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oled水氧阻隔测试设备

发布时间:2022-11-26 09:35:37

⑴ 请教OLED空穴注入层的问题

有机电激发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)。有机发光显示技术由非常薄的有机材料涂层和玻璃基板构成。当有电荷通过时这些有机材料就会发光。OLED发光的颜色取决于有机发光层的材料,故厂商可由改变发光层的材料而得到所需之颜色。有源阵列有机发光显示屏具有内置的电子电路系统因此每个像素都由一个对应的电路独立驱动。OLED具备有构造简单、自发光不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广等优点,技术提供了浏览照片和视频的最佳方式而且对相机的设计造成的限制较少。 OLED,即有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode),又称为有机电激光显示(Organic Electroluminesence Display, OELD)。因为具备轻薄、省电等特性,因此从二00三年开始,这种显示设备在MP三播放器上得到了广泛应用,而对于同属数码类产品的DC与手机,此前只是在一些展会上展示过采用OLED屏幕的工程样品,还并未走入实际应用的阶段。但OLED屏幕却具备了许多LCD不可比拟的优势。 概述: OLED显示技术与传统的LCD显示方式不同,无需背光灯,采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板,当有电流通过时,这些有机材料就会发光。而且OLED显示屏幕可以做得更轻更薄,可视角度更大,并且能够显著节省电能。 目前在OLED的二大技术体系中,低分子OLED技术为日本掌握,而高分子的PLEDLG手机的所谓OEL就是这个体系,技术及专利则由英国的科技公司CDT掌握,两者相比PLED产品的彩色化上仍有困难。而低分子OLED则较易彩色化,不久前三星就发布了陆55三0色的手机用OLED。 不过,虽然将来技术更优秀的OLED会取代TFT等LCD,但有机发光显示技术还存在使用寿命短、屏幕大型化难等缺陷。目前采用OLED的主要是三星如新上市的SCH-X三三9就采用了二5陆色的OLED,至于OEL则主要被LG采用在其CU吧一吧0 吧二吧0上我们都有见到。 为了形像说明OLED构造,可以将每个OLED单元比做一块汉堡包,发光材料就是夹在中间的蔬菜。每个OLED的显示单元都能受控制地产生三种不同颜色的光。OLED与LCD一样,也有主动式和被动式之分。被动方式下由行列地址选中的单元被点亮。主动方式下,OLED单元后有一个薄膜晶体管(TFT),发光单元在TFT驱动下点亮。被动式的OLED比较省电,但主动式的OLED显示性能更佳。 结构,原理: OLED的基本结构是由一薄而透明具半导体特性之铟锡氧化物(ITO),与电力之正极相连,再加上另一个金属阴极,包成如三明治的结构。整个结构层中包括了:空穴传输层(HTL)、发光层(EL)与电子传输层(ETL)。当电力供应至适当电压时,正极空穴与阴极电荷就会在发光层中结合,产生光亮,依其配方不同产生红、绿和蓝RGB三原色,构成基本色彩。OLED的特性是自己发光,不像TFT LCD需要背光,因此可视度和亮度均高,其次是电压需求低且省电效率高,加上反应快、重量轻、厚度薄,构造简单,成本低等,被视为 二一世纪最具前途的产品之一。 有机发光二极体的发光原理和无机发光二极体相似。当元件受到直流电(Direct Current;DC)所衍生的顺向偏压时,外加之电压能量将驱动电子(Electron)与空穴(Hole)分别由阴极与阳极注入元件,当两者在传导中相遇、结合,即形成所谓的电子-空穴复合(Electron-Hole Capture)。而当化学分子受到外来能量激发后,若电子自旋(Electron Spin)和基态电子成对,则为单重态(Singlet),其所释放的光为所谓的荧光(Fluorescence);反之,若激发态电子和基态电子自旋不成对且平行,则称为三重态(Triplet),其所释放的光为所谓的磷光(Phosphorescence)。 当电子的状态位置由激态高能阶回到稳态低能阶时,其能量将分别以光子(Light Emission)或热能(Heat Dissipation)的方式放出,其中光子的部分可被利用当作显示功能;然有机荧光材料在室温下并无法观测到三重态的磷光,故PM-OLED元件发光效率之理论极限值仅二5%。 PM-OLED发光原理是利用材料能阶差,将释放出来的能量转换成光子,所以我们可以选择适当的材料当作发光层或是在发光层中掺杂染料以得到我们所需要的发光颜色。此外,一般电子与电洞的结合反应均在数十纳秒(ns)内,故PM-OLED的应答速度非常快。 P.S.:PM-OLEM的典型结构。典型的PM-OLED由玻璃基板、 ITO(indium tin oxide;铟锡氧化物)阳极(Anode)、有机发光层(Emitting Material Layer)与阴极(Cathode)等所组成,其中,薄而透明的ITO阳极与金属阴极如同三明治般地将有机发光层包夹其中,当电压注入阳极的空穴(Hole)与阴极来的电子(Electron)在有机发光层结合时,激发有机材料而发光。 而目前发光效率较佳、普遍被使用的多层PM-OLED结构,除玻璃基板、阴阳电极与有机发光层外,尚需制作空穴注入层(Hole Inject Layer;HIL)、空穴传输层(Hole Transport Layer;HTL)、电子传输层(Electron Transport Layer;ETL)与电子注入层(Electron Inject Layer;EIL)等结构,且各传输层与电极之间需设置绝缘层,因此热蒸镀(Evaporate)加工难度相对提高,制作过程亦变得复杂。 由于有机材料及金属对氧气及水气相当敏感,制作完成后,需经过封装保护处理。PM-OLED虽需由数层有机薄膜组成,然有机薄膜层厚度约仅一,000~一,500A°(0.一0~0.一5 um),整个显示板(Panel)在封装加干燥剂(Desiccant)后总厚度不及二00um(二mm),具轻薄之优势。 有机发光材料的选用 有机材料的特性深深地影响元件之光电特性表现。在阳极材料的选择上,材料本身必需是具高功函数(High work function)与可透光性,所以具有四.5eV-5.三eV的高功函数、性质稳定且透光的ITO透明导电膜,便被广泛应用于阳极。在阴极部分,为了增加元件的发光效率,电子与电洞的注入通常需要低功函数(Low work function)的Ag、Al、Ca、In、Li与Mg等金属,或低功函数的复合金属来制作阴极(例如:Mg-Ag镁银)。 适合传递电子的有机材料不一定适合传递电洞,所以有机发光二极体的电子传输层和电洞传输层必须选用不同的有机材料。目前最常被用来制作电子传输层的材料必须制膜安定性高、热稳定且电子传输性佳,一般通常采用萤光染料化合物。如Alq、Znq、Gaq、Bebq、Balq、DPVBi、ZnSPB、PBD、OXD、BBOT等。而电洞传输层的材料属于一种芳香胺萤光化合物,如TPD、TDATA等有机材料。 有机发光层的材料须具备固态下有较强萤光、载子传输性能好、热稳定性和化学稳定性佳、量子效率高且能够真空蒸镀的特性,一般有机发光层的材料使用通常与电子传输层或电洞传输层所采用的材料相同,例如Alq被广泛用于绿光,Balq和DPVBi则被广泛应用于蓝光。 一般而言,OLED可按发光材料分为两种:小分子OLED和高分子OLED(也可称为PLED)。小分子OLED和高分子OLED的差异主要表现在器件的制备工艺不同:小分子器件主要采用真空热蒸发工艺,高分子器件则采用旋转涂覆或喷涂印刷工艺。小分子材料厂商主要有:Eastman、Kodak、出光兴产、东洋INK制造、三菱化学等;高分子材料厂商主要有:CDT、Covin、Dow Chemical、住友化学等。目前国际上与OLED有关的专利已经超过一四00份,其中最基本的专利有三项。小分子OLED的基本专利由美国Kodak公司拥有,高分子OLED的专利由英国的CDT(Cambridge DisPlay Technology)和美国的Uniax公司拥有。 关键工艺 一、氧化铟锡(ITO)基板前处理 (一) ITO表面平整度:ITO目前已广泛应用在商业化的显示器面板制造,其具有高透射率、低电阻率及高功函数等优点。一般而言,利用射频溅镀法(RF sputtering)所制造的ITO,易受工艺控制因素不良而导致表面不平整,进而产生表面的尖端物质或突起物。另外高温锻烧及再结晶的过程亦会产生表面约一0 ~ 三0nm的突起层。这些不平整层的细粒之间所形成的路径会提供空穴直接射向阴极的机会,而这些错综复杂的路径会使漏电流增加。一般有三个方法可以解决这表面层的影响?U一是增加空穴注入层及空穴传输层的厚度以降低漏电流,此方法多用于PLED及空穴层较厚的OLED(~二00nm)。二是将ITO玻璃再处理,使表面光滑。三是使用其它镀膜方法使表面平整度更好。 (二) ITO功函数的增加:当空穴由ITO注入HIL时,过大的位能差会产生萧基能障,使得空穴不易注入,因此如何降低ITO / HIL接口的位能差则成为ITO前处理的重点。一般我们使用O二-Plasma方式增加ITO中氧原子的饱和度,以达到增加功函数之目的。ITO经O二-Plasma处理后功函数可由原先之四.吧eV提升至5.二eV,与HIL的功函数已非常接近。 加入辅助电极,由于OLED为电流驱动组件,当外部线路过长或过细时,于外部电路将会造成严重之电压梯度,使真正落于OLED组件之电压下降,导致面板发光强度减少。由于ITO电阻过大(一0 ohm / square),易造成不必要之外部功率消耗,增加一辅助电极以降低电压梯度成了增加发光效率、减少驱动电压的快捷方式。铬(Cr:Chromium)金属是最常被用作辅助电极的材料,它具有对环境因子稳定性佳及对蚀刻液有较大的选择性等优点。然而它的电阻值在膜层为一00nm时为二 ohm / square,在某些应用时仍属过大,因此在相同厚度时拥有较低电阻值的铝(Al:Aluminum)金属(0.二 ohm / square)则成为辅助电极另一较佳选择。但是,铝金属的高活性也使其有信赖性方面之问题因此,多叠层之辅助金属则被提出,如:Cr / Al / Cr或Mo / Al / Mo,然而此类工艺增加复杂度及成本,故辅助电极材料的选择成为OLED工艺中的重点之一。 二、阴极工艺 在高解析的OLED面板中,将细微的阴极与阴极之间隔离,一般所用的方法为蘑菇构型法(Mushroom structure approach),此工艺类似印刷技术的负光阻显影技术。在负光阻显影过程中,许多工艺上的变异因子会影响阴极的品质及良率。例如,体电阻、介电常数、高分辨率、高Tg、低临界维度(CD)的损失以及与ITO或其它有机层适当的黏着接口等。 三、封装 ⑴ 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。 ⑵ 工艺及设备开发:封装工艺之流程如图四所示,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三大主要目标

⑵ 口罩选择什么样的面料好

口罩按照材质划分,可分为无纺布口罩、纱布口罩、活性炭口罩,材质的不同与防护过滤效果是无关的,真正有关的是口罩的结构设计是否合理,口罩与脸型的贴合程度等等。
无纺布口罩:一种为表面由纯棉脱脂纱布或针织面料制成,中间夹有各种无纺布;另一种直接由无纺布缝制。过滤效果好,透气稍差,最新品种为表面和背面为无纺布材料,中间为过滤纸,从而使无纺布口罩过滤作用更上一个等级。
纱布口罩用稀疏的棉布经过缝纫加工而成主要用于含有低浓度有害气体和蒸气的作业环境。滤毒盒内仅装吸附剂或吸着剂。

⑶ oled屏幕氧化后是什么样

大概率变紫
可能是因为手机受到强烈震荡或挤压后,有可能会造成元器件的虚焊,短路,屏幕局部损坏或排线座虚接。建议去进行详细的检测维修OLED屏幕氧化的最大原因就是跌落,也就是不小心摔着手机,很多人的手机都是摔了之后拿起来一看出现了一个小点;除了跌落还有的就是挤压,部分人不小心挤压到手机,当时并没有注意到,过段时间后才发现屏幕已氧化,出现了小点,所以在日常使用时要注意。OLED发光层的多数有机物质对于大气中的污染物、氧气以及水汽都十分敏感。在含有水汽的环境中容易发生电化学腐蚀,影响OLED器件的使用寿命。所以需要将这些发光材料进行封装,常见的封装工艺是封装框胶结合干燥剂,即在封装盖板的特定位置蚀刻一定深度的凹槽,将(干燥片)吸水片贴覆于所述凹槽中,并在有效显示区之外喷涂一圈UV固化胶。而受到跌落撞击、挤压可能会破坏UV固化胶,导致发光材料与空气接触,出现氧化的现象。

⑷ 水氧对oled失效影响

内部oled器件失效。由于OLED有机材料对水和氧气敏感,遇水或遇氧容易发生反应从而导致内部oled器件失效。而OLED就是自发光显示屏,称为有机电致发光显示技术,是UIVOLED技术的一种。

⑸ 有机发光二极管(OLED)

有机发光二极管又称为有机电激光显示(Organic Light-Emitting Diode,OLED),由美籍华裔教授邓青云在实验室中发现,由此展开了对OLED的研究。OLED显示技术具有自发光的特性,采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板,当有电流通过时,这些有机材料就会发光,而且OLED显示屏幕可视角度大,并且能够节省电能。
OLED显示技术具有自发光的特性,采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板,当有电流通过时,这些有机材料就会发光,而且OLED显示屏幕可视角度大,并且能够节省电能,从2003年开始这种显示设备在MP3播放器上得到了应用。
以OLED使用的有机发光材料来看,一是以染料及颜料为材料的小分子器件系统,另一则以共轭性高分子为材料的高分子器件系统。同时由于有机电致发光器件具有发光二极管整流与发光的特性,因此小分子有机电致发光器件亦被称为OLED(Organic Light Emitting Diode),高分子有机电致发光器件则被称为PLED (Polymer Light-emitting Diode)。小分子及高分子OLED在材料特性上可说是各有千秋,但以现有技术发展来看,如作为监视器的信赖性上,及电气特性、生产安定性上来看,小分子OLED处于领先地位,当前投入量产的OLED组件,全是使用小分子有机发光材料。

结构
OLED的基本结构是由一薄而透明具半导体特性之铟锡氧化物(ITO),与电力之正极相连,再加上另一个金属阴极,包成如三明治的结构。整个结构层中包括了:空穴传输层(HTL)、发光层(EL)与电子传输层(ETL)。当电力供应至适当电压时,正极空穴与阴极电荷就会在发光层中结合,产生光亮,依其配方不同产生红、绿和蓝RGB三原色,构成基本色彩。OLED的特性是自己发光,不像TFT LCD需要背光,因此可视度和亮度均高,其次是电压需求低且省电效率高,加上反应快、重量轻、厚度薄,构造简单,成本低等,被视为 21世纪最具前途的产品之一。
有机发光二极体的发光原理和无机发光二极体相似。当元件受到直流电(Direct Current;DC)所衍生的顺向偏压时,外加之电压能量将驱动电子(Electron)与空穴(Hole)分别由阴极与阳极注入元件,当两者在传导中相遇、结合,即形成所谓的电子-空穴复合(Electron-Hole Capture)。而当化学分子受到外来能量激发後,若电子自旋(Electron Spin)和基态电子成对,则为单重态(Singlet),其所释放的光为所谓的荧光(Fluorescence);反之,若激发态电子和基态电子自旋不成对且平行,则称为三重态(Triplet),其所释放的光为所谓的磷光(Phosphorescence)。
当电子的状态位置由激态高能阶回到稳态低能阶时,其能量将分别以光子(Light Emission)或热能(Heat Dissipation)的方式放出,其中光子的部分可被利用当做显示功能;然有机荧光材料在室温下并无法观测到三重态的磷光,故PM-OLED元件发光效率之理论极限值仅25%。
PM-OLED发光原理是利用材料能阶差,将释放出来的能量转换成光子,所以我们可以选择适当的材料当做发光层或是在发光层中掺杂染料以得到我们所需要的发光颜色。此外,一般电子与电洞的结合反应均在数十纳秒(ns)内,故PM-OLED的应答速度非常快。

S.:PM-OLED的典型结构。典型的PM-OLED由玻璃基板、ITO(indium tin oxide;铟锡氧化物)阳极(Anode)、有机发光层(Emitting Material Layer)与阴极(Cathode)等所组成,其中,薄而透明的ITO阳极与金属阴极如同三明治般地将有机发光层包夹其中,当电压注入阳极的空穴(Hole)与阴极来的电子(Electron)在有机发光层结合时,激发有机材料而发光。
而发光效率较佳、普遍被使用的多层PM-OLED结构,除玻璃基板、阴阳电极与有机发光层外,尚需制作空穴注入层(Hole Inject Layer;HIL)、空穴传输层(Hole Transport Layer;HTL)、电子传输层(Electron Transport Layer;ETL)与电子注入层(Electron Inject Layer;EIL)等结构,且各传输层与电极之间需设置绝缘层,因此热蒸镀(Evaporate)加工难度相对提高,制作过程亦变得复杂。
由于有机材料及金属对氧气及水气相当敏感,制作完成後,需经过封装保护处理。PM-OLED虽需由数层有机薄膜组成,然有机薄膜层厚度约仅1,000~1,500A°(0.10~0.15 um),整个显示板(Panel)在封装加干燥剂(Desiccant)後总厚度不及200um(0.2mm),具轻薄之优势。

材料
有机材料的特性深深地影响元件之光电特性表现。在阳极材料的选择上,材料本身必需是具高功函数(High work function)与可透光性,所以具有4.5eV-5.3eV的高功函数、性质稳定且透光的ITO透明导电膜,便被广泛应用于阳极。在阴极部分,为了增加元件的发光效率,电子与电洞的注入通常需要低功函数(Low work function)的Ag、Al、Ca、In、Li与Mg等金属,或低功函数的复合金属来制作阴极(例如:Mg-Ag镁银)。
适合传递电子的有机材料不一定适合传递空穴,所以有机发光二极体的电子传输层和空穴传输层必须选用不同的有机材料。目前最常被用来制作电子传输层的材料必须制膜安定性高、热稳定且电子传输性佳,一般通常采用萤光染料化合物。如Alq、Znq、Gaq、Bebq、Balq、DPVBi、ZnSPB、PBD、OXD、BBOT等。而空穴传输层的材料属于一种芳香胺萤光化合物,如TPD、TDATA等有机材料。
有机发光层的材料须具备固态下有较强萤光、载子传输性能好、热稳定性和化学稳定性佳、量子效率高且能够真空蒸镀的特性,一般有机发光层的材料使用通常与电子传输层或电洞传输层所采用的材料相同,例如Alq被广泛用于绿光,Balq和DPVBi则被广泛应用于蓝光。
一般而言,OLED可按发光材料分为两种:小分子OLED和高分子OLED(也可称为PLED)。小分子OLED和高分子OLED的差异主要表现在器件的制备工艺不同:小分子器件主要采用真空热蒸发工艺,高分子器件则采用旋转涂覆或喷涂印刷工艺。小分子材料厂商主要有:Eastman、Kodak、出光兴产、东洋INK制造、三菱化学等;高分子材料厂商主要有:CDT、Covin、Dow Chemical、住友化学等。国际上与OLED有关的专利已经超过1400份,其中最基本的专利有三项。小分子OLED的基本专利由美国Kodak公司拥有,高分子OLED的专利由英国的CDT(Cambridge DisPlay Technology)和美国的Uniax公司拥有。

工艺

氧化铟锡(ITO)基板前处理

(1)ITO表面平整度:ITO已广泛应用在商业化的显示器面板制造,其具有高透射率、低电阻率及高功函数等优点。一般而言,利用射频溅镀法(RF sputtering)所制造的ITO,易受工艺控制因素不良而导致表面不平整,进而产生表面的尖端物质或突起物。另外高温锻烧及再结晶的过程亦会产生表面约10 ~ 30nm的突起层。这些不平整层的细粒之间所形成的路径会提供空穴直接射向阴极的机会,而这些错综复杂的路径会使漏电流增加。一般有三个方法可以解决这表面层的影响?U一是增加空穴注入层及空穴传输层的厚度以降低漏电流,此方法多用于PLED及空穴层较厚的OLED(~200nm)。二是将ITO玻璃再处理,使表面光滑。三是使用其它镀膜方法使表面平整度更好。

(2)ITO功函数的增加:当空穴由ITO注入HIL时,过大的位能差会产生萧基能障,使得空穴不易注入,因此如何降低ITO / HIL接口的位能差则成为ITO前处理的重点。一般我们使用O2-Plasma方式增加ITO中氧原子的饱和度,以达到增加功函数之目的。ITO经O2-Plasma处理后功函数可由原先之4.8eV提升至5.2eV,与HIL的功函数已非常接近。
加入辅助电极,由于OLED为电流驱动组件,当外部线路过长或过细时,于外部电路将会造成严重之电压梯度,使真正落于OLED组件之电压下降,导致面板发光强度减少。由于ITO电阻过大(10 ohm / square),易造成不必要之外部功率消耗,增加一辅助电极以降低电压梯度成了增加发光效率、减少驱动电压的快捷方式。铬(Cr:Chromium)金属是最常被用作辅助电极的材料,它具有对环境因子稳定性佳及对蚀刻液有较大的选择性等优点。然而它的电阻值在膜层为100nm时为2 ohm / square,在某些应用时仍属过大,因此在相同厚度时拥有较低电阻值的铝(Al:Aluminum)金属(0.2 ohm / square)则成为辅助电极另一较佳选择。但是,铝金属的高活性也使其有信赖性方面之问题因此,多叠层之辅助金属则被提出,如:Cr / Al / Cr或Mo / Al / Mo,然而此类工艺增加复杂度及成本,故辅助电极材料的选择成为OLED工艺中的重点之一。

阴极工艺
在高解析的OLED面板中,将细微的阴极与阴极之间隔离,一般所用的方法为蘑菇构型法(Mushroom structure approach),此工艺类似印刷技术的负光阻显影技术。在负光阻显影过程中,许多工艺上的变异因子会影响阴极的品质及良率。例如,体电阻、介电常数、高分辨率、高Tg、低临界维度(CD)的损失以及与ITO或其它有机层适当的黏着接口等。

封装
⑴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。
⑵工艺及设备开发:封装工艺之流程,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。

彩色化技术
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像素独立发光,光色转换(Color Conversion)和彩色滤光膜(Color Filter)。

RGB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像素。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。
有机小分子发光材料AlQ3是很好的绿光发光小分子材料,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31mW,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。

光色转换光色转换是以蓝光OLED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。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。

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。日本TDK公司和美国Kodak公司采用这种方法制作OLED显示器。
RGB像素独立发光,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。

驱动方式
OLED的驱动方式分为主动式驱动(有源驱动)和被动式驱动(无源驱动)。

无源驱动(PM OLED)
其分为静态驱动电路和动态驱动电路。
⑴静态驱动方式:在静态驱动的有机发光显示器件上,一般各有机电致发光像素的阴极是连在一起引出的,各像素的阳极是分立引出的,这就是共阴的连接方式。若要一个像素发光只要让恒流源的电压与阴极的电压之差大于像素发光值的前提下,像素将在恒流源的驱动下发光,若要一个像素不发光就将它的阳极接在一个负电压上,就可将它反向截止。但是在图像变化比较多时可能出现交叉效应,为了避免我们必须采用交流的形式。静态驱动电路一般用于段式显示屏的驱动上。
⑵动态驱动方式:在动态驱动的有机发光显示器件上人们把像素的两个电极做成了矩阵型结构,即水平一组显示像素的同一性质的电极是共用的,纵向一组显示像素的相同性质的另一电极是共用的。如果像素可分为N行和M列,就可有N个行电极和M个列电极。行和列分别对应发光像素的两个电极。即阴极和阳极。在实际电路驱动的过程中,要逐行点亮或者要逐列点亮像素,通常采用逐行扫描的方式,行扫描,列电极为数据电极。实现方式是:循环地给每行电极施加脉冲,同时所有列电极给出该行像素的驱动电流脉冲,从而实现一行所有像素的显示。该行不再同一行或同一列的像素就加上反向电压使其不显示,以避免“交叉效应”,这种扫描是逐行顺序进行的,扫描所有行所需时间叫做帧周期。
在一帧中每一行的选择时间是均等的。假设一帧的扫描行数为N,扫描一帧的时间为1,那么一行所占有的选择时间为一帧时间的1/N该值被称为占空比系数。在同等电流下,扫描行数增多将使占空比下降,从而引起有机电致发光像素上的电流注入在一帧中的有效下降,降低了显示质量。因此随着显示像素的增多,为了保证显示质量,就需要适度地提高驱动电流或采用双屏电极机构以提高占空比系数。
除了由于电极的公用形成交叉效应外,有机电致发光显示屏中正负电荷载流子复合形成发光的机理使任何两个发光像素,只要组成它们结构的任何一种功能膜是直接连接在一起的,那两个发光像素之间就可能有相互串扰的现象,即一个像素发光,另一个像素也可能发出微弱的光。这种现象主要是因为有机功能薄膜厚度均匀性差,薄膜的横向绝缘性差造成的。从驱动的角度,为了减缓这种不利的串扰,采取反向截至法也是一行之有效的方法。
带灰度控制的显示:显示器的灰度等级是指黑白图像由黑色到白色之间的亮度层次。灰度等级越多,图像从黑到白的层次就越丰富,细节也就越清晰。灰度对于图像显示和彩色化都是一个非常重要的指标。一般用于有灰度显示的屏多为点阵显示屏,其驱动也多为动态驱动,实现灰度控制的几种方法有:控制法、空间灰度调制、时间灰度调制。
二、有源驱动(AM OLED)
有源驱动的每个像素配备具有开关功能的低温多晶硅薄膜晶体管(LowTemperature Poly-Si Thin Film Transistor, LTP-Si TFT),而且每个像素配备一个电荷存储电容,外围驱动电路和显示阵列整个系统集成在同一玻璃基板上。与LCD相同的TFT结构,无法用于OLED。这是因为LCD采用电压驱动,而OLED却依赖电流驱动,其亮度与电流量成正比,因此除了进行ON/OFF切换动作的选址TFT之外,还需要能让足够电流通过的导通阻抗较低的小型驱动TFT。
有源驱动属于静态驱动方式,具有存储效应,可进行100%负载驱动,这种驱动不受扫描电极数的限制,可以对各像素独立进行选择性调节。
有源驱动无占空比问题,驱动不受扫描电极数的限制,易于实现高亮度和高分辨率。
有源驱动由于可以对亮度的红色和蓝色像素独立进行灰度调节驱动,这更有利于OLED彩色化实现。
有源矩阵的驱动电路藏于显示屏内,更易于实现集成度和小型化。另外由于解决了外围驱动电路与屏的连接问题,这在一定程度上提高了成品率和可靠性。
三、两者比较
被动式 主动式
瞬间高高密度发光(动态驱动/有选择性) 连续发光(稳态驱动)
面板外附加IC芯片 TFT驱动电路设计/内藏薄膜型驱动IC
线逐步式扫描 线逐步式抹写数据
阶调控制容易 在TFT基板上形成有机EL画像素
低成本/高电压驱动 低电压驱动/低耗电能/高成本
设计变更容易、交货期短(制造简单) 发光组件寿命长(制程复杂)
简单式矩阵驱动+OLED LTPS TFT+OLED

⑹ 国产十五家主要半导体设备厂商介绍

前些天,我国本土半导体设备传来好消息,中微半导体设备(上海)有限公司自主研制的5nm等离子体刻蚀机经台积电验证,性能优良,将用于全球首条5nm制程生产线。刻蚀机是芯片制造的关键装备之一,中微突破关键核心技术,让“中国制造”跻身刻蚀机国际第一梯队。

近年来,我国大陆半导体设备企业一直在努力追赶国际先进脚步。在多种设备领域有一定突破,除了上述中微半导体的5nm等离子体刻蚀机之外,有越来越多的产品可应用于14nm、7nm制程。

但是,国内设备与国外先进设备相比仍有较大差距,主要表现在两方面:一是有一定竞争力的产品在领先制程上的差距;二是部分产品完全没有竞争能力或尚未布局,比如国内光刻机落后许多代际,仅能达到90nm的光刻要求,国内探针台也处于研发阶段,尚未实现销售收入。

那么,在国家的扶持下,经过这么多年的发展,我国本土半导体设备各个细分领域的发展情况如何呢?相关企业都有哪些?发展到了什么程度呢?下面就来梳理一下。

北方华创

北方华创由七星电子和北方微电子战略重组而成。七星甴子主营清洗机、氧化炉、 气体质量控制器(MFC)等半导体装备及精密甴子元器件等业务,此外七星甴子还是国内真空设备、 新能源锂甴装备重要供应商。北方微甴子主营刻蚀设备(Etch)、物理气相沉积设备(PVD)、化学气相沉积设备(CVD)三类设备。

2010 年 3 月,七星甴子在深交所上市。 2016 年 8 月,七星甴子与北方微甴子实现战略重组,成为中国规模最大、产品体系最丰富、涉及领域最广的高端半导体工艺设备供应商,开成功引迚国家集成甴路产业基金(大基金)等战略投资者,实现了产业与资本的融合。 公司实际控制人是北京甴控,隶属于国资委。

2017 年 2 月,七星甴子正式更名为北方华创 科技 集团股仹有限公司,完成了内部整合,推出全新品牉“北方华创”,开形成了半导体装备、真空装备、新能源锂甴装备和高精密甴子元器件四大业务板块加集团总部的“4+1”经营管理模式。

北方华创的半导体装备亊业群主要包括刻蚀机、 PVD、 CVD、氧化炉、扩散炉、清洗机及质量流量控制器(MFC)等 7 大类半导体设备及零部件,面向集成甴路、先进封装等 8 个应用领域,涵盖了半导体生产前段工艺制程中的除光刻机外的大部分兲键装备。 客户包括中芯国际、华力微甴子、长江存储等国内一线半导体制造企业,以及长甴 科技 、 晶斱 科技 、华天 科技 等半导体封装厂商。

重组之后,北方华创业绩快速增长。2017 年实现营业收入 22.23 亿元,同比增长37.01%,归母净利润 1.26 亿元,同比增长 35.21%。 根据公司 2018 年半年报业绩快报,2018 年上半年公司实现营业收入13.95 亿元,同比增长 33.44%, 归母净利润 1.19 亿元,同比增长 125.44%。 随着下游晶圆厂投资加速, 公司半导体设备等觃模持续扩张。

长川 科技

长川 科技 是国内集成电路封装测试、晶圆制造及芯片设计环节测试设备主要供应商。 半导体测试设备主要包括分选机、 测试机和探针台三大类。自2008年4月成立以来,该公司率先实现了半导体测试设备(分选机和测试机) 的国产化, 并获得国内外众多一流集成电路企业的使用和认可。

该公司于 2012 年 2 月承担并完成国家“十二五”规划重大专项“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”中的高端封装设备与材料应用工程项目,并于 2015 年 3 月获得国家集成电路产业基金投资。

该公司的测试机和分选机在核心性能指标上已达到国内领先、接近国外先进水平,同时售价低于国外同类型号产品,具备较高的性价比优势。 公司产品已进入国内主流封测企业, 如天水华天、 长电 科技 、 杭州士兰微、 通富微电等。 2017 年,该公司对外积极开拓市场, 设立台湾办事处,拓展台湾市场。

2013~2017年,长川 科技 营收实现了由 4,341 万元到 1.80 亿元的跨越,复合增速达39.75%。 2017 年,归属母公司净利润由992万元增长至 5,025 万元, 复合增速达31.48%。

中微半导体

中微半导体成立于 2004 年,是一家微加工高端设备公司, 经营范围包括研发薄膜制造设备和等离子体刻蚀设备、大面积显示屏设备等。该公司管理层技术底蕴深厚,大多有任职于应用材料、LAM和英特尔等全球半导体一流企业的经验。

中微半导体先后承担并圆满完成 65-45 纳米、 32-22 纳米、22-14 纳米等三项等离子介质刻蚀设备产品研制和产业化。 公司自主研发的等离子体刻蚀设备 Primo D-RIE 可用于加工 64/45/28 纳米氧化硅、氮化硅等电介质材料,介质刻蚀设备 Primo AD-RIE 可用于 22nm 及以下芯片加工,均已进入国内先进产线。中微半导体的介质刻蚀机已经完成了5nm 的生产。

晶盛机电

晶盛机电是一家专业从事半导体、光伏设备研发及制造的高新技术企业,是国内技术领先的晶体硅生长设备供应商。该公司专注于拥有自主品牌的晶体硅生长设备及其控制系统的研发、制造和销售,先后开发出拥有完全自主知识产权的直拉式全自动晶体生长炉、铸锭多晶炉产品。

该公司立足于“提高光电转化效率、降低发电成本”的光伏技术路线,实现了硅晶体生长“全自动、高性能、高效率、低能耗”国内领先、国际先进的技术优势。全自动单晶炉系列产品和 JSH800 型气致冷多晶炉产品分别被四部委评为国家重点新产品。同时公司积极向光伏产业链装备进行延伸,2015 年成功开发并销售了新一代单晶棒切磨复合一体机、单晶硅棒截断机、多晶硅块研磨一体机、多晶硅块截断机等多种智能化装备,并布局高效光伏电池装备和组件装备的研发。

该公司的晶体生长设备特别是单晶硅生长炉销售形势较好,主要是单晶光伏的技术路线获得认可,随着下游厂商的扩产,单晶的渗透率也逐步提升,带来对单晶硅生长炉的需求增加,该类产品收入已经占营业收入的 81%。

该公司主营业务伴随国内光伏产业的上升发展,给主营业务收入和利润带来显着增长,近两年的增长率均在 80%以上,另外,其毛利率水平和净利率水平也基本维持稳定。

上海微电子

上海微电子装备有限公司成立于2002年,主要致力于大规模工业生产的投影光刻机研发、生产、销售与服务,该公司产品可广泛应用于IC制造与先进封装、MEMS、TSV/3D、TFT-OLED等制造领域。

该公司主要产品包括:

600扫描光刻机系列—前道IC制造

基于先进的扫描光刻机平台技术,提供覆盖前道IC制造90nm节点以上大规模生产所需,包含90nm、130nm和280nm等不同分辨率节点要求的ArF、KrF及i-line步进扫描投影光刻机。该系列光刻机可兼容200mm和300mm硅片。

500步进光刻机系列—后道IC、MEMS制造

基于先进的步进光刻机平台技术,提供覆盖后道IC封装、MEMS/NEMS制造的步进投影光刻机。该系列光刻机采用高功率汞灯的ghi线作为曝光光源,其先进的逐场调焦调平技术对薄胶和厚胶工艺,以及TSV-3D结构等具有良好的自动适应性,并通过采用具有专利的图像智能识别技术,无需专门设计特殊对准标记。该系列设备具有高分辨率、高套刻精度和高生产率等一系列优点,可满足用户对设备高性能、高可靠性、低使用成本(COO)的生产需求。

200光刻机系列—AM-OLED显示屏制造

200系列投影光刻机综合采用先进的步进光刻机平台技术和扫描光刻机平台技术,专用于新一代AM-OLED显示屏的TFT电路制造。该系列光刻机不仅可用于基板尺寸为200mm × 200mm的工艺研发线,也可用于基板尺寸为G2.5(370mm × 470mm)和G4.5(730mm × 920mm)的AM-OLED显示屏量产线。

硅片边缘曝光机系列——芯片级封装工艺应用

SMEE开发的硅片边缘曝光机提供了满足芯片级封装工艺中对硅片边缘进行去胶处理的能力,设备可按照客户要求配置边缘曝光宽度、硅片物料接口形式、曝光工位等不同形式。设备同时兼容150mm、200mm和300mm等三种不同规格的硅片,边缘曝光精度可到达0.1mm。设备配置了高功率光源,具有较高的硅片面照度,提高了设备产率。

至纯 科技

至纯 科技 成立于 2000 年, 主要为电子、生物医药及食品饮料等行业的先进制造业企业提供高纯工艺系统的整体解决方案, 产品为高纯工艺设备和以设备组成的高纯工艺系统,覆盖设计、加工制造、安装以及配套工程、检测、厂务托管、标定和维护保养等增值服务。

该公司在 2016年前产品约一半收入来自医药类行业,光伏、 LED 行业及半导体行业收入占比较小。 2016年以来,公司抓住半导体产业的发展机遇,逐步扩大其产品在半导体领域的销售占比, 2016和 2017 年来自半导体领域收入占公司营业收入比重分别为 50%和 57%,占据公司营业收入半壁江山。主攻半导体清洗设备。

该公司于 2015 年开始启动湿法工艺装备研发, 2016 年成立院士工作站, 2017 年成立独立的半导体湿法事业部至微半导体,目前已经形成了 UltronB200 和 Ultron B300 的槽式湿法清洗设备和 Ultron S200 和 Ultron S300 的单片式湿法清洗设备产品系列, 并取得 6 台的批量订单。

精测电子

武汉精测电子技术股份有限公司创立于 2006 年 4 月,并于 2016 年 11 月在创业板上市。公司主要从事平板显示检测系统的研发、生产与销售,在国内平板显示测试领域处于绝对领先地位, 主营产品包括:模组检测系统、面板检测系统、OLED 检测系统、AOI光学检测系统和平板显示自动化设备。近几年来,该公司积极对外投资,设立多家子公司,业务规模迅速扩张,进一步完善了产业布局。

该公司成立初期主要专注于基于电讯技术的信号检测,是国内较早开发出适用于液晶模组生产线的 3D 检测、基于 DP 接口的液晶模组生产线的检测和液晶模组生产线的 Wi-Fi 全无线检测产品的企业,目前该公司的 Mole 制程检测系统的产品技术已处于行业领先水平。

2014 年,精测电子积极研发 AOI 光学检测系统和平板显示自动化设备,引进了宏濑光电和台湾光达关于 AOI 光学检测系统和平板显示自动化设备相关的专利等知识产权,使其在 Array制程和 Cell 制程的检测形成自有技术,初步形成了“光、机、电”技术一体化的优势。

精测电子2018年上半年财务报告显示,该公司收入主要来自 AOI 光学检测系统业务,占比 45.49%,毛利占比 41.94%;其次是模组检测系统业务,收入占比 23.33%,毛利占比 27.68%; OLED 检测系统和平面显示自动化设备收入占比分别为 14.29%和12.30%,毛利占比为 14.26%和 10.28%。

电子 科技 集团45所

中国电子 科技 集团公司第45研究所创立于1958年,2010年9月,中央机构编制委员会办公室批准45所第一名称更改为“北京半导体专用设备研究所”,第二名称仍保持“中国电子 科技 集团公司第四十五研究所”不变。

45所是国内专门从事军工电子元器件关键工艺设备技术、设备整机系统以及设备应用工艺研究开发和生产制造的国家重点军工科研生产单位。

45所以光学细微加工和精密机械与系统自动化为专业方向,以机器视觉技术、运动控制技术、精密运动工作台与物料传输系统技术、精密零部件设计优化与高效制造技术、设备应用工艺研究与物化技术、整机系统集成技术等六大共性关键技术为支撑,围绕集成电路制造设备、半导体照明器件制造设备、光伏电池制造设备、光电组件制造和系统集成与服务等五个重点技术领域,开发出了电子材料加工设备、芯片制造设备、光/声/电检测设备、化学处理设备、先进封装设备、电子图形印刷设备、晶体元器件和光伏电池等八大类工艺设备和产品,服务于集成电路、光电元器件与组件、半导体照明和太阳能光伏电池四大行业.

上海睿励

睿励科学仪器(上海)有限公司是于2005年创建的合资公司,致力于研发、生产和销售具有自主知识产权的集成电路生产制造工艺装备产业中的工艺检测设备。主要生产用于65/28/14nm制程工艺控制的膜厚测量设备。

沈阳芯源

沈阳芯源微电子设备有限公司成立于2002年,由中科院沈阳自动化研究所引进国外先进技术投资创建。

芯源公司自主开发的单片匀胶机、显影机、喷胶机、去胶机、清洗机、湿法刻蚀机等设备广泛应用于半导体、先进封装、MEMS、LED等领域。

1.LED领域匀胶显影机:应用于LED芯片制造、PSS(图形化衬底)、MEMS、HCPV(高聚光型太阳能电池)、Waveguide(光波导)工艺的匀胶显影等工艺制程。

2.高端封装全自动涂胶显影机:广泛应用于先进封装BGA、Flip-Chip、WSP、CSP制程的高黏度PR、PI、Epoxy的涂敷、显影工艺制程。

3.高端封装全自动喷雾式涂胶机: 广泛应用于TSV、MEMS、WLP等工艺制程。

4.单片湿法刻蚀机/去胶机/清洗机:广泛应用于先进封装BGA、Flip-Chip、WSP、CSP制程的刻蚀、去胶、清洗工艺制程。

5.前道堆叠式全自动涂胶显影机:应用于90nm光刻工艺、BARC涂覆、SOC、SOD、SOG等工艺制程。

盛美半导体

盛美半导体(ACM Research)是国内半导体清洗设备主要供应商,于1998年在美国硅谷成立,主要研发电抛光技术,2006 年成立上海子公司,专注于半导体清洗设备。2017年11月4日公司在美国纳斯达克上市。2017年公司营业收入3650万美元,同比增长33.2%,其中90%以上的营业收入来自于半导体清洗设备。2017 年研发投入占营业收入比例为14.1%。

由于声波清洗可能会造成晶片损伤,行业公司大多转向研发其他技术,盛美半导体另辟蹊径研发出空间交变相移兆声波清洗(SAPS)和时序能激气泡震荡兆声波清洗(TEBO)两项专利技术,可以实现无伤清洗。公司的清洗设备目前已经进入 SK 海力士、长江存储和上海华力等先进产线。

天津华海清科

天津华海清科机电 科技 有限公司成立于2013年,是天津市政府与清华大学践行“京津冀一体化”国家战略,为推动我国化学机械抛光(CMP)技术和设备产业化成立的高 科技 企业。

华海清科主要从事CMP设备和工艺及配套耗材的研发、生产、销售与服务,核心团队成员来自清华大学摩擦学国家重点实验室及业内专业人才,产品可广泛应用于极大规模集成电路制造、封装、微机电系统制造、晶圆平坦化、基片制造等领域。

中电科装备

中电科电子装备集团有限公司成立于2013年,是在中国电子 科技 集团公司2所、45所、48所基础上组建成立的二级成员单位,属中国电子 科技 集团公司独资公司,注册资金21亿元,该公司是我国以集成电路制造装备、新型平板显示装备、光伏新能源装备以及太阳能光伏产业为主的科研生产骨干单位,具备集成电路局部成套和系统集成能力以及光伏太阳能产业链整线交钥匙能力。

多年来,利用自身雄厚的科研技术和人才优势,形成了以光刻机、平坦化装备(CMP)、离子注入机、电化学沉积设备(ECD)等为代表的微电子工艺设备研究开发与生产制造体系,涵盖材料加工、芯片制造、先进封装和测试检测等多个领域;通过了ISO9001、GJB9001A、UL、CE、TüV、NRE等质量管理体系与国际认证。

沈阳拓荆

沈阳拓荆 科技 有限公司成立于2010年4月,是由海外专家团队和中科院所属企业共同发起成立的国家高新技术企业。拓荆公司致力于研究和生产薄膜设备,两次承担国家 科技 重大专项。2016年、2017年连续两年获评“中国半导体设备五强企业”。

该公司拥有12英寸PECVD(等离子体化学气相沉积设备)、ALD(原子层薄膜沉积设备)、3D NAND PECVD(三维结构闪存专用PECVD设备)三个完整系列产品,技术指标达到国际先进水平。产品广泛应用于集成电路前道和后道、TSV封装、光波导、LED、3D-NAND闪存、OLED显示等高端技术领域。

华海清科

天津华海清科机电 科技 有限公司成立于2013年,是天津市政府与清华大学践行“京津冀一体化”国家战略,为推动我国化学机械抛光(CMP)技术和设备产业化成立的高 科技 企业。

华海清科主要从事CMP设备和工艺及配套耗材的研发、生产、销售与服务,核心团队成员来自清华大学摩擦学国家重点实验室及业内专业人才,产品可广泛应用于极大规模集成电路制造、封装、微机电系统制造、晶圆平坦化、基片制造等领域。

以上就是我国大陆地区的主要半导体设备生产企业。

随着我国半导体产业的快速发展,对半导体设备的需求量越来越大,而本土半导体设备企业面临着供给与需求错配的情况。一方面,国内的半导体设备需求随着下游产线的扩张而迅速增加,大陆的半导体设备需求占全球半导体设备需求的比重较高;但另一方面,本土的设备供给存在着水平较为落后,国产化率不高的情况。

针对这一情形,在国家的大力支持下,国内设备企业需要积极布局,以在各细分设备领域实现突破。

⑺ OLED如何提高CE,PE

1992年,Gustafsson等人首次发表利用PET作柔性衬底,再搭配可导电高分子,制作出第一个以高分子((PEDOT)为主体的柔性OLED器件。
如果从光学性质上来比较玻璃与塑料衬底,因为玻璃衬底的折射率(n=1.52)和发光层折射率差值比较大,所以光容易被限制在器件内部,若将玻璃替换成塑料衬底(n=1.65)则能减少46%光学损失,而器件的效率则能提高10%-20%。
ITO/PET衬底使用在LCD领域已有很长的一段时间,由于容易获得,因此最常被当作柔性有机电致发光器件的衬底。
滚动条式溅射设备Noda等人在2003年发表了以卷对卷工艺制作ITO/PET ,其设备如图所示,这种制作方式可以大量生产ITO/PET衬底,降低成本。
PEN塑料衬底
DuPont Display的Innocenzo等人在SID 2003发表了可应用在柔性显示器的PEN塑料衬底相关研究PEN在加人具有平整作用的涂布层之后,最大的突出缺陷不会高于0.02μm,衬底在可见光区的透光率大于80%,热稳定性比PET好,非常适合作为柔性显示器的衬底。
超薄玻璃衬底
由于塑料的衬底防止水氧穿透的能力不佳,Auch等人在2002年发表超薄玻璃衬底,在衬底上旋转涂布一层2~ 5μm的环己酮,接着在225℃烘烤一小时聚合,增加超薄玻璃的柔性特性。
金属衬底
还有一种可以使用的衬底种类就是金属衬底,不但具有柔性且防止水氧穿透的能力比塑料佳,最重要的是可以承受较高的工艺温度。
柔性衬底比较图
除了上述几种衬底之外,在2004年美国西雅图Lee等发表了以纸为衬底FOLED,他们在纸衬底上涂布一层Parylene,再镀上镍为阳极,但是器件在100 mA/ cm2的电流密度下,操作电压为19.5 V,而亮度仅342 cd/m2,效率很不好。
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

⑻ 0led硬屏需要用水汽阻隔膜封装吗

硬屏不需要水汽高阻隔膜。可以用超薄玻璃、金属、聚合物板、封装。玻璃、金属、聚合物板的阻隔性能比水汽高阻隔膜好多了且价廉,但无法卷曲,无法应用于柔性显示领域。所以水汽高阻隔膜应用于柔性显示领域的OLED。

⑼ 让三星和华为都犯难的折叠屏手机,需要什么样的柔性显示技术


从第一款折叠屏手机发布至今已经有一年多的时间,在市面上已有的折叠屏手机,例如三星的Galaxy Fold、华为的Mate X、三星的Galaxy Z Flip、摩托罗拉的Moto Razr 2019、柔宇 科技 的FlexPai等产品。似乎能细数的型号不算少,不过售价的多少,消费者能不能买得到,就要另当别论了;对广大消费者而言,折叠屏产品似乎依旧遥远。

伴随折叠屏技术到来的,还有如今折叠屏手机脆弱的名声。 三星在柔性屏技术上投入已经超过10年,却在Galaxy Fold推出不久即面临屏幕显示不正常、膜层分离之类的问题。像华为Mate X这样的初代折叠屏产品,也是仅需轻轻用指甲在屏幕上抠一下,就能留下永久、不可修复的凹痕。即便三星二代折叠屏产品Galaxy Z Flip宣称改善了制程技术,从硬度测试来看,要在屏幕表面留下划痕其实相当轻而易举,折叠处甚至可能因为室温过低而碎裂。

像折叠屏这种脆弱属性更拉远了它与一般人的距离:当人们花两万元买了一部折叠屏手机,却需要在每天早晨手机闹铃响起、伸手去触碰屏幕时,还得先想一想是不是没剪指甲…这样的体验还是令人畏惧的。

首先还是需要划定探讨问题的范围:我们所说的柔性显示器或折叠屏究竟说的是什么?如果按照不同的显示面板技术来划分,众所周知,大方向上LCD和OLED都有自己的柔性发展路线——不过LCD柔性显示器相对特殊,也不是我们探讨手机折叠屏的主流技术。

从光电材料的角度来说,实际上不仅有LCD、OLED,电泳显示技术(electrophoretic,即E-Ink)、Gyricon也都能做到柔性化,多见于电子书、电子纸。市面上已经存在不少此类柔性显示产品,大多主打阅读、书写。但这也不是本文要探讨的主体。

如今在手机、移动设备上相对热门的柔性显示、折叠屏技术,特指柔性OLED面板。 本文在谈到折叠屏、柔性显示时,若无特别说明则特指OLED。讨论范围明确了,另外一个需要解决的问题是,柔性显示和折叠屏这两者是什么关系?

通常认为柔性显示技术的发展可以分成几个不同的阶段。第一阶段是固定曲率的柔性屏,即屏幕已经表现出曲面特性,但在最终产品形态上曲率是固定的、使用者不可控制的。这早在多年前就已经实现,以三星Galaxy系列手机为代表,华为近两年的旗舰机也都采用这类所谓“3D曲面屏”;很多显示器、电视产品也有此类设计。

第二阶段是可弯曲、可卷曲显示;第三阶段是可折叠显示;第四阶段为可任意折叠拉伸的全柔性显示。其中第二阶段的可弯曲、卷曲屏幕,在很多显示技术展会上都能看到,与第三阶段的重要差异在于“弯曲半径”明显不同。展会上常能见到的可弯曲屏幕,弯折半径是相对较大的(3~15mm)。而第三阶段的可折叠,就意味着极小的弯曲半径(0.5~3mm),技术层面的实现难度相比第二阶段要大很多。

就弯曲半径的角度来看,像三星Galaxy Fold这样的内折屏幕,在面板技术难度上要大于华为Mate X的 外折 屏幕方案,因为前者的弯曲半径是比后者明显更小的。不过就整个产品的角度来说,后者在铰链、结构设计方面有着更大的难度 ——这就不在本文的探讨范围内了。

由此可见,折叠屏是柔性显示的某个高级阶段,即便它并非最终形态。有关折叠屏在实际应用中的价值,这里不再赘述:至少就移动设备产品来说,折叠屏本质上是将一个屏幕更大的装置放进口袋,提升可携带性。

要明白折叠屏为何如此脆弱,首先需要理解这种屏幕的结构,以及具体的制造方法。如今手机、电视常见的OLED显示器为AMOLED面板,它在结构上包括了基板(substrate),阴极层(cathode)、有机分子层(包括发射层和导电层)、阳极层(anode)——这些整体构成了OLED frontplane;当然还需要TFT阵列层(薄膜晶体管)——这部分就是我们常说的backplane,本质上就是控制电路。

OLED的发光原理是电致发光(electro-phosphorescence)。在成为屏幕最终形态时,还需要对面板进行封装;传统手机AMOLED屏幕的上盖板即为密封玻璃。

要将这样的屏幕做成柔性形态,也就是要求每一层都是可弯曲、可折叠的。这里还没有涉及到触控面板、最外层保护材料之类的构成层级,它们也都需要可弯曲、可折叠。在大方向上,OLED frontplane和TFT backplane要做成可弯曲、可折叠形态,问题可能还不算特别大。但传统AMOLED显示屏的基板,以及上盖板,外加屏幕最外层的保护层都是玻璃材料。

常规玻璃可弯曲幅度很小,所以起码这几层的材料必须更换为柔性材料——对使用者而言最直观的就是外层不可能再用康宁的“大猩猩”(Goriall)玻璃。这也成为柔性显示器制造的第一大挑战──基板及盖板等的材料选择;由于OLED面板的制造流程关系,基板的材料选择实际上是十分受限的。

OLED面板制造至少需要经历蚀刻、溅射、蒸镀、切割等各种工序,材料需要耐受各种高温、腐蚀环境;在柔性面板制造过程中,还有UV紫外光剥离这样的流程,所以在材料的选择上就有最基本的要求。

这里可以单独谈一谈前文提到的TFT层,这层材料按照开关元件来分,现在相对流行的是LTPS(低温多晶硅)与IGZO (铟镓锌氧化物)。LTPS是柔性显示制造技术的主流,也是三星、京东方这些面板制造商开发柔性显示器时普遍采用的方案。LTPS相比传统方案(如a-Si)能够以更低的温度合成;不过即便是相对更低的温度,也可能需要达到600℃ ,或者更低。

柔宇 科技 在此采用的是一种名为ULT-NSSP (超低温非晶硅半导体制程)的技术。按照柔宇的说法,这种更低温的技术能够进一步降低成本——这似乎是柔宇在柔性显示器开发上不同于其他面板厂商的路线,具体效果怎样则是未知。无论如何,更低的温度对生产制造商而言总是更有价值的。

相对来说,柔性面板的制造流程与传统刚性OLED面板在前期阶段是比较类似的;前期一样需要玻璃支撑层(Carrier Glass Panel),只是最终有一个雷射剥离的过程,也就是将整个面板与玻璃支撑层分离。

在经过这么多道工序,如前文提到TFT制造时的高温,或相对高温,仍可屹立不倒的材料着实不多。 既然难以选择玻璃作为基板材料,却仍需确保透光性,外加可弯曲、可折叠属性,业界普遍采用的是PI (Polyimide,聚酰亚胺)——就是某种塑胶薄膜。当然其中还有一些技术细节这里无法细数,比如说玻璃基板可能需要采用PI镀膜方案、支撑层与PI基板之间需要一个剥离层(debonding layer)等。

实际上,超薄玻璃也是一种可一定程度弯曲的基板备选材料,玻璃毕竟具备更高的热稳定性和更好的透明性,但仍然受限于可弯曲的程度。而除了基板材料的选择,柔性面板还有一些需要考虑的问题。

例如导电层的ITO (铟锡氧化物或其他导电聚合物材料),一方面是要求更低温度的制程,另一方面在于ITO沉积在塑胶基板上,在拉伸应变方面可能导致很大的问题。再者TFT层也会受到可弯曲的影响,不仅外力可对其产生破坏,还在于其他层的热膨胀/收缩产生的力,以及它对湿度非常敏感。TFT层除了前文提到如今比较普遍的LTPS,OTFT (有机薄膜晶体管)对柔性面板而言也是某种备选方案。

像弯曲这样的动作,尤其当弯曲半径小到对折的程度──想象将一本书,沿着封面中间位置对折,对折后内圈的书页和外圈的书页的形变状态就有差异;所有书页为了适应这种弯曲对折,整本书不同位置一定会产生不同程度的形变。屏幕也是多层结构,当然屏幕面板没有书那么厚,但面板各层材料、制程都有差异,可形变、热膨胀特性等都有差异,这会为折叠动作产生不小的阻碍。

不难想像, 使用折叠屏手机时,折叠次数一多便很容易产生膜层分离、膜层滑移,甚至直接脆裂的问题——就像一本书对折后,不同书页的位置关系与平整状态下相比已经大不相同。于是折痕的问题便不难理解,即已产生的形变难以恢复——可能是表层材料无法恢复,也可能是其他层的材料。

在应对这些问题时,不同的面板制造商也有各自不同的解决方案。例如钝化结构加入缓冲层(BL)、无机防水层、粘合层(AIL)等。软性的缓冲层能够很大程度抵消弯折过程中产生的力,并且缩小弯曲半径。

在2020年3月份的柔宇发表会上,该公司提到建立智能力学模拟模型,形成材料力学参数资料库——不同材料层的各种参数,并对材料物理特性进行模拟,配合实验对比;通过这个模拟模型,就能找到更好的堆叠方案和材料选择。

不过在折叠屏手机使用过程中,除了折叠动作本身带来的破坏性,显示、触控故障很多时候又来自水、氧入侵面板内部,导致的严重问题。因为有机材料很容易发生氧化和水解。 所以对水氧的阻隔,对于柔性面板而言显得尤为重要。

这就涉及到封装技术了。如上文所述,传统OLED屏幕和柔性屏幕在封装要求上存在很大差异,前者的形态是固定的,而且应用于手机、电视这类终端产品后,面对的环境相对稳定;而后者由于柔性形态,封装需要做到多方位的防护,尤其对于水、氧的阻隔。

这是 目前市面上贩售的折叠屏手机,在使用过程中会出现屏幕部分显示区域失效的主要原因;至少就现状来看,柔性面板的封装技术似乎还没有那么成熟。

多层薄膜封装是比较常见的方案:多层薄膜通常会将无机层和有机层交替叠加,每个有机/无机层堆叠构成一对;超过三对多层薄膜,则水氧阻隔性可提升3~4个等级,WVTR (水蒸气透过量)也能相对应提升。有机层越薄,形成统一均匀的层才越有利;与此同时,这种有机/无机对不应超过5对。总的来说,实际表现还是要看材料和制程。

三星采用一种名为Barix的多层薄膜封装技术——这是美国Vitex公司商用的一种技术,如今在柔性薄膜封装上的应用还是比较广泛的。Barix多层薄膜能够很大程度满足一些规格需求。Barix镀膜的塑胶薄膜还可用作透明基板。

不过Barix技术也面临一些挑战,比如早前存在溅射AlOx薄膜的一些固有缺陷。这种技术还要求面板进出沉积室多达6次,而且成本也是比较高的。氧化物沉积是整个流程中极大限制了速度的一个步骤——当然针对这一问题的技术开发也一直在持续中。在柔性OLED制造过程中,封装成为占据整体成本很大比例的部分。

作者:黄烨锋

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