

慧产科技集团
官方公众号
招商洞察
招商热点精准洞察
慧立方
聚智慧、立产业、兴地方
相比传统的LCD显示屏,OLED显示技术有明显的优势,已经是手机、平板等显示屏的主流技术。OLED采用非常薄的有机材料涂层和玻璃、柔性有机基板或者硅基基板,当有电流通过时,这些有机材料就会自发光。因此,相比LCD屏,OLED显示屏幕可以做得更轻、更薄,具有LCD不具备的广视角,以及响应时间更快,发光效率更高,能耗更低,生态环保等一系列优点,可以制作成曲面屏,从而给人们带来不同的视觉冲击。
在过去相当长一段时间内,直接发光的FMM工艺已经成为OLED显示面板的主流制造技术。近期,一则“中日韩打响“无FMMOLED”技术突围战”的报道在业界掀起不小的波澜。更有媒体称“该技术不仅是LG重夺中尺寸面板话语权的关键一役,更将重塑全球OLED制造格局”。
为此,记者采访了国内率先从事无FMMOLED技术开发的广州奥视技术有限公司(以下简称广州奥视)的总经理张军先生。据张军介绍,广州奥视在无FMM光刻OLED领域已经完成了相关工艺技术的中试验证和高亮度MicroOLED屏的批量生产,突破了器件结构、光敏材料、高精度有机图案化光刻工艺等一系列技术瓶颈,目前正在规划一条12英寸硅基OLED的产线建设,计划在2026年量产15000尼特~25000尼特亮度、10000PPI以上像素密度的MicroOLED微显示屏,以下是本次采访的详细内容。
一、OLED生产工艺的演进史
在无FMMOLED推出以前,OLED面板生产中主要包括两种规模化量产的工艺路径,一种是早期的WOLED(白光加彩膜)间接发光工艺,一种是后来逐步发展成熟的FMM(精细掩膜)直接发光工艺。
WOLED工艺主要发光原理是R、G、B先合成白光,再通过彩膜折射出R、G、B。WOLED的优点是技术成熟,缺点是发光效率低、功耗大、寿命短。目前主要应用于面向AR、VR、MR等智能穿戴设备的硅基OLED微显示屏(即MicroOLED)的生产上。
FMM直接发光OLED工艺采用用精细掩膜来定义像素图案,在高精度的蒸镀环节中,RGB发光材料通过FMM上预先设定的空位沉积到基板的相应位置。直接发光的FMMOLED显示屏的发光效率、寿命、功耗等核心技术指标明显优于间接发光的WOLED屏,目前已经广泛应用于手机屏等中尺寸的OLED屏生产中。
由于FMM本身的设计和制造过程复杂昂贵,而且FMM工艺在生产大尺寸的OLED屏或者极小尺寸的MicroOLED屏时,会因为FMM自身重力导致对位不准或者因像素密度极高所造成塞孔等原因使得FMM无法实现大尺寸屏或者极小尺寸屏的规模化量产,因此,无FMM的直接发光工艺成为OLED领域的重要研究方向。
目前,短时间内有望实现无FMMOLED屏量产的工艺路径只有喷墨打印和图案化光刻这两种。因为喷墨打印很难实现高像素密度的OLED生产,业界最看好的是无FMM的图案化光刻工艺(简称光刻OLED工艺)。
近年来,包括日本JDI、广州奥视技术、韩国三星、欧洲IMEC在内的多家企业及研究机构,一直在研究无FMM的光刻OLED生产工艺,并且取得了一系列具有里程碑意义的重大技术突破。例如,据行业媒体报道,业界无FMM光刻OLED工艺生产的MicroOLED屏的像素密度在3000PPI以上,孔径比(开口率)提升到70%,单色亮度在10万~20万尼特,全彩亮度可达6万尼特。
二、无FMM光刻OLED工艺的性能及成本优势
1.无FMM光刻OLEDvsFMMOLED
无FMM光刻OLED与FMMOLED工艺的区别起始于像素定义层,其首先进行单一原色整面蒸镀,然后选择性地除去基板上不需要保留的部分,此后将该过程再重复两次实现三原色的全彩图形化。一句话总结,无FMM的光刻OLED采用常规半导体工艺中的光刻胶替代精细掩膜来定义像素图案。
相比FMMOLED,无FMM光刻OLED的主要优点包括:
●制程逆转:传统FMM需通过金属掩模沉积RGB像素,精度受限于模板张网技术;光刻OLED先整体沉积有机材料层,再通过半导体光刻工艺精准蚀刻图案,消除物理形变导致的混色问题;
●性能跃迁:JDI公开的验证数据显示,该技术可使开口率从传统FMM的小于30%可提升至光刻OLED的大于70%,实现发光效率与亮度的倍增。
2.无FMM光刻MicroOLEDvsWOLED
光刻OLED在阳极成膜之后,先直接整体沉积有机材料层R或者G或者B,再通过光刻精准蚀刻图案,使得开口率从WOLED的小于30%提升到大于70%以上。光刻OLED工艺可以使像素密度超过10000PPI,亮度超过20000尼特,寿命达到传统白光加彩膜WOLED屏的三倍以上。更重要的是,光刻OLED工艺的工序比WOLED减少了50%,故良率大幅提升。据张军介绍,以奥视0.5“的光刻OLED屏为例,在10000尼特亮度以上时,良率仍可保持80%。
3.MicroOLED领域无FMM光刻OLED的成本优势
对于广泛应用于AI+AR、MR等穿戴式终端领域的MicroOLED屏,无FMM光刻OLED工艺能大幅度降低MicroOLED屏的成本。当FMM用于MicroOLED生产时,需要实现非常高的精度(可达上万PPI),导致FMM本身的成本很高,而且每片FMM使用寿命短,从而使得基于FMM工艺的MicroOLED屏售价高达数千美金,难以适用于消费电子领域。
目前业界WOLED厂商的主打产品一般亮度都在1500–5000尼特之间。WOLED工艺在生产5000尼特亮度的MicroOLED屏时良率极低,也存在售价昂贵的问题。在据媒体报道,索尼1.3英寸、5000尼特亮度的WOLED屏售价高达350美金。
根据张军介绍,无FMM光刻OLED屏在提升亮度的同时,大幅度降低了产品成本。以奥视为例,对于AR眼镜采用的0.5“和0.7”的2K光刻OLED屏,市场售价将和市面上现有相同尺寸的WOLED相同,但是,亮度提升了数倍,高达10000尼特以上。对于MR头显终端所需的1英寸以上的微显示屏,则售价便宜50%以上。
三、中、日、韩在无FMM光刻OLED技术上的竞争博弈
在无FMM光刻OLED阵营中主要代表企业包括日本JDI(其技术称之为eLeap)、韩国三星(其技术称之为RealRGB)、以及广州奥视(其技术称之为POLED)和苏州维信诺(其技术称之为ViP)等。据媒体报道,韩国LG计划通过授权JDI的技术,进入这一赛道。以上中、日、韩三国的企业在光刻OLED竞争中选择的商业化路径又各不相同。
JDI已经连续12年亏损,因为财力所限,放弃了自建产线的做法,采用将eLeap技术授权给第三方生产,收取专利许可费和提成的商业模式。索尼是全球WOLED的垄断巨头,面对近年来WOLED销售火热、产能紧缺的局面一直拒绝扩产。张军认为,一个合理的猜测是索尼极有可能通过并购JDI,直接进入到光刻OLED赛道。
据了解,三星目前正在建设12英寸产线,主要面向MicroOLED应用,量产时间预计在2026年三季度。LG显示正在将韩国坡州E4电视产线改造为无掩模OLED技术试验场,通过导入日本JDI开发的eLEAP光刻工艺,替代传统精细金属掩模板(FMM),产品主要应用于车载与手机屏,量产时间预计在2028年。
维信诺已经将光刻OLED技术应用于8.6代线的工艺中,预计2026年实现大规模量产,产品和LG选择的也是一样,即中尺寸面板及车载显示领域。据张军介绍,广州奥视正在规划建设一条月处理5000片晶圆的12英寸MicroOLED产线,主要生产AI+AR及XR头显终端的微显示屏,量产时间预计在2026年下半年。
四.无FMM光刻工艺的量产将成为中国OLED行业的“成年礼”
无FMM的光刻OLED工艺是全球OLED显示领域的重大技术突破,也是新型显示技术的一个重要发展方向。同时,人工智能时代,AI+AR的蓬勃发展以及虚拟现实等应用的发展对OLED显示技术提出了更高的要求。早在2019年欧洲IMEC的研究报告就指出,光刻OLED是未来AR等头显终端显示器的主流生产工艺。韩媒更是宣称该技术“将为中尺寸面板及车载显示领域提供颠覆性解决方案”。
从应用场景上来看,无FMM光刻OLED工艺可以应用于不同尺寸的OLED屏生产中,特别是在平板电脑、车载显示屏、智能眼镜、智能穿戴设备终端的微显示屏领域,相比传统OLED屏具有显著的性能和性价比优势。三星董事长李在镕曾经指出,光刻OLED未来有可能占据整个面板行业50%的市场份额,因此三星将全力冲刺这一赛道。
奥视技术总经理张军认为,无FMM光刻OLED工艺的产业化是中国显示产业的重大发展机遇,也是中、日、韩争夺OLED面板话语权的关键一役,其结果完全有可能重塑全球OLED制造格局。在此之前,无论是FMMOLED还是WOLED工艺,均是日、韩首先实现技术突破,中国企业随后追赶。但在无FMM光刻OLED领域,中国与日、韩完全处于相同起跑线上。无论是从专利布局还是产线建设方面都走在了国际前列。随着一批中国企业砥砺前行,预计将在2026年与三星同步实现新一代无FMM光刻OLED的规模化量产,这一具有历史意义的壮举将成为中国OLED行业的“成年礼”。
阅读 328