OLED面板是如何炼成的

 以iPhone为代表的智能手机带来的革新难以给大部分消费者带来眼前一亮的感觉，因此每一项相关的新技术都受到了更多的关注，其中OLED技术就是代表。在OLED面板领域，三星目前有较大的优势，对于这项越来越成熟的技术，你首先需要了解的可能是OLED面板是如何炼成的。

三星自2007年起便开始量产OLED，并在其3C产品中搭载OLED面板。据IHS统计，截止至2016年第一季度，全球OLED面板出货量达到9081万片，其中三星出货量8735万片，市场份额97.7%，而排在第二、三位置的LG和友达光电与三星差距悬殊，两者的市占率分别为0.9%和0.7%。三星在OLED面板的产能优势据估计至少会持续3年。

三星手机搭载OLED面板的十年历史

OLED面板的基本架构及分类

OLED基本架构是由ITO(氧化铟锡)与电力的正极相连，再加上一个金属阴极，包成如三明治的结构。整个架构层中包括了：空穴传输层、发光层和电子传输层。OLED具备自发光功能，而LCD自身不发光，需要背光源支持，即光源来自显示面板下方。LCD与背光源共同构成LCM，其中LCD一般采用多层级结构，主要由偏光片、玻璃基板、彩色滤光片、透明电极、TFT、液晶等面板材料组成，而背光源主要由光源、导光板、光学用模片、结构件等组成。

按照驱动方式分类，OLED可以分为AMOLED(AcTIveMatrixOLED，主动矩阵OLED，或称有源矩阵OLED)和PMOLED(PassiveMatrixOLED，被动矩阵OLED，或称无源矩阵OLED)。其中PMOLED单纯的以阴阳极构成矩阵状，以扫描方式点亮阵列中的像素，每个像素都是操作在脉冲模式下，为瞬间高亮度发光，优点是工艺简单、成本较低，缺点是不适合应用在大尺寸与高分辨率面板上，不符合发展趋势;AMOLED则是采用独立的TFT去控制每个像素，每个像素皆可以连续且独立发光，优点是驱动电压低，发光组件寿命长，缺点是工艺复杂，成本不易控制。AMOLED占据了OLED市场的绝大部分份额，代表着主流的发展方向，目前市场上所说的OLED产品一般默认是AMOLED。

背板段：LTPS-TFT制作要求高于LCD

由于AMOLED占据了OLED绝大部分市场份额，因此我们主要阐述AMOLED的制作工艺。无论是AMOLED还是TFT-LCD，其制作过程的第一步是背板段工艺，即制作TFT基板。由于OLED属于电流驱动器件，对电流的稳定性要求很高，而电流的稳定性又与电子的迁移率有关，因此LTPS是适合做OLED用TFT的最佳半导体薄膜，一般来说AMOLED均采用LTPS基板搭载TFT。而LCD中由于成本及工艺的原因，采用a-Si的最多(参见图14)。

值得注意的是，TFT指薄膜晶体管，在LCD中起驱动开关的作用，通过TFT开关控制液晶的电压大小，进而控制液晶分子的旋转角度，通过遮光和透光来达到显示的目的;在OLED中同样起开关的作用，通过TFT开关控制电流大小进而控制发光亮度。LCD和OLED在制备TFT阵列中的不同点：1)OLED对TFT需求数量较多，LCD中一个像素只需要一个TFT，而OLED中至少需要4个TFT;2)OLED对TFT的制备工艺要求极高，同样是TFT，OLED中的TFT良率要远低于LCD中的TFT。

背板段工艺主要通过成膜，曝光，蚀刻叠加不同图形不同材质的膜层以形成LTPS，技术难点在于微米级的工艺精细度以及对于电性指标的极高均一度要求，具体流程见下图。背板段流程中涉及的设备有：光刻机、湿刻机、干刻机、ICP-干刻机、PVD、CVD、TEOSCVD、HF清洗机、激光晶化机、离子注入机、快速热退火机等。

前板段：蒸镀机是核心设备

前板段制程是整个AMOLED工艺中的最重要的环节。具体流程为：对LTPS-TFT基板进行不同方式的清洗、干燥之后，送入氮气环境中进行降温，并反转基板，使膜面朝下。对于处理后的基板，送入5x10—5Mpa的真空室内进行各功能层、发光层的蒸镀。蒸镀之后对AMOLED进行功能性和外观性的检测以及偏光片的贴附，最后进入模组段制程。前板段涉及到的主要设备有：基板转移设备、基板清洗设备、蒸镀机、张紧机、老化机、固化机等设备。

与盖板玻璃核心工艺在于“雕”字类似，AMOLED制备工艺的核心在于“蒸”字，也即AMOLED的像素点全部都是蒸镀到LTPS上的。所谓蒸镀，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，进而形成薄膜。可以说，蒸镀是OLED制造工艺的精华部分，而且不仅是发光材料，金属电极等等之类也是蒸镀上去的。

蒸镀工艺难度极高，需要专用的蒸镀机才能够完成。目前业界公认日本Canon旗下子公司Tokki的技术能力最佳，全球范围内拥有大规模量产实际业绩的蒸镀设备也仅有日本Tokki一家，实际上Tokki基本垄断了全球蒸镀机的供应。Tokki公司于1986年由三家公司合并成立，于1993年研制出中小尺寸蒸镀机，1996年研发出用于量产的蒸镀机，2007年被Canon公司收购。

由于Tokki在研发蒸镀机上已有约30年的积累，因此技术壁垒很高，一般企业很难在短时间内赶上。市场调研公司iSuppli表示，由于害怕失去制造优势，日本OLED产业迄今为止一直不愿意共享制造技术，进而导致：1)OLED工艺标准化程度较低，没有得到优化，需要经常改变;2)蒸镀机价格极贵;3)蒸镀机产能严重不足，供给远小于需求。据中国电子报报道：Tokki直到2017年产能的90%已经被三星签约，导致其余面板厂商一“机”难求，形成“僧多肉少”的局面。例如前有京东方与Tokki苦谈许久而未获得明确答复，后有信利斥资519亿韩元采购SFA的蒸镀设备，合作双方均无大量的OLED生产实绩，后续设备调试和良率爬坡期有多长均需观望。

模组段

对制作好的AMOLED面板进行模组装配是产品面向应用的最后一道工序，也是检测面板品质的最后一道环节。AMOLED模组段和LCM模组段相似，但由于LCD需要与背光源进行组装，且LCD需要贴合彩色滤光片而AMOLED不需要等，总体来看在模组段的工序上AMOLED要比LCM简单。基本流程为：首先对面板进行切割、裂片、清洗和干燥，然后再进行面板的ACF贴附，接着做COG、FOG、TAB的绑定，经模组电测之后，涂保护胶并固化，最后完成外引线和驱动板装配，进行包装入库。其中涉及到的设备主要有：清洗机、板材切合机、粒子检测机、偏光片贴合机、ACF贴附机(贴附异向导电胶膜的机器)、COG邦定机(绑定控制IC的机器)、FOG邦定机(绑定FPC的机器)、OLB邦定机(绑定外引脚TAB的机器)、老化测试机、AOI自动检测机等等。

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