付出代价即是较高的电源消耗量，为使电荷传输顺畅，噪声降低，需 由高压差改善传输效果但 CMOS 影像传感器将每一画素的电荷转换成电压， 读取前便将其放大， 利用 3.3V 的电源即可驱动， 电源消耗量比 CCD 低 CMOS 影像传感器的另一优点，是与周边电路的整合性高，可将 ADC 与讯号处理器整 合在一起，使体积大幅缩小 二、二、OLEDOLED 彩色化模式彩色化模式 显示器全彩色是检验显示器是否在市场上具有竞争力的重要标志， 因此许多全彩色化技 术也应用到了 OLED 显示器上，按面板的类型通常有下面三种:RGB 象素独立发光，光色转 换(Color Conversion)和彩色滤光膜(Color Filter) 1 1））RGBRGB 象素独立发光象素独立发光 利用发光材料独立发光是目前采用最多的彩色模式它是利用精密的金属荫罩与 CCD 象素对位技术，首先制备红、绿、蓝三基色发光中心，然后调节三种颜色组合的混色比，产 生真彩色，使三色 OLED 元件独立发光构成一个象素。

该项技术的关键在于提高发光材料 的色纯度和发光效率，同时金属荫罩刻蚀技术也至关重要 目前，有机小分子发光材料 AlQ3 是很好的绿光发光小分一于材料，它的绿光色纯度， 发光效率和稳定性都很好但 OLED 最好的红光发光小分子材料的发光效率只有 31m/W， 寿命 1 万小时，蓝色发光小分子材料的发展也是很慢和很困难的有机小分子发光材料面 临的最大瓶颈在于红色和蓝色材料的纯度、效率与寿命但人们通过给主体发光材料掺杂， 已得到了色纯度、发光效率和稳定性都比较好的蓝光和红光 高分子发光材料的优点是可以通过化学修饰调节其发光波长， 现已得到了从蓝到绿到红 的覆盖整个可见光范围的各种颜色， 但其寿命只有小分子发光材料的十分之一， 所以对高分 子聚合物， 发光材料的发光效率和寿命都有待提高 不断地开发出性能优良的发光材料应该 是材料开发工作者的一项艰巨而长期的课题 随着 OLED 显示器的彩色化、高分辨率和大面积化，金属荫罩刻蚀技术直接影响着显 示板画面的质量，所以对金属荫罩图形尺寸精度及定位精度提出了更加苛刻的要求 2 2））光色转换光色转换 光色转换是以蓝光光色转换是以蓝光 OLEDOLED 结合光色转换结合光色转换 膜阵列，首先制备发蓝光 OLED 的器件，然后利用其蓝光激发光色转换材料得到红光 和绿光，从而获得全彩色。

该项技术的关键在于提高光色转换材料的色纯度及效率这种技 术不需要金属荫罩对位技术，只需蒸镀蓝光 OLED 元件，是未来大尺寸全彩色 OLED 显示 器极具潜力的全彩色化技术之一 但它的缺点是光色转换材料容易吸收环境中的蓝光， 造成 图像对比度下降， 同时光导也会造成画面质量降低的问题 目前掌握此技术的日本出光兴产 公司已生产出 10 英寸的 OLED 显示器 3 3））彩色滤光膜彩色滤光膜 此种技术是利用白光 OLED 结合彩色滤光膜，首先制备发白光 OLED 的器件，然后通 过彩色滤光膜得到三基色， 再组合三基色实现彩色显示 该项技术的关键在于获得高效率和 高纯度的白光它的制作过程不需要金属荫罩对位技术，可采用成熟的液晶显示器 LCD 的 彩色滤光膜制作技术所以是未来大尺寸全彩色 OLED 显示器具有潜力的全彩色化技术之 一，但采用此技术使透过彩色滤光膜所造成光损失高达三分之二目前日本 TDK 公司和美 国 Kodak 公司采用这种方法制作 OLED 显示器 RGB 象素独立发光，光色转换和彩色滤光膜三种制造 OLED 显示器全彩色化技术，各 有优缺点可根据工艺结构及有机材料决定。