京東方柔性O(shè)LED產(chǎn)線要量產(chǎn)！有哪些材料是關(guān)鍵？

想象一下，一種和現(xiàn)在的報(bào)紙沒有區(qū)別的設(shè)備，但其中的內(nèi)容可以實(shí)時(shí)更新，有視頻和動(dòng)圖；把一部手機(jī)展開，就成為平板電腦......這優(yōu)良是**性的大變化！超薄和柔性是OLED可以擴(kuò)展出更多應(yīng)用場景的殺手锏，讓“萬物皆顯示”成為可以預(yù)見的未來！

京東方科技集團(tuán)股份有限公司副總裁原烽表示，從10月起，京東方成都第6代AMOLED柔性顯示屏生產(chǎn)線將實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)！這是中國首條量產(chǎn)的柔性顯示屏生產(chǎn)線！

作為全球新型顯示技術(shù)發(fā)展方向之一，柔性顯示屏被廣泛用于蘋果、三星等公司的優(yōu)異手機(jī)及新一代穿戴顯示系統(tǒng)等設(shè)備中。

京東方在成都的第 6 代AMOLED柔性顯示屏生產(chǎn)線總投資465億元人民幣，于今年初實(shí)現(xiàn)試生產(chǎn)。投產(chǎn)后，京東方將成為繼三星后全球第2家可量產(chǎn)柔性顯示屏的企業(yè)。2016年在綿陽投資建設(shè)的另一條第 6 代AMOLED柔性顯示屏生產(chǎn)線，預(yù)計(jì)2019年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

“有了柔性顯示屏，今后，很多物體都可做成顯示屏，比如整個(gè)飛機(jī)艙、桌子甚至杯子?！彪娮涌拼蠊怆娦畔W(xué)院教授于軍勝認(rèn)為，柔性顯示屏量產(chǎn)為更多下游應(yīng)用產(chǎn)品的誕生提供了可能，將拉動(dòng)電子信息產(chǎn)業(yè)上下游的集聚和發(fā)展。

同時(shí)，原烽還透露，京東方將在成都建設(shè)數(shù)字化醫(yī)院。什么是數(shù)字化醫(yī)院？“就是結(jié)合信息技術(shù)和生命科學(xué)，在傳統(tǒng)醫(yī)院基礎(chǔ)上加入數(shù)字化應(yīng)用?！痹榕e例說，遠(yuǎn)程會診將應(yīng)用清晰度極高的顯示技術(shù)，“屏幕上顯示的手術(shù)畫面可以足夠清楚，讓異地醫(yī)生做出判斷?！?

9月13日，新款iPhone如期發(fā)布，但iPhone X 售價(jià)高達(dá)萬元，又很可能一機(jī)難求。OLED屏幕供不應(yīng)求，再加上OLED屏幕兩次貼合工藝復(fù)雜，正是主要原因之一。

事實(shí)上，這早在意料之內(nèi)。從去年開始，供應(yīng)鏈上就頻頻傳來相關(guān)消息。圍繞OLED屏幕，供應(yīng)鏈、科技公司動(dòng)作連連。蘋果提前鎖定7000萬OLED 訂單，Google 8.8億投資LG OLED產(chǎn)線。OLED屏，這個(gè)大眾并不一定熟悉的名詞，頻頻被推到聚光燈前。

目前，AMOLED屏幕爭奪戰(zhàn)，三星一枝獨(dú)秀。然而，三星柔性O(shè)LED屏產(chǎn)能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足智能手機(jī)市場的需求，柔性O(shè)LED屏對很多智能手機(jī)廠商來說，可謂一屏難求。然而，伴隨以京東方為代表的面板廠商在OLED領(lǐng)域的布局以及相關(guān)核心量產(chǎn)技術(shù)不斷成熟，或許將對未來柔性O(shè)LED市場帶來一縷“春風(fēng)”。

一屏難求，柔性O(shè)LED到底難在哪里？

柔性O(shè)LED的發(fā)光材料和襯底

1. 發(fā)光材料

OLED面板不需要背光模組，結(jié)構(gòu)上比LCD面板要簡單的多，只要將玻璃基板換成柔性基底就可以實(shí)現(xiàn)柔性顯示，目前的難點(diǎn)是在面板的生產(chǎn)過程中，無論是蒸鍍還是ITO的濺射鍍膜都需要在高溫下進(jìn)行，因此選擇的柔性基底需要能經(jīng)受高溫，未來可選擇的材料有PI（聚酰胺）膜、石墨烯薄膜等。

OLED發(fā)光層能級結(jié)構(gòu)

OLED發(fā)光層各層的典型材料

HIL

CuPc

TiOPc

m-MTDATA(Shirota)

2-TNATA(Shirota)

HTL

TPD、NPB(Kodak)

PVKSpiro-TPD(Cpvion)

Spiro-NPB(Cpvion)

EM

Alq3(Kodak)

Almq3Blue(Ricoh)

TBADN(Kodak)

ETL

Almq3

DVPBi(Idemitsu)

TAZ(Sumitomo)

OXD(Saito)

PBD(Idemitsu)

BND PV

2. 襯底

（1）PET

1992年，Gustafsson等人**發(fā)表利用PET作柔性襯底，再搭配可導(dǎo)電高分子，制作出**個(gè)以高分子((PEDOT)為主體的柔性O(shè)LED器件。

如果從光學(xué)性質(zhì)上來比較玻璃與塑料襯底，因?yàn)椴Ａбr底的折射率(n=1.52)和發(fā)光層折射率差值比較大，所以光容易被限制在器件內(nèi)部，若將玻璃替換成塑料襯底(n=1.65)則能減少46%光學(xué)損失，而器件的效率則能提高10%-20%。

ITO/PET襯底使用在LCD領(lǐng)域已有很長的一段時(shí)間，由于容易獲得，因此*常被當(dāng)作柔性有機(jī)電致發(fā)光器件的襯底。

滾動(dòng)條式濺射設(shè)備Noda等人在2003年發(fā)表了以卷對卷工藝制作ITO/PET ,其設(shè)備如圖所示，這種制作方式可以大量生產(chǎn)ITO/PET襯底，降低成本。

（2）PEN塑料襯底

DuPont Display的Innocenzo等人在SID 2003發(fā)表了可應(yīng)用在柔性顯示器的PEN塑料襯底相關(guān)研究PEN在加人具有平整作用的涂布層之后，*大的突出缺陷不會高于0.02μm，襯底在可見光區(qū)的透光率大于80%，熱穩(wěn)定性比PET好，非常適合作為柔性顯示器的襯底。

（3）超薄玻璃襯底

由于塑料的襯底防止水氧穿透的能力不佳，Auch等人在2002年發(fā)表超薄玻璃襯底，在襯底上旋轉(zhuǎn)涂布一層2~ 5μm的環(huán)己酮，接著在225℃烘烤一小時(shí)聚合，增加超薄玻璃的柔性特性。

（4）金屬襯底

還有一種可以使用的襯底種類就是金屬襯底，不但具有柔性且防止水氧穿透的能力比塑料佳，*重要的是可以承受較高的工藝溫度。

柔性襯底比較圖

除了上述幾種襯底之外，在2004年美國西雅圖Lee等發(fā)表了以紙為襯底FOLED，他們在紙襯底上涂布一層Parylene，再鍍上鎳為陽極，但是器件在100 mA/ cm2的電流密度下，操作電壓為19.5 V，而亮度僅342 cd/m2，效率很不好。

柔性O(shè)LED存在哪些問題？

2003年，臺灣交通大學(xué)OLED試驗(yàn)室的陳金鑫教授研究開發(fā)出可卷曲OLED(也叫柔性O(shè)LED，即FOLED。

傳統(tǒng)的OLED器件采用玻璃作基板，在其上鍍一層ITO導(dǎo)電薄膜作為有機(jī)電致發(fā)光顯示器的陽極，而柔性O(shè)LED則用塑料襯底代替了玻璃襯底。

柔性O(shè)LED的優(yōu)勢很多，今天我們來看一看柔性O(shè)LED面臨著什么問題。

選擇柔性襯底作為OLED的基板時(shí)，由于襯底本身的性質(zhì)，給器件和制作過程帶來了很多問題。

1. 平整性較差

通常柔性襯底的平整性要比玻璃襯底差，這不符合表面要求。大部分淀積技術(shù)是共形的，制備的薄膜會復(fù)制襯底的表面形態(tài)，使得襯底以上的各層都凹凸不平。這會造成器件的短路，引起器件損壞。

2. 熔點(diǎn)低

柔性襯底的熔點(diǎn)很低，而OLED基板的工藝溫度卻很高，所以，在制作過程中柔性襯底會變形甚至熔化。即使溫度較低的環(huán)境中，柔性襯底尺寸也不穩(wěn)定，這給多層結(jié)構(gòu)的OLED制作在**地整齊排列上帶來了很大的困難。

3. 壽命短

OLED對水蒸汽和氧氣都比較敏感，而大部分柔性襯底的水、氧透過率均比較高。

當(dāng)水汽和氧氣進(jìn)入到器件內(nèi)部時(shí)，會影響陰極與發(fā)光層之間的粘附性、使有機(jī)膜層內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

這些都會導(dǎo)致器件的光電特性急劇衰退，造成器件迅速老化、失效。與玻璃襯底相比，塑料襯底對水汽和氧氣的隔離及對器件防老化的保護(hù)作用都不夠理想，無法滿足顯示器連續(xù)工作超過10000小時(shí)的壽命要求。

4. ITO薄膜易脫落

為了配合熔點(diǎn)低的柔性襯底，只能在低溫下淀積ITO導(dǎo)電薄膜，制成的ITO導(dǎo)電薄膜電阻率高、透明度差，與柔性襯底之間的粘附性不好，在彎曲時(shí)易折裂，造成器件失效。

由于常用的柔性襯底PET與ITO的熱膨脹系數(shù)相反，在溫度變化時(shí)，一個(gè)收縮，另一個(gè)則膨脹，因此ITO薄膜比較容易脫落重。另外，在工作過程中，也會因?yàn)槠骷l(fā)熱而導(dǎo)致ITO導(dǎo)電薄膜脫落。

FOLED器件的使用壽命影響FOLED使用壽命的主要原因是襯底的水、氧透過率太高。

因此，重點(diǎn)在于如何解決水、氧的滲透：

在柔性襯底上淀積一層防止氣體向塑料襯底內(nèi)擴(kuò)散的致密的介電材料，此介電層要無針孔、無晶粒邊界缺陷；

為器件加上一個(gè)柔性聚合物蓋板，在基板和蓋板上制作阻擋層用以阻擋水、氧的滲透；

采用金屬箔作為FOLED的襯底，箔的水汽透過率低，而且可承受高溫制作工藝，這種FOLED通常為上發(fā)光型OLED；

將顯示器密封在干燥的惰性氣體氛圍中，也可以將氧化鈣、氧化鋇等吸附劑加入到顯示器的密封殼中除去殘留在內(nèi)部的水和氧氣；

對柔性襯底和制備好的FOLED器件進(jìn)行多層膜包覆密封，這也是目前的發(fā)展、研究重點(diǎn)，典型代表技術(shù)是Barix技術(shù)。

Barix技術(shù)是由環(huán)球顯示公司、Vitex系統(tǒng)公司以及Battelle公司合作開發(fā)的。

Barix技術(shù)是利用真空鍍膜工藝制備有機(jī)高密度介電層與無機(jī)聚合物交替而成的多層結(jié)構(gòu)，有效地避免了層與層之間的相互影響。聚合物在真空中淀積、交聯(lián)，形成一種聚丙烯酸酯膜，將有機(jī)薄膜沉積在聚合物膜層上，成為阻擋水、氧滲透的屏障。

Barix結(jié)構(gòu)的*后一層是ITO層，這一層就可以作為OLED的陽極。此外，這種結(jié)構(gòu)中的聚合物層還能使襯底表面光滑，阻擋層還可根據(jù)具體要求將襯底裁剪成任意形狀，以滿足各種顯示器的需要。

5. 導(dǎo)電層

柔性O(shè)LED用ITO導(dǎo)電薄膜作為陽極時(shí)，由于熱膨脹性能的不同導(dǎo)電層容易斷裂?？刹捎门c柔性襯底之間有良好的粘附性、柔韌性更好的導(dǎo)電聚合物(如摻雜導(dǎo)電的PANI／CSA、PE以及DOT／PSS等)代替ITO，這就可以避免導(dǎo)電層的斷裂。

研究發(fā)現(xiàn)采用聚合物導(dǎo)電層的FOLED具有更好的柔性，而且成本也更低。

柔性O(shè)LED市場前景及產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展機(jī)遇

OLED 市場規(guī)模不斷擴(kuò)大，主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)橹悄苁謾C(jī)。隨著 OLED 廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、電視、電腦、平板、可穿戴設(shè)備、VR 領(lǐng)域，OLED 市場規(guī)模將不斷增長，且 70.6%的OLED 產(chǎn)能應(yīng)用于智能手機(jī)。據(jù)預(yù)測，OLED 全球市場規(guī)模將從 2015年 130 億美元增長至 2020 年的 330 億美元，年均增速約為 20%。

OLED 未來規(guī)模預(yù)測

OLED應(yīng)用分布

柔性 OLED 為未來手機(jī)屏幕發(fā)展方向。智能手機(jī)屏幕升級一大方向就是柔性 OLED 屏幕的應(yīng)用。

根據(jù)研究，2016 年柔性 OLED 在所有 OLED 產(chǎn)量中占比僅為 14%。目前國際上出貨量*大的三星公司，已建成 8 條柔性 OLED 生成線，現(xiàn)蘋果公司也加入柔性 OLED 行列。

基于目前以確定的柔性 OLED 投資生產(chǎn)線來計(jì)算，預(yù)計(jì) 2017 年柔性O(shè)LED 產(chǎn)能滲透率將達(dá)到 30%。預(yù)計(jì)2019 年以后，柔性 OLED 的滲透率會穩(wěn)定在 65%左右，而剛性 OLED 將不再有新的增長。

全球智能手機(jī) OLED 產(chǎn)能滲透率

OLED 封裝帶來巨大水汽阻隔膜市場空間 。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，柔性AMOLED顯示器 2015 年出貨量約 2500 萬臺，預(yù)計(jì) 2020 年出貨 8 億臺，出貨面積為 0.93 億平方米，至少需要 1.40 億平方米的水汽阻隔膜。

另外，水汽阻隔膜在剛性 OLED 封裝中同樣優(yōu)勢明顯，假設(shè)水汽阻隔膜在剛性 OLED 中使用率為 50%，而未來剛性 OLED 出貨面積與柔性 OLED 出貨面積相比大約為 35:65，由此帶來的水汽阻隔膜需求大約為0.38 億平方米。

故 2020 年，針對 OLED 封裝，水汽阻隔膜總需求量接近 1.8 億平方米。

上海卷柔新技術(shù)光電有限公司是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)光學(xué)儀器及其零配件?的高科技企業(yè)，公司成立２００５年，專業(yè)的光電鍍膜公司，公司產(chǎn)品主要涉及光學(xué)儀器及其零配件的研發(fā)和加工；光學(xué)透鏡、反射鏡、棱鏡等光學(xué)鍍膜產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，為全球客戶提供上等的產(chǎn)品和服務(wù)。

采用德國薄膜制備工藝，形成了一套具有嚴(yán)格工藝標(biāo)準(zhǔn)的閉環(huán)式流程技術(shù)制備體系，能夠制備各種超高性能光學(xué)薄膜，包括紅外薄膜、增透膜，ARcoating, 激光薄膜、特種薄膜、紫外薄膜、x射線薄膜，應(yīng)用領(lǐng)域涉及激光切割、激光焊接、激光美容、醫(yī)用激光器、紅外制導(dǎo)、面部識別、VR/AR應(yīng)用,博物館，低反射櫥窗玻璃，畫框等。