结构与工艺-华星6月23日

内部资料严禁外传EL结构与工艺目录CONTENTS1EL器件结构23EL蒸镀工艺EL蒸镀设备4新技术说明Part1EL器件结构HITLHTLFLRFLGFLBEML-REML-GEML-BITO/Ag/ITOEICLMETLEILCathodeCPLLiFTFEEL膜层结构EL能级结构[载流子注入型发光]载流子注入→载流子迁移→载流子复合&激子形成→激子扩散&迁移→辐射跃迁发光。[EL器件结构]单层器件、双层器件、三层器件及多层器件、叠层串式器件。⊕⊙⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊕⊙⊕⊙⊕HOMO&LUMO能级(“台阶”)注入势垒↔

驱动电压EL结构EL发光材料寿命缺陷未克服S0(HOMO轨道)重原子效应加速系间跨越吸收能量如荧光材料：发射荧光反之转化为热能如磷光材料：发射磷光反之转化为热能占比25%占比75%S1(LOMO轨道)T1

三重态蓝光仍使用荧光材料芘类材料硼氮类材料[1]IVL曲线(伏安特性)[2]效率曲线[3]LT曲线[4]VoltageShift曲线功耗产品寿命IdVdIdVd[5]EL光谱[6]光谱&角度455626528白点080080080品味WADiPhoneXSMax光谱iPhoneXSMax多角度光谱EL性能参数-产品导向ProcessFlow制程HOW?ELProcessFlow8Part2EL蒸镀设备ARoute7.5KBRoute7.5KTMMSPTLLTMPTTMMSTMMSTMMSTMMSMSPTPTMSMSMSMS1234567891012345678910示意图TMMSMSTMMSMSTMMSG6HG4.5H200X200蒸镀设备-Layout按照功能进行分类，设备可分为蒸发源系统、对位系统、真空系统、传送系统及其软件控制系统。SourceSystemAlignerSystemTransferSystemVacuumSystem产品PPI器件效率和寿命材料利用率

Uptime产品PPI产品良率

Uptime器件效率和寿命设备稳定性

Uptime设备稳定性产品良率节拍蒸镀设备–功能模块真空蒸镀设备的功能需要四大系统的各子功能模块配合完成。蒸镀真空设备真空系统蒸发源系统泵体腔体加热丝坩埚控制蒸镀速度速率控制单元膜厚监控单元对位系统视觉模块对位模块•主要应用Pump为Dry和CryoPump，创造真空环境•真空载体；物流载体•进行加热，在真空环境下使得EL材料气化(低温,高温

Heater)•材料载体

(有机,无机

Crucible根据温度和物性而变化)•控制蒸发速率•监控成膜过程的蒸发速率•将TFT基板的子像素单元和OLEDFMM子像素开口准确对位•识别TFTMark，FMMMark角度板(ACP)•控制EL材料真空蒸镀时的成膜有效范围软件控制系统物流系统蒸镀设备–功能分配CryoPumpDryPumpExhaustGasPN2IonGaugeLowVac.GaugeATMSwitchDryPump:

LowVac.,ATM~10-1PaCryoPump:HighVac.,10-1~10-5PaVac.Chamber腔体真空示意图

CryoPumpRunHighVac.RangeCSOTSpec.＜9.9*10-5Pain12Hrs.LowVac.RangeDryPumpRunSourceHeatingStart,CSOTSpec:＜9.9*10-3Pain60minsUltimatePressure

蒸镀设备–真空系统SRCGlass点源线源面源材料利用率低TS距离大Uniformity好结构简单材料利用率高TS距离小Uniformity好稳定性好材料利用率高TS距离小Uniformity好热稳定性差结构复杂蒸镀关键技术：蒸发源蒸镀设备–蒸发源系统根据工程温度和材料采用不同的Heater和Crucible材质有机物无机物Heater•Point:SheathHeater•Linear:SheathHeater•≤1000℃:Ta(钽)Wire•≥1000℃:TaSheetorWSheetCrucible•Point:Ti(钛)•Linear:Ti•Sublimation:Graphite•Melting:

PBNorAlN蒸镀设备–蒸发源MaskLinearSourceThicknessSensor(QCM)

DepositionMonitor

PIDControllerControlPC

PowerSupplyProcessChamberSourceSystemTemperatureControllerAlignerSystem蒸镀设备加热系统通过功率输出调节温度控制有机材料的蒸发速度膜厚监控，利用石英晶振片的特性进行监控膜厚

长时间加热之后蒸镀设备–蒸发源控制同一种材料两个SRC共蒸两种不同材料两个SRC共蒸一种材料蒸镀三种不同材料共蒸ACP用法适用膜层理论上任意单层膜FLG比较厚的单层膜HTLFLRCPL共蒸掺杂膜层EML-REML-GFL与MEL合并腔体EML-BEICL/METL(ETL:LiQ)角度板(ACP):控制EL材料蒸气的蒸发角度。蒸镀设备–角度板Items对位系统SchemeCamera6ea(2eaforrough-align4eaforfine-align)AlignmentAccuracy(Spec.)FMM≤±2umCMM≤±10umAlignment

Accuracy(Test)关键技术：高精度对位系统蒸镀设备–对位系统TFT基板和OLEDMask的Align设备H/WS/W及Line运营

1)S/WUpgrade:AlignPosition自动补正ProcessFMMAligner反复Test结果提高GlassHolder和TouchPlate的平坦度

(±≤100um)提高反复性和精密性(Backlash最小化

)AlignPosition未适用自动补正

AlignPosition适用自动补正

FineAlign前完成之前Glass的FineAlign

利用Position补正Glass

LoadingPosition

最小化Align移动量提高Align精度2)GlassA/B片分离运营•投入分离运营也要缩小AlignMark间距离，使移动量减少，提高精度

蒸镀设备–对位系统19Part3EL蒸镀工艺主要项目:膜厚确保,蒸镀速率控制,无（溅料/堵孔/材料裂解）,稳定的EL电光特性及寿命表现。蒸镀工程膜厚确保蒸镀速率控制UniformityTarget膜厚维持Heat-up条件PID&PowerRanger溅料,堵孔,材料裂解InnerPlateTopPower设定光电特性,寿命电光特性寿命监控•通过变更NozzleSize/间距，确保膜厚Uniformity•适用AutoToolingFactor/KeyGlass量测等维持Target设定厚度•利用稳定的Rate-up条件，5小时之内完成Rate稳定化•通过优化PID和PowerRange维持TargetRate温度

•使用InnerPlate，防止EL材料喷溅

•通过提高TopPower防止发生EL材料堵孔•通过PT调节，掺杂均匀性优化，角度限制板调整和器件结构优化达到电光特性•利用TEGGlass监控>200HRSLongRun各时间段的EL寿命水平ACP/InnerPlate优化•防止蒸发源温度过高超过OLED材料分解温度无蒸镀工艺确保膜厚Uniformity和稳定性由以下3个条件进行优化。1.Nozzle修正有机材料EL材料蒸气Flux低的部分变更NozzleSize，确保膜厚Uniformity通过采用InnerPlate和改变开口率(ApertureRatio)防止因材料减少而发生EL材料蒸气Flux不均匀现象有机材料有机材料2.采用InnerPlate3.坩埚温度分布差异最小化Reflector设置在相对温度低的部分，

防止有机物残量集中在一块儿蒸镀工艺–Uniformity实施根据SensorLife减少而自动补正厚度4-1.Sensor使用量增加膜厚减少Sensor随着膜厚附着增加导致Sensor的感应下降，膜厚变薄有机膜厚无机膜膜厚UniformityGlassToGlass膜厚偏差UniformityGlassToGlass膜厚偏差<±2%@500A↓<

±1.5%@500A↑<±3%<±3%@100A↑<±3%@100A↑10점SensorSRCGlass4-2.随着Sensor使用量增加实施自动膜厚补正Target膜厚막두께SensorLife01234随着时间的经过厚度变少막두께SensorLife01234UCLLCL<膜厚未补正><膜厚自动补正>•膜厚Uniformity管理Spec.通过自动膜厚补正维持一定的特性寿命蒸镀工艺–Target膜厚维持通过调整TopPower和角度限制板导出工程最适点。5.CloggingFree确保TopPower工程条件下连续进行144hrs时需要调整成不发生Clogging通过调节角度限制板Shadow和Homogeneity会变更,Co-Dep.Layer需要导出Shadow和电光特性两者都满足的最适点6.根据角度限制板导出Shadow和Homogeneity的最适点TopHeaterBottomHeaterNozzleCloggingMaterialTop工程温度变化时发生CloggingMaskGlass角度限制板大:Shadow↓,Homogeneity↓角度限制板小:Shadow↑,Homogeneity↑Flux角度限制板Source蒸镀工艺–避免异常保证整个Run过程中Rate,Temp,真空度变化趋势。2019/08/0506:002019/08/08PIDTestHeatUpOut-gassingDataFrom:EL厂Td1%300℃蒸镀工艺–制程数据分析RunNum.IDDescriptionOp.V(V)J(mA/cm2)cd/ACIExCIEyEffi./CIEyLifetime@50mA/cm2(hrs)LTTEGIDRDG4.5RDG4.5BRef3.9310.05.90.1370.051115.075/LightOn(P1)TEG01BRef3.8410.05.50.1400.046118.73/JanRun(P2)TEG04BRef3.8510.04.90.1390.04998.50.16/0.40/TEG07BRef3.9210.07.50.1360.056134.10.58/0.634-1/1-16FebRun(DVT1-1)TEG01BRef3.9410.05.10.1410.044115.3~5min2-1/4-1/10-1/12-1TEG04BRef3.8310.07.20.1350.055131.31.2/1.0/1.0/1.12-1/4-1/8-1/10-1MarRun(3月Run)TEG02BRef3.7910.06.70.1340.057117.6114.0/84.0/104.0/66.01-16/4-1/10-1/7-16TEG08BRef3.7510.06.20.1360.053117.1105.0/110.0/145.0/75.04-1/10-1/1-16/7-16AprRun(DVT1-2)TEG01BRef3.7810.06.80.1340.058117.680.0/64.0/97.2/114.0/70.04-1/6-1/10-1/1-16/7-16TEG09BRef3.7810.06.80.1340.056121.2140.0/155.0/175.0/116.04-1/10-1/1-16/7-16RP1TEG30BRef3.8110.07.60.1330.058129.983.0/97.0/114.0/67.04-1/10-1/1-16/7-16TEG33BRef3.7910.07.90.1330.060131.3102.0/112.0/122.0/86.04-1/10-1/1-16/7-16RP4TEG59BRef3.7710.07.50.1320.061123.891.0/92.8/98.5/105.06-1/8-1/5-16/9-16TEG71BRef3.78107.30.1310.064114.1112/135/170/804-1/10-1/1-16/7-16TEGRefV~3.8V;Effi(BI)>120面板开发处/EL开发部/2019.6.14ProcessSpecSpec蒸镀工艺–电光特性监控TEGTarget>140hrs@J10RP4TEGLT>80hrs(平均~95hrs)

(换算J10LT按照~5倍计算)满足产品设计需求蒸镀工艺–Lifetime监控Part4新技术说明OLED新技术_WhyCathodePatterned?将摄像头屏下集成，实现屏幕“真全面显示”;目前竞社技术方案：CUP区域降低PPI(SDC/天马/BOE)；CSOT技术路线:柔性基底，不降低PPI，透过率需持续提升，CPT可进一步提升Panel透过率，完善屏下成像效果和匹配NIR应用需求。OLED新技术_WhyCathodePatterned?OLED膜层结构中的阴极会阻碍外部光线的透过，影响屏下感光元件采集外部光信号。为了提升屏下感光元件的成像效果，可以通过对阴极图案化来增强外部光信号的透过。CathodeArrayRGBCathodeArrayRGBCameraCamera……NormalOLEDOLEDwithCPT…………………………阴极图案化示意图：OLED新技术_阴极图案化技术方案目前阴极图案化技术的解决方案为：在蒸镀ETL:LiQ之后和Cathode之前，在特定区域通过FMM蒸镀一层阴极图案化材料（CPM）

抑制该区域Cathode的沉积。变更前ETL:LiQYb/Ag:MgCPLTFECPLTFE变更后ETL:LiQCPM(FMM)Yb/Ag:MgELProcessFlow：CPLTFE变更后ETL:LiQCPM(Cover)Yb/Ag:MgCUP显示盲孔不显示OLED新技术_阴极图案化技术方案阴极图案化示意图：ETL:LiQCPMCathodePattern前Pattern后OLED新技术_阴极图案化技术方案HTLCUP显示ETL:LiQRGBCathodeCPMCPMHTL盲孔不显示ETL:LiQRGBCPMCPMCPMCPMCPMCPMCPM厚度大于50Å时可确保较好Pattern效果（单膜透过率>99%）厚度为100/120/150Å时，器件在400-1000nm透过较高且基本无差别CPM-0ÅCPM-50ÅCPM-80ÅCPM-100ÅCPM-120ÅCPM-150Å器件结构:Glass/CPM(0/50/80/100/120/150Å)/Cathode（Yb/Ag:Mg10/120:12Å）OLED新技术_阴极图案化技术能力评估条件GlassCPM(Å)CPM-MaskYb/Ag:Mg(Å)R(Ω/□)①√0None10/120:128.1②√100None10/120:12NA③√100R-FMM（W2，开口率~32%）10/120:1213.8CPM本身无导电性，整面阴极Pattern后电阻无穷大，表明阴极无法在CPM上稳定成膜FMM对阴极Pattern后，电阻增大70%（8.1Ω/□→13.8Ω/□）①③OLED新技术_阴极图案化技术能力评估OLED新技术_CPTSWOT分析有助于实现CUP技术量产化，实现屏幕的全面显示；Opportunity透过率：能够有效提升CUP区域的透过率量产性：制程工艺简单；StrengthCPM材料在制程端仍存在部分问题，需要解决；CPT技术对Panel的光学影响还需全面评估ThreatCPM材料价格昂贵，会增加生产成本；增加一个蒸镀腔体和一套Mask,对CPM进行蒸镀；WeaknessMicrolensOLED新技术_WhyMicrolens?OLED屏体上不同的功能膜层结构会造成出光损失，光损失会影响屏体亮度及功耗。为了减少这些光损失，可以通过光提取结构设计来增加出光。OLEDMODOLED发光层光学损失①光波导损失（WaveguideMode）②表面等离体极化效应损失（SPPMode）模组膜层光学损失①偏光片：偏振光过滤导致的光损失②其他胶材及膜层：透过率损失OLED屏体结构及出光损失示意图MetalMetalSPPModeWaveguideModeOLED自发光线偏振线偏振光OLED新技术_WhyMicrolens?Microlens技术作为一种极具量产性的光提取技术，可以突破材料与器件结构出光提升的瓶颈。通过图案阵列的界面上存在膜层材料折射率差异，改变器件原有的出光线路及全反射临界角，实现正向出光提升，降低屏体功耗。正向出光提升MicrolensPattern折射率NormalOLEDOLEDwithMLP亮度视角衰减OLED新技术_WhyMicrolens?CSOT现状MLP技术PAS膜层整面平坦。当前膜层无Lens结构时，无光线汇聚效果。Lens为PDL开口，制程相对简单，量产性高。

n2<n1时，即光从光密介质（高n值）射向光疏介质（低n值）时，出射光偏离法线方向，当θ1≥临界角时，光线发生全反射，实现汇聚光线效果。TFEDOTPDL法线θ1n2n1LensHNLTFEDOTPDLOLED新技术_Microlens技术方案Mask2(Insulator)Mask1

(Metal1)Mask3(Metal2)InsulatorTFEDOTMASK4(PAS)MASK4(LENS)MODMicrolensIJP……目前MLP技术的解决方案为①PEP.1：替换DOTMask4(PAS)为Mask4(LENS)，增加AA区域LENS图案。

②PEP.2：使用IinkjetPrinting设备打印高折射率材料将LENS结构填充平坦化。Highn(ZrOx)ANDPDLPDLCVD2CVD1IJP1OCOCPOL/PSACG/PSAMetalMetal①MicroLensPattern(MLP)+DOTDOTANDPDLPDLCVD2CVD1IJP1CG/PSACFDOTPLPHighn(ZrOx)BMBMMetalMetal②MLP+DOT+PLP(>-50㎛)③MLP+DOT+PLP+CUPANDB-PDLCVD2CVD1IJP1CG/PSACFDOTPLPHighn(ZrOx)BMBMMetalHoleHoleCUP④MLP+DOT+PLP+CUP+UTFE1)(>-10㎛)ANDB-PDLCVDALDCG/PSACFDOTPLPHighn(ZrOx)BMBMMetalHoleHoleCUPUTFE1)UltraTFEOLED新技术_Microlens未来发展Microlens技术未来除了发展自身对屏体出光性能的提升外，还将与其他OLED新技术融合发展。OLED新技术_MicrolensSWOT分析低功耗技术增强产品市场竞争力；实现产品EL性能提升；实现多技术融合；MLP技术国内首家量产化；Opportunity功耗：正向出光亮度提升；屏体功耗降低；量产性：与DOT制程兼容性高，制程工艺简单；多样性：可根据设计需求实现单色或分区正向出光提升；Strength高折射率Ink材料性能不达标及量产设备匹配性问题；高折层流平，Mura及溢流风险；光学品味超规风险；模组制程风险；竞社提前布局MLP相关专利，侵权风险；Threat大视角亮度衰减；屏体厚度增加；DF产品弯折性能减弱；新增膜层材料及购买设备屏体成本增加；WeaknessMicrolensOLED新技术_Microlens技术发展2017年相关专利三星Note20U上市MLP技术首次量产2019年设备＆技术2020年2021年三星S21U上市巩固MLP技术地位趋势：MLP技术融合Pol-less技术SAMSUNGWQHDLTPO（自适应刷新率→低功耗）MLP（出光效率↑10%→低功耗）WQHDLTPOMLP当前市场OLED产品主要特点向着低功耗发展，对EL出光效率提出更高要求。S社已经在2020年8月发布的Note20U产品上首次量产Microlens结构，国内面板厂商均有跟进对于Microlens结构的开发。ItemS9Note9S10+Note10