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OLED主流生产技术的那些事

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-09-27  浏览次数:367
核心提示:蒸镀技术、印刷技术

首先,要了解蒸镀技术,这得从OLED的结构讲起。如下图所示,典型结构是在ITO玻璃上制作一层几十纳米厚的发光材料,ITO透明电极和金属电极分别作为器件的阳极和阴极电极加电压,在一定电压驱动下,电子和空穴分别从阴极和阳极注入到电子和空穴传输层,电子和空穴分别经过电子和空穴传输层迁移到发光层,并在发光层中相遇复合,形成激子并使发光分子激发,后者经过辐射弛豫而发出可见光。辐射光可从ITO一侧观察到,金属电极膜同时也起了反射层的作用。

OLED结构原理图

当然了,具体到整块面板,结构也就复杂很多,包括次像素间需要隔离柱、绝缘层之类。AMOLED则还有TFT backplane这种控制每个像素开关的东西。

OLED像素结构示意图

简单来说,蒸镀就是真空中通过电流加热,电子束轰击加热和激光加热等方法,使被蒸材料蒸发成原子或分子,它们随即以较大的自由程作直线运动,碰撞基片表面而凝结,形成薄膜。

蒸镀技术制造OLED面板的核心设备是蒸镀机,而这个设备在面板制造企业的上游,主要供应商是佳能旗下一间名为Canon Tokki的企业.随着全球 OLED市场的风起云涌,Tokki公司不断投入开发产能,但是仍然难以满足客户的需要。据说,Tokki一年的蒸镀机产能也就区区几台而已,如LG Display这样的大客户也不得不因为蒸镀机数量有限而无奈的失去苹果订单。

PMOLED的典型工艺流程

(备注:PMOLED也属于OLED,但结构比AMOLED简单,没有TFT。)

印刷技术

OLED屏幕每个像素“灯泡”除了是蒸上去的,还可以选择“印”出来。用喷墨打印机来举个例子,喷墨打印机是把墨水喷到纸上,从而呈现出文稿或图片。而印刷显示是使用印刷方式制作显示器的有机材料膜层,是一种工艺方法。实现了印刷显示后,可以印刷不同面板,如果“喷”的是OLED材料,那就是OLED面板;“喷”的是量子点材料,那就是量子点显示面板。印刷OLED,简单说,就是通过喷墨印刷设备上的多个印刷喷头,将不同颜色的聚合物发光材料溶液精确的沉积在ITO玻璃基板的隔离柱槽中,溶剂挥发后会形成100纳米左右厚度的薄层,构成可发光的像素。

为什么说印刷显示技术是下一代显示革命?真空蒸镀工艺,受限于设备与技术,很难制作大尺寸精细金属掩模板,导致该工艺无法应用在大尺寸面板的制造上。蒸镀过程中, 有机材料气体无差别沉积在玻璃基板上,导致材料利用率低。也许由于不需要真空蒸镀腔体、不需要精密金属掩模板、不需要彩色滤光片等等,松下在2013年的CES展会上,展示了一种采用自主研发“印刷”工艺的、而且据他们自己说是当时全球最大4K OLED电视(56寸)。

印刷OLED有哪些优势足以挑战相对成熟的蒸镀技术呢?首先就是成本低廉,在OLED面板的原材料使用上,印刷OLED就比蒸镀技术节省90%;印刷OLED技术可以有效提升成品的寿命;喷墨打印的制程要比蒸镀制程更容易适应大基板的切割的需要,这更利于高代线处理大尺寸基板的趋势。

印刷OLED实现技术示意图

据业界人士的介绍称,印刷OLED最大的瓶颈在于每一个微小印刷点之间的差异性控制(减小像素间的差异),以及对于极小亚像素单位印刷的设备研发(提升设备精度)。前者是整个印刷显示行业的关键瓶颈,后者则主要是对于中小尺寸显示产品而言的问题。或者说,对于印刷OLED,油墨稳定性不是最终的大问题,设备精度和稳定性才是真正的考验。这个问题恰恰必须在建立示范性生产线后才能真正从工程上解决。

国内华星光电联合国内多家印刷显示骨干单位,共同建立全国第一个“印刷显示技术和材料技术创新联盟”,搭建印刷及柔性显示公共技术服务平台,并以广东聚华印刷显示技术有限公司作为平台运营实体。

OLED屏幕颜色三种实现方案

上面提到的这种高端大气上档次的“蒸镀”法,主要应用于RGB三色排列的典型OLED屏幕。三星的诸多OLED电视产品都是基于这种方法蒸镀出来的,效果很不错,三原色都非常纯粹,但成本非常高昂。这类蒸镀所用的技术叫FMM,精细金属掩模板,就是蒸镀的时候为了区分像素,盖个掩膜,所以对齐的问题,以及掩膜材料本身都会成为技术难点。

实际上,人类为了控制成本,OLED电视不止上述一种,有一类蓝光+色变换层:这种方案只需要蒸镀蓝光OLED元件,经过变换层将光转为RGB三色,这类技术受到色彩转换器开发难度的限制,并未被大规模采用。

还有一类OLED电视是白光+三种彩色滤光片,原理上和LCD液晶面板有些类似,以白色为背光,再加彩色滤光片—这种方式在成本上显然就低了很多,LG就曾以这种方案生产OLED电视,白光OLED +彩色滤光片也一度被认为是OLED进一步实现低成本的方案。只不过加上滤光片,透光率光色纯度都更成问题,所以亮度、对比度、色彩、节能表现理论上都不及RGB OLED。

 
 
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