一文了解OLED生產(chǎn)技術(shù)

OLED主流生產(chǎn)技術(shù)——蒸鍍技術(shù)

首先，要了解蒸鍍技術(shù)，這得從OLED的結構講起。如下圖所示，典型結構是在ITO玻璃上制作一層幾十納米厚的發(fā)光材料，ITO透明電極和金屬電極分別作為器件的陽(yáng)極和陰極電極加電壓，在一定電壓驅動(dòng)下，電子和空穴分別從陰極和陽(yáng)極注入到電子和空穴傳輸層，電子和空穴分別經(jīng)過(guò)電子和空穴傳輸層遷移到發(fā)光層，并在發(fā)光層中相遇復合，形成激子并使發(fā)光分子激發(fā)，后者經(jīng)過(guò)輻射弛豫而發(fā)出可見(jiàn)光。輻射光可從ITO一側觀(guān)察到，金屬電極膜同時(shí)也起了反射層的作用。

OLED結構原理圖

當然了，具體到整塊面板，結構也就復雜很多，包括次像素間需要隔離柱、絕緣層之類(lèi)。AMOLED則還有TFT backplane這種控制每個(gè)像素開(kāi)關(guān)的東西。

OLED像素結構示意圖

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，蒸鍍就是真空中通過(guò)電流加熱，電子束轟擊加熱和激光加熱等方法，使被蒸材料蒸發(fā)成原子或分子，它們隨即以較大的自由程作直線(xiàn)運動(dòng)，碰撞基片表面而凝結，形成薄膜。

蒸鍍技術(shù)制造OLED面板的核心設備是蒸鍍機，而這個(gè)設備在面板制造企業(yè)的上游，主要供應商是佳能旗下一間名為Canon Tokki的企業(yè)。隨著(zhù)全球 OLED市場(chǎng)的風(fēng)起云涌，Tokki公司不斷投入開(kāi)發(fā)產(chǎn)能，但是仍然難以滿(mǎn)足客戶(hù)的需要。據說(shuō)，Tokki一年的蒸鍍機產(chǎn)能也就區區幾臺而已，如LG Display這樣的大客戶(hù)也不得不因為蒸鍍機數量有限而無(wú)奈的失去蘋(píng)果訂單。

PMOLED的典型工藝流程

(備注：PMOLED也屬于OLED，但結構比AMOLED簡(jiǎn)單，沒(méi)有TFT。)

印刷技術(shù)

OLED屏幕每個(gè)像素“燈泡”除了是蒸上去的，還可以選擇“印”出來(lái)。用噴墨打印機來(lái)舉個(gè)例子，噴墨打印機是把墨水噴到紙上，從而呈現出文稿或圖片。而印刷顯示是使用印刷方式制作顯示器的有機材料膜層，是一種工藝方法。實(shí)現了印刷顯示后，可以印刷不同面板，如果“噴”的是OLED材料，那就是OLED面板;“噴”的是量子點(diǎn)材料，那就是量子點(diǎn)顯示面板。印刷OLED，簡(jiǎn)單說(shuō)，就是通過(guò)噴墨印刷設備上的多個(gè)印刷噴頭，將不同顏色的聚合物發(fā)光材料溶液精確的沉積在ITO玻璃基板的隔離柱槽中，溶劑揮發(fā)后會(huì )形成100納米左右厚度的薄層，構成可發(fā)光的像素。

為什么說(shuō)印刷顯示技術(shù)是下一代顯示革命?真空蒸鍍工藝，受限于設備與技術(shù)，很難制作大尺寸精細金屬掩模板，導致該工藝無(wú)法應用在大尺寸面板的制造上。蒸鍍過(guò)程中， 有機材料氣體無(wú)差別沉積在玻璃基板上，導致材料利用率低。也許由于不需要真空蒸鍍腔體、不需要精密金屬掩模板、不需要彩色濾光片等等，松下在2013年的CES展會(huì )上，展示了一種采用自主研發(fā)“印刷”工藝的、而且據他們自己說(shuō)是當時(shí)全球最大4K OLED電視(56寸)。

印刷OLED有哪些優(yōu)勢足以挑戰相對成熟的蒸鍍技術(shù)呢?首先就是成本低廉，在OLED面板的原材料使用上，印刷OLED就比蒸鍍技術(shù)節省90%;印刷OLED技術(shù)可以有效提升成品的壽命;噴墨打印的制程要比蒸鍍制程更容易適應大基板的切割的需要，這更利于高代線(xiàn)處理大尺寸基板的趨勢。

印刷OLED實(shí)現技術(shù)示意圖

據業(yè)界人士的介紹稱(chēng)，印刷OLED最大的瓶頸在于每一個(gè)微小印刷點(diǎn)之間的差異性控制(減小像素間的差異)，以及對于極小亞像素單位印刷的設備研發(fā)(提升設備精度)。前者是整個(gè)印刷顯示行業(yè)的關(guān)鍵瓶頸，后者則主要是對于中小尺寸顯示產(chǎn)品而言的問(wèn)題?；蛘哒f(shuō)，對于印刷OLED，油墨穩定性不是最終的大問(wèn)題，設備精度和穩定性才是真正的考驗。這個(gè)問(wèn)題恰恰必須在建立示范性生產(chǎn)線(xiàn)后才能真正從工程上解決。

OLED屏幕顏色三種實(shí)現方案

上面提到的這種高端大氣上檔次的“蒸鍍”法，主要應用于RGB三色排列的典型OLED屏幕。三星的諸多OLED電視產(chǎn)品都是基于這種方法蒸鍍出來(lái)的，效果很不錯，三原色都非常純粹，但成本非常高昂。這類(lèi)蒸鍍所用的技術(shù)叫FMM，精細金屬掩模板，就是蒸鍍的時(shí)候為了區分像素，蓋個(gè)掩膜，所以對齊的問(wèn)題，以及掩膜材料本身都會(huì )成為技術(shù)難點(diǎn)。

實(shí)際上，人類(lèi)為了控制成本，OLED電視不止上述一種，有一類(lèi)藍光+色變換層：這種方案只需要蒸鍍藍光OLED元件，經(jīng)過(guò)變換層將光轉為RGB三色，這類(lèi)技術(shù)受到色彩轉換器開(kāi)發(fā)難度的限制，并未被大規模采用。

還有一類(lèi)OLED電視是白光+三種彩色濾光片，原理上和LCD液晶面板有些類(lèi)似，以白色為背光，再加彩色濾光片—這種方式在成本上顯然就低了很多，LG就曾以這種方案生產(chǎn)OLED電視，白光OLED +彩色濾光片也一度被認為是OLED進(jìn)一步實(shí)現低成本的方案。只不過(guò)加上濾光片，透光率光色純度都更成問(wèn)題，所以亮度、對比度、色彩、節能表現理論上都不及RGB OLED。