大尺寸OLED趋势下，面板制造创新技术之争

OLED已经正式进入中尺寸竞争赛道。数据显示，在平板电脑和笔记本电脑OLED屏幕的带动下，2024年大尺寸OLED出货量同比增长124.6%；平板电脑OLED出货量将同比增长294.0%，OLED显示器的出货量将同比增长139.9%，预计到2031年，移动PC市场的OLED显示屏年均复合年增长率将达到37％。

与之相应，各大厂商加大对高世代OLED工厂的投资。目前，三星已布局两条8.6代用于IT设备的OLED产线；京东方于今年投建国内首条第8.6代AMOLED生产线；维信诺也于今年投资建设8.6代OLED面板生产线，设计产能为每月32000片基板。

面对市场OLED显示屏需求的持续增加，大屏化趋势对显示效果、成本、产量等方面需要的提升，QD-OLED、垂直蒸镀、无掩膜光刻、印刷技术等新兴应用或技术路线成为开拓OLED产业的驱动力。

三星从2019年起开始致力于研发量子点OLED技术，并于2022年推出第一代量子点OLED面板，于今年完成了第三代QD-OLED技术与性能的升级。

在一台QD-OLED显示设备中，蓝色OLED作为光源，通过量子点（QD）将部分蓝色光转换为红色和绿色光，从而实现全彩色显示。不同于LCD，LED背板所发出的光必须经过多层偏振、液晶二极管和彩色滤光片；也不同于常规OLED，RGB有机发光材料本身的损耗与使用寿命差异，在色域与色彩表现上存在不足。QD-OLED结构使得蓝色OLED发光源的色彩转换极其高效和均匀，得到纯度极高且分散开来的RGB光输出。

来源：势银膜链

目前市场上除了三星，还有索尼和夏普两家企业布局QD-OLED面板。不过，QD-OLED显示器在市场竞争中并不具备优势。一方面受制于技术难题。QD-OLED面板的结构比较复杂，直接在OLED发射器上沉积量子点并不简单，此外，高效的蓝色发射体尚未开发出来并实现商业化，这就导致了QD-OLED面板成本居高不下。

另一方面是市场压力。在大尺寸面板上，LCD技术仍然是主流。维信诺、京东方、三星等都在建设面向IT设备的8.6代生产线生产用于显示器的OLED面板，其他技术手段，如LG的WOLED面板，也具备一定的竞争力。

在OLED面板制程中，蒸镀工艺制约着OLED的良率和产能。随着当下世代线的增加，原先应用于小尺寸的水平蒸镀技术似乎难以应对。水平蒸镀工艺存在“重力下垂”的技术瓶颈。当水平放置时，在重力的作用下FMM（FMM是超薄的金属遮罩）中间与边缘存在一定的偏移量，而且FMM尺寸越大偏移的幅度越明显。一旦FMM板出现重力变形，整张玻璃基板上的OLED蒸镀沉积厚度和形状就会出现不一致的现象，导致面板难以“形成像素点”、“保持像素点分辨率PPI”、“保证像素点的良率”。

因此，将FMM板转换一个方面，以“垂直蒸镀”的方式看起来是在成本上最友好的优化流程方案。垂直蒸镀工艺则将FMM垂直放置，FMM和玻璃基板形变小，蒸镀更均匀，像素位置精度(PPA)更高，混色更小，同时可以提升分辨率，降低功耗、成本。

不过，垂直蒸镀同样带来许多技术难题。垂直蒸镀要求更高的温度输送气化的有机物，这些有机物可能会在过多的热量环境产生特性的变化；另外，确保重复蒸镀2米以上的8.5代玻璃基板的蒸镀工艺，并在无损伤的情况下移动的物流技术也并非易事。

从实际应用情况看，目前只有JDI拥有一条垂直蒸镀工艺低世代量产线，主要用于生产手表用的OLED，在高世代产线上没有量产的案例。今年，日本真空设备制造商爱发科拆除了安装在京畿道平泽Hyungok工厂的第八代垂直OLED蒸镀设备。该设备由三星显示通过与爱发科的联合投资制造，以验证垂直蒸镀工艺。作为最先尝试垂直蒸镀工艺的公司三星，此次终止行为似乎暗示了垂直蒸镀技术难以真正应用于高世代线的大规模生产。

精细金属掩膜FMM是表面布有大量小孔的金属薄板，是传统OLED蒸镀工艺的核心设备，负责引导OLED发光材料的定向沉积。但FMM也带来了精度限制大、材料利用率较低等一系列问题，进而限制了现有OLED显示器的像素密度、亮度和寿命表现。从产业链看，全球FMM掩膜版有90%以上的市场份额被日本印刷株式会社（DNP）垄断，包括韩国SDC、LG Display以及国内主要OLED厂商都要与其签订排他协议，另外，制造FMM的关键材料Invar合金仅有日本日立金属（HitachiMetals）一家企业生产。这种程度的垄断也造成FMM掩膜版始终处于供不应求的处境。

面对FMM的多重挑战，尤其在当下各大面板厂入局大尺寸OLED的时刻，无FMM技术开始受到关注。无FMM OLED采用光刻工艺构建RGB像素发射层和公共层，精度大幅度提升，OLED面板的有效发光面积和亮度表现也随之增加。这也意味着同样的亮度下，驱动电源的功率可以大幅降低，从而极大地提升了OLED发光层的工作时长，让整个器件的使用寿命得到了极大的提升，同时工艺环节的减少亦可以降低生产成本。

除了面板效率与寿命的提升，光刻或其它非接触式蚀刻技术还有个最大的特点，就是不再限制OLED面板的基板尺寸，一旦该工艺突破，完全可以兼容现在的8代至11代面板产线，实现真正全尺寸OLED面板的大规模量产。

但是目前，无掩膜光刻技术尚未实现商业化，进展较快的是JDI和维信诺。今年，日本显示器公司JDI称，其采用无掩膜光刻技术的eLEAP技术现阶段试产良率已经超过60%，预示着其量产可行性。

维信诺已经在6 代生产线上构筑了非 FMM RGB OLED技术“ViP”的试验线。上个月底，维信诺签署了一项规模达550亿元人民币的第8代OLED项目投资MOU。

另外，三星也开始在该技术上布局。今年，三星显示从美国Orthogonal公司购买了五项不需要使用精密金属掩模（FMM）的RGB有机发光二极管（OLED）制造所需的专利。这些专利属于显示行业中所称的无FMM方式的RGB OLED技术，预示着三星将研发方向转为“无FMM”型OLED。

国内印刷OLED市场主要由TCL华星主导，早在2013年提出了印刷显示概念。2018年，其牵头组建国家印刷及柔性显示创新中心，旗下广东聚华投建广州4.5代印刷OLED试验线，将这一技术作为未来大尺寸OLED量产技术的主要开发方向。2024年，TCL华星选定5.5代医疗设备显示屏作为其首款印刷OLED产品，预计今年年底开始量产。明年将增加喷墨打印OLED型号数量，并在年底前决定是否推进8.5代（2200x2500mm）喷墨打印OLED“t8项目”。

除了TCL华星之外，京东方在印刷OLED上有相关布局。京东方在合肥搭建了蒸镀W-OLED、印刷OLED试验线，研发出全球首款55英寸8K印刷式OLED、95英寸8K W-OLED、55英寸8K印刷式AMQLED等。

从性能表现看，印刷OLED所采用的RGB排列，可实现最好的画质，并通过精确的打印技术，将发光区域扩大至50%-60%，有效提升了发光效率，进一步降低了整体功耗。

从技术路线来看，随着世代线的增加，传统蒸镀OLED工艺中真空腔体的尺寸相应扩大，在技术与成本上都面临巨大挑战。而印刷OLED大幅减少了真空腔体的需求，且材料利用率显著高于传统蒸镀技术，其制程可通过增加打印头的数量，灵活应对不同尺寸面板的生产需求。

从应用市场看，印刷OLED是一种低成本方案，而且结合量子点技术，可以制成QD-OLED的器件，进一步提高色域。

理论上印刷OLED工艺更具规格、成本优势，材料利用率也高，投资比蒸镀工艺更少。尤其是在实现规模量产之后，预期成本会大幅下降，和蒸镀OLED会有一个明显的对比。

不过，印刷OLED也有诸多技术挑战，需要从背板、材料、工艺、设备、设计、系统等进行系列技术攻关，即需OLED油墨化配方、喷墨印刷设备、可溶性OLED材料及喷墨印刷技术、薄膜封装技术、氧化物TFT背板技术以及驱动补偿技术等方面的全方位配套。目前因前期技术难度高、印刷OLED材料性能、无法完全避免的蒸镀工艺等挑战，鲜有企业愿意去投入，难以形成规模效应。因此，如何在消费电子领域形成产业联动，也是推动印刷OLED真正实现落地量产亟待解决的问题之一。

基于此，势银（TrendBank）将于2024年12月11日-12日在浙江宁波举办势银（第五届）新型显示技术及供应链产业年会暨先进功能材料&装备产业大会。

来源：势银膜链

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