【導讀】：在一線大廠的帶動下，柔性OLED產品或將對LCD和剛性OLED智慧型手機市場展開全面滲透。柔性OLED為何備受青睞？它有哪些應用優勢，其製備工藝流程又是怎樣的，本文將做詳解。
柔性OLED，作為半導體顯示領域的一個重要發展方向，越來越受到市場關注。
諮詢公司DSCC的統計數據顯示，目前終端市場已發布的5G手機中，約83%的手機採用了OLED屏幕，而摺疊屏手機已經成為華為等主要終端廠商5G旗艦機型的首選。
從顯示面板端來看，柔性顯示面板出貨量也呈上升趨勢。2019年，中國AMOLED面板廠出貨約5600萬片，同比增長133.5%，全球出貨量佔比為12％，其中京東方位列全球第二，在國內市場，京東方柔性產品出貨量高達86.7%，保持了行業領先的優勢地位。
2020年，隨著國家對「新基建」戰略的實施推進，我國的5G商用化和物聯網建設也將提速，作為交互埠的智慧型手機也將在人們的日常生活中變得不可或缺，在一線大廠的帶動下，柔性OLED產品或將對LCD和剛性OLED智慧型手機市場展開全面滲透。
那麼，柔性OLED為何備受青睞？它有哪些應用優勢，其製備工藝流程又是怎樣的，本文將做詳解。
01 柔性顯示的應用優勢
柔性顯示是指使用柔性基板製備成超薄、超輕、可彎曲產品的顯示技術。基於柔性顯示技術，手機可以戴在手腕上、平板電腦可以折成小本放進口袋，電視也可以像畫軸一樣自由舒捲。
AMOLED（有源矩陣有機發光二極體）是一種基於有機材料的自發光顯示器件，主要由基板、TFT驅動陣列和OLED發光器件（金屬陰極+有機發光層+陽極）組成，具有超薄、響應速度快、寬視角、高對比度等特點，非常適合柔性顯示。
當AMOLED使用聚合物塑料或金屬箔片等柔性基板材料時，具有較強的抗彎曲能力，可實現動態彎曲顯示，甚至摺疊顯示，在智慧型手機、可穿戴設備和車載等領域具有廣闊的應用前景。
根據柔性顯示技術發展，柔性產品形態一般經歷三個發展階段：即可彎曲（Bendable）、可摺疊（Foldable）和可捲曲（Rollable）。
而近幾年，柔性智慧型手機的發展也基本是這三個階段：
1、柔性可彎曲：實際上已經應用到雙弧邊全面屏手機中。但這種設計的目的是為提高屏佔比，並未給用戶帶來「可柔」的樂趣。
2、柔性可摺疊：它將柔性智慧型手機帶入一個新的發展階段。2019年2月，華為在世界移動通信大會上推出它的首款5G柔性摺疊手機Mate X，這款手機搭載了京東方8英寸柔性屏幕，沿固定鉸鏈可摺疊，使智慧型手機兼具平板電腦的特性。這正是柔性摺疊技術賦予智能移動終端的意義：一機多用，便於攜帶。
3、柔性可捲曲：屏幕可任意捲曲，將顛覆智能終端的固有形態，打破智慧型手機、平板電腦、筆記本、顯示器等產品間的邊界。
2018年，央視頻道的《加油！向未來》節目中，有一期內容專門針對柔性屏設計了非常苛刻的實驗條件：1mm半徑捲軸手動卷屏、100℃沸水煮、4噸液壓機重壓。
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但這款由京東方成都柔性6代線提供的5.99英寸的柔性屏幕竟然十分頑強，被「虐」之後完好無損，仍然能正常顯示，讓人嘆為觀止。
雖然，針對柔性捲曲，僅僅是個科普試驗，但是對於柔性捲曲的未來應用已經十分引人入勝。柔性捲曲，國產柔性屏幕的品質已經具備，但是柔性捲曲智能終端的面世，還需要整個產業的努力，如電池、PCB、保護玻璃等部件都需要實現柔性化。
02 柔性OLED顯示器件生產工藝
柔性OLED器件的結構主要有背板（BP）和有機發光層（EL）兩部分，對應工藝分為三部分，一部分是背板技術，一部分是EL技術，最後一部分是封裝，如下圖示。
背板部分，目前柔性AMOLED通常採用LTPS（低溫多晶矽）背板。
柔性OLED面板主要工藝流程
1、ITO基板預處理
ITO作為陽極，通常是製作TFT背板的過程中已經成膜完畢。基板表面的平整度、清潔度都會影響有機薄膜材料的生長情況和OLED性能，因此必須對ITO表面進行嚴格清洗。
2、EL成膜
經過ITO基板預處理後製備OLED材料包括有機小分子、高分子聚合物、金屬及合金等。大部分有機小分子薄膜通過真空熱蒸鍍來製備，可溶性有機小分子和聚合物薄膜可通過更為簡單、快速和低成本的溶液法製備，先後開發出了旋塗法、噴墨列印、雷射轉印等技術。金屬及合金薄膜通常採用真空熱蒸鍍來製備。下面重點介紹真空熱蒸鍍和噴墨列印兩種工藝。
（1）真空熱蒸鍍 ：指在真空中通過電流加熱、電子束轟擊和雷射加熱等方式，使被蒸鍍材料蒸發成原子或分子，它們隨即以較大的自由程作直線運動，碰撞基片表面而凝結形成薄膜。蒸鍍成膜的具體位置由Fine Metal Mask（FMM，即高精細金屬掩模板）來進行控制。
蒸鍍工藝對真空度、成膜厚度、FMM對位以及物料傳輸過程中的雜質控制有嚴格要求。目前蒸鍍工藝在各種EL成膜方式中設備、技術成熟度最高，它可以用來製備注入層、傳輸層、發光層和陰極材料。它的缺點是成膜速度慢、有機材料利用率低、大尺寸成膜均勻性不佳。因此蒸鍍工藝主要用於中小尺寸的OLED器件製備。
（2）噴墨列印 ：指預先將各種不同的有機功能層材料製成墨水灌裝到墨盒，利用計算機將圖形信息轉化為數位訊號，並控制噴嘴的移動和墨滴的擠出，墨滴噴射到相應位置形成所需圖案，從而實現精確、定量、定位沉積，完成最終的印製品。噴墨列印可用於製備空穴傳輸層、發光層以及陰極材料，其他膜層仍需藉助蒸鍍工藝完成，全膜層噴墨列印技術正在研發中。與蒸鍍相比，噴墨列印工藝簡單，大幅提升材料利用率，適用於製備大尺寸OLED器件。 未來，隨著列印技術的成熟和大規模應用，OLED的製造成本可大幅度降低。
噴墨列印相關技術中，高分子聚合物墨水的研製最為重要，因為噴出液滴的均勻性主要取決於墨水的物理特性。目前由於墨水配方和列印工藝不夠穩定，容易造成EL性能、均勻性和信賴性不佳，這是噴墨列印急需解決的技術難題。
3、封裝工藝
為防止水氧和灰塵進入OLED顯示器件內部而導致其壽命和性能下降，發展OLED封裝工藝很有必要。目前常見的封裝技術為玻璃或金屬蓋板封裝，以及薄膜封裝。
（1）傳統的蓋板封裝：是在充滿惰性氣體的環境下，用紫外光固化膠將OLED玻璃和玻璃蓋板或金屬蓋板粘接，從而將夾在蓋板、基板間的有機層和電極密封，隔絕外界的水氧與灰塵。蓋板封裝的缺點是金屬蓋板易翹曲變形，而玻璃蓋板易碎，且不適合發展柔性OLED技術。
（2）薄膜封裝：通過沉積一定厚度的薄膜保護層來替代蓋板封裝，是目前主流的OLED封裝工藝。薄膜封裝包括無機薄膜封裝、有機薄膜封裝以及有機/無機層交疊的複合封裝等。薄膜封裝通常依靠PECVD（離子體增強化學氣相沉積，即藉助微波或射頻等使含有薄膜組成原子的氣體電離，在局部形成等離子體，而等離子體化學活性很強，很容易發生反應，在基片上沉積出所期望的薄膜）方式實現，但隨著柔性OLED的興起與輕薄化的要求，對封裝層的厚度也要求越來越薄。在較小的厚度下實現良好的緻密度，從而獲得優秀的水氧阻隔性能，這對工藝技術要求很高。目前行業內在檢討採用ALD（原子層沉積，即一種可以將物質以單原子膜形式一層一層的鍍在基底表面的方法，類似於普通的化學沉積）工藝達到上述效果。
03 展望
從上述柔性OLED的製備工藝可以看出，柔性OLED工藝比LCD更加複雜，尤其是高良率的核心蒸鍍工藝，目前仍然主要掌握在韓國廠商手中。
在過去很長一段時間，韓國廠商憑藉產能和良率優勢，在柔性OLED市場中具備壟斷優勢。
然而，隨著中國大陸地區投建的11條柔性產線陸續實現量產，柔性OLED在全球的市場格局必然會被打破。目前，京東方在成都和綿陽的柔性6代線已經實現量產，其中成都柔性6代線的生產良率已經達到業內較高水平，國產柔性屏幕的競爭力在穩步提升。
隨著柔性工藝的成熟，國產柔性屏幕的生產良率會進一步提升，在全球市場競爭中或有機會實現彎道超車。