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【同立IP课堂】柔性OLED的封装工艺专利申请综述

浏览次数:1934     日期:2018-04-20 04:59

本文作者:刘 会 景


同立钧成生物化工部专利代理人

负责国内客户专利撰写、技术挖掘等业务


擅长化学、化工、材料领域

撰写专利申请100余件

审查意见答复200余次

 

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在本届世界移动通信(MWC)大会上,来自中国的柔性AMOLED厂商维信诺展示了两款AMOLED柔性显示屏:“动态折叠屏”和“柔性电子书”,吸引了众多业内人士和媒体记者的驻足关注。

 

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动态折叠屏


顾名思义,柔性OLED(柔性有机电致发光二极管,FOLED)显示屏是能够任意折叠和卷曲的OLED。柔性OLED显示屏不仅具备传统 OLED显示屏的宽视角、高亮度等优点,而且比传统OLED 显示屏更轻薄、更耐冲击,所以为产品形态的多样性提供了更多的可能。


为了实现任意折叠和卷曲,不仅要求器件本身的柔性化,比如选择具有良好柔韧性的材料(如聚合物、金属和超薄玻璃)作为基板,而且也要实现器件封装的柔性化。柔性OLED舍弃了传统的不可弯曲的盖板,采用柔性的聚合物盖板,或者在基板和各功能层上制作单层或多层薄膜,以阻挡水和氧气的渗透。但是众所周知,水和氧是有机材料的天敌,不仅会加速有机材料老化,也会对柔性OLED器件中的电极造成伤害,所以对OLED 进行有效的封装是解决这些问题进而提高柔性OLED使用寿命的最直接和有效的方法。


无机材料和金属材料本身能够对水和氧气实现良好的阻隔,因此成为了最常使用的封装材料。比如专利申请201610543683.4中就记载了在玻璃基板上直接形成无机材料膜或金属薄膜以形成基板,然后采用封装薄膜和钢化玻璃基板进行两次封装,不仅能够保证对水、氧的阻隔,而且钢化玻璃还能够起到保护作用。


既然金属薄膜能够阻隔水和氧气,液态金属也就成为了尝试的方向,并同样获得了成功,比如专利申请201710964820.6就是在覆盖柔性OLED器件的无机阻挡层上依次形成了液态金属层、液态金属氧化膜、有机缓冲层及另一无机阻挡层,共同对水氧进行阻隔,并利用液态金属层及有机缓冲层释放封装结构中的层间应力,保证封装结构的柔性。


当然,具有疏水特性的纳米材料自然也是可以作为封装材料的候选,比如专利ZL201510601439.4就是在覆盖有机电致发光器件的薄膜封装层上制备了纳米线结构的无机薄膜。由于水滴与纳米结构的粘结力远小于其表面张力,使得水滴很难在纳米结构的顶端吸附,提高了封装结构的阻水特性。同时,纳米线结构还可以起到缓解薄膜封装层应力的作用,提高柔性显示装置的弯折性。


在材料改进的同时,如何确保OLED自身的性能也就成为了发明人攻克的难题,比如专利ZL201510579733.X就提供了下述结构的柔性OLED器件的封装结构: 

 

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在OLED器件上覆盖了无机保护层,围堰膜层闭合包围设置于柔性基底OLED器件区域的四周,填充膜层设置于围堰膜层和无机保护层之间并完全覆盖无机保护层,微球冠层设置于填充膜层上,并与填充膜层紧密相连。


微球冠层采用环氧树脂胶或聚合物单体胶制成,能有效起到阻隔水、氧的功能。围堰膜层采用光敏树脂制成,填充膜层采用环氧树脂或聚合物单体制成,无机保护层为氮化硅、氧化硅或氧化铝,这三层材料与柔性基板稳固的交联固化在一起,具有很好的弯折特性,适合大面积的柔性装置。


同时,微球冠层还作为多光子散射中心,进行光散射和反射,提升OLED器件的出光率;通过调节微球冠的尺寸,能够实现不同的散射效果,调整出光效率和角度分布;使OLED器件满足不同的需求。


除此之外,还可以在衬底材料的尺寸和结构方面下功夫,比如专利ZL201410727845.0记载的柔性OLED衬底包括聚合物层、设置于聚合物层上的金属箔片和设置于金属箔片上的绝缘胶材层,如下图所示:

 

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其中,金属箔片的表面尺寸>聚合物层的表面尺寸>绝缘胶材层的表面尺寸。这样不仅充分利用了金属材料对水和氧气渗透的阻挡作用,而且在封装时,可将OLED器件与柔性OLED衬底对组,然后通过绝缘胶材层牢固连接,不仅简化了封装工艺,而且器件弯曲时与衬底之间产生的应力将由整个器件分担,提高了封装工艺的可靠性。


总体而言,出于实际生产的可行性及生产成本考虑,对柔性OLED封装的改进多采用已有阻水隔氧材料,并配合以适当的结构调整和封装结构改进,研发新材料的加工成本及工艺成本都较高,相关报道并不多见。


随着显示技术从平板显示时代进入到‘泛在屏时代’,柔性显示技术也进入了快速发展期,作为柔性OLED器件使用寿命的决定性因素,封装工艺必然会得到更多的重视,相信会有越来越多的新技术出现,期待。



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