Fotolack statt Metallmaske: LG optimiert die Fertigung großer OLEDs
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LG Display strebt einen neuen photolithografischen Prozess für die Produktion von OLED-Panels an. Das sogenannte FLiPP-Verfahren (FMM-Less innovative Pixel Patterning) ist in der Produktion zwar aufwendig, bringt im fertigen Display aber erhebliche Vorteile: LG verspricht bis zu 60 Prozent mehr Helligkeit beziehungsweise die 2,4-fache Lebensdauer und 13 Prozent weniger Energiebedarf bei gleicher Helligkeit. Diese drei Werte gelten allerdings nicht gleichzeitig.
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Bisherige Fertigungsweise
Bislang kommen bei der Produktion großer OLED-Panels Metallmasken zum Einsatz. Das organische Material wird dabei durch winzige Öffnungen in der Metallmaske auf das Panel aufgebracht, um die nötige Pixelstruktur herzustellen.
Der Nachteil der sogenannten Fine-Metal-Mask-Technik (FMM) bei großen Panels: Die dünnen Metallmasken hängen bei sehr großen Flächen in der Mitte durch und deformieren sich, wodurch das organische Material nicht mehr exakt an den gewünschten Stellen auf das Substrat trifft. Die roten, grünen und blauen Subpixel werden je nach Ausdehnung der Maske breiter oder schmaler und versetzt zu benachbarten Subpixeln aufgebracht.
Bei typischen RGB-OLEDs wie für Smartphones, Notebooks und Monitore müssen die Masken zwischendurch gereinigt werden, da Hersteller das organische Material schrittweise je Farbe aufbringen. Bei OLEDs mit Quantenpunkten wie bei Samsungs QD-OLED, die nur eine blau leuchtende Schicht besitzen, sind ebenfalls Reinigungen erforderlich, da die Öffnungen in den metallenen Schablonen sehr klein sind und sich zusetzen. Diese Reinigungsschritte benötigen Zeit.
Neuer Prozess mit Fotolack und UV-Licht
Dieses Problem tritt erst recht beim angedachten photolithografischen Prozess auf. Beim maskenlosen FLiPP-Verfahren wird das rot, grün und blau leuchtende organische Material nacheinander aufgedampft. Dazu beschichtet der Hersteller zunächst alle Bereiche mit einem lichtempfindlichen Fotolack, befreit die gewünschten Subpixel – zum Beispiel alle roten Flächen – mit UV-Licht gezielt vom Lack und bedampft das komplette Panel mit dem roten Material.
Im nächsten Schritt wird der verbliebene Lack entfernt, alles gereinigt und eine neue Schicht aus lichtempfindlichem Fotolack auf das gesamte Panel gebracht. Anschließend folgen die gleichen Prozessschritte für die weiteren Farben, bis alle drei oder bei WOLED alle vier Subpixelflächen beschichtet sind. Das Verfahren ist aus der Chipfertigung gut bekannt und erprobt, es sind aber diverse Schritte notwendig und für das ständige Aufbringen und wieder Entfernen ist viel organisches Material erforderlich.
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Schematische Darstellung von OLED-Subpixeln: Beim FLiPP-Verfahren sind um die organischen Dioden herum kleinere Schwarzflächen, was die Helligkeit erhöht.
(Bild: LG Display)
Kein Durchhängen
Gegenüber FMM bringt FLiPP dennoch Vorteile. So lassen sich die Pixel auch bei großen Substraten sehr gezielt aufbringen, weil die Ungenauigkeiten durch verformte Metallmasken entfallen. Im Display hat das geringere schwarze, dunkle Abstände zwischen den Subpixeln zur Folge. Das wiederum erhöht die effektive Leuchtfläche und damit die Helligkeit des Bildschirms. Das verbessert auch die Energieeffizienz, da bei gleicher Stromzufuhr jedes Pixel heller leuchtet. Und weil bei gleicher Leuchtdichte weniger Strom durch die Pixel fließen muss (OLEDs sind stromgetrieben, je mehr Strom, desto heller leuchten sie), steigt die Lebensdauer des Displays.
Ein Schritt auch in Gen 8
LG will das FLiPP-Verfahren vor allem für sehr große Muttergläser nutzen. Bislang muss man die Glassubstrate in Fabriken ab der Generation 8 mit 2,20 m × 2,50 m großen Substraten in zwei Schritten per FMM beschichten, da die Größe der FMM begrenzt ist. Das soll mit FLiPP entfallen, was natürlich eine Menge Zeit spart – Zeit ist neben dem Materialverbrauch eine der wichtigsten Währungen in der Panelfertigung.
LG Display kann nun nach eigenen Angaben erstmals ein Substrat der Gen 8 in einem Schritt beschichten und so das Mutterglas auch besser ausnutzen; laut LG Display um bis zu 64 Prozent besser. Das reduziert die Produktionskosten ebenfalls erheblich.
Theoretisch lässt sich FLiPP für Displays mit Diagonalen von einem bis 100 Zoll nutzen und für konventionelle OLED-TVs ebenso wie für Displays in AR- und VR-Brillen, erklärt der Panelspezialist. LG Display will sein Verfahren erstmals Mitte August auf dem International Meeting on Information Display (IMID) 2026 in Busan präsentieren.
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