oled封裝結(jié)構(gòu)與工藝

內(nèi)部資料嚴(yán)禁外傳OLED封裝結(jié)構(gòu)與封裝工藝目錄CONTENTS1OLED封裝技術(shù)概況23封裝薄膜基本特性表征薄膜封裝制程工藝及設(shè)備4封裝可靠度評(píng)價(jià)3Part1OLED封裝技術(shù)概況≒1x10-6g/m2/dayOLED封裝失效表現(xiàn)形式OLED封裝技術(shù)簡(jiǎn)述OLED封裝必要性MetalElectrode/Organic→對(duì)H2O,O2很脆弱→需要防止入侵發(fā)光區(qū)域→縮小現(xiàn)象

(

Shrinkage

)

→暗點(diǎn)產(chǎn)生

(

darkspot

)防止水汽、氧氣、塵埃侵入并防外力損傷，以穩(wěn)定OLED器件的各項(xiàng)參數(shù)，并提高器件的使用壽命OLED封裝技術(shù)簡(jiǎn)述封裝類(lèi)型(蓋板+吸濕劑)封裝激光燒結(jié)密封全面貼合封裝薄膜封裝（CSOT）圖示構(gòu)造封裝厚度400~500

?200~300

?125~200?<15?水汽透過(guò)率

(WVTR)＜10-7g/m2/day＜10-9g/m2/day＜10-6g/m2/day＜10-6g/m2/day優(yōu)點(diǎn)工藝成熟適用GlassPM-OLED

量產(chǎn)沒(méi)有吸濕劑(NoGetter)適用GlassAM-OLED

量產(chǎn)

可以實(shí)現(xiàn)薄型化適用大尺寸量產(chǎn)(TV,平板)便于熱氣排放減少了蓋板、框膠和干燥劑，因此質(zhì)量更輕厚度薄、可彎曲(柔性O(shè)LED)缺點(diǎn)不同種類(lèi)基板之間有應(yīng)力重量大、體積大無(wú)法柔性對(duì)落摔沖擊能力較弱無(wú)法柔性全貼合有氣泡殘留問(wèn)題無(wú)法柔性CVD,IJP

→設(shè)備投資費(fèi)增加開(kāi)發(fā)ALD

→需要提高可靠性GlassSubstrateGlassCapOLEDGetterSealantGlassSubstrateGlassCapOLEDGasFritCap

ResinFilmOLEDGlassSubstratePISubstrateOLEDInorganicLayerAl2O3,SiNx,SiOxOrganiclayerAcrylate量產(chǎn)的柔性O(shè)LED產(chǎn)品以薄膜封裝為主。CVD1IJPCVD2DefectDefectDefect水氣透過(guò)路線不連續(xù)→

延遲增加有機(jī)緩沖層(Bufferlayer)材料:

Acryl,Epoxy,Silicone,HMDSO…功用:包覆particle;平坦基板形貌制程設(shè)備：噴墨打印機(jī)(InkjetPrinter),等離子體化學(xué)沉積法(PECVD)無(wú)機(jī)阻氣層(Barrierlayer)材料:

SiNx,SiONx,SiOx,AlOx…功用:有效阻止H2O＆O2的入侵，有效延長(zhǎng)OLED屏的使用壽命制程設(shè)備:

等離子體化學(xué)沉積法(PECVD),原子層沉積法(ALD)SubstrateDisplayActiveAreaInorganicInterlayer(0.1~1um)OrganicInterlayer(1-16um)InorganicInterlayer(0.1~1um)Additionlayers-laminatedfilm(If3-layerstackisnotsufficient)薄膜封裝疊構(gòu)概況目前量產(chǎn)的薄膜封裝結(jié)構(gòu):

(無(wú)機(jī)/有機(jī))疊層結(jié)構(gòu)(Inorganic/OrganicMultilayer)

IJP(10~12um)SiON-i(~0.1um)SiN(~0.5um)SiON-I(~0.05um)SiON-B(~1um)SiON-i(~0.1um)阻隔水氧入侵CVD2與IJP界面結(jié)合力改善包覆particle及平坦基板形貌主要：ink流平性改善，輔助IJP減??；次要：IJP與CVD1界面結(jié)合力改善主要：出光效果改善；次要：阻隔水氧入侵主要：光學(xué)效果改善；次要：與Array的界面結(jié)合力改善IJP(~13um)SiN(~1um)SiN(~1um)CVD2CVD1TFE疊構(gòu)演變-CSOTPI基板

LTPSTFTRGBThinFilmEncap薄膜封裝POL偏光片Cover(Plastic，3DGlass)蓋板TPOCA1光學(xué)膠Panel結(jié)構(gòu)

EL封裝薄膜封裝膜層除確保封裝特性外，還有調(diào)節(jié)屏體出光效果及界面結(jié)合力改善的功能。UpDownLeftRightCVD→Dam,≤110μmcuttingline100μmDam350μmGRBAA40μmDAM→AA↓,IJPprofile↓(avoidGOA&touchcross-talk)CVDshadowDam350μmGRBAAbendingDOTmetalholeCVDmaskopenCVDshadow<400μmCVDshadow<300μmUnder-cutintro.foradhesionCVDshadow<200μmPad-bending-DamPad-bending-undercutGRBAAbendingDOTmetalholeCVDshadow350μmDamGRBAAGOAU-cutO-cutCUPCVDshadow<400μmCVDstep-coverage>90%w/oinkoverflowinhole4-sidebendingStressreleaseTFEcrackrisktouchsensorUnder-cutTFE疊構(gòu)演變-CSOTOLED產(chǎn)品形態(tài)的不斷變化，也對(duì)TFE邊界控制及異形屏體封裝工藝有了新要求。9Part2薄膜封裝制程工藝及設(shè)備清洗傳輸蒸鍍蒸鍍封裝傳輸薄膜封裝工藝制程PECVD(PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition)等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積成膜原理：Precursor在高頻電場(chǎng)下解離，形成的離子或離子團(tuán)繼續(xù)碰撞其他未解離分子，造成雪崩效應(yīng)，解離產(chǎn)物在基板上相遇并反應(yīng)形成薄膜PowerSpacing&PressureTemperatureGasflow&Ratio制程參數(shù)SiH4NH3N2H2N2OSiN√√√√×SiON√√√√√SiO√××√√PECVD制程基本原理PECVD工藝參數(shù)對(duì)沉膜的影響功率（Power）：影響Plasma的密度沉積速率和致密度電極板間距（Spacing）：影響Plasma的分布沉積速率和膜厚均勻性基板溫度（Temperature）：影響遷移率沉積速率和致密度總壓力（Pressure）：影響Plasma的密度和分布沉積速率和膜厚均勻性反應(yīng)氣體分壓比（PressureRatio）：影響Plasma的成分薄膜的構(gòu)成氣體總流量（TotalFlow）：影響Plasma的密度和分布沉積速率和膜厚均勻性分子到達(dá)wafer表面黏附在表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)形成核核長(zhǎng)成大島島橫向/縱向生長(zhǎng)島連接起來(lái)形成薄膜PECVD基本原理N值鍍率(A/min)應(yīng)力（Mpa)FTIRSi-H(atom/cm3)FTIRN-H(atom/cm3)PowerPressureSpacingSiH4NH3N2ON2H2SiON@G4.5PECVDProcessWindowKeyAdvantagesLowtempDepo(<100℃）UniformityParticleControlProductionProvenPlatformMaskTechnologyUpper-streamLoadLock上游真空進(jìn)樣室

Lower-streamLoadLock下游真空進(jìn)樣室

CVDChamber(1)CVD腔室(1)CVDChamber(2)CVD腔室(2)CVDChamber(3)CVD腔室(3)CVDChamber(4)CVD腔室(4)CVDChamber(5)CVD腔室(5)MaskStocker掩膜板儲(chǔ)存室玻璃基板傳送方向BarrierLayer:Si3N4,SiO2,SiNO…BufferLayer:pp-HMDSO(SiCO),SiCN…PECVD制程設(shè)備GlassTFT+OLEDPIInorganicDamDamGlassTFT+OLEDPIInorganicDamDamHeadGlassTFT+OLEDPIInorganicDamDamGlassTFT+OLEDPIInorganicDamDamGlassTFT+OLEDPIInorganicDamDamGlassTFT+OLEDPIInorganicDamDamLEDUV(395nm)InkCVD(SiNx)/80~100℃CooldownJetting(Printing)Spreading&MergingLevelingUVCuringGlassTFT+OLEDPIInorganicDamDamGlassTFT+OLEDPIInorganicDamDamInorganicOrganicOrganicOrganicOrganicCVD(SiNx)/80~100℃IJPFinalIJPProcessIJP(InkjetPrinting)噴墨打印氮?dú)?N2)循環(huán)環(huán)境IJP制程基本原理SubstrateDisplayActiveAreaInorganicInterlayer(0.1~1um)OrganicInterlayer(1-16um)InorganicInterlayer(0.1~1um)有機(jī)緩沖層(Bufferlayer)材料:

Acryl,Epoxy,Silicone,HMDSO…功用:包覆particle;平坦基板形貌制程設(shè)備：噴墨打印機(jī)(InkjetPrinter),等離子體化學(xué)沉積法(PECVD)eg.HMDSO噴墨打印技術(shù)特色:相較真空鍍膜，涂布時(shí)間短(60s以下),提高運(yùn)作效率有效控制材料使用率，降低生產(chǎn)成本有效包覆particle的涂布封裝制程，有效延長(zhǎng)OLED屏的使用壽命和質(zhì)量具備柔性及大尺寸OLED的量產(chǎn)能力inkIJP制程優(yōu)勢(shì)傳送模組1傳送模組2打印機(jī)(噴墨打印)打印機(jī)(噴墨打印)UV與流平腔室UV與流平腔室出口腔室通道腔室玻璃基板傳送方向冷卻腔室KeyAdvantagesO2/H2OfreeenvironmentFloatingGlassStageexcellentplanarizationopticallyclearanduniformfilmFreevisiblemuraminimaloutgassingAccuralyedgelineIJP制程設(shè)備18Part3封裝薄膜基本特性表征水汽透過(guò)率（WVTR）單層無(wú)機(jī)膜無(wú)機(jī)/有機(jī)疊層膜力學(xué)特性阻隔特性薄膜成分界面結(jié)合強(qiáng)度疊層膜薄膜密度（XRR)單層膜彈性模量單層無(wú)機(jī)膜斷裂韌性單層無(wú)機(jī)膜折射率（n值）光透過(guò)率（Tr.）Others……H含量測(cè)試SIMS＆FTIR＆RBS綜合性測(cè)試應(yīng)力（Stress）封裝薄膜基本特性WVTR(WaterVaporTransmissionRate:g/m2/day)

可直觀地評(píng)價(jià)封裝薄膜（單膜＆疊膜）本身的阻隔性能應(yīng)用ASTM(AmericanSocietyforTestingandMaterial)F1249測(cè)定方法制作MOCON公司使用的測(cè)定設(shè)備→MOCONTestMOCONTest

:

理想狀態(tài)下，可以測(cè)到

1x10-5g/m2/day→無(wú)法測(cè)定1x10-6g/m2/day同一相對(duì)濕度，溫度越高WVTR指數(shù)函數(shù)型增加測(cè)定

Conditions：溫度和相對(duì)濕度與最終數(shù)值一一對(duì)應(yīng)

TiPS:T4FMA擁有相應(yīng)設(shè)備FilmTHK（μm）WVTR(g/m2?Day)SiNonPEN11.5x10-40.82.0x10-40.53.6x10-4@40℃/90RH%水汽透過(guò)率（WVTR）量測(cè)XRR(X-RayReflectometry：g/cm3)

間接地與薄膜（單膜）自身的阻隔性能聯(lián)系起來(lái)；對(duì)于同一種膜，一般認(rèn)為致密性越好，阻隔性能越好；由于分子結(jié)構(gòu)不同，不同種膜之間的密度無(wú)可比性；需通過(guò)擬合才能得到最終的薄膜密度，且對(duì)薄膜厚度以及表面粗糙度有極高的要求；誤差較大。TiPS:需委外測(cè)試X-射線在非常小的繞射角內(nèi)散射，可以得到低至幾十?內(nèi)的薄膜電子密度分布特性X-射線反射率。利用仿真的反射率模式，可以對(duì)晶體或者非晶形薄膜以及多層的厚度、界面粗糙度和層密度進(jìn)行高精確度的測(cè)定。薄膜密度（XRR）量測(cè)彈性模量及壓痕硬度連續(xù)接觸剛度測(cè)量法——GB/T22458-2008優(yōu)勢(shì)可直接獲取彈性模量＆壓痕硬度隨壓入深度的連續(xù)函數(shù)曲線，排除表面氧化層及粗糙度對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響；劣勢(shì)測(cè)定彈性模量為壓縮彈性模量，與楊氏模量（拉伸彈性模量）有所區(qū)別；示意圖示意圖彈性模量（納米壓痕法）量測(cè)TiPS:廠內(nèi)機(jī)臺(tái)已movein；也可委外高校進(jìn)行測(cè)試納米壓痕法測(cè)試——ThinSolidFilms429(2003)201–210優(yōu)勢(shì)無(wú)需預(yù)制微裂紋；劣勢(shì)若膜層/基板界面同時(shí)發(fā)生Peeling，則測(cè)試結(jié)果受影響；利用SEM量測(cè)裂紋長(zhǎng)度時(shí)有測(cè)量誤差；

KIC:斷裂韌性Pmax:最大負(fù)載C：裂紋長(zhǎng)度E：彈性模量H:壓痕硬度OKNGNGE↑，H↓→KIC↑，即膜材的實(shí)際強(qiáng)度對(duì)微裂紋的敏感程度下降膜層與基板之間Peeling裂紋邊界模糊斷裂韌性表征材料阻止裂紋擴(kuò)展的能力，是表征材料抗脆斷能力的固有特性；1）當(dāng)裂紋尺寸一定時(shí)，若材料的斷裂韌性值愈大，其裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展所需的臨界應(yīng)力就愈大；2）當(dāng)給定外力時(shí)，若材料的斷裂韌性值愈高，其裂紋達(dá)到失穩(wěn)擴(kuò)展時(shí)的臨界尺寸就愈大。TiPS:需委外高校進(jìn)行測(cè)試斷裂韌性（納米壓痕法）量測(cè)界面結(jié)合強(qiáng)度方塊膠1TEG成膜區(qū)域方塊膠2ForceForce測(cè)試表面示意圖測(cè)試截面示意圖TEG成膜區(qū)域方塊膠11，貼方塊膠于TEG的成膜區(qū)域；2，保壓24h（=10mm平頭，15N，10mm/min下壓，keeping60s后，靜置24h）；3，拉拔（利用INSTRON5966拉拔治具，施加力，使膜層界面完全Peeling）；4，F(xiàn)IBorSEM判斷peeling界面是否為待測(cè)膜層界面。優(yōu)勢(shì)無(wú)需預(yù)制劃痕，測(cè)試結(jié)果不受膜層crack因素干擾；剝離面積相對(duì)可控，不同樣品結(jié)構(gòu)間的剝離負(fù)載具有比較意義；劣勢(shì)膜層分離界面可能為膜層/基板界面，干擾測(cè)試結(jié)果；界面結(jié)合強(qiáng)度量測(cè)SiN/SiON/SiORBS/HFSSIMSFTIR名稱(chēng)高能離子散射譜二次離子質(zhì)譜傅里葉變換紅外光譜儀設(shè)備型號(hào)/測(cè)試供應(yīng)商(EGA)ims7fauto(宏康)BrukerandAgilent(宏康)技術(shù)原理的差異點(diǎn)利用He2+達(dá)到樣品表面，檢測(cè)背向反射離子的能量以掠射角角度撞擊樣品表面，將樣品的氫原子碰撞出來(lái)，以固定偵測(cè)器進(jìn)行分析。利用離子束破壞并激發(fā)出二次離子，透過(guò)收集二次離子來(lái)做定性/定量元素分析由傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光，對(duì)有機(jī)物質(zhì)做分子間光譜震動(dòng)或者轉(zhuǎn)動(dòng)的吸收H含量測(cè)試的優(yōu)勢(shì)直接測(cè)量樣品H元素，無(wú)需標(biāo)準(zhǔn)片；定量準(zhǔn)確率高測(cè)量樣品H元素的二次離子強(qiáng)度，并利用標(biāo)樣來(lái)定義濃度；定量準(zhǔn)確率高對(duì)膜層中Si-H和N-H含量做半定量分析；可以分析鍵結(jié)情況H含量測(cè)試的劣勢(shì)費(fèi)用昂貴，請(qǐng)一般無(wú)法提供depthprofile需要標(biāo)準(zhǔn)片，標(biāo)準(zhǔn)片材質(zhì)需與樣品一致/樣品導(dǎo)電性限制(硅片or玻璃)無(wú)限制無(wú)限制，但是硅片更好測(cè)量主要分析有機(jī)物質(zhì)標(biāo)樣確認(rèn)SiN標(biāo)準(zhǔn)樣片由測(cè)試供應(yīng)商自備SiO-ref和SiON-B-ref兩種recipe，會(huì)由HFS精確確認(rèn)H含量（at%），以充當(dāng)后續(xù)測(cè)試時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)樣片SIMS利用上述標(biāo)樣對(duì)CVD單膜中的H含量做定量測(cè)試，初篩CVDrecipe對(duì)疊層膜樣品做半定量分析，可觀察膜層界面對(duì)H擴(kuò)散的影響但誤差約4%左右FTIR對(duì)膜層中Si-H和N-H含量做半定量分析，輔助篩選CVDrecipeRBS對(duì)膜層中H含量做精確確認(rèn)，細(xì)篩CVDrecipe根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)研，誤差約1%TFE-CVD薄膜H含量量測(cè)26Part4封裝可靠度評(píng)價(jià)WatervaporleadstofasterdarkspotgrowthbythreeordersofmagnitudethanoxygenPureWaterPureOxygen封裝失效機(jī)制儲(chǔ)存壽命測(cè)試(STLT:StorageLifetime)

Test

-儲(chǔ)存壽命

:常溫常濕(@25℃_45%RH)條件下面板的最外廓發(fā)光面減少的距離100?時(shí)所需的時(shí)間

-加速

Test

:縮短儲(chǔ)存壽命評(píng)價(jià)時(shí)間