未來柔性O(shè)LED面板發(fā)展現(xiàn)狀 封裝和耐彎折可靠性仍是重點問題

隨著智能手機、智能手環(huán)、電視、電腦等消費電子產(chǎn)品向著輕薄、便攜、智能等方向快速發(fā)展，其顯示屏幕也經(jīng)歷著“球面屏—平面屏—柔性屏”的快速演化和迭代。在球面屏?xí)r代，CRT是唯一的選擇;在平面屏?xí)r代，LCD成為當之無愧的王者;在未來的柔性屏?xí)r代，OLED由于具有結(jié)構(gòu)簡單、超輕薄、色飽和度和對比度高、功耗低、容易實現(xiàn)柔性顯示等優(yōu)勢，成為產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界投資與研究的重點。

近年來，采用OLED作為屏幕的智能手機、智能手環(huán)、智能手表、電視等產(chǎn)品呈現(xiàn)快速增長的態(tài)勢。在智能手機主戰(zhàn)場，越來越多的高端機采用OLED顯示屏，特別是柔性O(shè)LED屏幕。據(jù)統(tǒng)計，我國vivo、魅族、OPPO等品牌開始大規(guī)模采用OLED屏幕，2016年這些品牌的智能手機中OLED屏幕滲透率達到12%以上。隨著蘋果公司計劃在2017~2018年將其LCD屏幕升級為OLED屏幕，國內(nèi)外的產(chǎn)業(yè)鏈上下游也都在積極進行相關(guān)的產(chǎn)業(yè)布局，整個OLED市場呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。柔性O(shè)LED顯示面板將在未來5年保持快速增長的勢頭，年復(fù)合增長率將高達30%以上，其市場規(guī)模也將在2020年左右達到400億美元以上，OLED屏幕在智能手機市場的滲透率將超過50%。

面對著龐大的市場需求和光明的市場前景，我國京東方、天馬、維信諾、和輝光電、華星光電、信利等企業(yè)近年來陸續(xù)投入巨資建設(shè)多條G4.5～G6代OLED生產(chǎn)線，2016年已經(jīng)開始有基于玻璃的OLED顯示屏在智能手機中開始獲得小規(guī)模應(yīng)用。但由于我國對OLED產(chǎn)品的技術(shù)掌握不夠成熟、投資較晚，產(chǎn)能的充分釋放需要到2018年左右。當前，韓企處于絕對的市場壟斷地位，其中三星占據(jù)了中小尺寸OLED面板市場份額的95%以上，LG則壟斷了整個大尺寸OLED電視面板市場。

從技術(shù)來看，主流OLED生產(chǎn)技術(shù)路線可分為兩種：低溫多晶硅薄膜晶體管(LTPS-TFT)驅(qū)動紅綠藍(RGB)OLED發(fā)光像素，以及氧化物薄膜晶體管(Oxide-TFT)驅(qū)動白光OLED像素發(fā)光并透過濾色片(Color Filter)獲得RGB像素。前者主要用于小尺寸顯示，代表企業(yè)為三星;后者主要用于大尺寸顯示，代表企業(yè)為LG。

三星采用LTPS技術(shù)，主要是圍繞著智能手機用的小尺寸OLED屏幕技術(shù)在發(fā)力，從Galaxy S到Galaxy S7，屏幕解析度已經(jīng)從218ppi提升到2K(577ppi)，預(yù)計未來OLED手機解析度可能達到800ppi左右。

LTPS技術(shù)優(yōu)勢在于遷移率高，可以實現(xiàn)低功耗，有利于應(yīng)用在電池進行供電的智能手機等移動終端設(shè)備;但LTPS本身為多晶結(jié)構(gòu)，均勻性較差，且必須采用激光退火和離子注入等高成本工藝，造成產(chǎn)品的成本居高不下，并且難以應(yīng)用于大尺寸面板生產(chǎn)。

LG采用Oxide技術(shù)，主要是因為Oxide為非晶結(jié)構(gòu)，容易實現(xiàn)大面積、低成本制備，可以用在大尺寸OLED電視領(lǐng)域;但目前LG采用的IGZO(Oxide材料)技術(shù)TFT背板的遷移率偏低(~10cm2/Vs)，導(dǎo)致功耗較高，如能大幅度提高Oxide TFT的遷移率，則可以扭轉(zhuǎn)其功耗偏高的劣勢，并有望在智能手機等小尺寸市場取得競爭優(yōu)勢。特別是在柔性O(shè)LED顯示領(lǐng)域，LTPS的生產(chǎn)溫度高達450℃以上，對柔性襯底材料和制造工藝都是嚴苛的考驗，成本居高不下;而Oxide的生產(chǎn)溫度可以低至350℃以下，工藝簡單，成本低，對原材料的要求大幅度降低，有利于擴大原材料及關(guān)鍵裝備的國產(chǎn)化率，是我國實現(xiàn)趕超的一條有效思路。

在高遷移率Oxide TFT技術(shù)領(lǐng)域，我國部分高校/科研機構(gòu)(華南理工大學(xué)、上海大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、北京大學(xué)、中科院蘇州納米所等)和企業(yè)都在進行積極地探索。廣州新視界光電科技有限公司(下稱：新視界)致力于突破國外對于IGZO類Oxide材料的限制，致力于開發(fā)基于鑭系稀土摻雜的In-Zn-O(Ln-IZO)新型Oxide半導(dǎo)體材料，結(jié)合自主研制的Nano-Barrier BCE結(jié)構(gòu)工藝路線(5次光刻，與s-Si TFT生產(chǎn)線兼容)，實現(xiàn)了電子遷移率接近40cm2/Vs的高遷移率Oxide TFT技術(shù)，可以有效降低OLED顯示屏的整體功耗。目前，新視界正在與國內(nèi)面板廠商積極開展合作，探討將高遷移率Ln-IZO TFT技術(shù)在智能手機等小尺寸OLED顯示領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用的可能性。

未來的柔性O(shè)LED顯示產(chǎn)業(yè)發(fā)展，除了需要考慮TFT技術(shù)的低成本化替代，還需要考慮封裝、耐彎折和可靠性等問題。

從柔性O(shè)LED器件的封裝角度來看，OLED器件中的有機材料和電極等對環(huán)境中的水汽、氧氣敏感，因此OLED器件制作完成后必須原位進行封裝，達到阻水阻氧的效果，封裝薄膜的水汽阻隔能力需達到10-6g/m2/day才能保證器件的壽命。目前比較有效的封裝方式是采用薄膜封裝技術(shù)。所謂薄膜封裝，并不是事先做好封裝用的薄膜，再貼附于OLED器件上，而是需要在OLED電極制作完成后，在真空狀態(tài)下采用PECVD、ALD等方法原位在OLED電極上生長具有水氧阻隔特性的納米級薄膜，以達到封裝的目的，技術(shù)要求非常高。特別是對于柔性O(shè)LED而言，因為需要面臨多次的自由彎折，對封裝性能必然提出更苛刻的要求。

從柔性O(shè)LED顯示屏的抗彎折特性角度來看，現(xiàn)在市面上的柔性O(shè)LED全部都是固定曲面的，用戶不能根據(jù)自己的喜好自由彎折，主要是因為柔性O(shè)LED顯示屏彎折次數(shù)或者彎折曲率半徑超過一定限度，就會出現(xiàn)器件老化問題，導(dǎo)致亮度下降、產(chǎn)生黑點、暗線等損傷，使用壽命急速衰退。這需要從“材料—薄膜—器件—工藝”等角度出發(fā)，通過系統(tǒng)研究來不斷解決。

總之，柔性O(shè)LED顯示產(chǎn)業(yè)正處在快速發(fā)展期，產(chǎn)業(yè)前景一片光明。但我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍面臨技術(shù)積累不足、生產(chǎn)線建設(shè)起步較晚、設(shè)備及材料配套依賴進口等問題。這需要國內(nèi)上下游產(chǎn)業(yè)之間緊密協(xié)作，爭取在新一輪的柔性O(shè)LED產(chǎn)業(yè)競爭中掌握主動。