9月份,據THE ELEC報道,三星正在為其8.5代線OLED面板廠,尋求采用“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(yè)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(fā)現在傳統(tǒng)的、廣泛使用的“水平沉積”作業(yè)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”。
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屏幕,可能高達十億)量級網眼的“超精細、高精度、高平整度、高清潔度”“金屬網”。而這樣一張FMM網,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面板制造過程中的價值主要是“形成像素點”、“保持像素點分辨率PPI”、“保證像素點的良率”。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(yè)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、設備和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(yè)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像素區(qū)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(tài)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對應于最終產品切割邊角料部分的“非像素孔隙”的具有更強支撐力結構的部分占比就會減少。同時,在大尺寸應用中,OLED蒸鍍的像素顆粒也會更大,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概率增加。
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是怎么做沉積過程的呢?
早期時候,LG的8.5代線是采用“四分之一”蒸鍍方案的。即其蒸鍍過程實際是切割之后的四分之一大小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、二分之一切割后蒸鍍沉積的方案。
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代線也已經采用整幅蒸鍍技術,獲得了更高的生產效率,并能夠采用混切等方式高效率的制造更大的大尺寸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(yè)在彩電等大尺寸顯示下一代面板線上的“最”核心優(yōu)勢之一。
解決重心下垂,垂直沉積法到底“好不好”
無論像素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”。這一點是不可回避的問題。這一點決定了OLED像素蒸鍍沉積的成功率。
對此,業(yè)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(jié)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“優(yōu)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。
從LCD液晶面板到OLED面板的升級過程看,行業(yè)面臨的核心技術就是“均勻的、高可靠的OLED像素沉積”。從設備和工藝流程體系看,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(qū)別就是“TFT玻璃基板中間層是液晶材料像素點,還是OLED材料像素點”。
可以說OLED顯示繼承了LCD顯示至少7成的成熟技術和設備。剩下部分的核心區(qū)別就在于蒸鍍沉積環(huán)節(jié)。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,對于我國本土OLED顯示企業(yè),尤其是致力于將蒸鍍技術應用在大尺寸化顯示領域的企業(yè)是具有相當“啟發(fā)性”的。對于相關工藝、技術和材料的探索,有必要提前布局,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
對于OLED顯示中,OLED像素點的形成,除了傳統(tǒng)的真空蒸鍍沉積工藝外,近10年來,業(yè)內也在探索采用印刷技術工藝,例如激光熱轉印、噴墨印刷、卷對卷印刷等技術的“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:1.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;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,更是必須采用OLED油墨化材料配方。而在OLED顯示工作時,這些配方添加物,必然要求絕大部分“自然蒸發(fā)掉”——用行業(yè)內的比喻就是“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。這方面,行業(yè)的技術積累也有待進一步提高。
而目前,OLED顯示行業(yè)投資蒸鍍產品線占據主導的原因就在于“4.5-6代線上,蒸鍍OLED技術已經高度成熟和普及”:如果僅僅是采用半幅8.5代線蒸鍍這種折中方案,8.5代線的OLED面板制造已經可以稱為“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,大尺寸電視占主角的市場,還需要OLED突破10.5/11代線制造——那么大的基板,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大尺寸化制造走向普及過程中,必須考慮的“效率優(yōu)先”問題。后者也可能是未來印刷OLED最大的優(yōu)勢所在。而如果大尺寸OLED不能建立制造效率優(yōu)勢,其在與液晶的競爭中就很難持續(xù)“討好”。