柔性OLED的现状和未来


如今折叠显示屏,曲面屏等等话题非常火热。我们可以试想一下,如果显示屏可以弯曲,那么可以实现什么样形状呢?目前,以下所示的形状是柔性显示器的代表性示例 



首先,不易碎展示的是实现最基本特征的一个例子。柔性OLED不使用玻璃,因此它们根本不会被摔坏。如果您轻轻弯曲显示屏,则会看到弯曲的显示屏,如果您弯曲显示屏的两端,则可以制作边缘弯曲的显示屏。这种边缘型智能手机显示屏处于这种弯曲形式。


到目前为止,已经大规模应用于智能手机上,预计未来将在行业内还会出现三种主要类型。


可折叠的显示屏首先可以像钱包一样折叠。当不使用时,将其折叠以使其更小,并且在使用时可以通过打开实现更大屏幕显示,是一个很大的优点。接下来是Rollable显示器,也称为滚动显示器。

终端设备能以类似的方式被使用,因为它归结为展开感gyeotdeon屏幕视图时,像某种卷幕帘一样的屏幕。最后,还有一个可伸展的显示屏幕,屏幕像拉伸或按下一块布料一样拉伸。预计将用于可穿戴和时尚材料等各个领域。


柔性AMOLED的原理制程


通过自发光显示实现最佳图像质量的OLED。由于其优越的图像质量,薄型化和轻量化,OLED已经成为移动显示器的主流。然而,OLED的巨大吸引力在于其柔性可以灵活地弯曲屏幕显示器。诸如LCD之类的常规显示器非常难以像光纤一样灵活地弯曲、折叠甚至拉伸。

今天,给大家介绍当前使用的柔性OLED技术的原理以及柔性OLED显示器的类型。



首先,我们来看看柔性OLED与传统刚性OLED的不同之处。传统的OLED被称为刚性OLED。这是因为用作对显示器的下面基板的保护基板的封装材料是玻璃。玻璃是高度可靠的,因为它已经在显示领域中使用了很长一段时间,但几乎没有灵活性,如可柔性。刚性OLED很难实现产品型态的创新,例如自由实现智能手机等移动设备的能力。


那么,柔性OLED可以用什么样的材料来代替玻璃呢?从现在开始来来了解这个秘密吧。


刚性OLED有两个主要的玻璃工艺。一个是上面提到的玻璃基板,另一个就是玻璃封装。柔性OLED使用PI(聚酰亚胺)作为下基板,代替刚性OLED中的玻璃基板;使用薄膜封装(TFE)代替玻璃封装。它不仅灵活性强,而且可以使现有玻璃的面积减少一小部分,而且重量更轻。


聚酰亚胺(PI)


PI是一种具有柔韧性的塑料材料,但它可以像玻璃一样与TFT和其上的有机层堆叠在一起。这是使电路板更灵活的第一个关键。



但是PI首先是液体。为了用作制造显示器如TFT和蒸发的衬底,首先将PI材料涂布在被称为载体玻璃的玻璃衬底上,然后固化。



接下来,使用类似于刚性OLED的TFT,蒸发和封装工艺,并且使用激光去除载体玻璃。这个过程被称为玻璃基板的激光剥离,这类似于构建模具并在稍后将其移除的方法。


薄膜封装(TFE)取代玻璃封装


用PI实现柔性OLED的另一关键技术是TFE。



在传统的刚性OLED中,玻璃用于封装有机层的顶部。这是阻止空气和湿气的最普通但最强大的方式,但它不适合用于柔性显示器,因此需要一种方法来保持其功能性和可柔性。TFE是一种在有机材料层上堆叠无机膜/有机膜以防止外界污染的技术。无机膜可以防止渗透,但是由于无机膜的性质不均匀,因此插入有机膜有助于稳定无机膜。



只有当PI、TFT(薄膜晶体管)、有机EV(蒸发)和TFE工艺全部完成时,才能完成柔性OLED显示。只有这样,这个面板才可以被每个终端制造商以所需的型态自由使用。这些柔性的OLED也已应用于包括Galaxy Note8在内的最新智能手机中使用的边缘设计智能手机。产品设计因情感增强而变得越来越流行。


柔性OLED存在哪些问题?


2003年,台湾交通大学OLED试验室的陈金鑫教授研究开发出可卷曲OLED(也叫柔性OLED,即FOLED)。


传统的OLED器件采用玻璃作基板,在其上镀一层ITO导电薄膜作为有机电致发光显示器的阳极,而柔性OLED则用塑料衬底代替了玻璃衬底。

柔性OLED的优势很多,今天我们来看一看柔性OLED面临着什么问题。


选择柔性衬底作为OLED的基板时,由于衬底本身的性质,给器件和制作过程带来了很多问题。


平整性较差

通常柔性衬底的平整性要比玻璃衬底差,这不符合表面要求。大部分淀积技术是共形的,制备的薄膜会复制衬底的表面形态,使得衬底以上的各层都凹凸不平。这会造成器件的短路,引起器件损坏。


熔点低

柔性衬底的熔点很低,而OLED基板的工艺温度却很高,所以,在制作过程中柔性衬底会变形甚至熔化14]。即使温度较低的环境中,柔性衬底尺寸也不稳定,这给多层结构的OLED制作在精确地整齐排列上带来了很大的困难。


寿命短

OLED对水蒸汽和氧气都比较敏感,而大部分柔性衬底的水、氧透过率均比较高。

当水汽和氧气进入到器件内部时,会影响阴极与发光层之间的粘附性、使有机膜层内发生化学反应。

这些都会导致器件的光电特性急剧衰退,造成器件迅速老化、失效。与玻璃衬底相比,塑料衬底对水汽和氧气的隔离及对器件防老化的保护作用都不够理想,无法满足显示器连续工作超过10000小时的寿命要求。


ITO薄膜易脱落

为了配合熔点低的柔性衬底,只能在低温下淀积ITO导电薄膜,制成的ITO导电薄膜电阻率高、透明度差,与柔性衬底之间的粘附性不好,在弯曲时易折裂,造成器件失效。


由于常用的柔性衬底PET与ITO的热膨胀系数相反,在温度变化时,一个收缩,另一个则膨胀,因此ITO薄膜比较容易脱落重。另外,在工作过程中,也会因为器件发热而导致ITO导电薄膜脱落。


FOLED器件的使用寿命影响FOLED使用寿命的主要原因是衬底的水、氧透过率太高。


因此,重点在于如何解决水、氧的渗透:


1、在柔性衬底上淀积一层防止气体向塑料衬底内扩散的致密的介电材料,此介电层要无针孔、无晶粒边界缺陷;


2、为器件加上一个柔性聚合物盖板,在基板和盖板上制作阻挡层用以阻挡水、氧的渗透;


3、采用金属箔作为FOLED的衬底,箔的水汽透过率低,而且可承受高温制作工艺,这种FOLED通常为上发光型OLED;


4、将显示器密封在干燥的惰性气体氛围中,也可以将氧化钙、氧化钡等吸附剂加入到显示器的密封壳中除去残留在内部的水和氧气;


5、对柔性衬底和制备好的FOLED器件进行多层膜包覆密封,这也是目前的发展、研究重点,典型代表技术是Barix技术。


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