蒸鍍技術(shù)

首先，要了解蒸鍍技術(shù)，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(fā)光材料，ITO透明電極和金屬電極分別作為器件的陽(yáng)極和陰極電極加電壓，在一定電壓驅動(dòng)下，電子和空穴分別從陰極和陽(yáng)極注入到電子和空穴傳輸層，電子和空穴分別經(jīng)過(guò)電子和空穴傳輸層遷移到發(fā)光層，并在發(fā)光層中相遇復合，形成激子并使發(fā)光分子激發(fā)，后者經(jīng)過(guò)輻射弛豫而發(fā)出可見(jiàn)光。輻射光可從ITO一側觀(guān)察到，金屬電極膜同時(shí)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(lèi)。AMOLED則還有TFT backplane這種控制每個(gè)像素開(kāi)關(guān)的東西。

OLED像素結構示意圖

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，蒸鍍就是真空中通過(guò)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(xiàn)運動(dòng)，碰撞基片表面而凝結，形成薄膜。

蒸鍍技術(shù)制造OLED面板的核心設備是蒸鍍機，而這個(gè)設備在面板制造企業(yè)的上游，主要供應商是佳能旗下一間名為Canon Tokki的企業(yè)。隨著(zhù)全球 OLED市場(chǎng)的風(fēng)起云涌，Tokki公司不斷投入開(kāi)發(fā)產(chǎn)能，但是仍然難以滿(mǎn)足客戶(hù)的需要。據說(shuō)，Tokki一年的蒸鍍機產(chǎn)能也就區區幾臺而已，如LG Display這樣的大客戶(hù)也不得不因為蒸鍍機數量有限而無(wú)奈的失去蘋(píng)果訂單。

PMOLED的典型工藝流程

（備注：PMOLED也屬于OLED，但結構比AMOLED簡(jiǎn)單，沒(méi)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(lái)。用噴墨打印機來(lái)舉個(gè)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(shí)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(diǎn)材料，那就是量子點(diǎn)顯示面板。印刷OLED，簡(jiǎn)單說(shuō)，就是通過(guò)噴墨印刷設備上的多個(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，構成可發(fā)光的像素。

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

印刷OLED有哪些優(yōu)勢足以挑戰相對成熟的蒸鍍技術(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大基板的切割的需要，這更利于高代線(xiàn)處理大尺寸基板的趨勢。

印刷OLED實(shí)現技術(shù)示意圖

據業(yè)界人士的介紹稱(chēng)，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），以及對于極小亞像素單位印刷的設備研發(fā)（提升設備精度）。前者是整個(gè)印刷顯示行業(yè)的關(guān)鍵瓶頸，后者則主要是對于中小尺寸顯示產(chǎn)品而言的問(wèn)題�；蛘哒f(shuō)，對于印刷OLED，油墨穩定性不是最終的大問(wèn)題，設備精度和穩定性才是真正的考驗。這個(gè)問(wèn)題恰恰必須在建立示范性生產(chǎn)線(xiàn)后才能真正從工程上解決。

國內華星光電聯(lián)合國內多家印刷顯示骨干單位，共同建立全國第一個(gè)“印刷顯示技術(shù)和材料技術(shù)創(chuàng )新聯(lián)盟”，搭建印刷及柔性顯示公共技術(shù)服務(wù)平臺，并以廣東聚華印刷顯示技術(shù)有限公司作為平臺運營(yíng)實(shí)體。

OLED屏幕顏色三種實(shí)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(chǎn)品都是基于這種方法蒸鍍出來(lái)的，效果很不錯，三原色都非常純粹，但成本非常高昂。這類(lèi)蒸鍍所用的技術(shù)叫FMM，精細金屬掩模板，就是蒸鍍的時(shí)候為了區分像素，蓋個(gè)掩膜，所以對齊的問(wèn)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(lèi)為了控制成本，OLED電視不止上述一種，有一類(lèi)藍光+色變換層：這種方案只需要蒸鍍藍光OLED元件，經(jīng)過(guò)變換層將光轉為RGB三色，這類(lèi)技術(shù)受到色彩轉換器開(kāi)發(fā)難度的限制，并未被大規模采用。

還有一類(lèi)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(lèi)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為是OLED進(jìn)一步實(shí)現低成本的方案。只不過(guò)加上濾光片，透光率光色純度都更成問(wèn)題，所以亮度、對比度、色彩、節能表現理論上都不及RGB OLED。

AMOLED平板顯示研發(fā)過(guò)程和技術(shù)難點(diǎn)

AMOLED技術(shù)的開(kāi)發(fā)主要涉及到TFT背板和OLED器件兩個(gè)方面。在技術(shù)路線(xiàn)的選擇上，目前國際上尚未統一，有多種技術(shù)方案在開(kāi)發(fā)中。

發(fā)光器件即OLED的性能決定了AMOLED顯示屏的色彩表現力、功耗等品質(zhì)，因此OLED器件技術(shù)的開(kāi)發(fā)對產(chǎn)品競爭力的提高具有非常重要的意義。 OLED器件制備技術(shù)主要有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，一個(gè)是開(kāi)發(fā)高遷移率的傳輸材料和高效率、長(cháng)壽命發(fā)光材料，另一個(gè)是開(kāi)發(fā)新型器件結構，提高器件性能。因此，開(kāi)發(fā)新型有機材料、設計新型器件結構和改進(jìn)真空蒸鍍技術(shù)將是研究的重點(diǎn)。

目前，TFT背板中的溝道層半導體材料主要有非晶硅（a-Si）、微晶硅（μ-Si）、低溫多晶硅（LTPS）、單晶硅、有機物和氧化物等。由于 OLED是電流驅動(dòng)型器件，需要穩定的電流來(lái)控制發(fā)光特性。為了達到足夠的亮度，AMOLED需要TFT的溝道材料具有較高的遷移率，以提供較高的電流密度，因此目前普遍應用于TFT-LCD中的非晶硅TFT由于遷移率較低很難滿(mǎn)足要求。另外，與TFT-LCD所不同的是，AMOLED需要TFT長(cháng)時(shí)間處于開(kāi)啟狀態(tài)，非晶硅TFT的閾值電壓漂移問(wèn)題也使其很難應用在A(yíng)MOLED中。從技術(shù)發(fā)展現狀來(lái)看，較有希望的是LTPS TFT和氧化物TFT等技術(shù)，但也存在很多難點(diǎn)。

目前，應用在A(yíng)MOLED中最成熟的TFT背板技術(shù)是低溫多晶硅（LTPS）技術(shù)。在LTPS技術(shù)中，最重要的工藝難點(diǎn)即為多晶硅溝道層的制備。工藝流程中首先使用PECVD等方法在不含堿離子的玻璃基板上淀積一層非晶硅，而后采用激光或者非激光的方式使非晶硅薄膜吸收能量，原子重新排列以形成多晶硅結構，從而減少缺陷并得到較高的電子遷移率。

對LTPS結晶化技術(shù)而言，激光結晶化技術(shù)尤其是準分子激光退火（ELA）技術(shù)目前在小尺寸應用方面已經(jīng)較為成熟，全球已經(jīng)量產(chǎn)的AMOLED產(chǎn)品基本都使用了ELA技術(shù)。ELA技術(shù)的難點(diǎn)在于TFT的一致性問(wèn)題，各像素間TFT特性的不同導致OLED的發(fā)光強度出現不均勻，進(jìn)而導致面板成品率無(wú)法保障，因此提高ELA技術(shù)制備的TFT一致性一直是國內外各單位研發(fā)的重點(diǎn)。另外，ELA技術(shù)在大尺寸基板的量產(chǎn)方面也存在較大的問(wèn)題。

另一方面，非激光結晶化技術(shù)在實(shí)現大尺寸基板量產(chǎn)并降低成本，以及在TFT均勻性方面具有很大優(yōu)勢。但非激光結晶化技術(shù)在現階段也同樣存在著(zhù)技術(shù)難題。其中金屬誘導晶化（MIC）技術(shù)因為金屬污染導致的漏電流等問(wèn)題，使得缺陷和壽命問(wèn)題很難解決；固相結晶化（SPC）技術(shù)在大尺寸AMOLED的制備上具有較大的綜合性?xún)?yōu)勢，但其載流子遷移率與激光結晶化技術(shù)相比較低，而且在量產(chǎn)技術(shù)方面仍然需要進(jìn)一步完善。

AMOLED制作工藝

LTPS-AMOLED的制作工藝囊括了顯示面板行業(yè)的諸多尖端技術(shù)，其主要分為背板段，前板段以及模組段三道工藝。 背板段工藝通過(guò)成膜，曝光，蝕刻疊加不同圖形不同材質(zhì)的膜層以形成LTPS（低溫多晶硅）驅動(dòng)電路，其為發(fā)光器件提供點(diǎn)亮信號以及穩定的電源輸入。其技術(shù)難點(diǎn)在于微米級的工藝精細度以及對于電性指標的極高均一度要求。

鍍膜工藝是使用鍍膜設備，用物理或化學(xué)的方式將所需材質(zhì)沉積到玻璃基板上（2）；

曝光工藝是采用光學(xué)照射的方式，將光罩上的圖案通過(guò)光阻轉印到鍍膜后的基板上（3、4、5）；

蝕刻工藝是使用化學(xué)或者物理的方式，將基板上未被光阻覆蓋的圖形下方的膜蝕刻掉，最后將覆蓋膜上的光阻洗掉，留下具有所需圖形的膜層（7、8）。

驅動(dòng)背板工藝流程圖

前板段工藝通過(guò)高精度金屬掩膜板（FMM）將有機發(fā)光材料以及陰極等材料蒸鍍在背板上，與驅動(dòng)電路結合形成發(fā)光器件，再在無(wú)氧環(huán)境中進(jìn)行封裝以起到保護作用。蒸鍍的對位精度與封裝的氣密性都是前板段工藝的挑戰所在。

高精度屬掩膜板（FMM）：其主要采用具有極低熱變形系數的材料制作，是定義像素精密度的關(guān)鍵。制作完成后的FMM由張網(wǎng)機將其精確地定位在金屬框架上并送至蒸鍍段（2）；

蒸鍍機在超高真空下，將有機材料透過(guò)FMM蒸鍍到LTPS基板限定區域上（3）；

蒸鍍完成后將LTPS基板送至封裝段，在真空環(huán)境下，用高效能阻絕水汽的玻璃膠將其與保護板進(jìn)行貼合。玻璃膠的選用及其在制作工藝上的應用，將直接影響OLED的壽命（5、6）。

有機鍍膜段工藝流程圖

模組段工藝將封裝完畢的面板切割成實(shí)際產(chǎn)品大小，之后再進(jìn)行偏光片貼附、控制線(xiàn)路與芯片貼合等各項工藝，并進(jìn)行老化測試以及產(chǎn)品包裝，最終呈現為客戶(hù)手中的產(chǎn)品。

切割：封裝好的AMOLED基板切割為面板（pannel）（1）;

面板測試：進(jìn)行面板點(diǎn)亮檢查（2）;　　

偏貼：將AMOLED面板貼附上偏光板（3）;

IC+FPC綁定：將驅動(dòng)IC和柔性印刷線(xiàn)路板（FPC）與AMOLED面板的鏈接（4）;

TP貼附：將AMOLED面板與含觸控感應器的強化蓋板玻璃（cover Lens）貼合（5）;

模組測試：模組的老化測試與點(diǎn)亮檢查（6）。

　　模組段工藝流程圖