eLEAP顯示技術(shù)是JDI開發(fā)出的世界上第一個(gè)使用無掩模沉積和光刻技術(shù)準(zhǔn)備大規(guī)模生產(chǎn)的OLED技術(shù),可以更精確地對(duì) RGB 像素進(jìn)行圖案化,eLEAP將開口率從原來的28%提高到60%,是FMM方法產(chǎn)生的開口率的2倍以上,是顯示技術(shù)的歷史性突破,克服了當(dāng)前OLED和LCD顯示技術(shù)的弱點(diǎn)。
通過將eLEAP與JDI創(chuàng)新的HMO(高流動(dòng)性氧化物)背板技術(shù)相結(jié)合,JDI大大改善了OLED顯示器在峰值亮度、壽命和功耗方面的弱點(diǎn)。eLEAP還使設(shè)計(jì)能夠自由成型,并能制造大型顯示器,而傳統(tǒng)的FMM方法由于金屬掩模的限制,很難做到這一點(diǎn)。用于OLED的傳統(tǒng)FMM方法僅限于G6玻璃基板尺寸(約1500毫米×1850毫米),而eLEAP能夠部署在G8(約2200毫米×2500毫米)或更大的尺寸。
01
eLEAP技術(shù)的原理
關(guān)于“eLEAP”的具體構(gòu)造,在整個(gè)工藝制程中,首先在整個(gè)玻璃基板面上形成第一種顏色的發(fā)光素子,然后用光刻法(Photolithography)刻畫線路(Patterning),僅留下發(fā)光素子部分、除去不需要的部分。接著,把第二種顏色形成在第一種顏色上面,覆蓋整個(gè)基板面,再用光刻法刻畫線路,除去不需要的部分。通過重復(fù)以上作業(yè),即可形成RGB分別獨(dú)立的發(fā)光素子。
而且,由于采用的是光刻技術(shù),因此理論上可以使用各種大尺寸玻璃基板來生產(chǎn)。這也就是說eLEAP技術(shù)解決了FMM技術(shù)在應(yīng)用于大尺寸OLED面板時(shí),大尺寸Mask在蒸鍍制程中易產(chǎn)生變形與材料過度使用等弊病。同時(shí),由于可以無限縮小像素間的尺寸,因此eLEAP技術(shù)可輕松實(shí)現(xiàn)高精細(xì)化(據(jù)說可以實(shí)現(xiàn)2000ppi),而現(xiàn)有OLED技術(shù)則很難實(shí)現(xiàn)。
另外,在同樣產(chǎn)品規(guī)格、生產(chǎn)條件下,與傳統(tǒng)的“FMM技術(shù)”相比,材料的利用率提高了兩成左右。采用傳統(tǒng)的“FMM技術(shù)”,需要以極高的精度排列金屬掩膜版,甚至不允許有1μm的誤差。高精度排列金屬掩膜版需要花費(fèi)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間,因此也就造成了材料的浪費(fèi)。另一方面,由于新技術(shù)不需要“FMM”,不僅大幅度提高了生產(chǎn)效率,還可以以良好的條件形成像素,因此有助于提高產(chǎn)品壽命。由于省去了掩膜版(Mask)清洗等工藝制程,也有望降低環(huán)境負(fù)荷。
因而,eLEAP技術(shù)最大的亮點(diǎn)之一是對(duì)環(huán)境極其友好。該技術(shù)既不需要采用有機(jī)材料、也不需要清洗金屬掩膜版,因此省去了排放設(shè)備等工序的負(fù)荷,是一種對(duì)環(huán)境極其友好的工藝。
02
eLEAP技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
eLEAP是在JDI多年積累的設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)的,它解決了傳統(tǒng)FMM OLED的燒損和壽命短的問題,實(shí)現(xiàn)了更高的開口率、更高的峰值亮度和更高的分辨率,同時(shí)保持了傳統(tǒng)FMM OLED在薄、輕、高對(duì)比度和快速反應(yīng)時(shí)間方面的特性。
eLEAP Panel Size and Resolution
03
FMM技術(shù)及其工藝的難點(diǎn)
有人形容,“蒸鍍是OLED心臟,那么FMM就是蒸鍍的根本”。為此,我們先談一下目前主流的OLED蒸鍍工藝。
簡(jiǎn)單來說,OLED制造工藝就是在ITO玻璃上制作一層幾十納米厚的發(fā)光材料,也就是通常所說OLED有機(jī)自發(fā)光材料,形成會(huì)自發(fā)光的紅綠藍(lán)三個(gè)次像素。不過,盡管OLED典型結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單,但具體到整塊面板結(jié)構(gòu)也就復(fù)雜很多,包括通過光刻在基板上形成電極圖案、ITO圖案、隔離柱圖案,以及TFT背板這種控制每個(gè)像素開關(guān)的刻蝕等。
而在OLED面板的制造工藝上,真空蒸鍍至關(guān)重要。真空蒸鍍就是在真空中通過電流加熱,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運(yùn)動(dòng),碰撞基片表面而凝結(jié),形成薄膜。可以說,蒸鍍是OLED制造工藝的精華部分,而且不僅是發(fā)光材料,金屬電極等也是蒸鍍上去的,實(shí)際操作非常復(fù)雜,比如如何控制像素區(qū)域,像素要怎么對(duì)齊,還要控制蒸鍍上去的薄膜厚度,如何進(jìn)行前處理、保證蒸鍍室的真空度等,都是具有很大技術(shù)挑戰(zhàn)的。而以上整個(gè)真空蒸鍍必須用到FMM。
除了以上工藝部分,具體FMM這個(gè)材料的本身,其制造也有很大的技術(shù)挑戰(zhàn)。
目前中小尺寸OLED面板真空蒸鍍相對(duì)比較成熟,但大尺寸OLED面板需要利用大尺寸FMM,就會(huì)導(dǎo)致在蒸鍍制程中產(chǎn)生變形與材料過度使用等弊病。可以說,維持平坦的表面是制程非常難的精密金屬遮罩的關(guān)鍵技術(shù)。
與此同時(shí),F(xiàn)MM是OLED生產(chǎn)所需要的消耗性核心零部件,比紙還薄,需要定期更換,且生產(chǎn)成本較大。而要想有效解決FMM在大尺寸OLED面板因加工中產(chǎn)生的熱,造成金屬面罩彎曲及孔位對(duì)位不正等問題,我們就需要采用Invar材料(一種鎳鐵合金)來制作FMM,其具有特有的低熱膨脹系數(shù)(CTE))與高模量且極薄及超平整度等特性。
不過,Invar合金技術(shù)壁壘高,特別是應(yīng)用在高端領(lǐng)域的產(chǎn)品生產(chǎn)難度大。以FMM為例,Invar合金是制造FMM的關(guān)鍵材料,可加工制成基材,在其上覆蓋PI材料再精密開孔,需要30微米以下的Invar合金。FMM是OLED形成像素的核心部件,越高性能的OLED對(duì)FMM的薄度要求更高,所需要的Invar合金精密度也越高。在全球范圍內(nèi),應(yīng)用于OLED領(lǐng)域的Invar合金僅有日本日立金屬(HitachiMetals)一家企業(yè)生產(chǎn),其30微米以下的Invar合金不對(duì)外銷售。除制備難度大以外,Invar合金的加工難度同樣很高。
因此,從技術(shù)難度以及壟斷性而言,F(xiàn)MM幾乎可以比肩真空鍍膜設(shè)備。
04
為什么看重eLEAP技術(shù)?
目前,在大尺寸OLED制備上,主要有真空蒸鍍、WOLED(白光+彩色濾光片)、印刷OLED、QD-OLED(真空蒸鍍+印刷)等技術(shù)路線。
其中,真空蒸鍍OLED模組顯然更“高端大氣上檔次”,這種RGB三色排列的典型OLED屏幕,三原色都非常純粹,但技術(shù)難度大,成本非常高昂。
WOLED主要為L(zhǎng)G Display生產(chǎn)OLED電視的技術(shù)方案,其采用“白光+三種彩色濾光片”的方式,即以白色為背光,再加彩色濾光片的方式進(jìn)行生產(chǎn)大尺寸OLED。這種方案是一種較低成本的技術(shù)方案,但加上濾光片,透光率、光色純度都成問題,所以在理論上亮度、對(duì)比度、色彩、節(jié)能表現(xiàn)都不及RGB OLED。
QD-OLED一度成為三星對(duì)抗LG Display“白光+彩色濾光片”的技術(shù)方案,從理論上比現(xiàn)有的白色OLED(WOLED)或甚至RGB OLED電視相比,可能成本更低,更易于制造,但實(shí)際上制造QD-OLED所需的許多制造技術(shù)尚不成熟。
QD-OLED主要技術(shù)難題體現(xiàn)在:
一、是高遷移率背板,一般為金屬氧化物TFT;
二、是藍(lán)色發(fā)光層需要克服亮度和使用壽命問題;
三、是除了QD RG轉(zhuǎn)換層,還有第二個(gè)顏色轉(zhuǎn)換或CF層;
四、是OLED和QD層的雙重封裝;
五、是需要具有高透明度陰極的頂部發(fā)射(發(fā)光)結(jié)構(gòu);
六、是QD材料的噴墨印刷技術(shù),以使膜厚且成本昂貴的QD層材料的成本最小化。
而噴墨印刷OLED方法主要是使用溶劑將OLED有機(jī)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(lán))有機(jī)發(fā)光層。目前這種方法也被業(yè)界證明,大尺寸OLED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,材料浪費(fèi)更少,且成本更低。但在全印刷工藝OLED顯示屏的制備中,關(guān)鍵難題是可印刷陰極墨水的開發(fā)和大面積成膜技術(shù)的實(shí)現(xiàn),同時(shí)像素較低、壽命期較短。
因此,通過以上各種技術(shù)的對(duì)比,似乎大尺寸OLED制備就陷入了“死循環(huán)”。然而,eLEAP這種無需精密金屬掩模版(FMM)、使用半導(dǎo)體曝光工藝蒸鍍OLED的技術(shù),打破了現(xiàn)有的局面。
審核編輯:劉清
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原文標(biāo)題:eLEAP技術(shù)介紹
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