据AIOT大数据的了解，OLED显示技术与LCD显示技术的最大区别，在于LCD是控光层显示，OLED是发光层显示。所以OLED的制造技术，除了每个AM主动驱动的TFT背板结构会按像素数量成倍，工序成倍数增长外，OLED发光层的制造也转换成了半导体制造技术，因此OLED的的制造成本要比LCD高出很多。

从上面也可以看出，要节省OLED面板的成本，除了继续优化TFT背板技术外，发光层的制造成本同样占有重要的地位，甚至是决定OLED产品能否赚钱的关键工序。

OLED发光层的主要制造技术是蒸镀，以及如松下这样的厂商如何利用印刷技术在这部分工艺中做出进一步节省成本的努力，还有索尼是的改良技术等，但最后，仍然是希望能把所有的发光层制造工艺，全部转为印刷技术，从而把成本拉近到LCD控光层的成本水平。

你知道吗？OLED屏幕每个像素“灯泡”都是蒸上去的

那么究竟什么是蒸镀？这得从OLED的结构讲起。如上图所示，典型结构是在ITO玻璃上制作一层几十纳米厚的发光材料——也就是人们通常所说OLED屏幕像素自发光的材料，发光层上方有一层金属电极，电极加电压，发光层产生光辐射；从阴阳两级分别注入电子和空穴，被注入的电子和空穴在有机层传输，并在发光层复合，激发发光层分子产生单态激子，单态激子辐射衰减发光。

这解释得有些复杂了，不过大致上，就是你看到的红绿蓝三个次像素会自己发光。当然了，具体到整块面板，结构也就复杂很多，包括次像素间需要隔离柱、绝缘层之类。AMOLED则还有TFTbackplane这种控制每个像素开关的东西。

这种复杂的结构，靠人手用小刀去微雕是不可能的。如果将这些结构付诸实现，就是制造工艺的问题了。OLED的制造工艺涉及到ITO玻璃洗净、光刻处理之类的东西，都需要很高科技，我们一般人没见过的东西去搞定，总之就是通过光刻就能在基板上形成电极图案、ITO图案、隔离柱图案等等——你可以假想成是有人用小刀刻上去的...

随后的工艺部分，在OLED面板的制造上才显得至关重要，即蒸镀。真空腔室内，把ITO玻璃基板放置在可加热的旋转样品托架上，然后放把火在下面烧坩埚（当然不是真的放把火），你看到的发光材料就这么蒸上去了，红绿蓝三色灯泡（当然不是真的灯泡）就这么蒸上去了。

说得高大上一点，蒸镀就是真空中通过电流加热，电子束轰击加热和激光加热等方法，使被蒸材料蒸发成原子或分子，它们随即以较大的自由程作直线运动，碰撞基片表面而凝结，形成薄膜。

可以说，蒸镀是OLED制造工艺的精华部分，而且不仅是发光材料，金属电极等等之类也是这么蒸上去的。虽然我们把蒸镀说得跟蒸馒头一样，但实际操作还是非常复杂的，比如如何控制像素区域，像素要怎么对齐，还有控制蒸上去的薄膜的厚度，什么前处理、蒸镀室的真空度等，都不是我们一般人可以参透的。除了蒸镀之外，随后还有点胶、封装、老化、切割、测试等等过程。

实际上，蒸镀也的确是OLED屏幕成本高的一个重要原因，于是LG买不到太多蒸镀机，自然就搞不定iPhone8的订单。而即便是CanonTokki，要消化三星那么多订单，本身也就不是很容易的事情。

蒸镀是OLED的核心工艺之一，也是OLED制造工艺五大步骤的第二个阶段。

［LTPS］→［蒸镀］→［封装］→［单元］→［模块］

如果用LTPS（低温多晶硅）控制发光的各个像素，蒸镀过程则是制造能够产生光和颜色的自发光像素本身。

OLED是由在玻璃基板上发射红色（R），绿色（G）和蓝色（B）的有机发光层，以及用于保护有机发光层的结构组成。仔细观察有机发光层，可以看到HIL和ETL等辅助层结合在一起。这有助于提高发光效率，使发光效率比仅RGB发出的光更高。

形成有机层的最常用的方法是“蒸镀”。蒸镀类似于蒸发。

如图1所示，是OLED蒸镀的概念图。较上面是玻璃基板，再由殷钢(InvarSteel,即铁镍合金）制成的FMM(FineMetalMask,即高精细掩模版）盖住玻璃，然后一起通过磁铁吸附在上基台上。蒸镀源内放置有机材料，通过电阻丝加热或电子束加热的方式使材料蒸发，再通过FMM进入到规定的像素开口区。这里的TS(Target-SourceDistance)就是指蒸镀源到FMM目标的距离，蒸做角为。TS距离一般在～mm不等。如果是同样的点蒸镀源和同样的蒸镀角，TS距离较小时，材料利用率高，PPI时较小，但成膜均一性较差，且SD(ShadowDistance,即阴影距离）较大；而TS距离较大时：成膜均一性会变好，SD会变小，但材料利用率较低，PPI较大。

如图2所示，是FMM蒸镀示意图，FMM的实际照片如图3所示。生产FMM的方式主要有三种，即蚀刻、电铸和多重材料（金属+树脂材料）复合。SD在这里指的就是的和，它会影响PPI，因此越小越好，否则会发生R串色到B的问题。关于图2的详细说明，请参考以下两点：

（1）是蒸镀气体与垂直法线的较大夹角，是FMM二次刻蚀与法线的夹角，是FMM一次刻蚀与法线的夹角，a是FMM和基板间距，b是FMM二次刻蚀深度，c是FMM一次刻蚀深度，d是FMM孔较窄处宽，e是子像素间距，f是FMM二次刻蚀的基准面延伸长度，g是FMM和基板间基准面延伸长度，h是子像素下底间间距。

（2）一般希望，，的值都小一点，这样孔就是垂直的；同时，在a，b，c的值一定的情况下，f和g的值可以比较小；如果h的值也比较小的话，PPI可以做高。

蒸镀必须先在真空中进行，也就是在称为真空室的设备中进行。制造好的大型LTPS背板，在真空室内进行彩色图案化。（在此基板上完成彩色图案制造之后，将根据智能手机的尺寸对单元进行切割和使用。）

一旦LTPS制造好并放置在蒸镀真空室中，然后就是在LTPS基板下面放置精密的金属掩模板（FMM）。掩模板是在薄钢板上有刻有小孔的器件，所以当有机材料蒸镀时，它只能沉积在特定的位置。如果不使用掩模板，则会将绿色和蓝色沉积在红色（R）像素上，这样将无法获得纯色。因此，在蒸镀过程中不同的时间使用RGB相应位置和形状的不同掩模板。

当掩模板准备就绪时，将蒸发源（如有机材料等蒸发材料）放在其下，并将其加热到适当的温度。当加热开始时，分子单元中的有机小分子穿过掩模并积淀到预期位置。

OLED蒸镀工艺首先在LTPS（低温多晶硅）之上形成有机层。请记住LTPS是用来控制显示器上的像素的开关。在OLED中，发光像素由有机材料构成，这些有机材料通过电信号发光和相应颜色。控制电路信号由LTPS负责，因此LTPS应该与OLED层形成连接，形成方法在“蒸镀”过程完成。

电子从阴极被注入到EIL（电子注入层）中，并通过ETL（电子传输层）到达EML。

类似地，空穴从阳极被注入到相对侧的HIL（空穴注入层）中，并通过HTL（空穴传输层）到达EML。当EML中的电子和空穴相遇时，它们复合然后发出光。

同样的结构，不仅是红色，如果绿色和蓝色的有机发光层都能创造出来，它们被组合以形成单个像素。

基本的OLED蒸镀工艺，首先从去除LTPS（包含阳极）基板上的污垢和杂质的工作开始。在清洗和干燥衬底之后，使用plasma去除阳极残留物质，并且改善从阳极到HIL的空穴注入特性。

然后，全面蒸镀HIL（空穴注入层），然后在蒸镀HTL（空穴传输层）以形成辅助层。

接下来就是实际发光的EML层，需要使用掩模选择性地沉积在期望的位置。

随后，蒸镀ETL（沉积电子传输层）和EIL（电子注入层）以形成电子传输的辅助层，最后蒸镀阴极，从而完成有机发射层的整个沉积过程。

现有主流的AMOLED生产技术还是以蒸镀技术为主,并依托于蒸镀机、蒸发源和掩模板(FMMorOPM)等设备完成器件的制作。以下将对现有蒸镀技术进行简要讨论。

蒸镀技术简介

无论是用于中小尺寸运用场景的RGB分色AMOLED显示屏或者是用于大尺寸运用场景的WOLED显示屏,其制作工艺还是真空蒸镀技术。所以在这些器件中,如HIL、HTL、EML(RGB等颜色)、ETL、EIL、Cathode和ChargeGenerationLayer等功能层还是采用真空蒸镀方式、连续地沉积在TFT基板之上。

由于工艺参杂的需要和为了避免交叉污染,不同的功能层需要在不同的蒸镀机腔体内蒸镀,同时在蒸镀完成后通过机械手将基板在不同的腔体之间进行转移。

在显示器面板生产中,材料成膜方式可以大致的分为PVD物理气象沉积方法(PhysicalVaporDeposition)和CVD化学气象沉积方法(ChemicalVaporDeposition)。而蒸镀技术是物理气象沉积方法的一种。

蒸镀的原理基本上可以简化为材料受热升华,其后再在较冷的基板上再沉积的一个过程。当材料被加热分离时,每单位蒸馏面积单位时间(m2s)内蒸发的分子数J和为蒸汽压强、材料的分子质量M和温度T呈现一定的正比关系。由此可见,随着蒸汽压的增加,沉积速度也在增加。同时温度T亦是决定蒸发速率大小的一个重要因素。

蒸镀是OLED的核心，全球蒸镀机（尤其蒸镀封装一体机）生产几乎被CanonTokki独占。

蒸镀机呈现几大特点：1.OLED工艺标准化程度较低，定制化需求高；2.蒸镀机价格极其昂贵，达到万美元；3.蒸镀机产能严重不足，Tokki年产能在10台左右，供给远小于需求。

目前，爱发科、Evatech、SunicSystem、UNITEX公司、倍强科技也已实现部分蒸镀设备的生产，但质量和效率远不及Tokki，其可定制化的大型蒸镀封装一体机在全球目前没有竞争对手。

封装工艺种类多，设备向全自动集成方向发展。由于OLED内层结构对水、氧、灰尘极其敏感，封装技术直接决定了OLED面板的寿命，其工艺依赖于材料和设备两方面。

目前可生产OLED封装设备的公司较多：Tokki、ANS、DOV、周星工程、OTBv公司等。随着柔性面板的发展，封装结构也在不断调整，这一过程必将伴随诸多设备更新换代。根据工业生产线向全自动一体化发展的趋势，未来的封装设备会与蒸镀/打印设备集合为一体。

然而除了把灯泡“蒸”出来还可以选择“印”出来

上面提到的这种高端大气上档次的“蒸镀”法，主要应用于RGB三色排列的典型OLED屏幕。三星的诸多OLED电视产品都是基于这种方法蒸出来的，效果很不错，三原色都非常纯粹，但成本可观。这类蒸镀所用的技术叫FMM，精细金属掩模板，就是蒸镀的时候为了区分像素，盖个掩膜，所以怎么对齐，以及掩膜材料本身都会成为技术难点。

年，Hebner等人首次利用喷墨打印技术制备掺杂的聚合物发光薄膜及PLED显示屏。同年，Bharathan和Yang等人利用Epson桌面印刷设备喷墨打印了水溶性导电墨水PEDOT，制备了单色PLED电子标签。

年，他们同时使用旋涂与喷墨打印两种工艺成功制备了双色PLED显示屏，并在美国SID上展示了第1台使用喷墨打印技术制作的全彩PLED显示屏，自此之后，美国Dupont显示公司等多家研发机构，使用喷墨打印技术先后研发出了各自的全彩PLED显示屏。

年，Kodayashi等人[22]利用Epson设备，在旋涂了电子传输材料聚二辛基芴(F8)的基板上，打印红、绿发光聚合物材料——对苯乙烯撑(PPV)溶液，他们成功地把发光材料印刷到薄膜晶体管上，并显示红、绿、蓝彩色图像。年，Duineveld等人报道了基于喷墨打印制备的真彩色80ppi的有源(AM-PLED)和无源PM-PLED显示屏。

年，SeikoEpson公司使用拼接技术制成了对角线cm，厚度仅2.1mm，寿命达h以上的喷墨打印全彩色PLED显示屏。

年，Singh等人制作了基于喷墨打印技术的OLED显示屏，发光材料是含铱原子的大分子磷光染料，空穴传输材料为聚(9-乙烯咔唑)，电子传输材料为PBD。他们制作的喷墨打印显示屏最大发光亮度达cdm-2，开关电压较低为6.8V(5cd·m-2)，量子效率相对较高为1.4%。通过改善染料化学结构和印刷薄膜的形貌，他们获得了最大发光亮度为cd·m-2的结果。

最近几年，人们为提高显示屏的像素分辨率、薄膜均匀性和延长寿命等做出了大量的努力，喷墨打印沉积光电材料的研究越来越活跃，而且证明了显示屏的空穴传输层、发光层以及阴极材料，都可使用喷墨打印技术制备，为全印刷显示屏的实现打下了基础。

虽然高效率、可打印的聚合物发光材料已有较大发展，喷墨打印设备以及相关成膜工艺，基本上都能满足制备高分辨率显示屏的要求，然而，发光聚合物的性能仍然需要研究者继续努力，开发出发光效率更高、寿命更长且成本低廉的聚合物材料，才能满足日益增长的市场需求。

实际上，人类为了控制成本，OLED电视不止上述一种，有一类蓝光+色变换层：这种方案只需要蒸镀蓝光OLED元件，经过变换层将光转为RGB三色，这类技术受到色彩转换器开发难度的限制，并未被大规模采用。

还有一类OLED电视是白光+三种彩色滤光片，原理上和LCD液晶面板有些类似，以白色为背光，再加彩色滤光片——这种方式在成本上显然就低了很多，LG就曾推出过这种类别的OLED电视，白光OLED+彩色滤光片也一度被认为是OLED进一步实现低成本的方案。只不过加上滤光片，透光率光色纯度都更成问题，所以亮度、对比度、色彩、节能表现理论上都不及RGBOLED。至于还有像是LG的WRGBOLED之类，这里就不再做细致的讨论了。

松下认为，最后这一种方法存在画质牺牲，成本也不见得多低，还是RGBOLED靠谱，但是FMM蒸镀成本又很高。所以他们在年的CES展会上，展示了一种采用自主研发“印刷”工艺的、而且据他们自己说是当时全球最大4KOLED电视（56寸）。

其实“印刷”技术不算新鲜，LCD液晶屏广泛应用这种技术，像LCD所用的彩色滤光片，RGB三种颜色色块就是犹如喷墨打印机一样印刷上去的。只需要确定RGB三个次像素之间的点距，就可以开始印刷啦：松下针对OLED的印刷技术是直接在大尺寸的玻璃基板上涂色，相比FMM蒸镀，不需要高温真空环境，制造工艺要求低不少，成本也自然就更低了。

这种工艺实际上也并非尽善尽美，尤其蓝色材料效率与寿命是个大问题。这也是在很多人看来，为什么松下的这类电视会有偏黄的原因所在。当年的CES展会上，就有人提出过这个问题。

日本的许多企业似乎有意这种技术。三菱化学就在开发“印刷方式”生产OLED面板的新材料，据说他们的“印刷”方式相比“蒸镀”，可将材料费控制在1/10，这无疑是生产成品的大幅降低——而且此前并没有微米单位的细微喷涂技术，三菱化学开发出了能被薄薄地准确涂在狭小面积上的新材料。

索尼的改良：把蒸镀与印刷结合起来

其实FMM蒸镀和印刷（或者叫湿法制备）并非这道工序中的唯二解决方案，还有激光转印这样的方案（虽然也需要蒸镀）。不过印刷是当前最具诱惑力的一种技术，因为成本低、效率高，也是未来生产柔性OLED最理想的技术。

索尼瞅准了这一点，不过显然也已经发觉了蓝色发光材料的问题。所以索尼想到了将蒸镀和印刷结合起来的方案，红绿蓝三色发光材料也就有了上图这种比较奇特的立体排列造型。

简单说来，就是先将蓝色涂料涂上形成通用层，再将红绿两种颜色先印刷、再蒸镀连接，按照上面这样的设计制造能够保证蓝色材料的寿命和发光效率。所以同在CES展上，索尼同样也发布了全球最大OLED电视（貌似相比松下还在前面多加了个first的单词）。

据说采用这种工艺达成的索尼电视，完全不存在偏色的问题，甚至在观感上，能够超过成本更高、只采用蒸镀的三星、LG一类韩系电视厂商。松下和索尼早在年时就在TFT部分有合作，所以两者同推印刷OLED电视，而且同时全球最大尺寸，看起来也就不奇怪了。

随我们上述提到三菱化学这类日系厂商的努力，单有机成膜技术这一块，或许随着印刷技术在墨水材料、印刷设备和工艺控制等方面的进一步改善，OLED降低成本是指日可待的，即便当前OLED电视产品的价格还是颇高，毕竟有机成膜并非OLED制造中的唯一部分，比如封装也在其中起着至关重要的作用，这就是另外的篇章了。

正在试产的印刷OLED技术

(BOE京东方)

最近几年随着喷墨打印设备和溶液型AMOLED材料性能的不断进步，喷墨打印AMOLED的技术开发不断受到业内

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