“神技”解密—BOE 55''8K 打印OLED

“神技”解密—BOE 55''8K 打印OLED

BOE(京東方)在2019年IPC(11月)上展出了全球首款55寸8K印刷式OLED屏。這一展品顯示了BOE在打印OLED 技術領域雄厚的技術資本,給顯示面板產業帶來了很大的震撼。

這是為什麼呢?

這裡涉及到的關鍵詞是“印刷式”,行業內部還稱之為“打印式”或“Inkjet Printing”。

OLED噴墨打印是OLED工藝發展中標杆式的技術門檻,決定著後續OLED產品生產生態,近幾年來業界包括三星(韓)、LG(韓)、JDI(日)、CSOT(中)等幾大企業在這一工藝技術研發上上演著激烈的追逐戰。

一、什麼是打印OLED技術

那就跟著小酷來了解一下:什麼是打印OLED技術?優勢在哪裡?BOE已經領先了嗎?如何做到的?

OLED 技術目前最大的缺點是什麼呢?當然是“貴”!

為什麼貴?材料貴、生產工藝貴;

目前OLED發光器件的形成,主流使用的仍然是蒸鍍技術。那麼,什麼是蒸鍍技術呢?

蒸鍍技術:真空環境下用加熱的方式讓RGB發光材料分子附著在指定位置。形成有機層的方法採用的是“蒸鍍”。這種方法下,需要在真空環境下用加熱的方式,讓發光材料的分子受熱揮發,隨後通過金屬掩模版使其附著在指定位置。

蒸鍍類似於蒸發。在鍋裡燒開水時,蒸氣就形成鍋蓋上的露水。不同之處在於蒸鍍使用有機材料代替水,並且在真空狀態而不是在正常的大氣壓力下進行加熱。

目前,小尺寸OLED產品使用的是FMM的蒸鍍技術,FMM(Fine Metal Mask ,類似於薄膜上加上小孔)掩膜MASK來確定被附著的位置,蒸鍍工藝材料利用率低。

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小尺寸-RGB蒸鍍工藝(FMM)某個像素

那麼大尺寸WOLED蒸鍍指的是:使用OPEN MASK蒸鍍製作疊層的白光OLED技術。

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OPEN MASK蒸鍍

蒸鍍技術在成本控制上有天然的劣勢,加熱過程中的材料消耗,隔熱裝置都會增加生產成本;與傳統蒸鍍技術相比,打印OLED技術不需要FMM,同時器件結構更加簡單,材料利用率更高,可以極大的降低材料成本和工藝流程成本,是未來顯示的重要發展方向。

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傳統制備工藝 發光材料未被充分利用

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打印OLED製備工藝 發光材料精確沉積

打印 OLED:顧名思義,用噴頭噴射RGB發光材料,注入到精確位置。


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打印OLED工藝

簡單來說,打印OLED工藝就是使用溶劑將OLED有機材料融化,配備成墨水,通過pL級(1-35pL)噴墨打印頭,將材料直接噴印在基板表面,形成R(紅)、G(綠)、B(藍)有機發光層。


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噴墨打印原理

噴頭工作原理:通過驅動電壓控制噴頭中壓電陶瓷形變,以實現噴頭中墨水灌入、噴墨;改變驅動電壓大小,調節墨水體積。

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噴頭工作原理

二、噴墨打印技術優勢

噴墨打印技術相較蒸鍍工藝有諸多的優勢,如下:

1、低成本:材料利用率高、器件結構簡單、設備投資低;

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點源蒸鍍——材料利用率 ~5%

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線源蒸鍍——材料利用率 20~30%

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噴墨打印技術——材料利用率 >85%

2、低功耗、高色域:彩膜穿透率高、無需偏光片;

3、器件結構簡單

WOLED open mask :3units 大致在20疊層左右,器件結構複雜,使用材料多;

噴墨打印技術:Hybrid 4-6疊層,全溶液製程 3疊層,器件結構簡單,使用材料少。

三、噴墨打印技術難點

該項技術雖然有眾多技術優勢,但目前還面臨很多的技術難點。

難點一:噴墨打印材料的侷限性

要把發光有機材料轉變成可噴墨狀態液體,本身就很困難,每種材料可融媒介物都不同,而且每種媒介物的看似特性差異很大,因此要製造出大量性能較高,壽命長,高光效的材料更加具有挑戰性。

難點二:打印OLED顯示屏工藝精度要求高

噴墨打印功能薄膜時,液滴間距(μm)和液滴體積(pl)都需達到較高的精度,才能滿足薄膜的均勻性和厚度的要求。液滴定位或體積的微小變化,都有可能引起顯示屏像素髮光亮度不均勻,甚至出現短路而完全不發光,從而導致OLED顯示屏出現大量缺陷。

難點三:墨水成膜過程控制精度要求高

難點四:液滴定位偏差精度有待進一步提高

難點五:像素內厚度均一性、發光效率、壽命、可視mura有待提升。

四、BOE改進方法 & 展品參數

京東方技術改進方法

- 效率提升:減少不同層之間的工藝Q-time,尋找合適的打印前後處理的工藝條件,控制不同打印層之間的環境氛圍等。

- 可視不良:提高打印噴頭的打印穩定性,排查設備接觸點位造成的影響,提高封裝鋪展均勻性等等,不斷提高工藝的精準度。

京東方展品參數

BOE2019 IPC 所展示的全球首發55” Real 8K(7680x4320)打印OLED TV展品,具有以下技術突出技術優勢

1. 全新開發了適用於8K打印OLED TV 的氧化物TFT背板工藝技術,克服了等諸多關鍵工藝難點,相比LTPS背板更具成本以及大尺寸化優勢;

2. 自主研發了外部補償GOA驅動技術,可以做到3邊BolderLess 的模組形態,產品模組形態具有超薄形態,極具美學特點;

3. 結構上應用了無偏光片以及防反光膜技術,可以增強產品壽命,降低產品功耗,且具有成本優勢;

4. 顯示接口技術使用V-by-One 實現了120Hz驅動;

5. 全屏下亮度150nit,HDR下能最高可達到400nit;對比度為10萬:1,具有很高的高動態對比度特徵以及完美的黑畫面;

6. 色域覆蓋率高達95%(DCI-P3),色域覆蓋率媲美WOLED;色深10Bit,具有豐富的色彩表現力以及高顯示精準度;

7. 採用噴墨打印技術的OLED材料利用率高達90%。


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