“神技”解密—BOE 55''8K 打印OLED

“神技”解密—BOE 55''8K 打印OLED

BOE(京东方)在2019年IPC(11月)上展出了全球首款55寸8K印刷式OLED屏。这一展品显示了BOE在打印OLED 技术领域雄厚的技术资本,给显示面板产业带来了很大的震撼。

这是为什么呢?

这里涉及到的关键词是“印刷式”,行业内部还称之为“打印式”或“Inkjet Printing”。

OLED喷墨打印是OLED工艺发展中标杆式的技术门槛,决定着后续OLED产品生产生态,近几年来业界包括三星(韩)、LG(韩)、JDI(日)、CSOT(中)等几大企业在这一工艺技术研发上上演着激烈的追逐战。

一、什么是打印OLED技术

那就跟着小酷来了解一下:什么是打印OLED技术?优势在哪里?BOE已经领先了吗?如何做到的?

OLED 技术目前最大的缺点是什么呢?当然是“贵”!

为什么贵?材料贵、生产工艺贵;

目前OLED发光器件的形成,主流使用的仍然是蒸镀技术。那么,什么是蒸镀技术呢?

蒸镀技术:真空环境下用加热的方式让RGB发光材料分子附着在指定位置。形成有机层的方法采用的是“蒸镀”。这种方法下,需要在真空环境下用加热的方式,让发光材料的分子受热挥发,随后通过金属掩模版使其附着在指定位置。

蒸镀类似于蒸发。在锅里烧开水时,蒸气就形成锅盖上的露水。不同之处在于蒸镀使用有机材料代替水,并且在真空状态而不是在正常的大气压力下进行加热。

目前,小尺寸OLED产品使用的是FMM的蒸镀技术,FMM(Fine Metal Mask ,类似于薄膜上加上小孔)掩膜MASK来确定被附着的位置,蒸镀工艺材料利用率低。

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小尺寸-RGB蒸镀工艺(FMM)某个像素

那么大尺寸WOLED蒸镀指的是:使用OPEN MASK蒸镀制作叠层的白光OLED技术。

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OPEN MASK蒸镀

蒸镀技术在成本控制上有天然的劣势,加热过程中的材料消耗,隔热装置都会增加生产成本;与传统蒸镀技术相比,打印OLED技术不需要FMM,同时器件结构更加简单,材料利用率更高,可以极大的降低材料成本和工艺流程成本,是未来显示的重要发展方向。

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传统制备工艺 发光材料未被充分利用

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打印OLED制备工艺 发光材料精确沉积

打印 OLED:顾名思义,用喷头喷射RGB发光材料,注入到精确位置。


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打印OLED工艺

简单来说,打印OLED工艺就是使用溶剂将OLED有机材料融化,配备成墨水,通过pL级(1-35pL)喷墨打印头,将材料直接喷印在基板表面,形成R(红)、G(绿)、B(蓝)有机发光层。


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喷墨打印原理

喷头工作原理:通过驱动电压控制喷头中压电陶瓷形变,以实现喷头中墨水灌入、喷墨;改变驱动电压大小,调节墨水体积。

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喷头工作原理

二、喷墨打印技术优势

喷墨打印技术相较蒸镀工艺有诸多的优势,如下:

1、低成本:材料利用率高、器件结构简单、设备投资低;

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点源蒸镀——材料利用率 ~5%

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线源蒸镀——材料利用率 20~30%

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喷墨打印技术——材料利用率 >85%

2、低功耗、高色域:彩膜穿透率高、无需偏光片;

3、器件结构简单

WOLED open mask :3units 大致在20叠层左右,器件结构复杂,使用材料多;

喷墨打印技术:Hybrid 4-6叠层,全溶液制程 3叠层,器件结构简单,使用材料少。

三、喷墨打印技术难点

该项技术虽然有众多技术优势,但目前还面临很多的技术难点。

难点一:喷墨打印材料的局限性

要把发光有机材料转变成可喷墨状态液体,本身就很困难,每种材料可融媒介物都不同,而且每种媒介物的看似特性差异很大,因此要制造出大量性能较高,寿命长,高光效的材料更加具有挑战性。

难点二:打印OLED显示屏工艺精度要求高

喷墨打印功能薄膜时,液滴间距(μm)和液滴体积(pl)都需达到较高的精度,才能满足薄膜的均匀性和厚度的要求。液滴定位或体积的微小变化,都有可能引起显示屏像素发光亮度不均匀,甚至出现短路而完全不发光,从而导致OLED显示屏出现大量缺陷。

难点三:墨水成膜过程控制精度要求高

难点四:液滴定位偏差精度有待进一步提高

难点五:像素内厚度均一性、发光效率、寿命、可视mura有待提升。

四、BOE改进方法 & 展品参数

京东方技术改进方法

- 效率提升:减少不同层之间的工艺Q-time,寻找合适的打印前后处理的工艺条件,控制不同打印层之间的环境氛围等。

- 可视不良:提高打印喷头的打印稳定性,排查设备接触点位造成的影响,提高封装铺展均匀性等等,不断提高工艺的精准度。

京东方展品参数

BOE2019 IPC 所展示的全球首发55” Real 8K(7680x4320)打印OLED TV展品,具有以下技术突出技术优势

1. 全新开发了适用于8K打印OLED TV 的氧化物TFT背板工艺技术,克服了等诸多关键工艺难点,相比LTPS背板更具成本以及大尺寸化优势;

2. 自主研发了外部补偿GOA驱动技术,可以做到3边BolderLess 的模组形态,产品模组形态具有超薄形态,极具美学特点;

3. 结构上应用了无偏光片以及防反光膜技术,可以增强产品寿命,降低产品功耗,且具有成本优势;

4. 显示接口技术使用V-by-One 实现了120Hz驱动;

5. 全屏下亮度150nit,HDR下能最高可达到400nit;对比度为10万:1,具有很高的高动态对比度特征以及完美的黑画面;

6. 色域覆盖率高达95%(DCI-P3),色域覆盖率媲美WOLED;色深10Bit,具有丰富的色彩表现力以及高显示精准度;

7. 采用喷墨打印技术的OLED材料利用率高达90%。


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