愛伊米

垂直沉積方法:三星8.5代OLED還沒找到路嗎?

9月份,據THE ELEC報道,三星正在為其8。5代線OLED面板廠,尋求採用“垂直沉積方法”的OLED蒸鍍工藝。

作為全球第一大的OLED面板供應商,三星在OLED 6代線的沉積作業上應當擁有充分的經驗和技術。即便如此,三星還是在8。5代OLED線上遇到了這一新的問題。這說明,大尺寸OLED蒸鍍沉積工藝難度不小,且三星8。5代OLED線的量產,可能還需要更長時間的等待。

重心下垂與水平沉積法制備

外媒報道稱,三星之所以要嘗試垂直沉積法,是因為其發現在傳統的、廣泛使用的“水平沉積”作業方法中,8。5代線上高精度精細金屬掩模(FMM)出現了不可接受的“重心下垂”。

垂直沉積方法:三星8.5代OLED還沒找到路嗎?

如果通俗的解釋就是,FMM應該是一張很大、擁有數千萬到數億(如果面向大量中小尺寸8K螢幕,可能高達十億)量級網眼的“超精細、高精度、高平整度、高畫質潔度”“金屬網”。而這樣一張FMM網,在8。5代線這麼大的長寬尺度上,水平放置,由於重力的影響,產生了“平整度問題”,即出現了中心點附近的弧度彎曲。

FMM在OLED面板製造過程中的價值主要是“形成畫素點”、“保持畫素點解析度PPI”、“保證畫素點的良率”。其中,良率指標主要包括“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,FMM板出現重力變形,顯然整張玻璃基板上的OLED沉積厚度和性狀就會出現“不一致”的現象。

如果FMM從水平位置變成垂直位置,這種“超薄平板中心凹陷”的重力效應就基本會消失——但是,媒體報道也指出“業內沒有垂直沉積的經驗可循”,垂直沉積方式,是不是面臨更多的材料、裝置和OLED凝華力學變化等諸多方面的新問題,值得進一步觀察。

為何是8.5代線出現“重心下垂”

FMM板的應用具有極其漫長的歷史。僅僅是在顯示行業而言,這一歷史就長達百年——包括CRT電視的熒光屏上的熒光粉畫素區域的形成,都是使用這一“原始而生命力澎湃”的技術。

同時,FMM板本身具有一定的厚度和剛性——不是隨便一塊板子,就會在水平方向出現不可接受的“重力形變”。但是,8。5代線上,FMM板的尺寸高達2200x2500mm,面積顯著要比6 代(1500x1850mm)基板大很多。越大的平板,越容易出現水平姿態的重力變形。

同時,6代線OLED面板主要面向中小尺寸切割需求;8。5代線很可能要兼顧15英寸到75英寸的切割尺寸。在更多面向大尺寸切割的時候,FMM對應於最終產品切割邊角料部分的“非畫素孔隙”的具有更強支撐力結構的部分佔比就會減少。同時,在大尺寸應用中,OLED蒸鍍的畫素顆粒也會更大,FMM板每一個網眼的跨度也會增加。這些因素進一步導致8。5代線上OLED蒸鍍用FMM在水平方向上可能出現的重力變形機率增加。

但是,困難再多,都不如“實踐”來的最直接:即已經實現8。5代線量產OLED大尺寸面板的LG是怎麼做沉積過程的呢?

早期時候,LG的8。5代線是採用“四分之一”蒸鍍方案的。即其蒸鍍過程實際是切割之後的四分之一大小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、二分之一切割後蒸鍍沉積的方案。

但是,目前的韓國主流6代線已經克服“整體蒸鍍技術”,在效率上獲得大幅提升;LG的8。5代線也已經採用整幅蒸鍍技術,獲得了更高的生產效率,並能夠採用混切等方式高效率的製造更大的大尺寸OLED面板。

由此可見,在8。5代技術上,LG的蒸鍍沉積工藝依然領先三星一些。這也是韓國企業在彩電等大尺寸顯示下一代面板線上的“最”核心優勢之一。

解決重心下垂,垂直沉積法到底“好不好”

無論畫素PPI是多少,基板尺寸多大,FMM的首要的應用流程需求就是“高度光潔平整”。這一點是不可迴避的問題。這一點決定了OLED畫素蒸鍍沉積的成功率。

對此,業內也有多種技術方案探討。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“預應力、預結構”等調節技術。而三星嘗試的“垂直沉積”則是一項可能在成本上最友好的“最佳化流程”方案。畢竟如果轉換一個方向就能解決問題,而又不帶來新問題,比增加FMM剛性或者增加其它技術手段,要直接和簡潔的多。

垂直沉積方法:三星8.5代OLED還沒找到路嗎?

從LCD液晶面板到OLED面板的升級過程看,行業面臨的核心技術就是“均勻的、高可靠的OLED畫素沉積”。從裝置和工藝流程體系看,LCD上的TFT中間品,與OLED顯示的TFT中間品,是相同的“產品”。兩種顯示技術的區別就是“TFT玻璃基板中間層是液晶材料畫素點,還是OLED材料畫素點”。

可以說OLED顯示繼承了LCD顯示至少7成的成熟技術和裝置。剩下部分的核心區別就在於蒸鍍沉積環節。由此可見大尺寸OLED面板線建設中,三星的“FMM重心下垂”問題,其實是一個下一代OLED彩電面板必須面對的“核心性”問題。

所以,三星面臨的解決“FMM水平重心下垂問題”的探討,對於我國本土OLED顯示企業,尤其是致力於將蒸鍍技術應用在大尺寸化顯示領域的企業是具有相當“啟發性”的。對於相關工藝、技術和材料的探索,有必要提前佈局,形成自己的專利技術保護。

蒸鍍還是印刷,依然是OLED TV的大問題

對於OLED顯示中,OLED畫素點的形成,除了傳統的真空蒸鍍沉積工藝外,近10年來,業內也在探索採用印刷技術工藝,例如鐳射熱轉印、噴墨印刷、卷對卷印刷等技術的“畫素形成方案”。

理論角度看,印刷OLED顯示的主要優勢很明確:1。OLED大尺寸蒸鍍的困難被繞過去,而印刷行業從來不畏懼大尺寸化生產;2。蒸鍍工藝OLED材料的浪費比更高的問題也得到了有效解決;3。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。

當然,印刷工藝也面臨一些獨有的問題: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,尤其是現在主流的噴墨印刷技術,更是必須採用OLED油墨化材料配方。而在OLED顯示工作時,這些配方新增物,必然要求絕大部分“自然蒸發掉”——用行業內的比喻就是“只剩下墨,而沒有油(水)的殘留”。目前行業還缺乏高效率、低成本、高可靠性的油墨配方。

另一方面,印刷裝置的研發,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。這方面,行業的技術積累也有待進一步提高。

而目前,OLED顯示行業投資蒸鍍產品線佔據主導的原因就在於“4。5-6代線上,蒸鍍OLED技術已經高度成熟和普及”:如果僅僅是採用半幅8。5代線蒸鍍這種折中方案,8。5代線的OLED面板製造已經可以稱為“比較成熟”的技術。

但是,從效率角度考慮,就會出現三星這種,整幅8。5代線蒸鍍,對抗FMM重心下垂,需要更好方案的問題。而未來,大尺寸電視佔主角的市場,還需要OLED突破10。5/11代線製造——那麼大的基板,整幅蒸鍍顯然FMM形變控制與蒸鍍均勻性難度更高。

綜上所述,三星的“垂直蒸鍍”其體現的是OLED大尺寸化製造走向普及過程中,必須考慮的“效率優先”問題。後者也可能是未來印刷OLED最大的優勢所在。而如果大尺寸OLED不能建立製造效率優勢,其在與液晶的競爭中就很難持續“討好”。