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三星、LG將發(fā)展打印OLED;OLED噴墨打印工藝介紹

 QuanLiRen2016 2017-10-30


來源:鳳凰網(wǎng)中韓交流

三星與LG Display此前商討在有機發(fā)光二極管(OLED)噴墨打印工序中使用“Blue Common Layer(BCL)”技術(shù),但目前已經(jīng)決定不使用該技術(shù),而是研發(fā)出可以打印出紅色、綠色、藍色發(fā)光材料的噴墨打印技術(shù),大幅降低大面積OLED生產(chǎn)費用。

如果不使用BCL技術(shù),預計在TV用大面積OLED產(chǎn)業(yè)中,蒸鍍設備(evaporation)市場將大幅萎縮。

(圖片來源:韓國《KIPOST》)

BCL性價比下降

BCL技術(shù)是一種將噴墨打印技術(shù)與現(xiàn)有OLED蒸鍍技術(shù)相結(jié)合的混合技術(shù)。發(fā)光層中的紅色與綠色材料可通過噴墨打印機打印,但藍色材料要使用Inline設備蒸鍍。

該技術(shù)一直被看作是解決噴墨打印發(fā)光材料中藍色材料壽命問題的方法。目前正在進行噴墨打印發(fā)光材料開發(fā)的美國The Dow Chemical Company、德國Merck、日本住友化學等三家公司都沒能完全解決藍色材料壽命問題。

紅色與綠色材料即使通過噴墨打印機打印,與蒸鍍材料相比,其壽命也不會縮短太多。但藍色材料通過噴墨打印機打印后,其壽命不及蒸鍍材料的70%。使用噴墨打印機打印完紅色與綠色材料后,再將藍色層蒸鍍上去,可以保證紅色、綠色、藍色材料的壽命。

BCL技術(shù)可以解決藍色材料壽命問題,但兩家公司還是決定不引進該技術(shù),其原因主要是使用該技術(shù)后,噴墨打印工序節(jié)約成本的效果會大打折扣。

完全使用噴墨打印技術(shù)生產(chǎn)出的OLED(左圖)與使用BCL技術(shù)生產(chǎn)出的OLED(右圖)。藍色材料以后的部分(ETL、EIL)均需使用蒸鍍設備,工序效率降低(圖片來源:韓國《KIPOST》)

蒸鍍藍色材料后,還需利用真空設備在藍色材料上蒸鍍電子傳輸層(ETL)與電子注入層(EIL)。噴墨打印的有機材料實際貼合率為90%以上,但蒸鍍的實際附著率僅為10%-20%。剩下80%的有機材料會附著在Chamber壁上或Mask上。這也是OLED生產(chǎn)成本上升的原因。

投資效率較低的蒸鍍工序增加,這使得引進噴墨打印技術(shù)的初衷黯然失色。位于紅色、綠色發(fā)光材料之上的藍色層還會降低發(fā)光效率。業(yè)界相關人員表示“如果提高BCL的電子移動速度,使其快速通過藍色層,應該不會出現(xiàn)混色的可能”,“但因為覆蓋著有機物,所以對效率有影響”。

蒸鍍設備使用將大幅減少

美國Kateeva的噴墨打印設備(圖片來源:韓國《KIPOST》)

因此三星與LG Display計劃研發(fā)出可以打印藍色層、ETL、EIL的噴墨打印機。在沒有研發(fā)出完全意義上的噴墨打印技術(shù)之前,不會進行量產(chǎn)。

目前Samsung Display從美國Kateeva引進噴墨打印機進行研發(fā),LG Display則從日本Tokyo Electron引進噴墨打印機進行研發(fā)。

LG Display計劃在京畿道坡州新建的P10第一條產(chǎn)線上以及中國廣州第8代OLED產(chǎn)線上構(gòu)建蒸鍍工序。

一旦噴墨打印工序可以用于量產(chǎn)后,今后在TV用OLED產(chǎn)線上,將很少使用蒸鍍設備。此前在商討引進BCL技術(shù)時,預計今后噴墨打印機與蒸鍍設備可能共存,如今看來蒸鍍設備處于非常不利的狀態(tài)。

業(yè)界相關人員表示“可以量產(chǎn)后,從噴墨打印工序返回到蒸鍍工序的可能性為零”,“但引進噴墨打印技術(shù)較難的中小型OLED還將繼續(xù)使用蒸鍍設備”。(本文章來源于韓國合作媒體韓國《KIPOST》)


OLED噴墨打印工藝,詳細數(shù)據(jù)與細節(jié)介紹

OLED噴墨打印,主要是使用溶劑將OLED有機材料融化

然后將材料直接噴印在基板表面形成R(紅)、G(綠)、B(藍)有機發(fā)光層

今天為大家準備的內(nèi)容就是

噴墨打印過程中的材料以及其工藝、難點剖析

噴墨打印聚合物材料

由于聚合物分子量較大,主要采用溶液加工成膜,如旋涂或印刷,而噴墨打印技術(shù)被證明是制備發(fā)光聚合物溶液的最佳方法。1990年,RichardFriend等人在劍橋大學卡文迪許實驗室發(fā)現(xiàn)聚合物的電致發(fā)光特性,并制作了聚合物發(fā)光二極管(PLED),此后,PLED顯示引起了人們極大的關注,被認為是最有希望應用于制造下一代平板顯示器。

1998年,Hebner等人首次利用噴墨打印技術(shù)制備摻雜的聚合物發(fā)光薄膜及PLED顯示屏。

同年,Bharathan和Yang等人利用Epson桌面印刷設備噴墨打印了水溶性導電墨水PEDOT,制備了單色PLED電子標簽。

1999年,他們同時使用旋涂與噴墨打印兩種工藝成功制備了雙色PLED顯示屏,并在美國SID上展示了第1臺使用噴墨打印技術(shù)制作的全彩PLED顯示屏,自此之后,美國Dupont顯示公司等多家研發(fā)機構(gòu),使用噴墨打印技術(shù)先后研發(fā)出了各自的全彩PLED顯示屏。

2000年,Kodayashi等人[22]利用Epson設備,在旋涂了電子傳輸材料聚二辛基芴(F8)的基板上,打印紅、綠發(fā)光聚合物材料——對苯乙烯撐(PPV)溶液,他們成功地把發(fā)光材料印刷到薄膜晶體管上,并顯示紅、綠、藍彩色圖像。

2002年,Duineveld等人報道了基于噴墨打印制備的真彩色80ppi的有源(AM-PLED)和無源PM-PLED顯示屏。

2004年,SeikoEpson公司使用拼接技術(shù)制成了對角線102cm,厚度僅2.1mm,壽命達2000h以上的噴墨打印全彩色PLED顯示屏。

2010年,Singh等人制作了基于噴墨打印技術(shù)的OLED顯示屏,發(fā)光材料是含銥原子的大分子磷光染料,空穴傳輸材料為聚(9-乙烯咔唑),電子傳輸材料為PBD。他們制作的噴墨打印顯示屏最大發(fā)光亮度達6000cdm-2,開關電壓較低為6.8V(5cd·m-2),量子效率相對較高為1.4%。通過改善染料化學結(jié)構(gòu)和印刷薄膜的形貌,他們獲得了最大發(fā)光亮度為10000cd·m-2的結(jié)果。

最近幾年,人們?yōu)樘岣唢@示屏的像素分辨率、薄膜均勻性和延長壽命等做出了大量的努力,噴墨打印沉積光電材料的研究越來越活躍,而且證明了顯示屏的空穴傳輸層、發(fā)光層以及陰極材料,都可使用噴墨打印技術(shù)制備,為全印刷顯示屏的實現(xiàn)打下了基礎。

雖然高效率、可打印的聚合物發(fā)光材料已有較大發(fā)展,噴墨打印設備以及相關成膜工藝,基本上都能滿足制備高分辨率顯示屏的要求,然而,發(fā)光聚合物的性能仍然需要研究者繼續(xù)努力,開發(fā)出發(fā)光效率更高、壽命更長且成本低廉的聚合物材料,才能滿足日益增長的市場需求。

噴墨打印小分子材料

目前,聚合物發(fā)光器件(PLED)的效率(6~8cd/A)和壽命一般較低,而小分子發(fā)光器件(SM-OLED)具有明顯的性能優(yōu)勢,如高效率(84cd/A)和長壽命等。PLED在應用上仍然存在局限性,而通過熱蒸鍍工藝加工的多層磷光小分子發(fā)光顯示器件(SM-OLED)可達到更高的效率。

Xia等人把這些傳統(tǒng)的熱蒸鍍小分子材料,通過噴墨打印的方式制作薄膜,并制備出性能較好的磷光小分子發(fā)光器件,噴墨打印小分子的研究也因此引起了人們更多的關注。

獲得高質(zhì)量的功能薄膜是制作高效率、長壽命器件的必要條件。但一般的小分子材料成膜性較差,液膜在基板上干燥過程中,容易發(fā)生去潤濕而形成不連續(xù)的薄膜,對此,可以通過兩種途徑來提高小分子自身的成膜性。一是增加分子體積和烷基鏈長,設計合成溶解性和成膜性好的分子;二是向小分子材料中添加聚合物材料來提高成膜性。

此外,改變基板表面的物理化學性質(zhì),同樣可以提高材料的成膜性。Sirringhaus等人在疏水材料圖案化的親水基板表面噴墨打印水溶性材料,獲得了高分辨的聚合物電極。

Hendriks等人在熱壓雕花基板表面打印制作納米銀墨水導線,接觸角較小時,墨水通過毛細作用會被吸入通道。因為小分子溶液的流體特性主要取決于溶劑的性質(zhì),雖然人們大量研究了溶劑對小分子成膜性的影響,但是溶劑對小分子成膜性的影響是十分復雜的。

噴墨打印陰極

與蒸鍍小分子原理相同,OLED器件的陰極一般也是通過真空蒸鍍工藝制作,而用到的蒸鍍設備和掩模板比較昂貴。

用噴墨打印技術(shù)制備陰極,可大幅度降低成本,最大的難題在于大面積均勻成膜。

在全印刷工藝制備OLED顯示屏的研究中,關鍵是可印刷陰極墨水的開發(fā)和大面積成膜技術(shù)的實現(xiàn)。其難度主要在于:

1、必須保證陰極材料與有機功能層的親和性,確保印刷的陰極能穩(wěn)定成膜;

2、必須保證印刷圖案的精細度,確保顯示圖像的高分辨率;

3、必須避免陰極膠漿對底層的破壞;

4、必須保證載流子的有效注入,以確保的高亮度、高效率的顯示性能。

噴墨打印OLED顯示屏工藝

噴墨打印功能薄膜時,液滴間距(μm)和液滴體積(pl)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坑發(fā)光亮度不均勻甚至短路完全不發(fā)光,從而導致OLED顯示屏出現(xiàn)大量缺陷。

OLED功能層不僅要求膜厚均勻,而且還要保持其自身的光電特性,所以薄膜形成過程中溶劑必須干燥去除;

同樣,墨水中的其他添加劑也必須去除至含量最低,以免影響有機半導體薄膜的性能。

因此,噴墨打印制備OLED顯示屏技術(shù)的發(fā)展,不僅帶動了噴墨打印機/打印頭的發(fā)展,也引起人們對墨水配方、墨水/基板界面接觸特性以及干燥過程等課題的高度重視和深入研究。

像素坑尺寸與噴墨打印液滴的計算

OLED顯示屏由像素陣列組成,每個像素又由紅、綠、藍3色的子像素坑組成,一般其幾何形狀為下圖所示的圓角矩形。

而像素坑的尺寸和個數(shù)是由顯示屏的應用特點決定的:

對于高清電視機(HDTV),在像素陣列為1080×1920、尺寸為94~165cm的規(guī)格下,子像素坑的尺寸分別為140和250μm;而對于移動設備如智能手機,其像素為廣視頻圖像陣列(WVGA,480×800個像素),7.37~9.65cm的規(guī)格下,子像素坑尺寸分別為26μm和35μm。

由于彩色顯示屏相鄰的子像素坑發(fā)光材料的顏色不同,印刷時必須防止溶液溢出到相鄰像素坑中,所以在像素坑之間需要創(chuàng)建出低表面能的隔離區(qū),一般使用光刻膠樹脂做隔離材料。

向像素坑中打印墨水時,首先要考慮墨水體積是否滿足薄膜厚度的要求。

由于像素坑的面積和深度是一定的,墨水體積既要鋪滿像素坑,又不能溢出像素坑,所以打印墨水的體積是有限的。

假設把濃度為1%(質(zhì)量分數(shù))的墨水印刷到像素坑中,要求薄膜厚度是70nm。

小像素坑的最大容積小于滿足厚度需求的墨水體積(設液體與基板接觸角為70°),即墨水填滿像素坑后最大膜厚仍然小于70nm,說明墨水中固體含量過低,需要增加墨水的濃度并降低印刷體積。

大像素坑中達到70nm膜厚所需要的墨水體積小于最低潤濕體積(設墨水與基板的接觸角是15°),即墨水不足以鋪滿像素坑,說明墨水中固體含量過高,需要降低墨水的濃度并增加印刷墨水的體積。

在墨水濃度和液滴體積都確定的情況下,可根據(jù)膜厚要求計算每一像素坑需要的墨水體積和墨滴數(shù)量。由于液滴體積是由打印頭直徑?jīng)Q定的,則可以根據(jù)像素坑的尺寸需要選擇相應的直徑的打印頭,像素坑尺寸越小,選擇的打印頭直徑越小,技術(shù)要求也越高。

墨水成膜過程控制

噴墨打印OLED顯示屏的溶液主要是由光電材料和溶劑等組成,需要從流體特性、鋪展程度和干燥成膜幾個過程考慮墨水的配制:

1、確保墨水的穩(wěn)定性,要求溶質(zhì)的溶解度高或分散均勻,保證液滴穩(wěn)定以及材料在基板上成膜均勻;

2、溶液的流變性(粘度,表面張力及剪切速率)需滿足噴墨打印設備的要求,并能夠形成穩(wěn)定的液滴,包括液滴無衛(wèi)星點、重復性好、定位精確等;

3、溶劑不能揮發(fā)得太快,防止干燥后的溶質(zhì)堵塞打印頭導致打印失效。

墨水的可打印性主要是由粘度、表面張力和剪切速率變化量決定的,而分子結(jié)構(gòu)和分子量、固體含量以及選擇的溶劑是影響這些物理參數(shù)的主要因素。

噴墨打印設備對墨水粘度的要求一般在1~20cP之間。

對于聚合物墨水來說,溶質(zhì)含量越高墨水粘度越大,固體含量一般在0.2%~2.5%(質(zhì)量分數(shù))之間;

對于小分子來說,溶質(zhì)含量對溶液粘度的影響很小,一般通過選擇高粘度溶劑和加入添加劑等方式提高溶液的粘度;溶劑的沸點和表面張力決定墨水的干燥速率及其對基板的潤濕性,所以需要選擇物理性質(zhì)適當?shù)娜軇?,達到控制溶質(zhì)在像素坑中的成膜形貌的目的。

墨水在像素坑中鋪展的理想情況是:

液體與像素坑基板接觸角小,同時與像素邊沿接觸角大,以保證液體在像素坑之內(nèi)不會溢出。

這種潤濕特性是通過對像素基板(如ITO)和其邊沿材料(如PI)表面進行處理獲得的,包括修飾基板材料的結(jié)構(gòu)、制作基板的工藝及表面處理(如等離子、臭氧或溶液處理等)。

液滴在鋪滿像素坑之后,干燥成膜過程可以用Deegan等人提出的“咖啡環(huán)”效應來解釋:

液滴在基板上鋪展時,表面缺陷等原因會引起溶質(zhì)在接觸線處發(fā)生“釘扎”作用,液滴會繼續(xù)保持此鋪展形狀,由于接觸線處溶劑揮發(fā)速度快,溶液會從液滴中部向液滴邊緣轉(zhuǎn)移補償揮發(fā)掉的溶劑,最終溶質(zhì)在基板上沉積形成邊緣厚中間薄的不均勻薄膜,即“咖啡環(huán)”。

通過加入高沸點溶劑的方法,可降低接觸線處溶劑的蒸發(fā)速率,還可以形成向內(nèi)的Marangoni流,使得溶質(zhì)均勻沉積。上面的圖b是白光干涉的三維像素坑照片,從均勻的顏色可看出墨水形成了厚度均勻的薄膜。

可以利用白光干涉儀測量沿著像素坑某一方向(長軸或短軸方向)的薄膜厚度分布圖。下面兩張圖是PEDOT:PSS墨水在像素坑中干燥的薄膜沿某一方向的厚度分布圖,圖a是噴墨打印單一溶劑墨水的結(jié)果,薄膜中間均勻、邊沿突起,形成了咖啡環(huán)結(jié)構(gòu);

為了抑制這種溶質(zhì)的不均勻沉積,噴墨打印了重新配制的PEDOT∶PSS墨水(加入高沸點溶劑),邊沿墨水干燥時間變長,最終形成了下圖b所示的膜厚均勻的分布曲線。

 

液滴定位偏差與控制

噴墨打印機/打印頭的重要技術(shù)指標包括液滴的定位精度,噴墨液滴體積,印刷可靠性和產(chǎn)量等。

液滴下落的目標位置由顯示屏的幾何圖案確定,液滴體積主要由打印頭直徑?jīng)Q定。

由于顯示屏的像素尺寸一般在微米量級,分辨率越高要求液滴的體積越小、定位越精確。比如在像素分辨率為100~150ppi(子像素大小約為85~55μm),35.56cm的彩色顯示基板上沉積1~2千萬個直徑約25μm液滴,液滴定位稍有偏差,就可能引起整個像素基板的印刷錯誤,所以要求打印頭尺寸為10pl左右,液滴下落精度在±10μm內(nèi),才能獲得印刷定位精確、高分辨率的器件。

液滴定位偏差主要是由打印平臺的機械偏移和液滴在打印頭出口的偏移角度引起的。用于制造噴墨打印顯示屏的設備一般都具備專業(yè)的高精度印刷平臺(如氣浮軸承平臺),其可以達到機械位移精度的要求。

而液滴在打印頭出口處的偏移角度受由打印頭的設計和墨水的配方影響,因為用于生產(chǎn)顯示屏的打印頭都是經(jīng)過專門設計制造的,對液滴偏移影響越來越小,液滴偏移角一般不超過10mrad。

通過打印頭的設計和墨水的優(yōu)化,液滴偏移角度可達±2mrad,對應的印刷分辨率則可達到200ppi。

此外,通過優(yōu)化墨水的化學組成、調(diào)控基材表面的化學組成或物理結(jié)構(gòu)等方法可以減少噴射墨滴的尺寸或者控制墨滴在基材表面的鋪展?jié)櫇裥袨?,也可以有效提高噴墨打印的分辨率?/span>

在制作OLED顯示屏中,這些提高印刷分辨率的方法都是非常重要的。

基板結(jié)構(gòu)設計

下圖是傳統(tǒng)的無源有機發(fā)光顯示屏(PM-OLED)基板(圖A,B)和改進的基板(圖C)的結(jié)構(gòu)圖。其基板是由透明襯底①、電極②、絕緣層PI③、隔離柱RIB④依次層疊構(gòu)成的(圖A)。

 

該基板結(jié)構(gòu)雖然解決了使用蒸鍍掩模板的高成本問題,但該基板用于全溶液加工技術(shù)制備顯示屏面臨以下3個問題:

1、隔離柱RIB④影響功能薄膜的質(zhì)量;

2、功能薄膜的不均勻性容易引起陰極的斷裂或氣孔的出現(xiàn),導致顯示屏出現(xiàn)斷路或短路;

3、電極②被刻蝕成條狀,增大了透明電極的電阻,易引起器件電流注入困難和顯示屏電流密度減小,導致顯示屏驅(qū)動電壓增大,發(fā)光亮度和發(fā)光效率降低。

Zheng等人設計了新型的適合全印刷的點陣顯示屏基板:

在傳統(tǒng)基板結(jié)構(gòu)(圖3A,B)的基礎上,取消隔離柱RIB④,在經(jīng)過簡化的無隔離柱RIB④的基板上,制備減少甚至無缺陷的全印刷有機電致發(fā)光點陣顯示屏;從加大電極條②的寬度(圖C)和發(fā)光區(qū)內(nèi)引入高電導率導線(圖C),從這兩個方面優(yōu)化基板結(jié)構(gòu),實現(xiàn)高亮度、高效率、長壽命、低成本的有機電致發(fā)光點陣顯示屏。

來源:OLEDindustry


全球OLED設備制造商發(fā)展概況

一般而言,OLED制造設備主要包括:有機蒸鍍和封裝等無源有機發(fā)光顯示(PMOLED)用關鍵設備,濺鍍臺、等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)系統(tǒng)、真空熱蒸發(fā)系統(tǒng)(VTE)等AMOLED用薄膜晶體管(TFT)薄膜沉積設備,涂膠機、曝光機、干濕法刻蝕機等AMOLED用TFT圖形制作設備,退火爐、退火氣體管道、激光退火設備等AMOLED用TFT退火設備,TFT電學測試設備、OLED光學測試設備等AMOLED用檢測設備,激光修補機等AMOLED用缺陷檢測修補設備等。如下表所示,全球OLED設備制造商主要包括日本Tokki、Ulvac、Evatech公司、Anelva Technix、島津(Shimadzu)公司、精工愛普生(Seiko Epson)、凸版印刷(Toppan Printing)、大日本印刷(DNP),韓國Sunic system、Advanced Neotech System(ANS)、Doosan Engineering&Construction(斗山工程建筑公司)、Digital Optics &Vision(DOV)、Viatron科技(ViatronTechnologies)、STI公司、周星工程(Jusung Engineering)、McScience公司,美國科特·萊思科(Kurt J.Lesker)、Rolltronics公司、整體視覺(Integral Vision)公司、MicroFab公司,德國愛思強股份有限公司(Aixtron AG)、M布勞恩(Mbraun)公司,荷蘭OTBv公司等。

 

 全球OLED設備制造商一覽表

國別

企業(yè)

重點產(chǎn)品

日本

Tokki公司

大規(guī)模及中小規(guī)模OLED顯示器制造設備系統(tǒng)(包括真空蒸鍍設備[②]、全自動封裝系統(tǒng)等),等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)設備等。

愛發(fā)科(Ulvac)公司

OLED真空蒸鍍設備(真空泵,低溫泵和低溫冷卻器,儀表及閥門,真空鍍膜設備等),等離子體化學氣相沉積設備(PCVD),濺鍍臺等。

Anelva Technix

物理氣相沉積(PVD)設備等。

凸版印刷(Toppan Printing)

OLED用彩色濾光片、蝕刻設備等。

大日本印刷(DNP)

OLED用彩色濾光片等。

Evatech公司

清洗機,顯影機,刻蝕機,OLED用蒸鍍設備,OLED玻璃基板等。

島津(Shimadzu)公司

質(zhì)譜儀[③](如MALDI-TOF MS系列),平板式等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)設備等。

精工愛普生(Seiko Epson)

噴墨打印機[④]等。

韓國

Advanced Neotech System(ANS)

薄膜封裝設備等。

Sunic System

OLED蒸鍍設備等。

Doosan Engineering&Construction

(斗山工程建筑公司)

OLED用氣相沉積設備和密封設備等。

Digital Optics &Vision(DOV)

OLED真空蒸發(fā)器,OLED封裝設備,有機材料凈化器等。

Viatron科技(ViatronTechnologies)

增強型快速熱處理設備(FE-RTP),低壓化學氣相沉積設備(APCVD),爐管系統(tǒng)等。

STI公司

OLED玻璃表面清潔設備,OLED暗盒清潔設備,蝕刻設備等。

周星工程(Jusung Engineering)

OLED照明用蒸鍍設備,OLED顯示器用封裝設備等。

McScience公司

OLED用測試設備(如M6000,M6100等),OLED用檢查設備(如M7000),OLED面板老化測試設備(如M2000,M2500)等。

亞太系統(tǒng)公司

(Asia Pacific Systems Incorporated)

AMOLED用準分子激光退火設備(ELA)等。

UNITEX公司

OLED蒸鍍設備、封裝設備等。

美國

Litrex(現(xiàn)為日本Ulvac控股公司)

高精密度工業(yè)噴墨打印機 [⑤]等。

科特·萊思科(Kurt J.Lesker)

薄膜沉積設備(包括物理氣相沉積設備PVD,化學氣相沉積設備CVD),蒸鍍材料(如高純度金屬或合金絲線,鋁蒸鍍材料),熱蒸鍍及電子束蒸鍍源,真空法蘭等。

Rolltronics公司

柔性薄膜微開關背板陣列FASwitch [⑥]等。

整體視覺(Integral Vision)公司

平板顯示器用檢查設備(如IVSee,SharpEye)等。

MicroFab公司

噴墨打?。↖nk-jet)整機設備(如JetLab系列打印機)及關鍵組件(如噴頭,噴頭電控制器)等,是全球噴墨打印技術(shù)的領導者。

德國

愛思強股份有限公司(Aixtron AG) [⑦]

有機氣相沉積(OVPD)設備等。

M布勞恩(Mbraun)公司

OLED用薄膜沉積設備,真空蒸發(fā)鍍膜設備及真空艙等。

荷蘭

OTBv公司  [⑧]

制造OLED顯示器所需的內(nèi)嵌式生產(chǎn)設備(如PCAP20,PCAP48等)及薄膜封裝設備等。

中國臺灣

倍強科技(Branchy Technology)

OLED蒸鍍設備(如電子槍蒸鍍設備)等。

資料來源:工業(yè)和信息化部電子科學技術(shù)情報研究所資料搜集整理

參考文獻:

[1] Tokki、Ulvac、Evatech公司、Anelva Technix、島津(Shimadzu)公司、精工愛普生(Seiko Epson)、凸版印刷(Toppan Printing)、大日本印刷(DNP)等企業(yè)網(wǎng)站。

[①]嚴格意義上的LED電視是指完全采用LED(發(fā)光二極管)做為顯像器件的電視機,一般用于低精度顯示或戶外大屏幕。目前中國大陸地區(qū)家電行業(yè)中通常所指的LED電視嚴格的名稱是“LED背光源液晶電視”,是指以LED做為背光源的液晶電視,仍是LCD的一種。它用LED光源替代了傳統(tǒng)的熒光燈管,畫面更優(yōu)質(zhì),理論壽命更長,制作工藝更環(huán)保,并且能使液晶顯示面板更薄。

[②] OLED蒸鍍設備是OLED制造過程中的核心設施。它是把蒸發(fā)源的有機物加熱蒸鍍到基板上的設備。

[③] 日本島津公司質(zhì)譜儀是用來對OLED發(fā)光材料(如小分子材料)進行結(jié)構(gòu)分析的儀器。

[④] 2010年,日本愛普生公司發(fā)明了一種叫做噴墨均一成膜的新技術(shù),這種噴墨技術(shù),可以使有機材料均勻沉積,意味著大屏幕OLED電視具備了實施量產(chǎn)的條件。使玻璃底板上的有機材料形成均勻薄膜層的工藝,是生產(chǎn)OLED電視的關鍵要素。目前,真空熱蒸鍍(VTE)是應用最為廣泛的一種技術(shù)。采用該技術(shù)的工藝流程必須在真空室中進行,要求緊鄰玻璃底板放置一塊遮光板,用以確定底板上沉積材料的圖樣。然而,真空熱蒸鍍技術(shù)在生產(chǎn)大屏幕OLED電視方面存在幾大缺陷。比如,遮光板極易受工藝流程中的高溫環(huán)境影響而發(fā)生偏移,導致很難在大尺寸底板上保持均勻的沉積率。噴墨印刷技術(shù)可以通過液態(tài)有機材料的均勻沉積形成薄膜層,因此,這種技術(shù)在理論上能夠更好地解決大顯示屏的尺寸問題。愛普生采用了與噴墨打印機相同的按需噴墨工藝,可以精確地按所需量將有機材料沉積在適當位置。由于噴墨系統(tǒng)對材料的利用率非常高,因此,制造商可以降低生產(chǎn)成本。此外,當應用于OLED電視生產(chǎn)流程時,由于無需使用遮光板,其工藝步驟將少于真空熱蒸鍍技術(shù),因此,噴墨技術(shù)將有望大幅提高產(chǎn)量。

[⑤] 目前,噴墨打印技術(shù)是制備OLED面板的主流技術(shù)。噴墨打印技術(shù)能有效解決大尺寸OLED面板制造中的有機材料均勻度問題。

[⑥] FASwitch(flexible array switch)是一種用于置換液晶面板等的開關器件里使用的薄膜晶體管TFT的器件。與現(xiàn)有TFT相比,F(xiàn)ASwitch可以實現(xiàn)低成本大批量生產(chǎn),如它不需要昂貴的真空制膜設備,而且超凈室的清潔度要求也比生產(chǎn)TFT工廠低2-3個數(shù)量級,因此,有望大幅度削減早期的設備投資。與現(xiàn)行TFT是電子開關不同,F(xiàn)ASwitch是機械開關,它是利用靜電作用使背面的薄膜基板產(chǎn)生機械運動的原理:當帶有電極的前面基板和背面的薄膜之間是相互分離時,開關處于斷開狀態(tài);當背面薄膜基板受靜電作用發(fā)生凹陷并與前面基板相接觸時,則開關處于接通狀態(tài)。在顯示器里,正是利用這樣的機械開關實現(xiàn)并控制各像素的接通或關斷。Rolltronics公司是位于美國硅谷的一家高科技公司。

[⑦] 德國愛思強股份有限公司(Aixtron AG)是全球半導體行業(yè)領先的沉積設備供應商,也是世界上最大的MOCVD(金屬有機化學氣相沉積)設備生產(chǎn)商。2011年,愛思強公司營業(yè)收入高達8.62億美元。愛思強公司主要產(chǎn)品包括MOCVD設備,原子層沉積(ALD)設備,原子層氣相沉積(AVD)設備,化學氣相沉積(CVD)設備,有機氣相沉積(OVPD)設備,碳納米管和納米光纖生產(chǎn)設備,半導體納米導線設備等。其中,MOCVD設備是半導體照明(LED)產(chǎn)業(yè)外延芯片制造的關鍵核心設備,這一設備長期以來被德國愛思強Aixtron和美國VEECO所壟斷。MOCVD設備是中國LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。目前,中國大陸有近20家企業(yè)在研發(fā)MOCVD設備,并且部分企業(yè)已經(jīng)有了一定進展。如青島杰生電氣有限公司、江西南昌黃綠照明公司均已研制成功GaN(氮化鎵)基MOCVD設備。目前,國產(chǎn)MOCVD設備面臨的最大問題是設備的推廣使用:首先,市場環(huán)境差,國產(chǎn)MOCVD設備生不逢時,前兩年LED產(chǎn)業(yè)投資過熱,企業(yè)進行大規(guī)模投資,目前包括三安、德豪潤達等在內(nèi)的大企業(yè),其設備開工利用率不足30%,消化目前的產(chǎn)能需要2-3年的時間,因此,未來幾年,國產(chǎn)MOCVD設備推廣前景并不樂觀。其次,設備關鍵零配件采購成本高。由于我國基礎工業(yè)落后,部分關鍵零配件需要進口,大大增加了國產(chǎn)設備的擁有成本。最后,國內(nèi)廠商的自輕心理,不相信國產(chǎn)設備的品質(zhì),也阻礙了國產(chǎn)設備的推廣。

[⑧] 荷蘭OTBv公司全稱為“OLED Technologies B.V.”(簡稱OTBv),是OTB集團的子公司。OTBv公司所生產(chǎn)的內(nèi)嵌式生產(chǎn)設備淘汰了絕對無塵室,實現(xiàn)了生產(chǎn)單件OLED產(chǎn)品時,在較短時間內(nèi)以最低操作要求取得高產(chǎn)量的目標,從而大大降低了生產(chǎn)成本和前期投入。


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