采用蒸鍍工藝的OLED技術面臨哪些挑戰(zhàn)

近日面板產業(yè)界傳出消息稱，原來糾結于OLED蒸鍍工藝和OLED印刷工藝的兩在陣營，都同時看上了無FMM的高開口率光刻技術，來替代FMM模塊和印刷控制模塊。

目前由于印刷OLED的量產工藝仍然卡在印刷控制模塊上，所以行業(yè)量產OLED面板產線，除日本JOLED外，全部都是采用蒸鍍工藝。而這些OLED面板廠商里，除了掌握成熟工藝參數(shù)模型的三星顯示和LGD外，其它OLED面板產線遲遲無法盈利的很大一部分原因，都是因為OLED的有機發(fā)光層需要通過蒸鍍工藝來實現(xiàn)，蒸鍍環(huán)節(jié)所帶來的生產效率、良率遲遲沒法突破有關。

蒸鍍工藝屬于一種介于網板印刷和低壓低溫傳輸鍍的綜合工藝，因此同時兼有網板印刷的低開口率、低功能純凈率，以低壓低溫傳輸鍍的鍍層疏松、性能穩(wěn)定差等行業(yè)共性缺點，因此OLED的成膜與老化工藝，幾乎占據(jù)了OLED量產的大部分行業(yè)資源。

而且現(xiàn)有的蒸鍍工藝都離不開FMM這塊掩模板，為了防止子像素（SubPixel）之間出現(xiàn)混色現(xiàn)象，以及FMM掩模板本身的強度需要，F(xiàn)MM各個像素成型孔間需要保留較大的間隙，導致現(xiàn)在的OLED各個像素中實際發(fā)光的部分（開口率）較小，限制了OLED的發(fā)光亮度和使用壽命。

FMM掩模板還有個致命的難題是，制造FMM的關鍵材料Invar合金僅有日本日立金屬（HitachiMetals）一家企業(yè)生產，而且還不能大面積拼接，為了避免蒸鍍期間FMM變形，目前6代產線已經差不多是FMM的極限尺寸。

因此想要往8代以上的產線擴展這種工藝，要么采用LGD的白光OLED+RGB濾色片方案，要么只能把8代基板分切成FMM的極限尺寸范圍內再進行蒸鍍，只能省下部分背板制程成本，8代產線對于蒸鍍環(huán)節(jié)的產能和良率改善沒有任何幫助。

同時，F(xiàn)MM掩模板的使用周期也很短，當FMM掩膜板在蒸鍍過程鍍上了較厚的OLED發(fā)光物后，為了防止這些鍍層脫落，以及鍍層累積帶來的FMM像素過孔面積減少超過公差值，不同的OLED面板產線都得根據(jù)自己的蒸鍍工藝，制定出蒸鍍多少片產品后，就需要停機拆卸掉FMM掩模板來進行清洗，由于清洗工藝要用到大量的化工溶劑，不但會浪費大量的OLED發(fā)光材料，而且還在環(huán)境排放上造成巨大的資源投入。

為了解決這個行業(yè)難題，OLED產業(yè)鏈廠商一直在尋找各種不同的解決方案，其中借鑒目前面板行業(yè)工藝最相近，量產經驗最豐富的RGB彩色濾光膜制程，來改進OLED發(fā)光層的制作，是行業(yè)認為最容易實現(xiàn)的方式。

OLED發(fā)光層和RGB彩色濾光膜一樣，都是制作精準的子像素尺寸，并且有防子像素串色機制，同時也都是高分子材料，只要引入合適光引發(fā)劑，或者研發(fā)出非接觸式刻蝕工藝，就能完美解決OLED發(fā)光層的子像素制作難題。

光刻或其它非接觸式蝕刻技術同時在精度上與FMM掩模板工藝相比，完全提升了一個數(shù)量級別，像素開口率最高可達90以上，遠高于現(xiàn)在開口率30不到FMM掩模板工藝。對于OLED發(fā)光層來講，開口率的提高就意味著發(fā)光亮度的增加，也意味著同樣的亮度下，驅動電源的功率可以大幅降低，從而極大的提升了OLED發(fā)光層的工作時長，讓整個器件的使用壽命得到了極大的提升。

而且光刻或其它非接觸式蝕刻技術還有個最大的特點，就是不再限制OLED面板的基板尺寸，一旦該工藝突破，完全可以兼容現(xiàn)在的8代至11代面板產線，實現(xiàn)真正的大規(guī)模量產。

因此光刻或其它非接觸式蝕刻技術在OLED發(fā)光層上的應用，不但解決了OLED發(fā)光層制作工序的產能、良率難題，也解決了OLED面板產線升級難題，還對OLED發(fā)光層的性能進行了優(yōu)化，其功能性遠高于現(xiàn)在的FMM掩模板工藝。

隨著行業(yè)里各路人馬顯神通，這種工藝近期還真取得了突破，日本顯示器公司（JDI）于5月13日官網宣布稱，在世界上首次建立了以無掩膜蒸鍍與光刻相結合方式形成像素的“eLEAP”量產技術。eLEAP克服了OLED和液晶顯示屏的弱點，有望為顯示設備帶來革命性飛躍。JDI還宣布稱將于本年度開始樣品供貨，之后會有計劃分階段地增加供貨數(shù)量。

JDI發(fā)明“eLEAP”一詞，其解釋為“environment positive（環(huán)境積極）”、“Lithographywith maskless deposition（無掩模沉積光刻）”、“Extremelong life,low power，and high luminance（超長壽命、省電、高亮度）”、“Any shape Patterning（任意形狀圖案）”，而且JDI正對其進行專利申請。

JDI表示已經確立了該工藝技術與設計，在保持現(xiàn)有FMM-OLED的超薄輕量、高對比度、高速響應特征的同時，還解決了壽命老化問題，并進一步實現(xiàn)了高孔徑比、高峰值亮度和高清晰度。

事實上據(jù)美國供應商表示，這種JDI雖然走通光刻OLED發(fā)光層制作工藝流程，但是目前看來在量產成本和量產性上仍有一些不足的地方。韓國的供應商也表示，如果按照JDI這種制作流程，仍然還是采用鍍膜工藝，幾乎每制作一種顏色，都需要封裝一次，并且對封裝層進行拋光后清潔后才可以進入到下一套工序，這種頻繁進出蒸鍍機的工藝流程，對真正量產時的生產效率、產品良率是不是有幫助，生產成本能不能覆蓋其性能提升帶來的綜合效益，仍有待評估，但至少給了行業(yè)一條較為清晰的工藝路線，就是發(fā)光層是可以通過光刻工藝來實現(xiàn)的。

實際上，OLED面板企業(yè)和OLED材料界更多的還是聚焦于更新OLED的材料配方，找到真正可以完全復現(xiàn)RGB彩色濾光膜量產工藝的OLED發(fā)光材料，那么就完全能夠使用包括噴墨打印、各種旋轉涂布、噴淋涂布、狹縫刮涂、轉印、自流平等極低成本的成膜技術，再通過光刻、等離子蝕刻等經濟的精密圖形加工方式，來大批量低成本的生產OLED顯示器件。

事實上業(yè)界對于OLED發(fā)光材料的包覆技術也早有突破，但在如何處理包覆蛋白質材料與外界的環(huán)境兼容性方面，仍有一定的難度。

而且高分子材料領域任何一種分子結構的變化，要在全電化環(huán)境下做出系統(tǒng)性的測試，也并不是一家兩家研究機構的實驗室就能完成，還需要聯(lián)合裝備設備商、材料商、面板制造商、系統(tǒng)集成商一起來聯(lián)合攻克才行，畢竟能像蘋果這種公司樣，有能力整合全行業(yè)的實驗室為自己的團隊使用，還有自己獨特的顯示方案系統(tǒng)平臺與標準制定能力的企業(yè)，行業(yè)里還能有所建樹，可能就只有特斯拉和微軟了。

不過至少目前的狀況來講，全球面板廠商一起上陣來攻克OLED蒸鍍技術的趁勢，對于提振大多數(shù)遲遲不能盈利OLED面板廠商和相關投資方信心，還是有著極大的幫助。至于未來真的有沒有機會實現(xiàn)OLED顯示技術替代現(xiàn)有的LCD顯示技術，還得看OLED發(fā)光材料配方廠商有沒有信心，其實對于面板制造行業(yè)來講，大部分量產技術都已經十分成熟，除了理解能力足夠的工程師隊伍齊備外，還可以優(yōu)化的空間實在太小了……

編輯：黃飛

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