京東方柔性OLED產線要量產！有哪些材料是關鍵？

想象一下，一種和現在的報紙沒有區別的設備，但其中的內容可以實時更新，有視頻和動圖；把一部手機展開，就成為平板電腦......這優良是**性的大變化！超薄和柔性是OLED可以擴展出更多應用場景的殺手锏，讓“萬物皆顯示”成為可以預見的未來！

京東方科技集團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柔性顯示屏生產線將實現量產！這是中國首條量產的柔性顯示屏生產線！

作為全球新型顯示技術發展方向之一，柔性顯示屏被廣泛用于蘋果、三星等公司的優異手機及新一代穿戴顯示系統等設備中。

京東方在成都的第 6 代AMOLED柔性顯示屏生產線總投資465億元人民幣，于今年初實現試生產。投產后，京東方將成為繼三星后全球第2家可量產柔性顯示屏的企業。2016年在綿陽投資建設的另一條第 6 代AMOLED柔性顯示屏生產線，預計2019年實現量產。

“有了柔性顯示屏，今后，很多物體都可做成顯示屏，比如整個飛機艙、桌子甚至杯子?！彪娮涌拼蠊怆娦畔W院教授于軍勝認為，柔性顯示屏量產為更多下游應用產品的誕生提供了可能，將拉動電子信息產業上下游的集聚和發展。

同時，原烽還透露，京東方將在成都建設數字化醫院。什么是數字化醫院？“就是結合信息技術和生命科學，在傳統醫院基礎上加入數字化應用?！痹榕e例說，遠程會診將應用清晰度極高的顯示技術，“屏幕上顯示的手術畫面可以足夠清楚，讓異地醫生做出判斷。”

9月13日，新款iPhone如期發布，但iPhone X 售價高達萬元，又很可能一機難求。OLED屏幕供不應求，再加上OLED屏幕兩次貼合工藝復雜，正是主要原因之一。

事實上，這早在意料之內。從去年開始，供應鏈上就頻頻傳來相關消息。圍繞OLED屏幕，供應鏈、科技公司動作連連。蘋果提前鎖定7000萬OLED 訂單，Google 8.8億投資LG OLED產線。OLED屏，這個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，三星一枝獨秀。然而，三星柔性OLED屏產能遠遠不能滿足智能手機市場的需求，柔性OLED屏對很多智能手機廠商來說，可謂一屏難求。然而，伴隨以京東方為代表的面板廠商在OLED領域的布局以及相關核心量產技術不斷成熟，或許將對未來柔性OLED市場帶來一縷“春風”。

一屏難求，柔性OLED到底難在哪里？

柔性OLED的發光材料和襯底

1. 發光材料

OLED面板不需要背光模組，結構上比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現柔性顯示，目前的難點是在面板的生產過程中，無論是蒸鍍還是ITO的濺射鍍膜都需要在高溫下進行，因此選擇的柔性基底需要能經受高溫，未來可選擇的材料有PI（聚酰胺）膜、石墨烯薄膜等。

OLED發光層能級結構

OLED發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**發表利用PET作柔性襯底，再搭配可導電高分子，制作出**個以高分子((PEDOT)為主體的柔性OLED器件。

如果從光學性質上來比較玻璃與塑料襯底，因為玻璃襯底的折射率(n=1.52)和發光層折射率差值比較大，所以光容易被限制在器件內部，若將玻璃替換成塑料襯底(n=1.65)則能減少46%光學損失，而器件的效率則能提高10%-20%。

ITO/PET襯底使用在LCD領域已有很長的一段時間，由于容易獲得，因此*常被當作柔性有機電致發光器件的襯底。

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

（2）PEN塑料襯底

DuPont Display的Innocenzo等人在SID 2003發表了可應用在柔性顯示器的PEN塑料襯底相關研究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，襯底在可見光區的透光率大于80%，熱穩定性比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年發表超薄玻璃襯底，在襯底上旋轉涂布一層2~ 5μm的環己酮，接著在225℃烘烤一小時聚合，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OLED存在哪些問題？

2003年，臺灣交通大學OLED試驗室的陳金鑫教授研究開發出可卷曲OLED(也叫柔性OLED，即FOLED。

傳統的OLED器件采用玻璃作基板，在其上鍍一層ITO導電薄膜作為有機電致發光顯示器的陽極，而柔性OLED則用塑料襯底代替了玻璃襯底。

柔性OLED的優勢很多，今天我們來看一看柔性OLED面臨著什么問題。

選擇柔性襯底作為OLED的基板時，由于襯底本身的性質，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。大部分淀積技術是共形的，制備的薄膜會復制襯底的表面形態，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. 熔點低

柔性襯底的熔點很低，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。即使溫度較低的環境中，柔性襯底尺寸也不穩定，這給多層結構的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。

當水汽和氧氣進入到器件內部時，會影響陰極與發光層之間的粘附性、使有機膜層內發生化學反應。

這些都會導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作用都不夠理想，無法滿足顯示器連續工作超過10000小時的壽命要求。

4. ITO薄膜易脫落

為了配合熔點低的柔性襯底，只能在低溫下淀積ITO導電薄膜，制成的ITO導電薄膜電阻率高、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的熱膨脹系數相反，在溫度變化時，一個收縮，另一個則膨脹，因此ITO薄膜比較容易脫落重。另外，在工作過程中，也會因為器件發熱而導致ITO導電薄膜脫落。

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擴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部的水和氧氣；

對柔性襯底和制備好的FOLED器件進行多層膜包覆密封，這也是目前的發展、研究重點，典型代表技術是Barix技術。

Barix技術是由環球顯示公司、Vitex系統公司以及Battelle公司合作開發的。

Barix技術是利用真空鍍膜工藝制備有機高密度介電層與無機聚合物交替而成的多層結構，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，形成一種聚丙烯酸酯膜，將有機薄膜沉積在聚合物膜層上，成為阻擋水、氧滲透的屏障。

Barix結構的*后一層是ITO層，這一層就可以作為OLED的陽極。此外，這種結構中的聚合物層還能使襯底表面光滑，阻擋層還可根據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. 導電層

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

研究發現采用聚合物導電層的FOLED具有更好的柔性，而且成本也更低。

柔性OLED市場前景及產業鏈發展機遇

OLED 市場規模不斷擴大，主要應用領域為智能手機。隨著 OLED 廣泛應用于智能手機、電視、電腦、平板、可穿戴設備、VR 領域，OLED 市場規模將不斷增長，且 70.6%的OLED 產能應用于智能手機。據預測，OLED 全球市場規模將從 2015年 130 億美元增長至 2020 年的 330 億美元，年均增速約為 20%。

OLED 未來規模預測

OLED應用分布

柔性 OLED 為未來手機屏幕發展方向。智能手機屏幕升級一大方向就是柔性 OLED 屏幕的應用。

根據研究，2016 年柔性 OLED 在所有 OLED 產量中占比僅為 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 投資生產線來計算，預計 2017 年柔性OLED 產能滲透率將達到 30%。預計2019 年以后，柔性 OLED 的滲透率會穩定在 65%左右，而剛性 OLED 將不再有新的增長。

全球智能手機 OLED 產能滲透率

OLED 封裝帶來巨大水汽阻隔膜市場空間 。據數據顯示，柔性AMOLED顯示器 2015 年出貨量約 2500 萬臺，預計 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 封裝中同樣優勢明顯，假設水汽阻隔膜在剛性 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。

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