一文解析8.5代OLED蒸鍍技術(shù)

　　產(chǎn)業(yè)咨詢公司都有信息在說，三星顯示和LG顯示著手8代蒸鍍機(jī)開發(fā)，將研究新一代IT用8.5代OLED蒸鍍技術(shù)（IT用OLED是指適用于平板電腦和筆記本電腦等IT產(chǎn)品的OLED）。

　　SDC是聯(lián)手日本ULVAC進(jìn)行8.5代蒸鍍機(jī)開發(fā)，LGD則是聯(lián)手韓國Sunic system進(jìn)行開發(fā)，而日本DNP也已著手8.5代FMM（Fine Metal Mask）的開發(fā)。

　　SDC為中小尺寸OLED市占率第一的公司，而DNP是獨(dú)供其FMM的廠家，LGD也是中小尺寸OLED主流生產(chǎn)商。

　　而這些引領(lǐng)全球中小尺寸OLED產(chǎn)業(yè)的廠家著手8.5代OLED開發(fā)，意味著其商用逐漸可視化。

　　此趨勢主要來自于中小尺寸OLED市場的擴(kuò)大。

　　此前中小尺寸OLED的增長主要來自于手機(jī)應(yīng)用，但隨著手機(jī)市場逐漸趨于飽和，手機(jī)市場的OLED滲透率逐步擴(kuò)大。

　　面板業(yè)界將目光轉(zhuǎn)向了平板和筆記本電腦市場。

　　平板和筆記本電腦現(xiàn)主要以LCD為主力，尺寸在10~17英寸，有望成為超越手機(jī)應(yīng)用的更大市場。

　　但關(guān)鍵在于量產(chǎn)能力和價(jià)格。

　　雖OLED在色域、應(yīng)答速度、設(shè)計(jì)等方面比LCD更具優(yōu)勢，但良率和價(jià)格是個(gè)大缺點(diǎn)。

　　為了更具競爭力的價(jià)格，需要切換到8代以上線實(shí)現(xiàn)大批量供應(yīng)。

　　8.5代線玻璃基板大小為2200*2500mm，而6代線是1500*1850mm。

　　基板越大，一次可制造出的面板數(shù)量就越多，可節(jié)省制造時(shí)間和成本。

　　業(yè)界推測8.5代OLED面板量產(chǎn)約在2023~2024年，截至今年完成8代OLED制造設(shè)備和材料后，2023年開始正式跨入量產(chǎn)。

　　8.5代OLED轉(zhuǎn)換對標(biāo)的是平板、筆記本電腦和顯示器等IT產(chǎn)品應(yīng)用，將會加速LCD市場萎縮和OLED市場擴(kuò)大。

　　大世代的蒸鍍方案花落哪家？

　　迄今為止，OLED智能手機(jī)等主要使用第6代（1500x1850mm）半切式（G6H）水平蒸鍍技術(shù)。

　　因此，雖然有觀點(diǎn)認(rèn)為8.5代全切式垂直蒸鍍機(jī)在經(jīng)濟(jì)性方面會更好，但在設(shè)備開發(fā)方面并不容易。

　　但為了應(yīng)對不確定性，水平蒸鍍技術(shù)也很有可能同時(shí)開發(fā)。

? ? ? 根據(jù)韓媒Thelec報(bào)道，三星顯示最近要求日本Canon Tokki確保開發(fā)2臺IT用8.5代OLED半切（G8.5H）水平方式蒸鍍機(jī)所需的Slot。（Slot是在簽訂購買意向書 （LOI）和正式訂單 （PO） 之前的口頭請求）

　　業(yè)界也對三星顯示的“確保Slot”要求表示：“這意味著將研究IT用8.5代OLED蒸鍍技術(shù)?！?/p>

　　“另據(jù)報(bào)道，Canon Tokki一直在正式訂貨時(shí)進(jìn)行開發(fā)和供應(yīng)設(shè)備的立場，而不是與三星顯示共同開發(fā)蒸鍍機(jī)。因?yàn)?，如果全球蒸鍍機(jī)第一大廠商Canon Tokki與三星顯示共同開發(fā)設(shè)備的話，今后向其他面板廠商銷售設(shè)備時(shí)，合同內(nèi)容中可能會包含成為絆腳石的條款。Canon Tokki如果想向LG顯示以及京東方等中國面板廠商銷售8.5代OLED蒸鍍機(jī)，最好不受特定面板廠商的約束?！?/p>

　　水平蒸鍍的痛點(diǎn)：重心下垂

　　三星之所以要嘗試垂直蒸鍍，是因?yàn)槠浒l(fā)現(xiàn)在傳統(tǒng)的、廣泛使用的“水平蒸鍍”作業(yè)方法中，8.5代線上高精度精細(xì)金屬掩模（FMM）出現(xiàn)了不可接受的“重心下垂”。

　　如果通俗的解釋就是，F(xiàn)MM是一張很大、擁有數(shù)千萬到數(shù)億（如果面向大量中小尺寸8K屏幕，可能高達(dá)十億）量級網(wǎng)眼的超精細(xì)、高精度、高平整度、高清潔度的“金屬網(wǎng)”。

　　而這樣一張F(tuán)MM網(wǎng)，在8.5代線這么大的長寬尺度上，水平放置，由于重力的影響，產(chǎn)生了“平整度問題”，即出現(xiàn)了中心點(diǎn)附近的弧度彎曲。

　　FMM在OLED面板制造過程中的價(jià)值主要是“形成像素點(diǎn)”、“保持像素點(diǎn)分辨率PPI”、“保證像素點(diǎn)的良率”。

　　其中，良率指標(biāo)主要包括“沉積性狀的完整”。而沉積性狀中，最大的問題是“厚度均勻性”。

　　一旦，F(xiàn)MM板出現(xiàn)重力變形，顯然整張玻璃基板上的OLED蒸鍍沉積厚度和性狀就會出現(xiàn)“不一致”的現(xiàn)象。

　　如果FMM從水平位置變成垂直位置，這種“超薄平板中心凹陷”的重力效應(yīng)就基本會消失——但是，媒體報(bào)道也指出“業(yè)內(nèi)沒有垂直沉積的經(jīng)驗(yàn)可循”。

　　垂直沉積方式，是不是面臨更多的材料、設(shè)備和OLED凝華力學(xué)變化等諸多方面的新問題，值得進(jìn)一步觀察。

　　為什么會出現(xiàn)“重心下垂”

　　6代線OLED面板主要面向中小尺寸（目前已有的產(chǎn)品在16寸以下）切割需求；而8.5代線很可能要兼顧15英寸到75英寸的切割尺寸。

　　從LCD液晶面板到OLED面板的升級過程看，行業(yè)面臨的核心技術(shù)就是“均勻的、高可靠的OLED像素沉積”。

　　無論像素PPI是多少，基板尺寸多大，F(xiàn)MM的首要的應(yīng)用流程需求就是“高度光潔平整”，這一點(diǎn)是不可回避的問題。

　　而這一點(diǎn)決定了OLED像素蒸鍍沉積的成功率。

　　在更多面向大尺寸切割的時(shí)候，F(xiàn)MM對應(yīng)于最終產(chǎn)品切割邊角料部分的“非像素孔隙”的具有更強(qiáng)支撐力結(jié)構(gòu)的部分占比就會減少。

　　同時(shí)，在大尺寸應(yīng)用中，OLED蒸鍍的像素開口也會更大，F(xiàn)MM板每一個(gè)網(wǎng)眼的跨度也會增加。

　　這些因素進(jìn)一步導(dǎo)致8.5代線上OLED蒸鍍用FMM在水平方向上可能出現(xiàn)的重力變形概率增加。

　　但是，困難再多，都不如“實(shí)踐”來的最直接：即已經(jīng)實(shí)現(xiàn)8.5代線量產(chǎn)OLED大尺寸面板的LG是怎么做沉積過程的呢？

　　早期時(shí)候，LG的8.5代線是采用“四分之一“蒸鍍方案（G8.5Q）的：即其蒸鍍過程實(shí)際是切割之后的1/4大小8.5代線玻璃基板。

　　甚至最早的4.5代線OLED面板線，為了降低蒸鍍沉積工藝難度，都用過四分之一、二分之一切割后蒸鍍沉積的方案。

　　但是，目前業(yè)界主流6代線已經(jīng)采用”二分之一“蒸鍍方案（G6H），在效率上獲得大幅提升。

　　不過，業(yè)內(nèi)也還有多種技術(shù)方案探討。

　　比如，最直接的是增加FMM基板自身的“剛性”；再例如，蒸鍍平臺增加對抗重力形變的“預(yù)應(yīng)力、預(yù)結(jié)構(gòu)”等調(diào)節(jié)技術(shù)。

　　而三星嘗試的“垂直蒸鍍沉積”則是一項(xiàng)可能在成本上最友好的“優(yōu)化流程”方案。

　　畢竟如果轉(zhuǎn)換一個(gè)方向就能解決問題，而又不帶來新問題，比增加FMM剛性或者增加其它技術(shù)手段，要直接和簡潔的多。

　　在大尺寸OLED面板線建設(shè)中，三星的“FMM重心下垂”問題，其實(shí)是一個(gè)下一代OLED面板必須面對的“核心性”問題。

　　解決重心下垂，垂直沉積法到底好不好？

　　與半切式水平蒸鍍機(jī)相比，全切式垂直蒸鍍機(jī)可以減輕 FMM 中心區(qū)域因重量而下垂的現(xiàn)象，因?yàn)閷/G/B OLED 有機(jī)物蒸鍍所需的精細(xì)金屬掩模版 （FMM） 垂直于地面。

　　此外，全切式垂直蒸鍍在薄膜晶體管（TFT）工藝后，基板未進(jìn)行半切的狀態(tài)下蒸鍍有機(jī)物，使整個(gè)過程可以縮短。 但是垂直蒸鍍的量產(chǎn)性尚未得到驗(yàn)證。

　　多年來一直從事蒸鍍設(shè)備研究韓國業(yè)界相關(guān)人士稱“垂直蒸鍍方式很久以來就被判定為是不能實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)的技術(shù)”，并稱“美國設(shè)備廠商Applied Materials在幾年前幾乎無償?shù)貙⒋怪闭翦冊O(shè)備轉(zhuǎn)讓給了JDI。

　　但是我在2019年的新聞中看到，JDI在2019年2季度業(yè)績發(fā)布中，首次公布了OLED量產(chǎn)，稱“作為全球首個(gè)垂直蒸鍍方式，本月將開始正式量產(chǎn)?！?/p>

　　該技術(shù)采用韓國KPS的Mask拉伸機(jī)和PIMS的Open Mask（OMM）以及6代（1500mm x 1850mm） Half Cut的蒸鍍方式。JDI稱“垂直方式蒸鍍設(shè)備相比目前的水平方式蒸鍍設(shè)備，設(shè)備所占面積減少30%?！比缬行袠I(yè)信息全面的研究員，是否可以留言該信息的確定性？

　　在垂直蒸鍍中，需要更高的溫度才能將氣化的有機(jī)物輸送到一邊，然后蒸鍍在玻璃基板上。

　　當(dāng)熱量過多時(shí)，有機(jī)物特性可能會發(fā)生變化。

　　另外，確保重復(fù)蒸鍍2米以上的8.5代玻璃基板的蒸鍍工藝，并在無損傷的情況下移動的物流技術(shù)也并非易事。

　　雖然三星顯示向佳能Tokki邀請確保8.5代半切式水平蒸鍍Slot，但據(jù)悉，在公司內(nèi)部，開發(fā)8.5代全切式垂直蒸鍍機(jī)仍是首選。

　　Ulvac正在去年在三星顯示工廠附近確保的研究開發(fā)空間內(nèi)，開發(fā)垂直式蒸鍍機(jī)。

　　蒸鍍還是印刷？

　　對于OLED發(fā)光像素點(diǎn)的形成工藝，除了傳統(tǒng)的真空蒸鍍沉積工藝外，近10年來，業(yè)內(nèi)也在探索采用印刷技術(shù)工藝，例如激光熱轉(zhuǎn)印、噴墨印刷、卷對卷印刷等技術(shù)的“像素形成方案”。理論角度看，印刷OLED顯示的主要優(yōu)勢很明確：

　　OLED大尺寸蒸鍍的困難被繞過去，而印刷行業(yè)從來不畏懼大尺寸化生產(chǎn)；

　　蒸鍍工藝OLED材料的浪費(fèi)比更高的問題也得到了有效解決；

　　相比蒸鍍工藝，任何可能的印刷工藝都具有更短的流程、更快的速度。

　　當(dāng)然，印刷工藝也面臨一些獨(dú)有的問題：最首要的是OLED油墨的配方問題。

　　印刷過程中OLED必然涉及到油墨、墨水化，尤其是現(xiàn)在主流的噴墨印刷技術(shù)，更是必須采用OLED油墨化材料配方。

　　而在OLED顯示工作時(shí)，這些配方添加物，必然要求絕大部分“自然蒸發(fā)掉”，“只剩下墨，而沒有油（水）的殘留”。

　　目前行業(yè)還缺乏高效率、低成本、高可靠性的油墨配方。

　　另一方面，印刷設(shè)備的研發(fā)，尤其是高精度印刷過程的控制和“噴墨印刷噴嘴”的精度與壽命問題，也是重要的難點(diǎn)。

　　這方面，行業(yè)的技術(shù)積累也有待進(jìn)一步提高。

　　而目前，OLED顯示行業(yè)投資蒸鍍產(chǎn)品線占據(jù)主導(dǎo)的原因就在于“4.5-6代線上，蒸鍍OLED技術(shù)已經(jīng)高度成熟和普及”。

　　但是，從效率角度考慮，就會出現(xiàn)這種四分之一or二分之一8.5代線蒸鍍，對抗FMM重心下垂，需要更好方案的問題。

　　綜上所述，“垂直蒸鍍”其體現(xiàn)的是OLED大尺寸化制造走向普及過程中，必須考慮的“效率優(yōu)先”問題。

　　這也可能是未來印刷OLED最大的優(yōu)勢所在。