OLEDs元件封裝材料技術

 

刊登日期:2017/6/5
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OLEDs被視為未來顯示器或光源的明日之星,是因其具有自發光、不需背光源、可實現超薄柔性、驅動電壓低、省電、反應速度快等優點。然而OLEDs受到空氣中水、氧氣存在的影響,因此有效的封裝(Encapsulation)技術攸關著OLEDs的壽命。

UBI Research預計今(2017)年製造OLED智慧型手機所需之各種零組件和材料的市場將達到87億美元,而在2021年將成長到380億美元,如圖一所示。OLED智慧型手機之零組件和材料市場快速增長的最大原因,是Samsung的Galaxy系列智慧型手機熱賣、Apple的iPhone 8效應、中國大陸OLED面板廠蓬勃發展等因素。圖二為2017~2021年OLED智慧型手機的零組件和材料市占率預估,其中韓國占主導地位,其OLED零組件和材料市場占總市場的95%,到了2021年可能還會有72%的市占率。

圖二、2017~2021年OLED智慧型手機的零組件和材料市占率預估
圖二、2017~2021年OLED智慧型手機的零組件和材料市占率預估

OLED用框膠市場發展概況
圖六為2014 ~ 2020 年OLED用框膠(Sealant)材料市場規模與預測,預估2017年OLED用框膠材料之使用量為6.8萬公斤,比2016年增加206.1%,總銷售金額為185億日圓,比2016年增加188.8%。富士Chimera總研預估OLED用框膠材料之年複合成長率(2014~2020年)使用量可以維持在90.0%左右;而在銷售金額之年複合成長率為79.4%,可說是爆炸式成長。然而OLED框膠材料製造商彼此之間的價格競爭,會使得OLED用框膠材料的單價逐年降低,其年成長率(2014~2020年)為-5.6%左右(如表一所示)。

OLED封裝技術
1. 框膠材料與製程
圖七為以UV硬化型樹脂為框膠的OLED封裝結構,框膠以點膠機塗佈於封裝蓋四周,然後將上述封裝蓋與已蒸鍍上OLED相關材料之下板於氮氣環境下進行壓合,再經由UV照射硬化。由於框膠材料是屬於高分子材料,其阻氣性不及無機物等級,因此一般會在封裝結構內置放吸濕劑(Getter)來延長OLED元件的壽命。

3. Dam & Filling材料與製程
圖九為使用Dam&Filling材料的OLED封裝結構,其中Dam材料需要高黏度,約600,000~1,000,000 cps,才能擋住Filling材料的滴入衝擊;而Filling材料的黏度需低於3,000 cps,才能順利滴入Dam材料擋牆中,並且需具有高透明性。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,需要再利用PECVD(Plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition)設備鍍上一層無機鈍化膜(Passivation)加以保護。

圖十四為2016年於Touch Taiwan所展出之軟性OLED元件,此元件是使用工研院材化所自有專利之磷光發光材料與薄膜式封裝膠材技術製作而成。材化所有機發光材料與元件實驗室在OLED發光材料與封裝膠材上已經努力多年,包含OLED綠光、黃光、橘光、紅光等磷光發光材料,以及框膠、Dam膠與薄膜型膠材等封裝膠材方面,皆有相當不錯的成績。

圖十四、工研院材化所在2016 Touch Taiwan展出之軟性OLED元件
圖十四、工研院材化所在2016 Touch Taiwan展出之軟性OLED元件

OLED被視為未來顯示器或光源的明日之星,具自發光、不需背光源、可實現超薄柔性、驅動電壓低、省電、反應速度快等優點。UV硬化型樹脂框膠其封裝蓋或下板之其中一種必須能被UV光穿透,因而限制了封裝蓋與背板的選擇性。Frit Glass熔融黏合封裝方式具有很好的阻水、阻氣能力,但…以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

作者:謝添壽、何智翔、錢佩欣、劉佩青 / 工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」366期,更多資料請見下方附檔。


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