OLED封裝膠材技術

刊登日期:2013/5/21
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OLED用框膠市場發展概況
OLED用框膠材料市場目前主要的供應商為長瀨化學(Nagase-Chemtex)與三鍵(ThreeBond),2012年的使用量分別為65.7%與18.6%,其他如積水化學、三井化學及Henkel等三家總和占15.7%,至於銷售金額方面,長瀨化學與三鍵其市占率分別為67.0%與18.8%(表二)。

表三為2011與2017年OLED用封裝材料種類之市場占有率預估,2011年主要生產中小尺寸之OLED面板,因此OLED框膠主要是使用UV硬化型樹脂,而以AMOLED面板的使用量占大宗,約占90.4%,至於PMOLED面板僅占9.6%。2017年受到面板大型化的趨勢、面板玻璃的厚度或強度的改變,以及軟性基材使用等因素,促使OLED面板的封裝材料將從傳統UV硬化型樹脂演化至熱硬化型樹脂,而造就熱硬化型樹脂的興起,是由於整面型固化封裝OLED面板製程之採用。


圖三、
 OLEDs在高溫高濕下Dark Spots產生的情形(a)初始狀態;(b)高溫高濕後狀態

OLEDs封裝製程之比較
2. Frit Glass製程
由於Frit Glass組成主要是無機材料,因此做為OLED封裝材料時,可以完全阻絕外界環境的水氣與氧氣的穿透,所以不需在OLEDs結構內貼附吸濕劑,如圖七所示,可通過高溫高濕85˚C/85%R.H.儲存7千小時以上的試驗。Frit Glass組成利用網印方式將其印在玻璃封裝蓋四周,接著利用400~500˚C高溫環境將有機高分子Binder去除並進行燒結,之後再將上述封裝蓋與已蒸鍍上OLED相關材料之下板於氮氣環境對位貼附,接著以雷射光束將Frit Glass熔融黏著上下板(圖八)。

Frit Glass特性必須能迅速吸收雷射光束的能量,而能短時間到達熔融點。另外其熱膨脹係數(CTE)必須與玻璃基板相當,才能避免因CTE差異過大而造成對位封裝偏差。

3. Dam & Filling材料製程
因應未來面板大型化、面板玻璃厚度上的改變及軟性基板使用等趨勢,產生OLED元件以Dam材料配合Filling材料的封裝結構,發展出類似液晶面板之ODF製程(One-drop Filling Process)的封裝程序(圖九),其封裝結構如圖十所示。此結構之Dam材料需高黏度,約600,000 ~ 1,000,000cps,才能擋住Filling材料的滴入衝擊;而Filling材料的黏度需低於3,000cps,才能順利滴入Dam材料擋牆中,並且需具有高透明性。另外,由於此封裝結構為完全填滿所有空隙,面板的機械強度高,可應用在觸控面板,也適用在低壓狀態的工作環境,較不會受到外界應力而產生面板破裂。

除此之外,由於Filling材料在硬化前就會與OLED材料直接接觸,因此在OLED元件的金屬陰極蒸鍍完畢後,需再利用PECVD (Plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition)設備鍍上一層無機鈍化膜(Passivation)(圖十),主要是為了保護OLED元件在封裝過程中避免OLED材料直接接觸Filling材料,以及Filling材料在硬化過程中硬化收縮可能產生的損害。


圖九、Dam & Filling材料的封裝製程

OLED封裝材料專利分析
2. Frit Glass
Frit Glass以810 nm雷射光束熔融並黏著上玻璃基板來完成OLED元件的封合,因此Frit Glass必須具有易吸收雷射光束能量的特性,能夠快速完成升溫、熔融與黏著程序,降低因熱而損害OLED材料;另外,Frit Glass的體積膨脹係數必須與玻璃基板相當,避免Frit Glass在升溫熔融體過程中,因體積膨脹係數差異過大而造成對位精度偏移。Frit Glass主成分為……以上內容為重點摘錄,如欲詳全文請見原文

作者:謝添壽、劉佩青、何智翔 / 工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌317期」,更多資料請見:http://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=11058


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