近日，一名数码博主在线下购买一部小米10，出现了前置挖孔镜头黑斑的情况。这名数码博主拍了视频上传到微博之后，小米10手机屏幕质量的问题引起了大家关注。这个屏幕问题叫做葫芦屏，就是在小米时手机左上角的屏幕挖孔有一块黑点。



简单放一张图给大家展示一下，正常情况下屏幕挖孔应该是严格的圆形，如果在打孔的过程中出现了问题，就会造成圆形屏幕周围黑斑，出现的结果就是屏幕除了圆形挖孔之外，还出现了多余的黑点，整体呈现葫芦状，因此被大家称为葫芦屏。




其实所谓的葫芦屏只存在打孔屏中，这张图里1是摄像头，2是在屏幕打孔的过程中出现问题形成了一种近视圆形的黑斑区域，这个区域和摄像头位置看起来就是一个葫芦的形状，所以被大家戏称为葫芦瓶。


葫芦屏是一种黑斑不良，属于OLED特有的封装漏气问题，是一种不可逆的损坏。


一、葫芦瓶和OLED封装有啥关系？


OLED中发光的有机材料和电极对氧气和水分非常敏感，会使其去发光性能。为了阻止这种现象，需要通过“封装”的方式，以保留或延长OLED面板的使用寿命。

如上所述，通过有机物自身发光的OLED非常容易受到氧气和水分的影响。因此，在制造过程中，需要进行密封的过程，防止氧气和水分渗入到有机材料。零食也为了维持新鲜度进行密封，否则打开包装后存放不久就会变软，而且味道也会消失。而OLED面板也要通过密封来保存有机物，这非常重要。


而葫芦屏的产生就是由于OLED的局部发光材料逐渐被氧气氧化而造成的，整个变化过程快的话几个小时完成，慢的话几天完成。这种漏气情况，对于有些手机会表现为开机就有。但对于大部分手机来说，会表现为一开始没有，当受到外界因素影像(通常为压力)会有几率导致封装漏气，逐渐出现。也就是说，即使前期没有出现葫芦屏，后期还是有扩散的可能性，潜伏期或长或短。


二、柔性OLED屏之TFE


柔性封装过程也是分为四个阶段:

Cell封装玻璃制造


使用玻璃封胶


放置玻璃


激光密封


在上述步骤中，我们可以看到重复使用的单词就是“玻璃”一词。普通的OLED（刚性）面板使用玻璃作为基材，而封装材料也使用玻璃。这与柔性OLED面板不同，首先不需要弯曲，所以即使面板的顶部和底部都是玻璃，也没有问题。


中小尺寸Glass AMOLED到Flexible AMOLED封装结构



但是，柔性面板就应该灵活自如，所以不能在面板上使用玻璃材料。虽然可以将玻璃加工得很薄，但还不足以命名为“柔性”。因此，为了制造柔性OLED，基板必须由称为PI（聚酰亚胺）的柔性材料制成，而不是玻璃。


不仅可以灵活的弯曲，而且它采用薄膜封装（TFE）方法，能够有效地阻止空气和水分渗入到OLED有机层。




当放大薄膜封装的横截面时，我们可以看到薄膜封装由多个层组成。与使用单层玻璃覆盖的传统OLED不同，薄膜封装使用无机/有机薄膜的多层结构。通过交替地形成无机膜/有机膜，使得空气和水分的渗透路径被延长，并且很难到达发光层。


为什么使用无机和有机膜交替的结构？理想角度讲，最好是单层封装。因为这样厚度薄，材料较少，而且工艺也会变得简单。使用无机薄膜，可以很好地防止水合物和空气渗入，但由于无机材质的特性，很容易产生particle(小灰尘)，或被称为“针孔”，空气和水分将通过这一途径渗透。因此，目前只有2个层以上才能有效防止渗透。


那么有机薄膜的作用是什么呢？有机薄膜基本上是一种海绵状物质。有机分子的间隙比水分子大，所以有机分子不可以用来防止渗透。有机薄膜用于平整化有机膜用于平整化（planarization）。有机薄膜沉积在首先形成的无机薄膜上，帮助形成质量较好的第二层无机薄膜。


三、单层和多层薄膜封装


单层薄膜封装

这种封装方法一般是利用等离子体化学气相沉积(PECVD)或真空蒸镀技术，在基板上和器件上制备一层阻挡层，以此来阻挡水汽和氧气的渗透。


如果要用单层膜对FOLED(柔性有机电致发光器件)进行封装，应该采用几乎没有针孔和晶粒边界缺陷无机物薄膜，才能使密封性更好。


韩国Elia TECH于2002年研究出这种薄膜封装技术，是在基板背面形成薄膜覆层，借此阻断造成OLED亮度不足与出现黑点等致命性缺陷的水分或空气。


且由于可不使用玻璃或金属板、干燥剂，可将OLED模块的厚度由过去的2.1mm缩减到小于1.1mm，并节省50%以上的成本。


多层薄膜封装

另外一个比较有效的方法是在聚合物基板和有机发光器件上采用多层薄膜包覆密封，也就是常说的Barix封装技术。


方法是用覆膜材料对柔性有机发光器件进行密封包装，该混合防护层由真空沉积聚合物膜和高密度介电层交替构成，有效地消除了各防护层材料间的相互影响。


在Barix封装技术中所用的聚合物膜层能使衬底表面光滑，聚合物在真空中沉积并交联，形成一种非共形的聚丙烯酸酯膜，然后将介电质薄膜层的层数和成分加以调控。Barix结构的最后一层为ITO层，可作为有机发光二极管的阳极。


制成的衬底的透过率在可见光谱区大于80％，而膜层的电阻小于40Ω。


目前多层薄膜封装技术主要包括两层功能层，一种是阻水层(Barrier)，另外一种是缓冲层(Buffer)。OLED和一般早期的TFT的制程，最大区别是一个低温制程，通常情况下，低温制程的薄膜没有高温的好。因此，如何用低温制程OLED封装薄膜成为了技术重点。那么，阻水层和缓冲层分别是如何制备的呢？


首先是阻水层，阻水层的主要作用是阻挡水汽，主要采用氮化硅制备。氮化硅是一个很好的阻水材料，最新的技术是物理气相沉积（PVD），也可以用化学气相沉积（CVD）的方式。另外从长远来看，原子层沉积（ALD）技术在未来有望取代前面两种技术。因为ALD是致密度非常高的阻水层，但目前ALD技术的缺点在于弯曲角度上，较薄的ALD成膜弯曲多次后会有龟裂的现象。


其次是缓冲层，一般采用有机材料，并采用低温成膜技术。因为低温成薄会让水汽穿透的路线变长，延缓OLED本身寿命。缓冲层的另外一个作用是使得OLED表面平整化。最早制备缓冲层是用氧化铝和一个有机层，交错成5-7层来做封装层。这种技术的缺点在于可能存在Particle的问题，而且应用度和柔性不是非常合适。


目前制备缓冲层使用的技术是印刷和蒸镀。蒸镀的最大限制是材料的选择，如果材料利用率不高就会造成的成本升高。此外，大概平均10天左右必须做整个蒸镀腔体的清洁，产能也会因此受到限制。目前市场主流似乎是采用印刷的方式制备缓冲层，尤其是在制备第一层材料的时候，印刷技术的使用率非常高。


结语


如果氧气（O2）渗透到面板的间隙中，则处在EML的最上层的阴极部分和EIL层之间的接触区域（界面）发生氧化，使得阴极和EIL变宽并且接触变得很差。如果发生这种情况，电子将不能在阴极和EIL之间正常传输，从而导致部分像素不能发光（黑点）。


水分渗透时也存在问题。当水（H2O）穿透面板的微小间隙时，水中的氢通过电化学反应与氧分离，产生的氢气（H2）会形成气泡。这些气泡使阴极层浮动，使电子难以在阴极和EIL之间传输。就像氧气渗透一样，这也会产生黑点。


尤其是，当封装不能正常工作时，氧气和水分并不会停留在一个地方，而是继续扩散，产生的黑点会继续蔓延。所以封装在制造阶段非常重要。



图片是为了说明，实际的封装是在整个面板的边缘做成的。实际的结构可能和图片有所不同。


那么封装如何封锁这些外部影响呢？典型的OLED封装如上图所示，是在以LTPS基板的OLED面板上覆盖封装玻璃。玻璃用于防止空气和水分渗透到玻璃和面板层之间，熔块通过激光熔化并固化以粘合玻璃和面板。上部采用玻璃密封，侧面是熔块密封阻隔氧气和水分的，使OLED面板中的有机材料可以毫无损伤地发挥自己的功能。


来源： OLEDindustry