浅谈一下OLED封装材料

　　在2017年苹果公司的秋季新品发布会上，iPhoneX搭载的异形刘海OLED屏幕引起产业界和消费者的广泛关注。OLED是继CRT显像管、LCD液晶显示后，基于电致发光的第三代显示技术。其显示性能相比两代显示技术更优异，具有轻、薄、快响应、透明显示、柔性可折叠等优点，被广泛运用于智能手机、汽车电子、智能穿戴设备、VR设备等产品。
　　一、OLED介绍
　　OLED（OrganicLightEmittingDiode），即有机发光二极管，指有机半导体材料和发光材料在电场驱动下，通过载流子注入和复合导致发光的有机半导体器件，OLED具有自发光特性。它的结构类似早餐三明治，有机发光材料像火腿一样，位于阴极和阳极两片面包之间。为了提升发光效率，通常还要在发光层和电极之间插入额外的功能层，例如空穴传输层、电子传输层等。
　　二、OLED基本结构
　　OLED基本结构是在铟锡氧化物（ITO）玻璃上制作一层几十纳米厚的有机发光材料作为发光层，发光层上方有一层低功函数的金属电极，构成类似三明治的结构。OLED的基本结构主要包括：
　　1、基板（透明塑料、玻璃、金属箔）基层用来支撑整个OLED。
　　2、阳极（透明）阳极在电流流过设备时消除电子（增加电子空穴）。
　　3、空穴传输层该层由有机材料分子构成，这些分子传输由阳极而来的空穴。
　　4、发光层该层由有机材料分子（不同于导电层）构成，发光过程在这一层进行。
　　5、电子传输层该层由有机材料分子构成，这些分子传输由阴极而来的电子。
　　6、阴极（可以是透明的，也可以不透明，视OLED类型而定）当设备内有电流流通时，阴极会将电子注入电路。
　　三、OLED工作原理
　　OLED的工作原理大致如下：在OLED器件两端施加正向电压，电子和空穴分别从阴极和阳极向有机功能层注入，经过电子传输层和空穴传输层的迁移，到达发光层；在库仑力的作用下，电子和空穴形成激子（即结合紧密的电子空穴对）。当激子回到基态，能量以光子的形式释放出来时，便有了光。通过调节发光材料的化学结构，可获得红、绿、蓝等多种颜色的器件，从而实现全彩显示。
　　四、OLED种类
　　OLED效率和寿命与器件结构密切相关，目前广泛使用的结构属于三明治夹层结构，即发光层被阴极和阳极像三明治一样夹在中间（一侧为透明电极以便获得面发光效果）的结构。由于OLED制膜温度低，所以一般多使用氧化铟锡玻璃电极（IndiumTinOxide，ITO）作为阳极。在ITO电极上用真空蒸镀法或旋涂法制备单层或多层有机半导体薄膜，最后将金属阴极制备于有机薄膜之上。
　　（1）根据有机半导体薄膜的功能，OLED器件结构大致可以分为以下几大类：单层器件结构、双层器件结构、三层及多层器件结构、叠层串式器件结构、柔性OLED、透明OLED和颜色可调OLED等。
　　（2）根据应用场景，OLED器件大致可以分为以下几类：被动矩阵OLED、主动矩阵OLED、透明OLED、顶部发光OLED、可折叠OLED和白光OLED等。
　　五、OLED制备流程1、OLED的制造原理
　　OLED组件系由n型有机材料、p型有机材料、阴极金属及阳极金属所构成。电子（空穴）由阴极（阳极）注入，经过n型（p型）有机材料传导至发光层（一般为n型材料），经由再结合而放光。一般而言，OLED元件制作的玻璃基板上先溅镀ITO作为阳极，再以真空热蒸镀之方式，依序镀上p型和n型有机材料，及低功函数之金属阴极。由于有机材料易与水气或氧气作用，产生暗点（Darkspot）而使元件不发亮。因此此元件于真空镀膜完毕后，必须于无水气及氧气之环境下进行封装工艺。
　　2、OLED制备工艺
　　（1）ITO基片的清洗和预处理
　　（2）阴极隔离柱制备
　　（3）有机功能薄膜和金属电极的制备
　　（4）彩色化技术
　　（5）封装技术
　　其中封装技术：实现OLED商品化需要解决的首要问题是如何保证器件的稳定发光。因OLED的有机材料对于水汽及氧气等物质非常敏感，因此必须采用各种方法对OLED器件进行有效封装，避免器件与水氧接触，以降低器件的老化速率，延长器件的使用寿命。OLED器件分为玻璃基板和塑料基板，针对不同的基板，封装技术也略有不同。
　　六、OLED失效形式
　　1、恒定电流工作条件下，亮度、效率逐渐下降。
　　2、OLEDs在一定湿度、温度的大气环境中存放一定时间，发光亮度、效率衰减直至发光消失。这一过程体现出的是OLEDs的存贮寿命。
　　3、不管是存贮，还是工作，所有失效的OLED都出现大量的不发光区域黑斑。
　　其中黑斑形成原因主要包括：
　　（1）热效应有机薄层的热不稳定性导致了黑点的形成。
　　（2）有机聚合物材料的化学不稳定性有机分子易受到氧和水的侵蚀，丧失发光能力。
　　（3）金属阴极的不稳定性金属阴极被氧化。
　　（4）金属阴极有机层界面处化学反应水、氧和铝三者所发生的电化学反应会释放出微量气体，造成金属阴极从有机层剥离开来。
　　七、OLED优势与局限性
　　1、OLED功耗更低
　　2、OLED对比度更高
　　3、OLED响应时间更快，动态显示更有优势
　　4、OLED可以做到更薄、易折叠
　　5、OLED寿命更短
　　6、LCD有漏光的缺点
　　7、OLED容易出现烧屏现象
　　8、LCD和OLED都会伤眼，但有所不同
　　八、OLED封装材料
　　1、失效分析
　　OLED器件的老化主要是因为发光层的多数有机物质对于大气中的污染物、氧气以及潮气都十分敏感而引起的。主要原因：
　　（1）OLED阴极的金属材料在空气中或其他含有氧的气氛中发生电化学腐蚀。
　　（2）发光层与氧气发生氧化作用生成的羰基化合物，显著降低OLED的发光量子效率。
　　（3）OLED工作时产生的热量会进一步加剧OLED器件中的发光材料、辅助材料、电极等在空气中的老化。2、点胶工艺
　　OLED封框通常使用点胶机将胶粘剂涂布于封装盖板的四周，然后在氮气环境下将上述封装盖板与已蒸镀上OLED相关材料的下板进行压合，再进行固化。3、点胶要求
　　为了使OLED器件的寿命达到实用要求，通常要求封框胶水汽渗透率小于106g（m2d），氧气渗透率小于103g（m2d）。因此，要实现OLED器件的大规模量产，必须采用合适的封框胶来有效得阻隔水氧气进入OLED器件。4、材料介绍
　　针对OLED封装要求，蕞达科技推出四款具备高水汽阻隔性能的封框胶：EP2238单组分环氧热固胶水、AC2106UV胶水、EP2133UV加热双重固化胶水和AC2994UV湿气固化胶水。
　　（1）EP2418一款单组分环氧热固胶水，低温快速固化，耐冷热冲击和化学品稳定，阻隔水汽性能佳，适合用于整面型固化封装OLED面板制程。
　　（2）AC2106一款UV固化胶水，工艺适用性高，耐弯折，剪切力强，耐高温高湿和长期可靠性，良好的疏水性和阻隔水汽性能，适合OLED屏封框。
　　（3）EP2033一款UV加热双重固化胶水，隔绝水氧性能佳，抗汗液和油脂性能佳，机械强度高，适合用于整面型固化封装OLED面板制程和穿戴式设备OLED封装等。
　　（4）AC2994一款UV湿气固化胶水，高TG，优异的粘结性能，耐高低温循环和长期信赖性，可以起到优异固定和阻隔水氧的作用，能够满足OLED封装的使用要求。