柔性AMOLED 手機(jī)顯示屏制程之除泡工藝研究

耿 濤

（中電科風(fēng)華信息裝備股份有限公司， 山西 太原 030024）

1 柔性AMOLED 手機(jī)顯示屏制程除泡的介紹

AMOLED（Active Matrix/Organic Light Emitting Diode）是有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極體面板，相比傳統(tǒng)的液晶面板，具有反應(yīng)速度快、對(duì)比度更高、視角較廣、高亮度、低功耗等特點(diǎn)。柔性AMOLED 被廣泛應(yīng)用于智能穿戴、可折疊手機(jī)、筆記本電腦、雙面顯示超薄一體手機(jī)、可卷曲的電子畫卷、全景可視化智能音箱，及新興移動(dòng)顯示產(chǎn)品。

圖1 是柔性AMOLED 手機(jī)屏的基本結(jié)構(gòu)，在每一層之間進(jìn)行貼合后，因?yàn)橘N合工藝、貼合材料等的影響，會(huì)產(chǎn)生肉眼可見氣泡，影響顯示、操控效果。因此，需要利用壓力及溫度變化將貼合過程中產(chǎn)生的氣泡均勻分散，并增強(qiáng)不同材料之間的黏合力。這個(gè)過程被稱之為除泡。

圖1 柔性AMOLED 手機(jī)屏結(jié)構(gòu)圖

2 除泡工藝的研究

2.1 貼合后氣泡產(chǎn)生的原因

貼合上下表面不完全平整，比如在CG 蓋板邊緣會(huì)集成很多線路。這些線路會(huì)使蓋板邊緣的厚度變得不均勻而產(chǎn)生高度差，中間的貼合膠如果很薄，貼合屏幕后很容易出現(xiàn)氣泡反彈的情況，柔性AMOLED 手機(jī)顯示屏中的3D 屏在折疊屏的轉(zhuǎn)折處更容易產(chǎn)生頑固氣泡。

微觀狀態(tài)下，貼合表面一定是不規(guī)則粗糙的、凹凸不平的，因此氣泡的產(chǎn)生是不可避免的，如圖2所示。

圖2 顯微鏡下觀測(cè)到的氣泡

2.2 除泡的作用

除泡就是要平衡貼合應(yīng)力、消除氣泡、增強(qiáng)黏結(jié)力。

2.3 除泡工藝的三大要素

除泡工藝的三大要素是時(shí)間、溫度、壓力。

1）加熱的作用：增加膠的黏性，加速膠的流動(dòng)性及滋潤(rùn)度，使膠在較短的時(shí)間內(nèi)與接觸面積完全接觸，如圖3 所示。

圖3 膠與接觸面完全接觸的過程

2）空氣加壓的作用：加速膠的流動(dòng)，增加膠滋潤(rùn)度并產(chǎn)生適當(dāng)?shù)臄D壓壓力，去除氣泡、平衡應(yīng)力。

3）持續(xù)時(shí)間的作用：可以使膠持續(xù)流動(dòng)，催化溶入現(xiàn)象，去除氣泡，增強(qiáng)黏結(jié)力。

2.3.1 除泡溫度對(duì)除泡效果可靠性影響的研究

在壓力、時(shí)間一定的情況下，改變除泡溫度，對(duì)三種柔性AMOLED 手機(jī)顯示屏進(jìn)行除泡效果驗(yàn)證，見下頁(yè)表1。

2.3.2 除泡壓力對(duì)除泡效果可靠性影響的研究

在溫度、時(shí)間一定的情況下，改變除泡壓力，對(duì)三種柔性AMOLED 手機(jī)顯示屏進(jìn)行除泡效果驗(yàn)證， 見表2。

表1 溫度對(duì)產(chǎn)品可靠性影響的測(cè)試數(shù)據(jù)

表2 除泡壓力對(duì)產(chǎn)品可靠性影響的測(cè)試數(shù)據(jù)

2.3.3 除泡時(shí)間對(duì)除泡效果可靠性影響的研究

在溫度、壓力一定的情況下，改變除泡時(shí)間，對(duì)三種柔性AMOLED 手機(jī)顯示屏進(jìn)行除泡效果驗(yàn)證，見表3。

表3 除泡時(shí)間對(duì)產(chǎn)品可靠性影響的測(cè)試數(shù)據(jù)

由此可以看出，除泡工藝的三個(gè)關(guān)鍵因素是壓力、溫度、時(shí)間。

3 柔性AMOLED 除泡核心工藝的研究

3.1 柔性AMOLED 的除泡難點(diǎn)

1）大部分氣泡的除泡可以通過一次除泡完成，但20%的幾率會(huì)留下單點(diǎn)的小氣泡，尤其是3D 屏、折疊屏、打孔屏等。一次除泡后留下的小氣泡因形成圍墻效應(yīng)而很難被再次脫掉，壓力無(wú)法有效傳遞到小面積的氣泡上，導(dǎo)致無(wú)法除泡完成。這樣就需要第二次提高壓力基準(zhǔn)，控制溫度時(shí)間曲線進(jìn)行除泡。

2）一次除泡完成后立即或某一段時(shí)間之后又再次產(chǎn)生了氣泡。產(chǎn)生的原因?yàn)閼?yīng)力產(chǎn)生了再發(fā)氣泡。使用除泡機(jī)器除泡的過程是同時(shí)或分時(shí)控制壓力或溫度，然后再依時(shí)間設(shè)定開始除泡程序，直到除泡時(shí)間結(jié)束，同時(shí)降溫減壓。在整個(gè)過程中，貼合膠及AMOLED 基板對(duì)于溫度壓力敏感程度不一致，當(dāng)壓力溫度快速變化時(shí)，AMOLED 基板的挺性很快恢復(fù)，但貼合膠還殘留一定的核心溫度，內(nèi)應(yīng)力較小就很容易會(huì)被AMOLED 基板挺性應(yīng)力拉開而產(chǎn)生小氣泡，因此必須有效減少AMOLED 基板挺性應(yīng)力與貼合膠應(yīng)力恢復(fù)的不平衡現(xiàn)象。

總之，在除泡過程中，必須嚴(yán)格精確控制溫度、壓力的升降曲線，釋放應(yīng)力。

3.2 升溫控制曲線對(duì)除泡效果可靠性影響的研究

改變升溫斜率，對(duì)三種柔性AMOLED 手機(jī)顯示屏進(jìn)行除泡效果驗(yàn)證，見下頁(yè)表4。從表4 中可以看出在除泡溫度相同的情況下改變升溫曲線對(duì)除泡效果的影響。

3.3 壓力升壓、降壓控制曲線對(duì)除泡效果可靠性影響的研究

改變壓力升壓、降壓曲線斜率，對(duì)三種柔性AMOLED 手機(jī)顯示屏進(jìn)行除泡效果驗(yàn)證，見下頁(yè)表5。從表5 中可以看出在除泡壓力相同的情況下改變升壓、降壓曲線對(duì)除泡效果的影響。

表4 升溫曲線對(duì)產(chǎn)品可靠性影響的測(cè)試數(shù)據(jù)

表5 升降壓曲線對(duì)產(chǎn)品可靠性影響的測(cè)試數(shù)據(jù)

4 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)以上三種柔性AMOLED 手機(jī)顯示屏的除泡工藝進(jìn)行實(shí)驗(yàn)可知，除泡的核心工藝就是控制溫度和壓力的范圍、精度、升降曲線和時(shí)間，應(yīng)嚴(yán)格精確控制溫度、壓力的升降曲線。在除泡的過程中，既要將柔性曲面貼合處的頑固氣泡消除，又要防止在應(yīng)力釋放過程中氣泡反彈。針對(duì)柔性AMOLED 手機(jī)顯示屏的除泡工藝而研發(fā)的專用設(shè)備已投入生產(chǎn)，而且創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。