光刻路線，打通OLED全尺寸之門？

當前，在競爭日趨白熱化的OLED領(lǐng)域，繼傳統(tǒng)FMM（精細金屬掩模版）蒸鍍和印刷顯示之外，被視為OLED第三條路線的“無FMM光刻技術(shù)”正在成為讓OLED顯示界寄予厚望的新焦點。2023年以來，多家半導體顯示企業(yè)宣布將使用半導體光刻工藝而非FMM的OLED技術(shù)。

那么，有望攻克傳統(tǒng)OLED軟肋的“光刻”路線，究竟能否為OLED顯示開辟出一條極具未來前景的新航道？近日，多位業(yè)內(nèi)專家向《中國電子報》記者指出，無FMM光刻OLED路線如果成功商業(yè)化，將有望進一步拓展OLED的應(yīng)用領(lǐng)域，把OLED產(chǎn)業(yè)推向下一個階段。

束縛OLED的“軟肋”逐步浮現(xiàn)

目前，OLED顯示技術(shù)勢頭正盛，尤其AMOLED已在小尺寸領(lǐng)域占據(jù)半壁江山。Omdia數(shù)據(jù)顯示，2022年全球OLED面板市場規(guī)模為433億美元，預計到2027年市場規(guī)模將達到577億美元。但OLED要想在顯示界“更上一層樓”，未來的重頭戲會聚焦于中大尺寸方向，以搶占更大的市場空間。

“當前，AMOLED技術(shù)已經(jīng)在6代產(chǎn)線和智能手機應(yīng)用領(lǐng)域取得成功，但要從迭代技術(shù)成為主流技術(shù)，AMOLED還需要向其他應(yīng)用領(lǐng)域擴展?jié)B透?！敝袊鈱W光電子行業(yè)協(xié)會液晶分會常務(wù)副秘書長胡春明向《中國電子報》記者表示，中大尺寸的IT產(chǎn)品是下一步AMOLED技術(shù)合適的攻關(guān)方向，因為經(jīng)濟切割尺寸的需要，現(xiàn)有的6代產(chǎn)線需升級到8.5+代產(chǎn)線。8.5+產(chǎn)線目前仍采用6代產(chǎn)線水平蒸鍍的方式，但蒸鍍設(shè)備十分昂貴，而垂直蒸鍍的方式還有一些問題沒有根本解決。

在OLED向更大尺寸和更高世代線的方向突破時，具有高附加值和高技術(shù)壁壘的FMM（即精細金屬掩膜版）成為一道無法繞開的“壁壘”。

據(jù)了解，OLED面板量產(chǎn)的主流方法是真空蒸鍍工藝，而FMM作為用于OLED核心蒸鍍制程的消耗性核心材料，可解決蒸鍍有機材料RGB三基色的微米級像素陣列涂布，直接決定了AMOLED顯示屏的分辨率、顯示效果、生產(chǎn)良率。FMM是中小尺寸柔性O(shè)LED生產(chǎn)中不可或缺的材料，也是形成高分辨率像素的必備零部件。

地位如此重要的FMM，卻也成為綁在OLED生產(chǎn)企業(yè)頭上的“緊箍咒”。需要指出的是，目前日本印刷株式會社（DNP）壟斷了全球FMM 90%以上的市場份額，包括韓國三星顯示、LG Display以及國內(nèi)主要OLED面板廠商只能與日本DNP簽署相關(guān)排他性協(xié)議。另外，制造FMM的關(guān)鍵材料Invar合金僅有日本日立金屬（HitachiMetals）一家企業(yè)生產(chǎn)，而且還不能大面積拼接。為了避免FMM在蒸鍍期間變形，目前6代產(chǎn)線幾乎已是FMM的極限尺寸。

另辟蹊徑，“光刻”路線一夜成名

在技術(shù)快速迭代的半導體顯示領(lǐng)域，創(chuàng)新才是硬道理。當舊路線變成阻礙，新路線便會脫穎而出。

“蒸鍍工藝所需要的FMM供給資源十分有限且容易受制于人，因此無需使用FMM的光刻路線日益受到一些面板廠的關(guān)注，并最終成為其戰(zhàn)略選擇?！焙好髡f道。

去年5月，日本顯示器公司（JDI）突然宣布，公司開發(fā)出了使用無掩模沉積和光刻技術(shù)的OLED技術(shù)，并將其命名為“eLEAP”。JDI表示該技術(shù)不使用FMM，但卻可以更精確地對RGB像素進行圖案化。同年8月，eLEAP樣品被交付客戶，并計劃于2024年開始量產(chǎn)。今年4月，JDI宣布與中國面板企業(yè)惠科HKC簽署戰(zhàn)略聯(lián)盟諒解備忘錄，雙方的合作內(nèi)容包括共同開發(fā)下一代OLED技術(shù)。

實際上，無FMM光刻技術(shù)路線已經(jīng)在OLED顯示圈引起了不小震動，也受到了包括三星顯示在內(nèi)的多家企業(yè)關(guān)注。

今年5月，維信諾在2023世界超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會上全球首發(fā)了無精密金屬掩膜板RGB自對位像素化技術(shù)（即維信諾ViP技術(shù)）。據(jù)悉，維信諾ViP技術(shù)具有無FMM、獨立像素、高精度的特點，通過半導體光刻工藝，實現(xiàn)更精密的AMOLED像素。由于該方案在蒸鍍制程中不需要FMM，使蒸鍍制程和設(shè)備簡單化，解決了FMM對顯示屏尺寸、分辨率及其他屏體性能的限制，是超高性能、全域尺寸、敏捷交付的AMOLED量產(chǎn)升級方案。

“從產(chǎn)業(yè)界的消息來看，當前中日韓三國顯示產(chǎn)業(yè)企業(yè)都在進行光刻OLED技術(shù)的研發(fā)?！本S信諾研發(fā)總監(jiān)肖一鳴向《中國電子報》記者表示，目前維信諾已完成ViP技術(shù)驗證和量產(chǎn)工藝集成，正在合肥第六代 AMOLED量產(chǎn)線上增加投資，進行產(chǎn)業(yè)化，并于2024年上半年實現(xiàn)量產(chǎn)出貨，隨后公司將擇機建設(shè)更高世代量產(chǎn)線。

在短短一年左右的時間里，無FMM 光刻路線在OLED顯示圈開始“名聲大噪”，這讓走傳統(tǒng)蒸鍍FMM路線的玩家變得不再淡定。

今年6月初，韓國顯示產(chǎn)業(yè)協(xié)會創(chuàng)新顯示創(chuàng)新工藝項目組主任Kim Yong-seok在研討會上指出，對通過半導體光刻工藝OLED 而不使用FMM 的技術(shù)應(yīng)持謹慎態(tài)度，因為在今年的SID上，多家企業(yè)宣布使用半導體光刻工藝而不使用FMM的OLED技術(shù)。另外，有業(yè)界觀點認為，如今韓國在OLED行業(yè)已經(jīng)建立了基于FMM的像素結(jié)構(gòu)專利壁壘，一旦光刻OLED技術(shù)商業(yè)化，行業(yè)可能會發(fā)生結(jié)構(gòu)性轉(zhuǎn)變，那么之前的專利壁壘或?qū)⑾А?/p>

未來能否成為OLED產(chǎn)業(yè)的“萬能鑰匙”？

“無FMM光刻OLED路線的核心優(yōu)勢在于使用半導體光刻工藝制備獨立的、高密度的顯示像素，該路線有望突破FMM制備過程中存在的顯示亮度、密度的‘天花板’。利用該技術(shù)制備的AMOLED面板，可具有更高的分辨率和亮度，以及更好的色彩表現(xiàn)力。”賽迪智庫集成電路研究所主任耿怡在接受《中國電子報》記者采訪時表示。

目前來看，被視為OLED第三條路線的“無FMM光刻技術(shù)”具備的潛在優(yōu)勢主要體現(xiàn)在性能、應(yīng)用和成本三個方面。在性能方面，該技術(shù)路線顯著改善了OLED顯示的峰值亮度、分辨率、壽命和功耗；在應(yīng)用方面，突破了FMM對顯示屏形狀的限制，允許將屏幕設(shè)計為自由形狀，可以覆蓋從VR/AR微小尺寸到電視等超大尺寸的全應(yīng)用領(lǐng)域；在成本方面，解決了FMM費用高、交期長、起訂門檻高的痛點，擁有新的量產(chǎn)優(yōu)勢，運營成本低。

鑒于上述潛在優(yōu)勢，“光刻”路線將對OLED產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生怎樣的影響？

在肖一鳴看來，該技術(shù)將成為OLED產(chǎn)業(yè)應(yīng)用擴大化的重要切入點，并推動AMOLED產(chǎn)業(yè)進入下一個階段。可以說它是一把萬能鑰匙，能解決OLED顯示從微小到中大尺寸的“堵點”技術(shù)問題，打開通路，實現(xiàn)新的突破和發(fā)展。

“如果光刻OLED技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，將會加速OLED向中大尺寸應(yīng)用滲透的進度?！辈贿^，胡春明也向記者指出，目前無FMM光刻技術(shù)主要的不足是缺乏量產(chǎn)經(jīng)驗，需要進行必要的中試驗證。

“該技術(shù)的前景令人興奮，但是否會帶來翻天覆地的變化，還有待觀察?；贔MM路線生產(chǎn)的OLED顯示面板已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用于智能手機、手表等領(lǐng)域，產(chǎn)線相對成熟，成本控制更具優(yōu)勢?！惫⑩M一步解釋道，該技術(shù)屬于新興技術(shù)，目前還未有產(chǎn)線投入量產(chǎn)，在量產(chǎn)實現(xiàn)過程中，生產(chǎn)效率、設(shè)備成本、良率提升、材料體系探索等方面還有待進一步觀察?！盁oFMM光刻OLED路線商業(yè)化成功后，有望進一步擴展OLED的應(yīng)用范圍?！?/p>

但與此同時，也有業(yè)內(nèi)人士向記者表示，對無FMM光刻技術(shù)持保守態(tài)度，它本質(zhì)上還屬于蒸鍍工藝，最大的問題就是相當于把現(xiàn)行工藝延長了三倍，由此會帶來各種工藝損耗，而良率也是一大挑戰(zhàn)。

其中，針對日本JDI的eLEAP技術(shù)，就有供應(yīng)商提到，如果按照這種制作流程，仍然還是采用鍍膜工藝，幾乎每制作一種顏色，就需要封裝一次，并且對封裝層進行拋光、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(chǎn)時的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品良率、綜合效益有何影響，仍有待評估。但至少，eLEAP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。

談及不同OLED技術(shù)路線的未來趨勢，胡春明強調(diào)，中大尺寸OLED技術(shù)路線——包括蒸鍍、無掩膜光刻和印刷都各有優(yōu)缺點，關(guān)鍵是企業(yè)要做出自己的戰(zhàn)略選擇并有能力引領(lǐng)上下游通力合作，才能最終實現(xiàn)領(lǐng)先。

“無FMM光刻OLED路線將會是接下來一段時間的研究熱點，隨著更多的企業(yè)進入，該技術(shù)有望更加完善和成熟?？偟膩砜?，目前OLED產(chǎn)業(yè)的競爭格局仍將維持較長一段時間，創(chuàng)新能力的提升將是企業(yè)間競爭的焦點和關(guān)鍵?！惫⑩蛴浾哒f道。

作者丨楊鵬岳

編輯丨邱江勇

美編丨馬利亞

監(jiān)制丨連曉東