未来柔性OLED面板发展现状封装和耐弯折可靠性仍是重点问题

[导读] 随着智能手机、智能手环、电视、电脑等消费电子产品向着轻薄、便携、智能等方向快速发展，其显示屏幕也经历着“球面屏—平面屏—柔性屏”的快速演化和迭代。

随着智能手机、智能手环、电视、电脑等消费电子产品向着轻薄、便携、智能等方向快速发展，其显示屏幕也经历着“球面屏—平面屏—柔性屏”的快速演化和迭代。在球面屏时代，CRT是唯一的选择;在平面屏时代，LCD成为当之无愧的王者;在未来的柔性屏时代，OLED由于具有结构简单、超轻薄、色饱和度和对比度高、功耗低、容易实现柔性显示等优势，成为产业界和学术界投资与研究的重点。

未来5年柔性OLED面板将快速增长

近年来，采用OLED作为屏幕的智能手机、智能手环、智能手表、电视等产品呈现快速增长的态势。在智能手机主战场，越来越多的高端机采用OLED显示屏，特别是柔性OLED屏幕。据统计，我国vivo、魅族、OPPO等品牌开始大规模采用OLED屏幕，2016年这些品牌的智能手机中OLED屏幕渗透率达到12%以上。随着苹果公司计划在2017~2018年将其LCD屏幕升级为OLED屏幕，国内外的产业链上下游也都在积极进行相关的产业布局，整个OLED市场呈现蓬勃发展的态势。柔性OLED显示面板将在未来5年保持快速增长的势头，年复合增长率将高达30%以上，其市场规模也将在2020年左右达到400亿美元以上，OLED屏幕在智能手机市场的渗透率将超过50%。

面对着庞大的市场需求和光明的市场前景，我国京东方、天马、维信诺、和辉光电、华星光电、信利等企业近年来陆续投入巨资建设多条G4.5～G6代OLED生产线，2016年已经开始有基于玻璃的OLED显示屏在智能手机中开始获得小规模应用。但由于我国对OLED产品的技术掌握不够成熟、投资较晚，产能的充分释放需要到2018年左右。当前，韩企处于绝对的市场垄断地位，其中三星占据了中小尺寸OLED面板市场份额的95%以上，LG则垄断了整个大尺寸OLED电视面板市场。

主流OLED生产技术路线有两种

从技术来看，主流OLED生产技术路线可分为两种：低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS-TFT)驱动红绿蓝(RGB)OLED发光像素，以及氧化物薄膜晶体管(Oxide-TFT)驱动白光OLED像素发光并透过滤色片(Color Filter)获得RGB像素。前者主要用于小尺寸显示，代表企业为三星;后者主要用于大尺寸显示，代表企业为LG。

三星采用LTPS技术，主要是围绕着智能手机用的小尺寸OLED屏幕技术在发力，从Galaxy S到Galaxy S7，屏幕解析度已经从218ppi提升到2K(577ppi)，预计未来OLED手机解析度可能达到800ppi左右。

LTPS技术优势在于迁移率高，可以实现低功耗，有利于应用在电池进行供电的智能手机等移动终端设备;但LTPS本身为多晶结构，均匀性较差，且必须采用激光退火和离子注入等高成本工艺，造成产品的成本居高不下，并且难以应用于大尺寸面板生产。

LG采用Oxide技术，主要是因为Oxide为非晶结构，容易实现大面积、低成本制备，可以用在大尺寸OLED电视领域;但目前LG采用的IGZO(Oxide材料)技术TFT背板的迁移率偏低(~10cm2/Vs)，导致功耗较高，如能大幅度提高Oxide TFT的迁移率，则可以扭转其功耗偏高的劣势，并有望在智能手机等小尺寸市场取得竞争优势。特别是在柔性OLED显示领域，LTPS的生产温度高达450℃以上，对柔性衬底材料和制造工艺都是严苛的考验，成本居高不下;而Oxide的生产温度可以低至350℃以下，工艺简单，成本低，对原材料的要求大幅度降低，有利于扩大原材料及关键装备的国产化率，是我国实现赶超的一条有效思路。

封装和耐弯折可靠性问题需要解决

在高迁移率Oxide TFT技术领域，我国部分高校/科研机构(华南理工大学、上海大学、复旦大学、北京大学、中科院苏州纳米所等)和企业都在进行积极地探索。广州新视界光电科技有限公司(下称：新视界)致力于突破国外对于IGZO类Oxide材料的限制，致力于开发基于镧系稀土掺杂的In-Zn-O(Ln-IZO)新型Oxide半导体材料，结合自主研制的Nano-Barrier BCE结构工艺路线(5次光刻，与s-Si TFT生产线兼容)，实现了电子迁移率接近40cm2/Vs的高迁移率Oxide TFT技术，可以有效降低OLED显示屏的整体功耗。目前，新视界正在与国内面板厂商积极开展合作，探讨将高迁移率Ln-IZO TFT技术在智能手机等小尺寸OLED显示领域的大规模应用的可能性。

未来的柔性OLED显示产业发展，除了需要考虑TFT技术的低成本化替代，还需要考虑封装、耐弯折和可靠性等问题。

从柔性OLED器件的封装角度来看，OLED器件中的有机材料和电极等对环境中的水汽、氧气敏感，因此OLED器件制作完成后必须原位进行封装，达到阻水阻氧的效果，封装薄膜的水汽阻隔能力需达到10-6g/m2/day才能保证器件的寿命。目前比较有效的封装方式是采用薄膜封装技术。所谓薄膜封装，并不是事先做好封装用的薄膜，再贴附于OLED器件上，而是需要在OLED电极制作完成后，在真空状态下采用PECVD、ALD等方法原位在OLED电极上生长具有水氧阻隔特性的纳米级薄膜，以达到封装的目的，技术要求非常高。特别是对于柔性OLED而言，因为需要面临多次的自由弯折，对封装性能必然提出更苛刻的要求。

从柔性OLED显示屏的抗弯折特性角度来看，现在市面上的柔性OLED全部都是固定曲面的，用户不能根据自己的喜好自由弯折，主要是因为柔性OLED显示屏弯折次数或者弯折曲率半径超过一定限度，就会出现器件老化问题，导致亮度下降、产生黑点、暗线等损伤，使用寿命急速衰退。这需要从“材料—薄膜—器件—工艺”等角度出发，通过系统研究来不断解决。

总之，柔性OLED显示产业正处在快速发展期，产业前景一片光明。但我国产业发展仍面临技术积累不足、生产线建设起步较晚、设备及材料配套依赖进口等问题。这需要国内上下游产业之间紧密协作，争取在新一轮的柔性OLED产业竞争中掌握主动。