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OLED主流生產技術的那些事

編輯:chinafpd 2016-09-27 15:04:45 瀏覽:1698  來源:未知

  首先,要了解蒸鍍技術,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光材料,ITO透明電極和金屬電極分別作為器件的陽極和陰極電極加電壓,在一定電壓驅動下,電子和空穴分別從陰極和陽極注入到電子和空穴傳輸層,電子和空穴分別經過電子和空穴傳輸層遷移到發光層,并在發光層中相遇復合,形成激子并使發光分子激發,后者經過輻射弛豫而發出可見光。輻射光可從ITO一側觀察到,金屬電極膜同時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。AMOLED則還有TFT backplane這種控制每個像素開關的東西。

OLED像素結構示意圖

  簡單來說,蒸鍍就是真空中通過電流加熱,電子束轟擊加熱和激光加熱等方法,使被蒸材料蒸發成原子或分子,它們隨即以較大的自由程作直線運動,碰撞基片表面而凝結,形成薄膜。

  蒸鍍技術制造OLED面板的核心設備是蒸鍍機,而這個設備在面板制造企業的上游,主要供應商是佳能旗下一間名為Canon Tokki的企業.隨著全球 OLED市場的風起云涌,Tokki公司不斷投入開發產能,但是仍然難以滿足客戶的需要。據說,Tokki一年的蒸鍍機產能也就區區幾臺而已,如LG Display這樣的大客戶也不得不因為蒸鍍機數量有限而無奈的失去蘋果訂單。

PMOLED的典型工藝流程

  (備注:PMOLED也屬于OLED,但結構比AMOLED簡單,沒有TFT。)

  印刷技術

  OLED屏幕每個像素“燈泡”除了是蒸上去的,還可以選擇“印”出來。用噴墨打印機來舉個例子,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”的是量子點材料,那就是量子點顯示面板。印刷OLED,簡單說,就是通過噴墨印刷設備上的多個印刷噴頭,將不同顏色的聚合物發光材料溶液精確的沉積在ITO玻璃基板的隔離柱槽中,溶劑揮發后會形成100納米左右厚度的薄層,構成可發光的像素。

  為什么說印刷顯示技術是下一代顯示革命?真空蒸鍍工藝,受限于設備與技術,很難制作大尺寸精細金屬掩模板,導致該工藝無法應用在大尺寸面板的制造上。蒸鍍過程中, 有機材料氣體無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展會上,展示了一種采用自主研發“印刷”工藝的、而且據他們自己說是當時全球最大4K OLED電視(56寸)。

  印刷OLED有哪些優勢足以挑戰相對成熟的蒸鍍技術呢?首先就是成本低廉,在OLED面板的原材料使用上,印刷OLED就比蒸鍍技術節省90%;印刷OLED技術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,這更利于高代線處理大尺寸基板的趨勢。

印刷OLED實現技術示意圖

  據業界人士的介紹稱,印刷OLED最大的瓶頸在于每一個微小印刷點之間的差異性控制(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(提升設備精度)。前者是整個印刷顯示行業的關鍵瓶頸,后者則主要是對于中小尺寸顯示產品而言的問題。或者說,對于印刷OLED,油墨穩定性不是最終的大問題,設備精度和穩定性才是真正的考驗。這個問題恰恰必須在建立示范性生產線后才能真正從工程上解決。

  國內華星光電聯合國內多家印刷顯示骨干單位,共同建立全國第一個“印刷顯示技術和材料技術創新聯盟”,搭建印刷及柔性顯示公共技術服務平臺,并以廣東聚華印刷顯示技術有限公司作為平臺運營實體。

OLED屏幕顏色三種實現方案

  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電視產品都是基于這種方法蒸鍍出來的,效果很不錯,三原色都非常純粹,但成本非常高昂。這類蒸鍍所用的技術叫FMM,精細金屬掩模板,就是蒸鍍的時候為了區分像素,蓋個掩膜,所以對齊的問題,以及掩膜材料本身都會成為技術難點。

  實際上,人類為了控制成本,OLED電視不止上述一種,有一類藍光+色變換層:這種方案只需要蒸鍍藍光OLED元件,經過變換層將光轉為RGB三色,這類技術受到色彩轉換器開發難度的限制,并未被大規模采用。

  還有一類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OLED電視,白光OLED +彩色濾光片也一度被認為是OLED進一步實現低成本的方案。只不過加上濾光片,透光率光色純度都更成問題,所以亮度、對比度、色彩、節能表現理論上都不及RGB OLED。

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