淺談OLED新技術-eLEAP技術

2023年4月7日HKC與JDI簽署了一份諒解備忘錄（MOU），二者將建立戰略聯盟，在下一代OLED技術、產線、全球創新和產業化中心以及高端車載顯示器業務方面展開合作。對此，行業分析，JDI的目標主要是實現“自救”，而對于HKC其看重的則是“下一代OLED技術”——即JDI獨家開發的蒸鍍+光刻OLED工藝（eLEAP OLED技術）。

eLEAP是什么呢？ 

2022年5月13日，JDI宣布開發出被稱為“eLEAP”的OLED技術，宣稱是世界上首次采用“maskless depositon”和“lithography”并可供量產的OLED技術。

如下所示，eLEAP是一個英文首字母縮寫詞。其中，e表示對環境更友好，L即為前面說到的“Lithography with maskless depositon”，E為超長的壽命，低功耗和高亮度，A為可以做成任何形狀的圖形。eLEAP主要說明的該技術的優勢或特點。

與傳統FMM的OLED技術相比，eLEAP技術有何優勢？

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)等技術路線。

其中，真空蒸鍍OLED電視顯然更“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，但技術難度大，成本非常高昂。

WOLED主要為LGDisplay生產OLED電視的技術方案，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行生產大尺寸OLED。這種方案是一種較低成本的技術方案，但加上濾光片之后，透光率、光色純度都成問題，所以在理論上亮度、對比度、色彩、節能表現都不及RGB OLED。

QD-OLED一度成為三星對抗LG Display“白光彩色濾光片”的技術方案，從理論上比現有的白色OLED (WOED)或甚至RGB OLEDD電視相比，可能成本更低，更易于制造，但實際上制造QD-OLED所需的許多制造技術尚不成熟。

噴墨印刷OLED方法主要是使用溶劑將OLED有機材料融化，然后將材料直接噴印在基板表面形成R(紅)、G(綠）、B(藍)有機發光層。目前這種方法也被業界證明，大尺寸OLED空穴傳輸層、發光層以及陰極材料都可使用噴墨打印技術制備，材料浪費更少，且成本更低。但在全印刷工藝OLED顯示屏的制備中，關鍵難題是可印刷陰極墨水的開發和大面積成膜技術的實現，同時像素較低、壽命期較短。

在談eLEAP技術優勢之前，要先從OLED蒸鍍工藝、FMM技術及工藝說起。

在OLED面板的制造工藝上，真空蒸鍍至關重要。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。

真空蒸鍍必須用到FMM（FineMetalMask，精細金屬掩膜版)。而FMM這個材料的制造有很大的技術挑戰。目前中小尺寸OLED面板真空蒸鍍相對比較成熟，但大尺寸OLED面板需要利用大尺寸FMM，就會導致在蒸鍍過程中產生變形與材料過度使用等弊病。與此同時，FMM是OLED生產所產生的消耗性核心零部件，比紙還薄，需要定期更換，且生產成本較大。而要想有效解決FMM在大尺寸OLED面板因加工中產生的熱，造成金屬面罩彎曲及孔位對位不正等問題，就需要采用Invar材料來制作FMM。越高性能的OLED對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，應用于OLED領域的Invar合金僅有日本日立金屬(HitachiMetals)一家企業生產，其30微米以下的Invar合金不對外銷售。因此，從技術難度以及壟斷性而言，FMM幾乎可以比肩真空鍍膜設備。

與傳統產品相比，在eLEAP技術支持下的顯示面板具有特殊的發光結構，發光區域和峰值輝度擴大了兩倍、壽命延長了三倍。根據JDInfiniTech事業部新業務推進部部長前田智宏接受日媒電子Device產業新聞采訪的信息，eLEAP技木最大的亮點是輝度極高。如果采用與以往相同的電流密度，峰值輝度將達到以往的兩倍，亮度極高。相反，同樣輝度條件下，由于可以降低電流，因此對像素施加的負荷會變低，從而使壽命達到以往的三倍。這是因為把開口率從原來的28%提高到了60%。

據悉，為了防止子像素之間出現混色現象，需要保留較大的間隙，因此采用FMM技術會出現RGB各個像素中實際發光的部分(開口率)較小的問題。

從理論上來講，相同顏色之間是存在互相干擾的風險的，這是引起諸多場景下“畫面串音”的主要原因。由于“eLEAP”具有特殊的結構，理論上來講，既不會發生混色問題，又可以大幅度提高開口率。

關于“eLEAP”的具體構造，前田智宏僅簡單介紹，在整個工藝制程中，首先在整個玻璃基板面上形成第一種發光素子，然后用光刻法刻畫線路，僅留下發光素子部分、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，覆蓋整個基板面，再用光刻法刻畫線路，除去不需要的部分。通過重復以上作業，即可形成RGB分別獨立的發光素子。

由于采用的是光刻技術，因此理論上可以使用各種大尺寸玻璃基板來生產。同時，由于可以無限縮小像素間的尺寸，因此eLEAP技術可輕松實現高精細化(據說可以實現2000ppi)，而現有OLED技術則很難實現。

另一方面，由于新技術不需要“FMM”，不僅大幅度提高了生產效率，還可以以良好的條件形成像素，因此有助于提高產品壽命。由于省去了掩膜版(Mask)清洗等工藝制程，也有望降低環境負荷。

eLEAP技術以無掩膜蒸鍍與光刻相結合方式形成像素的OLED量產技術，克服了FMM工藝的弱點，將打破大尺寸OLED制造因量產難、成本高等因素而遲遲打不開的局面。不過，JDI首創的eLEAP技術能否盡快實現商業化，還要看該技術是否具備量產可能性。

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參考內容：

[1]夸克顯示."JDI的eLEAP技術到底有多硬核？連三星也覬覦這一技術"微信公眾號 2023-04-11.

[2]顯示工程師."解讀一下JDI的eLEAP技術"微信公眾號 2022-05-18.