OLED主流生产技术的那些事

[导读] 　　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

　　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。