Hoe worden transparante schermen gemaakt

De fabricage van transparante displays vereist de afzetting van een​​50-100 nm dikke ITO transparante geleidende film​​ (Indiumtinoxide) op een glas/plastic substraat. Dit zorgt voor zowel geleidbaarheid als een​​transparantie van meer dan 85%​​.
Vervolgens wordt de displaylaag met fijne structuren (zoals LCD’s met verminderde backlightschaduw of zelfemitterende OLED’s) optisch verlijmd met optische lijm.
Sommige producten bevatten ook een transparante aanraakfilm met een​​afstand van 2-5 μm​​.
Door processen zoals vacuümdepositie en fotolithografie wordt de interfaciale reflectie geëlimineerd, wat uiteindelijk resulteert in een helder en transparant weergave-effect.

Substraat en Geleidende Laag

De basis van een transparant display bestaat uit een substraat en een geleidende laag.
Voor het substraat wordt meestal​​500 μm dik floatglas​​ of​​125 μm dik PET-plastic​​ (Polyethyleentereftalaat) gebruikt.
Het eerstgenoemde is krasbestendig en het laatstgenoemde is buigzaam. De geleidende laag is een​​dunne film van Indiumtinoxide (ITO)​​ gecoat door vacuümdepositie of magnetronsputteren, met een dikte gecontroleerd tussen​​50-100 nm​​ (1/1000e van een mensenhaar).
Het moet een balans vinden tussen geleidbaarheid en lichtdoorlatendheid, en voldoen aan een​​transparantie van 85%-90%​​ en een​​plaatweerstand van 10-30 ohm/vierkant​​.

Het “Skelet” van het Scherm

Transparante displays laten licht door en kunnen beelden weergeven, maar de eerste stap is afhankelijk van het substraat dat de daaropvolgende geleidende en displaylagen ondersteunt, en bepaalt ook of het scherm stijf of flexibel zal zijn.
Het kiezen van het verkeerde substraat kan alles verpesten: te weinig transparantie waardoor het scherm grijs lijkt, te broos waardoor het barst bij aanraking, of kreukelt na een paar keer buigen.
De meest voorkomende substraten op de markt zijn onderverdeeld in twee categorieën: glas en plastic, met diktes variërend van enkele honderden micrometers tot een fractie van een millimeter.
Het oppervlak moet gladder worden gepolijst dan een spiegel, en alle processtappen moeten strikt nauwkeurige gegevens volgen.

Materiaalkeuze

Er zijn twee belangrijke substraatmaterialen, en de keuze hangt volledig af van waarvoor het scherm zal worden gebruikt.
​​Floatglas​​ is het meest gebruikelijk, meestal 500 μm (0,5 mm) dik, en uniformer dan standaard vensterglas.
De intrinsieke transparantie is 91% (ongecoat), en de oppervlaktehardheid is 6-7 op de schaal van Mohs, waarbij een sleutel slechts een vage witte streep achterlaat bij krassen.
Dit is de beste keuze voor commerciële transparante displays.

Een transparant reclamescherm in een winkelcentrum gebruikt bijvoorbeeld een 800 μm floatglas substraat, dat bestand is tegen duizenden mensen die er dagelijks naar kijken, en de oppervlaktekrassen zijn na 3 jaar nog steeds nauwelijks voelbaar.
​​PET-plastic​​ is lichter en zachter, met een dikte van 125-250 μm (0,125-0,25 mm), en weegt minder dan 1/3e van glas.
De transparantie is 89% (iets lager, maar voldoende), en het kan worden gebogen tot een curve van 180 graden, waardoor het geschikt is voor elektronische prijskaartjes en opvouwbare apparaten.
Het is echter gevoelig voor hitte; verwerkingstemperaturen boven 100°C veroorzaken vervorming.
Daarom vereist het PET-substraat eerst een buffercoderingslaag van siliciumdioxide, en moet de geleidende film worden afgezet met een temperatuurregeling onder 80°C, anders zal de film kreukelen.

Dikte Bepaling

Commerciële vaste schermen gebruiken vaak 500-700 μm glas.
Vluchtinformatiedisplays op luchthavens gebruiken bijvoorbeeld een substraat van 600 μm dik.
Zelfs als een stalen bal van 1 kg vanaf 1 meter hoogte zou vallen, zou het scherm niet barsten.
Als dunner 400 μm glas zou worden gebruikt, zou 1 op de 3 barsten bij dezelfde test, en het zou ook kwetsbaar zijn voor breuk door trillingen tijdens transport.
Flexibele displays vereisen 125-175 μm PET. Een specifiek opvouwbaar transparant tablet met een substraat van 150 μm dikte vertoonde slechts een daling van 2% in transparantie na 100.000 buigingen (5 mm radius), met nauwelijks zichtbare vervaging.
Het gebruik van een dikte van 200 μm zou hoge interne spanningen creëren tijdens het buigen, wat leidt tot kreukels en een golvend patroon in het weergegeven beeld.

Oppervlaktebehandeling

Het substraatoppervlak moet glad zijn op nanometerniveau, anders zal lichtverstrooiing het scherm wazig doen lijken.
De behandeling is verdeeld in twee stappen:

​​Polijsten​​: Floatglas maakt gebruik van chemisch-mechanisch polijsten, waarbij een chemische oplossing en schurende deeltjes het oppervlak “slijpen”.
Na de behandeling is de ruwheid minder dan 0,5 nm (een miljoenste van een mensenhaar), en de transparantie neemt toe van 91% naar 92%.
Onderschat deze 1% niet; deze kleine toename zorgt ervoor dat het beeld op het winkelcentrumscherm transparanter is, waardoor klanten de productkleuren nauwkeuriger kunnen zien.
​​Bufferlaag aanbrengen​​: PET-substraten vereisen een coating van siliciumdioxide van 50 nm dik.
Deze laag vermindert niet alleen de oppervlakteruwheid van 2 nm naar 0,8 nm, maar zorgt er ook voor dat de daaropvolgende ITO-film steviger hecht.

Betrouwbaarheidstests van de Omgeving

Het voltooide substraat moet de milieutests doorstaan. In het lab worden hoge temperaturen en hoge luchtvochtigheid, en thermische cycli gesimuleerd.

 
• ​​1000 uur bij 85°C en 85% luchtvochtigheid​​: Glas substraten vertonen geen verandering.
  PET-substraten absorberen lichtjes vocht, waarbij de transparantie met 0,5% daalt, maar dit is acceptabel.

 

• ​​500 cycli, waarbij elk uur wordt geschakeld tussen -40°C en 85°C​​: Glas is in orde.
  PET krimpt lichtjes, maar de dimensionale verandering is minder dan 0,1%, wat de hechting van andere lagen niet beïnvloedt.

Een merk heeft een buitentest uitgevoerd waarbij een transparant scherm met een glazen substraat 2 jaar aan zee hing.
Het substraat vertoonde geen vergeling en behield een transparantie van 89%, zonder corrosie van kleine gaatjes door zoutnevel.

Geleidende Laag

Transparante displays kunnen oplichten en beelden weergeven dankzij een onzichtbare geleidende film die stroom geleidt om de pixels te activeren zonder licht te blokkeren.
Deze film heet Indiumtinoxide (ITO) en de dikte is slechts 1/1000e van een mensenhaar.

Hoe de Film op het Substraat wordt “Getekend”

Er zijn twee hoofdmethonden voor filmafzetting:

 
• ​​Vacuümdepositie​​: Het ITO-materiaal wordt verwarmd tot meer dan 800°C, vergast en condenseert op het substraatoppervlak om een film te vormen.
  De apparatuur is goedkoop en geschikt voor kleine productie, maar de filmdikte kan ongelijkmatig zijn. Bijvoorbeeld, op een 500 μm dik glas substraat kan het filmdikteverschil tussen de hoeken en het midden 5 nm bedragen, wat leidt tot ongelijkmatige transparantie.

 

• ​​Magnetronsputteren​​: Argonionen botsen met het ITO-doel (een metalen stuk zo groot als een vingernagel), “slaan” doelatomen eruit, die op het substraat neerslaan om de film te vormen.
  De filmdikte kan worden gecontroleerd binnen ±2 nm, waardoor deze even uniform is als een perfect uitgespreide pannenkoek.
  De apparatuur is echter duurder en het proces moet plaatsvinden in een vacuümkamer, wat geschikt is voor massaproductie.

Een paneelfabrikant testte en ontdekte dat de ITO-film gemaakt door magnetronsputteren 1,5% transparanter was dan die gemaakt door depositie, omdat de film uniformer was en minder lichtverstrooiing veroorzaakte.

De Dikte van de ITO-Film

De dikte van de ITO-film wordt strikt gecontroleerd.
Te dun (bijv. 40 nm), en de film wordt kwetsbaar en barst gemakkelijk.
Een film van 40 nm zal na twee keer buigen in stukken breken.
Te dik (120 nm), en de transparantie daalt van 88% naar minder dan 80%, waardoor het scherm wazig lijkt.
De industriestandaard is 70-80 nm. Het transparante scherm van een bepaald merk gebruikt een 80 nm ITO-film, met een transparantie van 88% en een plaatweerstand (een maat voor geleidbaarheid) van 15 ohm/vierkant.
Lage weerstand betekent dat de stroom snel stroomt en het scherm sneller reageert; de aanraakvertraging kan worden geregeld tot minder dan 10 milliseconden, vergelijkbaar met een gewoon telefoonscherm.

Meetwaarden voor de Geleidende Laag

De geleidende laag heeft twee belangrijke meetwaarden die de prestaties van het scherm direct bepalen:

 
• ​​Transparantie​​: ITO zelf absorbeert wat licht.
  Hoogwaardige films kunnen een transparantie van 85%-90% bereiken. Een glazen substraat van 500 μm heeft bijvoorbeeld een transparantie van 91% zonder coating.
  Na coating met 80 nm ITO is de totale transparantie 88%. Een daling van 3%, maar voldoende om het scherm “transparant” te laten lijken.

 

• ​​Uniformiteit van de plaatweerstand​​: De fout in de plaatweerstand over de hele film moet minder dan 5% zijn.
  Als het doel bijvoorbeeld 15 ohm/vierkant is, mag het dunste gebied niet boven 15,75 komen, en het dikste gebied niet onder 14,25.

Nadelen van ITO

Hoewel ITO nuttig is, heeft het een groot nadeel: de film is broos.
Herhaaldelijk buigen veroorzaakt barsten. Na 100.000 buigingen (5 mm radius) ontwikkelt de ITO-film microscopische barsten, daalt de transparantie met 1%, en neemt de plaatweerstand toe met 2 ohm.
Een fabrikant vergeleek dit: een flexibel scherm met ITO vertoonde een normale weergave na 100.000 buigingen,
terwijl een met zilverdraadjes na 50.000 cycli heldere vlekken begon te vertonen (kortsluiting van gebroken zilverdraden).
Daarom zijn de meeste huidige transparante displays nog steeds afhankelijk van ITO om de “last te dragen”.

Balans tussen Transparantie en Geleidbaarheid

Transparante displays bereiken tegelijkertijd “doorkijken” en “heldere beelden weergeven” door een balans te vinden tussen transparantie en geleidbaarheid.
Deze twee meetwaarden zijn als een wip: de ene is hoog, de andere is laag.
De uitdaging is om het optimale punt te vinden waar beide goed genoeg zijn voor gebruik.

Transparantie

Normaal glas heeft een transparantie van 91%. Om praktisch te zijn, moet een transparant display​​85%-90%​​ bereiken. Minder dan 85% zorgt ervoor dat het scherm grijs lijkt, waardoor de tentoonstelling of scène erachter onduidelijk wordt.
In een museum heeft een transparant scherm met een tentoonstelling erachter bijvoorbeeld minstens 88% transparantie nodig om het publiek de details van de tentoonstelling duidelijk te laten zien.
Bij 85% transparantie zijn de kleuren van de tentoonstelling 10% donkerder en zijn de details wazig.
Bij 90% is de kleurreproductie dicht bij wat het menselijk oog ziet.

Plaatweerstand

Plaatweerstand is de meetwaarde voor het meten van geleidbaarheid, gemeten in ohm/vierkant (Ω/□).
Een lagere waarde betekent een soepeler stroomstroom.

De geleidende laag van een transparant scherm (zoals een ITO-film) vereist​​10-30 Ω/□​​. Als de waarde te laag is (bijv. 5 Ω/□), zijn de materiaalkosten hoog.
Als de waarde te hoog is (boven 40 Ω/□), stroomt de stroom niet effectief, waardoor het scherm “traag” wordt en aanraakvertraging of ghosting van het display optreedt.
Een transparant reclamescherm met een ITO-film van 15 Ω/□ heeft bijvoorbeeld 0,1 milliseconde nodig om de stroom van het ene uiteinde naar het andere te laten bewegen, met een aanraakrespons van 0,05 seconden.
Overstappen op een film van 30 Ω/□ verhoogt de bewegingstijd naar 0,2 milliseconde, en de aanraakvertraging naar 0,1 seconde, wat acceptabel is maar een iets mindere ervaring biedt.

Dikte en Proces

De balans tussen transparantie en geleidbaarheid wordt voornamelijk bereikt door de dikte van de ITO-film en het fabricageproces aan te passen.
​​Dikte is de sleutel​​: Hoe dunner de ITO-film, hoe hoger de transparantie, maar hoe lager de geleidbaarheid.
Een 50 nm dikke ITO-film heeft een transparantie van 90% en een plaatweerstand van 40 Ω/□.
Een 100 nm dikke heeft een transparantie van 88% en een plaatweerstand van 15 Ω/□. Een 150 nm dikke heeft een transparantie van 85% en een plaatweerstand van 8 Ω/□.
De industrie kiest voor 80-100 nm. Bij deze dikte is de transparantie meer dan 88%, en de plaatweerstand is ongeveer 15 Ω/□, wat voldoet aan de eisen van de meeste toepassingen.
​​Proces beïnvloedt uniformiteit​​: Magnetronsputteren is uniformer dan vacuümdepositie.
Tests door een fabrikant toonden aan dat de ITO-film gemaakt door magnetronsputteren een diktefout had van ±2 nm en een transparantiefuctuatie van minder dan 0,5%.
Vacuümdepositie heeft een fout van ±5 nm en een transparantiefuctuatie van 1%-2%.

Drie Tests

De effectiviteit van de balans moet worden geverifieerd door tests.
​​Transparantietest​​: Gemeten in het golflengtebereik van 400-700 nm (het lichtsegment waarvoor het menselijk oog gevoelig is) met behulp van een spectrofotometer, waarbij transparantie ≥85% is vereist.
Het transparante scherm van een merk werd getest op 88% en voldoet aan de norm.
​​Uniformiteitstest van de plaatweerstand​​: Een vierpunts-probe wordt gebruikt om de hele film te scannen, waarbij de plaatweerstandsfout <5% moet zijn over 95% van het gebied. Als het doel bijvoorbeeld 15 Ω/□ is, mag maximaal 5% van het gebied 15,75 Ω/□ overschrijden. ​​Verouderingstest​​: Het scherm wordt 1000 uur blootgesteld aan hoge temperaturen en hoge luchtvochtigheid (85°C/85% luchtvochtigheid), waarbij de daling in transparantie minder dan 1% en de toename in plaatweerstand minder dan 2 Ω/□ moet zijn.
Een scherm daalde van 88% naar 87% in transparantie en nam toe van 15 Ω/□ naar 17 Ω/□ in plaatweerstand, wat acceptabel was.

Zilverdraadjes en Grafeen

ITO biedt een goede balans, maar is broos en Indium is duur.
Zilverdraadjes (AgNWs) hebben een transparantie van 89% (beter dan ITO), maar een plaatweerstand van 20 Ω/□ (vergelijkbaar met ITO).
Het probleem is dat zilverdraden gemakkelijk oxideren, waardoor de transparantie na 6 maanden daalt tot 85% en het scherm er geel uitziet.
Grafeen is idealer: 90% transparantie, 10 Ω/□ plaatweerstand (betere geleidbaarheid), maar moeilijk in massa te produceren. Filmafzetting over grote oppervlakken is ongelijkmatig en de kosten zijn 5 keer die van ITO.

Vervanging van Elektroden door Transparante Materialen

In traditionele displays worden metalen elektroden (zoals aluminium, ongeveer 100 nm dik) gebruikt die licht volledig blokkeren.
In transparante displays moeten deze worden vervangen door een transparante geleidende laag.
De gangbare keuze is Indiumtinoxide (ITO), met een​​transparantie van 90%-95% voor zichtbaar licht​​, een dikte van 50-150 nm, en een plaatweerstand van 10-30 ohm/vierkant (voldoende geleidend om pixels aan te drijven).
Dit behoudt het vermogen om stroom te geleiden, terwijl ongeveer 40%-70% van het omgevingslicht door het scherm kan gaan, waardoor het effect van “beeld en achtergrond zien” wordt bereikt.

Waarom ITO Kiezen

De eerste stap om een traditioneel scherm transparant te maken, is het vervangen van de metalen elektroden door een transparante geleidende laag.
Hoewel er verschillende materialen zijn onderzocht, zoals Fluor-gedoteerd Tinoxide (FTO), grafeen en zilverdraadjes, heeft de industrie zich grotendeels gericht op Indiumtinoxide (ITO).

Voldoende Transparantie

De gemiddelde transparantie van ITO in het spectrum van zichtbaar licht (golflengtes 400-700 nm, het licht waarvoor het menselijk oog het meest gevoelig is) kan​​90%-95%​​ bereiken, dicht bij de transparantie van gewoon vensterglas (ongeveer 92%).
Dit betekent dat slechts 5%-10% van het licht wordt geabsorbeerd of gereflecteerd wanneer het door de ITO-laag gaat; het meeste gaat soepel door.

Ter vergelijking: FTO heeft een vergelijkbare transparantie van ongeveer 90%, maar een hogere infraroodtransparantie (wat kan leiden tot meer hitte als infrarood dominant is),
en de theoretische transparantie van grafeen kan 97% bereiken, maar in de feitelijke massaproductie is de transparantie slechts 92%-94% vanwege de ongelijkmatige filmdikte, en het is gevoelig voor lichtverstrooiing door oppervlaktedefecten.
Zilverdraadjes zijn nog overdreven; de labtransparantie kan 98% bereiken, maar de verbindingspunten tussen de draden zijn gevoelig voor oxidatie, waardoor de transparantie na verloop van tijd onder 90% daalt en de stabiliteit slecht is.

Stabiele Geleidbaarheid

Alleen transparantie is niet genoeg; het geleidingsvermogen moet ook voldoende zijn.
De meetwaarde voor geleidbaarheid is “plaatweerstand” (weerstand per oppervlakte-eenheid; een lagere waarde betekent betere geleidbaarheid).
De plaatweerstand van ITO is meestal​​10-30 ohm/vierkant​​, wat precies goed is voor de behoeften van displays. Een 55-inch transparant OLED-scherm met ITO-elektroden kan bijvoorbeeld de pixelresponssnelheid op microniveaus houden, wat resulteert in vloeiende beelden zonder bewegingsonscherpte.
Kijkend naar andere materialen: de plaatweerstand van FTO is vergelijkbaar met die van ITO, 10-25 ohm/vierkant, maar vereist hogere afzettingstemperaturen (350-400°C), waardoor het ongeschikt is voor flexibele substraten (zoals plastic) omdat deze gemakkelijk vervormen.
De plaatweerstand van grafeen is laag, 1-5 ohm/vierkant, en heeft een betere geleidbaarheid dan ITO, maar het is moeilijk om uniformiteit over grote gebieden in massaproductie te bereiken.
De plaatweerstand van een grafeenfilm van 1 vierkante meter kan van 1 ohm/vierkant naar 10 ohm/vierkant springen, wat lokale dimming of het niet oplichten van pixels op het scherm veroorzaakt.
De plaatweerstand van zilverdraadjes is ongeveer 5-15 ohm/vierkant, wat er op het eerste gezicht goed uitziet, maar de weerstand neemt gemakkelijk sterk toe bij de contactpunten tussen de draden, waardoor de algehele geleidende stabiliteit slecht is.

Massaproductie en Kosten

Het fabricageproces van ITO is al tientallen jaren volwassen, met “magnetronsputteren” als de gangbare methode. In een vacuümkamer botsen argonionen met een indiumtin-legeringdoel (90% indium, 10% tin), waardoor de doelatomen op het substraat neerslaan om een dunne film te vormen.
Er zijn veel wereldwijde leveranciers van deze apparatuur (Applied Materials, Tokyo Electron, enz.), en tweedehands apparatuur is niet duur.
De investering in een productielijn bedraagt ongeveer 50 miljoen USD en kan jaarlijks 3 miljoen 55-inch transparante schermen produceren.
Andere materialen hebben meer problemen. FTO vereist Chemical Vapor Deposition (CVD), waarbij de apparatuurinvestering 30% hoger is en het doel fluor bevat, wat de kosten voor afvalgasbehandeling verhoogt.
Grafeen vereist CVD of mechanische exfoliatie. Eerstgenoemde heeft een lage opbrengst van slechts 60%-70% (ITO is meer dan 90%), en laatstgenoemde kan alleen monsters van kleine oppervlakken produceren.
Zilverdraadjes vereisen oplossingcoating, zijn gevoelig voor aggregatie tijdens het drogen en hebben een opbrengst van minder dan 50%.
Bovendien fluctueren de grondstofprijzen voor zilver sterk (een stijging van de zilverprijs van 15 USD naar 30 USD per ounce verdubbelt de kosten direct).
Over het algemeen zijn de totale fabricagekosten van ITO 15%-20% lager dan die van FTO en meer dan 30% lager dan die van grafeen.

Praktische Prestaties

Naast prestaties en kosten is het daadwerkelijke gebruikseffect het meest veelzeggend.
Een transparante OLED TV van een merk gebruikt ITO-elektroden, en de gemeten gegevens zijn als volgt:

 
• Totale transparantie 58% (in omgevingslicht is de rug van het boek op de plank erachter duidelijk zichtbaar).

 

• Pixelhelderheiduniformiteit 95% (het helderheidsverschil tussen de linker bovenhoek en de rechter onderhoek van hetzelfde beeld is minder dan 5%).

 

• Na 1000 uur continu gebruik is de verandering in plaatweerstand minder dan 2% (goede geleidende stabiliteit, het beeld wordt na verloop van tijd niet donkerder).

Toen grafeenelektroden werden gebruikt, vertoonde dezelfde test het volgende:

 
• Initiële transparantie van 92% daalde naar 88% na 100 uur (door oxidatie).

 

• Pixelhelderheiduniformiteit 85% 
  (hoge lokale fluctuatie van de plaatweerstand).

 

• Na 500 uur continu gebruik verschenen opvallende donkere vlekken (weerstandstoename bij de contactpunten).

Het “Installeren” van ITO

Nadat de elektroden van het scherm zijn vervangen door transparant ITO, is de volgende stap om deze transparante geleidende film op nanometerniveau op het substraat te “installeren”.
Dit is geen gewone “taping”, maar omvat het gebruik van hoogenergetische deeltjes om indium- en tinatomen in een vacuümomgeving op het glas of de flexibele film te “botsen”, waardoor een uniforme en onberispelijke dunne film ontstaat.
De meest voorkomende fabrieksmethode is​​magnetronsputteren​​. Het hele proces is als het “galvaniseren van een onzichtbare geleidende mistlaag” op het scherm, waarbij alle details in de parameters verborgen zijn.

Indiumtin-legeringdoel

De grondstof voor de ITO-film is een​​indiumtin-legeringdoel​​, met de cruciale samenstellingsverhouding van 90% indium en 10% tin.
Het doel moet zeer zuiver zijn (zuiverheid >99,99%), anders zullen onzuiverheden in de dunne film terechtkomen, wat leidt tot een afname van de transparantie of lokale niet-geleidbaarheid.
Eén doel weegt ongeveer 5-20 kg en kan 50-100 vierkante meter substraat besputteren.
Het moet worden vervangen wanneer het op is, en de kosten vormen ongeveer 30% van het totale proces.

Binnengaan van de Vacuümkamer

Voor het sputteren wordt het substraat in de vacuümkamer van de​​magnetronsputtermachine​​ geplaatst.
De kamer moet worden geëvacueerd tot een​​vacuümniveau van minder dan 10⁻³ Pa​​ (gelijk aan een honderd miljoenste van de aardatmosfeerdruk), wat 100 keer schoner is dan een operatiekamer in een ziekenhuis.
Deze stap is om zuurstof, waterdamp en stof uit de lucht te verwijderen.
Zelfs een enkel stofdeeltje met een diameter van 0,1 μm kan een “gat” in de dunne film creëren, wat leidt tot lokale kortsluiting of ongelijkmatige transparantie.
Nadat het vacuüm is bereikt, wordt een kleine hoeveelheid​​argongas​​ (99,999% zuiverheid) in de kamer gebracht, waarbij de druk wordt geregeld op 0,1-1 Pa.

Sputterproces

Wanneer argonionen op het doel botsen, “slaan” ze indium- en tinatomen van het doeloppervlak.
Deze geactiveerde atomen vliegen naar het substraat en slaan neer om de ITO-dunne film te vormen.
De parameters van het hele proces zijn rechtstreeks van invloed op de filmkwaliteit:

 
• ​​Sputterkracht​​: Als de kracht te laag is, vliegen de atomen langzaam, waardoor de film langzaam groeit en minder dicht is.
  Als de kracht te hoog is, kan het doel “doorbranden” (bekend als “doelvergiftiging”).
  Fabrieken stellen de kracht meestal in op​​1-3 kW​​ (voor een machine met één doel) om een afzettingssnelheid (50-100 nm per uur) te garanderen zonder het doel te beschadigen.

 

• ​​Substraattemperatuur​​: Het substraat moet worden verwarmd tot​​200-300°C​​.
  Bij lage temperaturen “vestigen” de indium- en tinatomen zich niet goed op het substraat, waardoor ze gemakkelijk een ongeordende structuur vormen en de filmtransparantie onder 85% daalt.
  Bij hoge temperaturen worden de atomen dichter gerangschikt en kan de transparantie worden gestabiliseerd tot meer dan 90%, maar als de temperatuur te hoog is (boven 350°C), vervormen flexibele substraten (zoals PET-plastic).

 

• ​​Afstand tussen Doel en Substraat​​: Deze afstand moet worden gehandhaafd op​​5-10 cm​​.

Geen Pinhole in de Dunne Film

Nadat het sputteren is voltooid, moet de kwaliteit van de ITO-dunne film worden gecontroleerd.
De belangrijkste factor is de​​afwezigheid van pinholes​​. Zelfs een pinhole met een diameter van 1 μm (1/50e van een mensenhaar) kan ervoor zorgen dat de stroom “lekt”, wat leidt tot lokale donkere vlekken op het scherm.
Fabrieken gebruiken een​​optische microscoop​​ (1000x) of een​​ellipsometer​​ om de hele film te scannen.
Een slagingspercentage van meer dan 95% is vereist voor verzending.

Andere Methoden

Naast magnetronsputteren proberen sommige fabrieken ook​​oplossingcoating​​. ITO-nanodeeltjes worden tot inkt gemaakt, op het substraat gecoat en gebakken om een film te vormen.
Deze methode is goedkoper (30% minder investering in apparatuur), maar heeft grote nadelen:

 
• De filmuniformiteit is slecht; de dikte fluctueert tot 10 nm op verschillende plaatsen in dezelfde batch, wat leidt tot fluctuaties in de plaatweerstand.

 

• Door de verdamping van het oplosmiddel tijdens het drogen blijven gemakkelijk holtes achter, waardoor de transparantie slechts 88%-90% bereikt (2%-4% lager dan bij magnetronsputteren).

Er is ook​​elektronenstraalafzetting​​: een elektronenstraal botst met het doel, waardoor indium- en tinatomen verdampen en vervolgens neerslaan.
De elektronenstraalapparatuur is echter duur (20 miljoen USD per eenheid) en de verdampingssnelheid is langzaam (slechts 20 nm per uur), waardoor het niet geschikt is voor grootschalige productie.

Feitelijk Productievoorbeeld

De transparante OLED-productielijn van een Japanse paneelfabrikant gebruikt magnetronsputteren voor de ITO-elektroden.

 
• Grootte van één substraat: G10.5-generatielijn (2940×3370 mm).

 

• Sputtertijd: ongeveer 45 minuten per zijde (voor het afzetten van een film van 100 nm).

 

• Opbrengst: 92% (hoofdfouten zijn pinholes en ongelijkmatige dikte).

 

• Uiteindelijke ITO-filmprestaties: dikte 95±5 nm, plaatweerstand 18±2 ohm/vierkant, transparantie voor zichtbaar licht 92%.

Precisiecoatingproces

Nadat de elektroden van het transparante scherm zijn vervangen door ITO, is de echte uitdaging om deze transparante geleidende film op nanometerniveau op het substraat te “printen”. Dit is geen inkjetprinten;
het gaat om het nauwkeurig landen van indium- en tinatomen op het glas of de flexibele film om een transparante, uniforme geleidende film te vormen.
De meest voorkomende fabrieksmethode is​​magnetronsputteren​​, waarbij elke stap, van de voorbereiding van de grondstoffen tot de uiteindelijke filmvorming, nauwkeurig wordt gecontroleerd met parameters op millimeter- of nanometerniveau.

Verhouding van Indium en Tin

De “grondstof” voor de ITO-film is een​​indiumtin-legeringdoel​​.
Dit item is als een grote munt, 20-30 cm in diameter en 5-8 cm dik, met een gewicht van 5-20 kg.
De samenstellingsverhouding bepaalt direct de prestaties van de film: 90% indium, 10% tin.
Een beetje minder tin, en de filmweerstand schiet omhoog.
Een beetje meer tin, en de transparantie daalt met 3%-5%.

De zuiverheid van het doel is nog belangrijker:
Het moet​​meer dan 99,99%​​ zuiver zijn (4N-kwaliteit). Zelfs 0,01% aan onzuiverheden (zoals ijzer of koper) kan “donkere vlekken” in de dunne film veroorzaken, waardoor de lokale transparantie met meer dan 10% daalt.
Hoeveel substraten kan één doel besputteren? Neem de G8.5-generatielijn (2200×2500 mm) als voorbeeld: één doel kan ongeveer 300-400 substraten coaten en moet daarna worden vervangen.
De kosten van het doel vormen 30%-40% van het totale coatingproces, en zijn een van de belangrijkste uitgaven van het ITO-proces.

Vacuümniveau

Voor het sputteren wordt het substraat naar de vacuümkamer van de​​magnetronsputtermachine​​ gestuurd.
De kamer moet worden geëvacueerd tot een​​vacuümniveau van minder dan 10⁻³ Pa​​ (gelijk aan een honderd miljoenste van de aardatmosfeerdruk), wat een miljoen keer schoner is dan een ziekenhuis operatiekamer van klasse 100 (10⁰ Pa).
Deze stap duurt 15-30 minuten, waarbij moleculaire pompen en mechanische pompen worden gebruikt om zuurstof, waterdamp en stof uit de lucht te verwijderen.
Waarom zo “schoon”? Zuurstof in de lucht reageert met indium- en tinatomen om indiumoxide of tinoxide te vormen, wat de film broos maakt en de transparantie vermindert.
Stof is nog lastiger. Een stofdeeltje met een diameter van 0,1 μm (1/500e van een mensenhaar) kan een gat in de dunne film creëren, waardoor de stroom “lekt” en lokale zwarte vlekken op het scherm ontstaan.
Nadat het vacuüm is bereikt, wordt​​hoogzuiver argongas​​ (99,999%) in de kamer gebracht, waarbij de stroomsnelheid wordt geregeld op 50-100 standaard kubieke centimeter/minuut (sccm) om de lage druk van 0,1-1 Pa in de kamer te handhaven.

Controle van de Dunne Film

Na het sputteren wordt de kwaliteit van de ITO-dunne film geïnspecteerd.
De belangrijkste controles zijn de​​afwezigheid van pinholes​​ en de​​uniformiteit van de dikte​​.

 
• Voor pinhole-detectie wordt een​​ellipsometer​​ gebruikt om de hele film te scannen met een resolutie van 0,1 μm.
  De acceptatiecriteria zijn minder dan 10 pinholes per vierkante meter. Een pinhole met een diameter van 1 μm verhoogt de lokale stroomdichtheid met 10%, waardoor de pixel donkerder wordt.

 

• De dikte-uniformiteit moet​​binnen ±5%​​ zijn.
  Als de beoogde dikte bijvoorbeeld 100 nm is, moet de filmdikte over de hele film tussen 95-105 nm liggen.
  Fabrieken gebruiken een​​profilometer​​ om 5 punten te meten: de vier hoeken en het midden van het substraat.
  Een afwijking van meer dan 5% vereist herwerking.

Andere Processen

Sommige fabrieken proberen ook​​oplossingcoating​​: ITO-nanodeeltjes worden tot poeder vermalen, gemengd met water/alcohol om inkt te vormen, op het substraat gecoat met een rol-tot-rol coater en vervolgens gebakken in een oven (150°C, 30 minuten) om een film te vormen.
Deze methode heeft goedkopere apparatuur (30% minder investering), maar veel problemen:

 
• Slechte filmuniformiteit, waarbij de dikte tot 20 nm fluctueert op verschillende plaatsen in dezelfde batch, wat 15% fluctuatie in de plaatweerstand veroorzaakt.

 

• Door de verdamping van het oplosmiddel tijdens het drogen blijven gemakkelijk holtes achter, waardoor de transparantie slechts 88%-90% bereikt (2%-4% lager dan bij magnetronsputteren).

 

• Lage opbrengst, slechts 70%-80% (de opbrengst van magnetronsputteren is meer dan 90%).

​​Elektronenstraalafzetting​​ is nog duurder. Een elektronenstraal botst met het doel, waardoor indium- en tinatomen verdampen en vervolgens neerslaan.
De kosten per eenheid bedragen echter 20 miljoen USD, en de verdampingssnelheid is langzaam (slechts 20 nm per uur), en de lage energie van de verdampte atomen resulteert in een slechte filmaansluiting en is gevoelig voor afbladderen.

Referentiegegevens voor Feitelijke Productie

De transparante OLED-productielijn van een Koreaanse paneelfabrikant gebruikt magnetronsputteren voor de ITO-elektroden.

 
• Substraatmaat: G10.5-generatielijn (2940×3370 mm).

 

• Sputtertijd: 45 minuten per zijde (voor het afzetten van een film van 100 nm).

 

• Opbrengst: 92% (hoofdfouten zijn pinholes en ongelijkmatige dikte).

 

• Filmprestaties: dikte 98±4 nm, plaatweerstand 17±1 ohm/vierkant, transparantie voor zichtbaar licht 92%.

Schermmontage en Displayafstelling

Dit proces vereist eerst het reinigen van het substraat (bijv. 50 μm PET-paneel), gevolgd door het opeenvolgend stapelen van de transparante elektrodenlaag (ITO, 150 nm dik), de organische emissielaag (2-3 μm), en de inkapseling
slaag (5 μm). Deze worden verlijmd met optische lijm (25 μm dik) met een uitlijningsprecisie van ±5 μm.
Nadat dit is voltooid, wordt de transparantie gemeten (doel ≥80%), en wordt een laserkalibrator gebruikt om de pixels aan te passen, om uniforme helderheid in het emissiegebied (fout <10%) en geen nagloeien in het transparante gebied te garanderen.

Laminatiematerialen

Eerst wordt een PET-plastic substraat van 50-100 μm dik gelegd (een boodschappentas van de supermarkt is ongeveer 12 μm dik; dit substraat is 4-8 keer dunner).
Vervolgens wordt een Indiumtinoxide (ITO) transparante elektrode van 100-200 nm dik afgezet met behulp van vacuümdepositieapparatuur.
Daarna wordt een organische emissielaag van 2-3 μm uitgespreid (materialen worden gestapeld als fijn zand), gevolgd door een inkapselingslaag van 3-5 μm (voor vochtbescherming) en 20-30 μm OCA optische lijm.
De uitlijningsprecisie voor elke laag is ±5 μm (ongeveer 1/20e van een mensenhaar).
Een verkeerde uitlijning kan leiden tot ongelijkmatige emissie of vervaging in het transparante gebied.

Substraatk euze

Er worden twee materialen vaak gebruikt: het ene is​​50-100 μm dik PET-plastic​​ (dit substraat is 4-8 keer dunner dan een boodschappentas (ongeveer 12 μm dik)), en het andere is​​natronkalkglas​​ (gewoon vensterglas is ongeveer 3 mm dik, maar hier wordt slechts 1/30e van die dikte gebruikt).

Elektrode Applicatie

De volgende laag is de​​Indiumtinoxide (ITO) transparante elektrode​​, die fungeert als de “snelweg” voor de stroom.
De dikte moet worden geregeld op​​100-200 nm​​ (1 nm is 1/50.000e van een mensenhaar).

Te dun (bijv. 90 nm) verhoogt de weerstand, waardoor er geen stroom stroomt en het emissiegebied donker lijkt.
Te dik (210 nm) maakt het materiaal zelf ondoorzichtig en blokkeert het licht erachter.
ITO wordt gecoat met een “magnetronsputtermachine”. Het principe is als het “inslaan” van het doel (een blok Indiumtinoxide) met snelle metaaldeeltjes, waarbij de deeltjes op het substraat worden gesputterd om een dunne film te vormen.
De gasdruk (0,5 Pa) en de kracht (3 kW) van de machine moeten worden aangepast om de deeltjessnelheid te regelen om te voorkomen dat de film ongelijkmatig en vol gaten wordt.
Anders wordt de film ongelijkmatig en vol gaten.

Na het coaten meet een ellipsometer de dikte.
Een fout van meer dan 5 nm vereist hercoating. Dit is gelijk aan het vinden van een korrel gierst op een atletiekbaan.

Emissielaag Verspreiding

De emissielaag is de “gloeilamp” van het scherm en gebruikt​​organische kleine moleculaire materialen​​ (zoals Alq3) of​​kwantumdots​​ (nanometergrote halfgeleidende deeltjes).
Deze laag is​​2-3 μm​​ dik en moet uniform worden verspreid als een dunne pannenkoek. Als het te dik is (4 μm), genereert de stroom meer warmte wanneer deze erdoorheen gaat, waardoor de levensduur wordt verkort.
Als het te dun is (1,5 μm), is de lichtopbrengst onvoldoende en ziet het scherm er grijs uit.
De emissielaag wordt gecoat met behulp van de “oplossing spincoating methode”. Het materiaal wordt opgelost in een chlorobenzeenoplosmiddel, gedruppeld op de ITO-elektrode en vervolgens uniform rondgedraaid door een draaitafel die met 2000 omwentelingen per minuut draait.
Als de rotatiesnelheid te laag is (1500 tpm), hoopt het materiaal zich op in kleine heuvels.
Als het te snel is (2500 tpm), worden de randen te dun en het midden te dik.
Na het draaien wordt het 10 minuten gebakken in een vacuümoven om het oplosmiddel te laten verdampen, waardoor een uniforme dunne film achterblijft.

Ultradunne Waterdichte Coating

Omdat de emissielaag gevoelig is voor vocht, moet deze onmiddellijk worden bedekt met een​​inkapselingslaag​​.
Een samengestelde film van 3-5 μm van aluminiumoxide (Al₂O₃) + epoxyhars wordt op het oppervlak gecoat met behulp van Atomic Layer Deposition (ALD) technologie.
Deze laag fungeert als plasticfolie en wikkelt de emissielaag volledig in. Als er een opening van 0,1 μm overblijft, dringt vocht binnen, wordt het organische materiaal zwart en faalt het binnen 3 maanden.
De ALD-machine kan slechts 0,1 nm per keer afzetten, en er zijn 30-50 herhalingen nodig om een dikte van 3 μm te bereiken.
Een “kwartskristal microbalans” moet tijdens dit proces worden gebruikt om de dikte te bewaken, waarbij het gewicht dat door elke toegevoegde laag wordt toegevoegd, wordt gemeten en omgezet in dikte.
Dit is vergelijkbaar met het wegen van 100 vellen A4-papier op een elektronische weegschaal, waarbij het gewichtsverschil van elk vel niet meer dan 0,01 gram mag bedragen.

De Uiteindelijke Beschermende Laag Verlijmen

De bovenste laag is bedekt met​​OCA optische lijm​​, 20-30 μm dik, die dient om de lagen stevig te verlijmen en lichtbreking te verminderen.
Na het verlijmen wordt het onder de microscoop geïnspecteerd. Als het aantal luchtbellen per vierkante centimeter meer dan 3 is, is herwerking vereist.
Het hele lamineerproces vindt plaats in een​​Klasse 10.000 cleanroom​​ (≤10.000 stofdeeltjes met een diameter van >0,5 μm per kubieke meter lucht).
De werknemers dragen volledige stofvrije kleding en bewegen langzaam, zoals bij het ontmantelen van een bom.
Nadat elk stuk is gelamineerd, controleert een “optische uitlijningsapparatuur” de positie van elke laag. Als de uitlijningsfout tussen de ITO-elektrode en de emissielaag groter is dan ±5 μm (1/20e van een mensenhaar), vertoont het scherm een “Yin en Yang gezicht” (ongelijkmatige helderheid).
Voorbeeld: het initiële slagingspercentage van een 55-inch transparant scherm van een bepaald merk bij lamineren was slechts 70%.
De hoofdproblemen waren de ongelijkmatige dikte van de emissielaag (30%) en lekkage in de inkapselingslaag (25%).
Voordat het de fabriek verlaat, moet een transparantietest worden uitgevoerd. Onder normale omstandigheden moet dit ≥80% zijn.
Anders ziet de gebruiker de achtergrond alsof deze bedekt is met matglas.

Transparantie en Pixelmeting

Na het lamineren moet het transparante scherm twee hoofdparameters aanpassen. Eerst wordt de transparantie gemeten door wit licht uit te zenden en de totale lichtdoorlatendheid van het scherm te berekenen met behulp van een spectrofotometer.
Het doel is ≥80%, anders is herwerking, polijsten of opnieuw verlijmen vereist.
Vervolgens wordt een kalibrator gebruikt om de pixels te kalibreren, waarbij het scherm wordt gescand om de stroom van elke pixel aan te passen, om ervoor te zorgen dat de helderheidsafwijking in het emissiegebied <10% is en er geen nagloeien is in het transparante gebied.

Transparantiemeting

Transparantie wordt gemeten met een​​spectrofotometer​​, een machine die wit licht uitzendt en het licht opvangt dat door het scherm gaat om de verhouding te berekenen.
De lens van de apparatuur bevindt zich op 20 cm afstand van het scherm, en het licht wordt onder een hoek van 45 graden uitgezonden (waarbij een normale kijkhoek wordt gesimuleerd).
De acceptatiedrempel is​​transparantie ≥80% onder normale omstandigheden (zwart scherm, er wordt niets weergegeven)​​.
Als de meting slechts 75% is, waar kan het probleem dan liggen?
Mogelijk is de inkapselingslaag te dik. De ontworpen 3 μm aluminiumoxidefilm werd 0,5 μm dikker gesputterd en blokkeerde een deel van het licht.
Of de OCA-lijm werd ongelijkmatig geperst en bevatte kleine luchtbellen van 1 μm die licht verstrooiden wanneer ze werden geraakt en de transmissie belemmerden.
In dit geval moet het scherm worden gedemonteerd, de inkapselingslaag 0,5 μm dunner worden gepolijst met een laser (waarbij de precisie wordt gecontroleerd op ±0,1 μm), of de lijm opnieuw worden gecoat en nog twee keer worden geperst met een roller om de luchtbellen eruit te knijpen.
Tijdens het debuggen van een 43-inch transparant scherm bleef de transparantie 3 batches op rij steken op 78%.
Later werd ontdekt dat het PET-substraat niet grondig was gereinigd voordat het de werkplaats binnenkwam, waardoor er een onzichtbare vetlaag op het oppervlak achterbleef, wat de hechting tussen de OCA-lijm en het substraat verhinderde en micrometers grote openingen ertussen liet.
Het probleem werd opgelost door een plasmacleaner te gebruiken om nog 5 minuten argongas te blazen om het vet af te breken, waarna de transparantie onmiddellijk steeg tot 82%.

Pixelkalibratie

​​De eerste stap is de aanpassing van de helderheidsuniformiteit​​, waarbij een​​Konica Minolta CS-2000 spectroradiometer​​ wordt gebruikt om dicht bij het scherm te scannen en de helderheid van elke pixel te meten.
Het doel is dat de helderheidsafwijking in het emissiegebied <10% is. Als de middelste pixel bijvoorbeeld 300 nits is, mag de donkerste rand niet onder 270 nits komen. Als een pixel donker is, wordt de stroom verhoogd van 15 microampère naar 16 microampère totdat de helderheid aan de norm voldoet. Dit vereist geduld. Een 55-inch scherm heeft 1920×1080 pixels. Ingenieurs moeten het scherm visueel inspecteren of software gebruiken om een grijswaardenafbeelding (een verloopbalk van zwart naar wit) te genereren om te controleren op plotselinge heldere of donkere banden. ​​De tweede stap is het verwijderen van nagloeien​​, waarbij een “schaakbordpatroon” wordt gebruikt. Zwarte en witte vierkanten worden afwisselend weergegeven en gedurende 1 uur weergegeven.
Vervolgens wordt het scherm gecontroleerd op een zwakke grijze nagloeivlek naast de witte vierkanten.
De industriestandaard vereist dat het nagloeigebied <0,1 vierkante millimeter is (de grootte van een speldenkop).

Iteratieve Aanpassing

Transparantiemeting en pixelkalibratie zijn met elkaar verbonden. Het verdunnen van de inkapselingslaag om de transparantie te vergroten, kan de emissielaag gevoeliger maken voor vocht, waardoor de helderheidsafname wordt versneld.
Het toevoegen van omgekeerde stroom om de pixels te kalibreren, kan de transparantie met 0,5% verminderen.

Daarom is het debuggen meestal een cyclus van “meten – aanpassen – opnieuw meten”.
In de debuggingsregistratie van een 55-inch transparant scherm van een merk werden 12 aanpassingen uitgevoerd in de eerste 3 dagen, waarbij de transparantie toenam van 79% naar 81%, maar daalde naar 80,5% door een kleine aanpassing van de inkapselingslaag.
De pixelhelderheidsafwijking daalde van 15% naar 8%, maar het nagloeigebied nam toe van 0,08 vierkante millimeter naar 0,12 vierkante millimeter.
Voordat het wordt verzonden, moet een “scènesimulatietest” worden uitgevoerd. Het scherm wordt in een donkere doos geplaatst, 1000 lux wit licht (gelijk aan een zonnig uitzicht buiten het raam) wordt ingeschakeld en er wordt gemeten of de transparantie nog steeds ≥70% is (de basisvereiste voor gebruikers om de achtergrond duidelijk te zien).
Vervolgens wordt het in een donkere kamer van 50 lux geplaatst, de schermhelderheid wordt aangepast tot 300 nits en de helderheid van de tekst wordt gecontroleerd.

Simulatie van Scenario’s uit de Echte Wereld

Na het debuggen van de parameters wordt het transparante scherm in een simulatiebox getest onder drie omstandigheden. Onder sterk licht (1000 lux, zoals een zonnig uitzicht buiten het raam) moet de transparantie ≥70% zijn om te garanderen dat de stadsgezichten op de achtergrond helder zijn.
Onder zwak licht (50 lux, zoals binnen ’s avonds) moet de helderheid in het emissiegebied meer dan 300 nits zijn, en de tekst mag niet grijs lijken.
Vervolgens wordt het 72 uur in een doos van 85°C + 85% luchtvochtigheid geplaatst, waarbij wordt vereist dat er geen waternevel of nagloeien is.
Tot slot mag de helderheidsafname na 1000 uur continue videoweergave niet meer dan 5% bedragen.

Helderheid onder Sterk Licht

De eerste stap van de test is “sterke lichtblootstelling”. Het scherm wordt in een donkere doos geplaatst en een 1000 lux witlichtsimulator (gelijk aan de helderheid buiten op klaarlichte dag) wordt ingeschakeld.
De acceptatiedrempel is​​≥70%​​. Als de meting slechts 65% is, betekent dit dat de inkapselingslaag of de OCA-lijm te veel licht blokkeert.
Het probleem kan zijn dat het sputteren van de aluminiumoxidefilm tijdens de inkapseling ongelijkmatig was, waarbij de lokale dikte meer dan 5 μm bedroeg, of dat de luchtbellen niet volledig uit de OCA-lijm waren geperst.
Een merk had eens een batch buitenschermen waarvan de sterke lichttransparantie bleef steken op 68%.
Later werd ontdekt dat het gekozen PET-substraat te dun was (50 μm),
en licht vervormde onder hoge temperaturen, waardoor de ITO-elektrode en de emissielaag 0,1 mm verkeerd waren uitgelijnd, wat een deel van het licht blokkeerde.
Door over te schakelen op een substraat van 100 μm steeg de transparantie tot 73% en slaagde het voor de test.

Stress door Hoge en Lage Temperaturen

Schermen kunnen vanuit een gekoelde kamer naar direct zonlicht of buiten in de winter worden verplaatst.
De test omvat “vuur en ijs”. Het wordt in een temperatuur- en vochtigheidskamer geplaatst, waarbij de temperatuur eerst gedurende 24 uur tot 60°C wordt verhoogd om te controleren op vervorming en delaminatie.
Vervolgens wordt de temperatuur gedurende 24 uur verlaagd tot -20°C om het te bevriezen, waarna het wordt ingeschakeld om de weergaveprestaties te meten.
De focus ligt op het​​vochtrisico onder hoge temperaturen​​. De emissielaag is gevoelig voor vocht.
Als de inkapselingslaag microscopische scheuren heeft, dringt vocht binnen bij 90% vochtigheid en 60°C in de kamer.
Na de test wordt het scherm gedemonteerd en geïnspecteerd. Een infraroodmicroscoop controleert de inkapselingslaag.
Scheuren breder dan 0,1 μm worden als een defect beschouwd.

Tijdens een test vertoonde een bepaald transparant scherm “sneeuwvlokken” op het display toen het werd ingeschakeld bij -20°C.

Afdichting in Vochtige Omgevingen

De test gebruikt een vochtigheidskamer van 30°C met 90% RV gedurende 72 uur.
Nadat dit is voltooid, wordt het scherm gedemonteerd en wordt een elektronenmicroscoop gebruikt om te controleren op sporen van waterdruppels groter dan 0,5 μm in diameter op het oppervlak van de emissielaag.
De vochtbestendigheid is afhankelijk van de samenwerking tussen de inkapselingslaag en de lijm.
De aluminiumoxidefilm moet voldoende dicht zijn (porositeit <1%), en de OCA-lijm moet zijn gemaakt van hydrofobe materialen (contacthoek >90 graden).
Een batch schermen vertoonde na de vochtigheidstest een grijze rand in het emissiegebied.
De microscoop toonde verbonden lijnen van watersporen, wat wees op een ongelijkmatige coating aan de rand van de inkapselingslaag, waardoor er een opening van 0,2 μm achterbleef.
Het probleem werd opgelost door de hoek van het mondstuk van de sputtermachine aan te passen en de filmdikte aan de rand te vergroten van 2 μm naar 3 μm.

Continu Gebruik

Het scherm speelt continu video’s af (waarbij wordt geloopt met pure kleurenbeelden en beelden met hoog contrast) gedurende 1000 uur om drie meetwaarden te meten:

 
• De helderheidsafname van het emissiegebied mag niet >5% zijn (bijv. initieel 300 nits, ≥285 nits na 1000 uur).

 

• De daling in transparantie van het transparante gebied mag niet <3% zijn (van 80% naar ≥77,6%).

 

• Er mag geen permanent nagloeien zijn (na 1000 uur een schaakbordpatroon weer te geven, moet het nagloeigebied <0,05 vierkante millimeter zijn).

Het Alq3-materiaal dat in de emissielaag wordt gebruikt, degradeert na langdurige elektrische excitatie.
Om de levensduur van het materiaal te verlengen, werd de piekspanning, bijvoorbeeld, verlaagd van 20 microampère naar 18 microampère.
Tijdens de test van een scherm daalde de helderheid na 1000 uur met 6%.
De ingenieurs pasten de pixel-aandrijvingsgolfvorm aan om de impact van de momentane stroom te verminderen, waardoor de afname werd teruggebracht tot 4%, wat aan de norm voldeed.

Alleen Verzending na het Passeren van Alle Tests

In de uiteindelijke verificatieregistratie van een 55-inch transparant scherm van een merk: van de eerste batch van 100 eenheden faalden 15 voor de sterke lichttransparantietest (substraat vervangen), 8 vertoonden watersporen bij hoge temperaturen (inkapselingslijm vervangen), en 5 hadden een helderheidsafname van meer dan 5% (aandrijfstroom aangepast).