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一文了解OLED生產(chǎn)技術(shù)

作者: 時(shí)間:2018-08-03 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

主流——蒸鍍技術(shù)

首先,要了解蒸鍍技術(shù),這得從的結(jié)構(gòu)講起。如下圖所示,典型結(jié)構(gòu)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極和陰極電極加電壓,在一定電壓驅(qū)動(dòng)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(jīng)過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(fù)合,形成激子并使發(fā)光分子激發(fā),后者經(jīng)過輻射弛豫而發(fā)出可見光。輻射光可從ITO一側(cè)觀察到,金屬電極膜同時(shí)也起了反射層的作用。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/201808/385194.htm

結(jié)構(gòu)原理圖

當(dāng)然了,具體到整塊面板,結(jié)構(gòu)也就復(fù)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(gè)像素開關(guān)的東西。

OLED像素結(jié)構(gòu)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(fā)成原子或分子,它們隨即以較大的自由程作直線運(yùn)動(dòng),碰撞基片表面而凝結(jié),形成薄膜。

蒸鍍技術(shù)制造OLED面板的核心設(shè)備是蒸鍍機(jī),而這個(gè)設(shè)備在面板制造企業(yè)的上游,主要供應(yīng)商是佳能旗下一間名為Canon Tokki的企業(yè)。隨著全球 OLED市場的風(fēng)起云涌,Tokki公司不斷投入開發(fā)產(chǎn)能,但是仍然難以滿足客戶的需要。據(jù)說,Tokki一年的蒸鍍機(jī)產(chǎn)能也就區(qū)區(qū)幾臺(tái)而已,如LG Display這樣的大客戶也不得不因?yàn)檎翦儥C(jī)數(shù)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(jié)構(gòu)比AMOLED簡單,沒有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。用噴墨打印機(jī)來舉個(gè)例子,噴墨打印機(jī)是把墨水噴到紙上,從而呈現(xiàn)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(jī)材料膜層,是一種工藝方法。實(shí)現(xiàn)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,簡單說,就是通過噴墨印刷設(shè)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(gòu)成可發(fā)光的像素。

為什么說印刷顯示技術(shù)是下一代顯示革命?真空蒸鍍工藝,受限于設(shè)備與技術(shù),很難制作大尺寸精細(xì)金屬掩模板,導(dǎo)致該工藝無法應(yīng)用在大尺寸面板的制造上。蒸鍍過程中, 有機(jī)材料氣體無差別沉積在玻璃基板上,導(dǎo)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(jù)他們自己說是當(dāng)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(zhàn)相對(duì)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(jié)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(yīng)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(shí)現(xiàn)技術(shù)示意圖

據(jù)業(yè)界人士的介紹稱,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(duì)于極小亞像素單位印刷的設(shè)備研發(fā)(提升設(shè)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(duì)于中小尺寸顯示產(chǎn)品而言的問題?;蛘哒f,對(duì)于印刷OLED,油墨穩(wěn)定性不是最終的大問題,設(shè)備精度和穩(wěn)定性才是真正的考驗(yàn)。這個(gè)問題恰恰必須在建立示范性生產(chǎn)線后才能真正從工程上解決。

OLED屏幕顏色三種實(shí)現(xiàn)方案

上面提到的這種高端大氣上檔次的“蒸鍍”法,主要應(yīng)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的,效果很不錯(cuò),三原色都非常純粹,但成本非常高昂。這類蒸鍍所用的技術(shù)叫FMM,精細(xì)金屬掩模板,就是蒸鍍的時(shí)候?yàn)榱藚^(qū)分像素,蓋個(gè)掩膜,所以對(duì)齊的問題,以及掩膜材料本身都會(huì)成為技術(shù)難點(diǎn)。

實(shí)際上,人類為了控制成本,OLED電視不止上述一種,有一類藍(lán)光+色變換層:這種方案只需要蒸鍍藍(lán)光OLED元件,經(jīng)過變換層將光轉(zhuǎn)為RGB三色,這類技術(shù)受到色彩轉(zhuǎn)換器開發(fā)難度的限制,并未被大規(guī)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(chǎn)OLED電視,白光OLED +彩色濾光片也一度被認(rèn)為是OLED進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)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(duì)比度、色彩、節(jié)能表現(xiàn)理論上都不及RGB OLED。



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