柔性OLED量产技术解惑之透明PI基板到底是怎么制作的？

李星原创

在最早生产柔性OLED面板时，大家是真的把玻璃基板直接替换成透明PI光学膜材来制作，所以一度行业还出现了一批所谓专门研发柔性OLED“透明PI基板”以及“防水隔氧膜材”的高新技术企业。

然而柔性OLED的量产技术，也正在这种替换过程中苦苦折腾了好几年，不但的很多供应商被坑死在这个材料上，而且很多研发柔性OLED的面板厂，迟迟达不到量产阶段的主要原因，其实也是在这里。

因为如果只是蒸镀OLED发光层，在实验室或验证生产线上制作出样品来展示的话，其实基本上把设备拼凑起来，就能弄出来。所以在2000年左右日本量产了少量OLED面板后， OLED产业链各个环节都能拿出实验室产品来展示。

在上一篇《柔性OLED解惑之基板玻璃为什么要特殊制作？》文章中李星曾表述过，“由于透明PI基膜层的表面处理与杂质污染，以及粘胶污染等，良率很低，而且加工表面的平整性也很差，在表面透明PI膜层封装时，又拿不出很好的粘接剂和合适的量产工艺，所以良率很低。”

“后来ALD原子封装工艺出现在OLED制造领域，受该工艺的启发，透明PI膜层也开始采用类似ALD原子封装工艺来制作，这种模式不但可以得到很薄很致密的OLED封装层，还可以得到十分纯净的透明PI层。”

这里面的ALD原子封装技术其实正规的名称叫做原子层沉积（atomic layer deposition, ALD）技术，是一种基于有序、表面自饱和反应的化学气相薄膜沉积方法。通俗来说，就是把材料原子一层层的铺在材料表面，实现均匀“包住”加工面的一种技术。这种能够将各种功能材料，在原子直径尺度上实现均匀包覆的技术，很好地解决了目前功能器件中的缺陷和均匀性的问题。

ALD技术应用在柔性OLED面板上，主要的功能就是替代原来所谓的“水氧阻隔膜”材料，只要材料原子直径小于水分子和氧原子直径的材料，都可以拿来做ALD封装。

实际量产技术的ALD技术其实为了得到更致密的均匀“包覆层”，一般会采用两种不同原子直径的功能材料来进行ALD原子沉积，这样除了能加强原子之间的作用力外，还能把原子层缺陷减少到最低。

ALD的魅力还不止这些，事实上ALD原子沉积可以理解为原子自组装技术，从而为业界衍生出了各种各样的功能封装技术，是现代先进半导体技术里的核心技术之一。

然而在柔性OLED的实际量产过程中，纯正的半导体ALD却证明失败了！

原因很简单，ALD原子沉积技术是把功能材料轰击成原子“粉尘”，然后让其飘落在加工器件表面，让原子进行自组装在表面成膜，然后再把成膜后多余的“粉尘”吹跑掉，得到“干净”的封装层，然后再根据功能件的技术参数，重复多次或多种材料ALD原子沉积，得到所需求的封装层，或功能层。

但这种加工方式，对于污染十分敏感OLED发光材料十分致命。因为每次ALD原子沉积后，不但封装表面会有多余的原子“粉尘”出来，而且加工件的所有表面和工装治具，以及加工腔体内表面，都有多余的原子“粉尘”粘附。

所以面板厂产线在生产OLED面板时，每次为了清理这些原子“粉尘”伤透了脑筋，ALD工艺虽然解决了水氧阻隔难题，但却没有解决OLED制程污染问题。

那么目前的OLED封装工艺是什么样的呢？其实是一种混和了PECVD和喷墨打印的综合工艺。

实际上PECVD工艺，也是类似ALD原子封装工艺的一种技术，只不过原子封装变成了分子封装。也就是说现在的OLED封装里，有多层透明封装层是采用分子封装的，类似现在智能手机行业里所谓的纳米防水层制作技术。

在OLED的PECVD工艺里，也是由包括透明PI在内的多种不同分子量的有机层进行封装，以形成多次分子组装与分子键互相修复的多层水氧阻隔层。而其中采用哪一些分子量材料，以及PECVD的先后顺序与工艺参数，才是各个面板厂真正的KNOW HOW技术！

由于PECVD与OELD发光层一样，都是低温蒸镀技术，所以对全制程的品质稳定也有着十分重要意义。

在致密的透明纳米防水层制作完成后，再用喷墨打印技术，来制作一层透明PI支撑层。其中业界最出名的就是美国Kateeva工业喷墨打印机和韩国LG电子的PRI装备。

而在PECVD的封装层制作材料里，同样有透明PI层在里面，所以与后面的喷墨打印PI层一起综合起来，整个封装层的主体材料还是以透明PI为主，因而业界仍然称之为透明PI基板而已。

所以事实上柔性OLED的透明基板，其实不是真正基板，而是一种“包覆”材料，类似OLED器件的“保鲜膜”。也正是没有了所谓的基板，所以柔性OLED可以制作得很薄很薄，因为PECVD和喷墨打印OLED封装层的厚度，都是以纳米来计算。

而传统的所谓透明PI基材和水氧阻隔膜，目前业界商用化的产品里，最薄的规格也还有10~15微米厚，并且还要用光学胶来粘接，根本无法保证OLED发光层蒸镀时，不释放裂解气体和小分子杂质出来。