光刻路线，打通OLED全尺寸之门？
当前，在竞争日趋白热化的OLED领域，继传统FMM（精细金属掩模版）蒸镀和印刷显示之外，被视为OLED第三条路线的“无FMM光刻技术”正在成为让OLED显示界寄予厚望的新焦点。2023年以来，多家半导体显示企业宣布将使用半导体光刻工艺而非FMM的OLED技术。
那么，有望攻克传统OLED软肋的“光刻”路线，究竟能否为OLED显示开辟出一条极具未来前景的新航道？近日，多位业内专家向《中国电子报》记者指出，无FMM光刻OLED路线如果成功商业化，将有望进一步拓展OLED的应用领域，把OLED产业推向下一个阶段。
束缚OLED的“软肋”逐步浮现
目前，OLED显示技术势头正盛，尤其AMOLED已在小尺寸领域占据半壁江山。Omdia数据显示，2022年全球OLED面板市场规模为433亿美元，预计到2027年市场规模将达到577亿美元。但OLED要想在显示界“更上一层楼”，未来的重头戏会聚焦于中大尺寸方向，以抢占更大的市场空间。
“当前，AMOLED技术已经在6代产线和智能手机应用领域取得成功，但要从迭代技术成为主流技术，AMOLED还需要向其他应用领域扩展渗透。”中国光学光电子行业协会液晶分会常务副秘书长胡春明向《中国电子报》记者表示，中大尺寸的IT产品是下一步AMOLED技术合适的攻关方向，因为经济切割尺寸的需要，现有的6代产线需升级到8.5+代产线。8.5+产线目前仍采用6代产线水平蒸镀的方式，但蒸镀设备十分昂贵，而垂直蒸镀的方式还有一些问题没有根本解决。
在OLED向更大尺寸和更高世代线的方向突破时，具有高附加值和高技术壁垒的FMM（即精细金属掩膜版）成为一道无法绕开的“壁垒”。
据了解，OLED面板量产的主流方法是真空蒸镀工艺，而FMM作为用于OLED核心蒸镀制程的消耗性核心材料，可解决蒸镀有机材料RGB三基色的微米级像素阵列涂布，直接决定了AMOLED显示屏的分辨率、显示效果、生产良率。FMM是中小尺寸柔性OLED生产中不可或缺的材料，也是形成高分辨率像素的必备零部件。
地位如此重要的FMM，却也成为绑在OLED生产企业头上的“紧箍咒”。需要指出的是，目前日本印刷株式会社（DNP）垄断了全球FMM 90%以上的市场份额，包括韩国三星显示、LG Display以及国内主要OLED面板厂商只能与日本DNP签署相关排他性协议。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，而且还不能大面积拼接。为了避免FMM在蒸镀期间变形，目前6代产线几乎已是FMM的极限尺寸。
另辟蹊径，“光刻”路线一夜成名
在技术快速迭代的半导体显示领域，创新才是硬道理。当旧路线变成阻碍，新路线便会脱颖而出。
“蒸镀工艺所需要的FMM供给资源十分有限且容易受制于人，因此无需使用FMM的光刻路线日益受到一些面板厂的关注，并最终成为其战略选择。”胡春明说道。
OLED面板制造中用到的FMM精细金属掩模版
去年5月，日本显示器公司（JDI）突然宣布，公司开发出了使用无掩模沉积和光刻技术的OLED技术，并将其命名为“eLEAP”。JDI表示该技术不使用FMM，但却可以更精确地对RGB像素进行图案化。同年8月，eLEAP样品被交付客户，并计划于2024年开始量产。今年4月，JDI宣布与中国面板企业惠科HKC签署战略联盟谅解备忘录，双方的合作内容包括共同开发下一代OLED技术。
实际上，无FMM光刻技术路线已经在OLED显示圈引起了不小震动，也受到了包括三星显示在内的多家企业关注。
今年5月，维信诺在2023世界超高清视频产业发展大会上全球首发了无精密金属掩膜板RGB自对位像素化技术（即维信诺ViP技术）。据悉，维信诺ViP技术具有无FMM、独立像素、高精度的特点，通过半导体光刻工艺，实现更精密的AMOLED像素。由于该方案在蒸镀制程中不需要FMM，使蒸镀制程和设备简单化，解决了FMM对显示屏尺寸、分辨率及其他屏体性能的限制，是超高性能、全域尺寸、敏捷交付的AMOLED量产升级方案。
“从产业界的消息来看，当前中日韩三国显示产业企业都在进行光刻OLED技术的研发。”维信诺研发总监肖一鸣向《中国电子报》记者表示，目前维信诺已完成ViP技术验证和量产工艺集成，正在合肥第六代 AMOLED量产线上增加投资，进行产业化，并于2024年上半年实现量产出货，随后公司将择机建设更高世代量产线。
在短短一年左右的时间里，无FMM 光刻路线在OLED显示圈开始“名声大噪”，这让走传统蒸镀FMM路线的玩家变得不再淡定。
今年6月初，韩国显示产业协会创新显示创新工艺项目组主任Kim Yong-seok在研讨会上指出，对通过半导体光刻工艺OLED 而不使用FMM 的技术应持谨慎态度，因为在今年的SID上，多家企业宣布使用半导体光刻工艺而不使用FMM的OLED技术。另外，有业界观点认为，如今韩国在OLED行业已经建立了基于FMM的像素结构专利壁垒，一旦光刻OLED技术商业化，行业可能会发生结构性转变，那么之前的专利壁垒或将消失。
未来能否成为OLED产业的“万能钥匙”？
“无FMM光刻OLED路线的核心优势在于使用半导体光刻工艺制备独立的、高密度的显示像素，该路线有望突破FMM制备过程中存在的显示亮度、密度的‘天花板’。利用该技术制备的AMOLED面板，可具有更高的分辨率和亮度，以及更好的色彩表现力。”赛迪智库集成电路研究所主任耿怡在接受《中国电子报》记者采访时表示。
目前来看，被视为OLED第三条路线的“无FMM光刻技术”具备的潜在优势主要体现在性能、应用和成本三个方面。在性能方面，该技术路线显著改善了OLED显示的峰值亮度、分辨率、寿命和功耗；在应用方面，突破了FMM对显示屏形状的限制，允许将屏幕设计为自由形状，可以覆盖从VR/AR微小尺寸到电视等超大尺寸的全应用领域；在成本方面，解决了FMM费用高、交期长、起订门槛高的痛点，拥有新的量产优势，运营成本低。
鉴于上述潜在优势，“光刻”路线将对OLED产业产生怎样的影响？
在肖一鸣看来，该技术将成为OLED产业应用扩大化的重要切入点，并推动AMOLED产业进入下一个阶段。可以说它是一把万能钥匙，能解决OLED显示从微小到中大尺寸的“堵点”技术问题，打开通路，实现新的突破和发展。
“如果光刻OLED技术产业化，将会加速OLED向中大尺寸应用渗透的进度。”不过，胡春明也向记者指出，目前无FMM光刻技术主要的不足是缺乏量产经验，需要进行必要的中试验证。
“该技术的前景令人兴奋，但是否会带来翻天覆地的变化，还有待观察。基于FMM路线生产的OLED显示面板已经大规模应用于智能手机、手表等领域，产线相对成熟，成本控制更具优势。”耿怡进一步解释道，该技术属于新兴技术，目前还未有产线投入量产，在量产实现过程中，生产效率、设备成本、良率提升、材料体系探索等方面还有待进一步观察。“无FMM光刻OLED路线商业化成功后，有望进一步扩展OLED的应用范围。”
但与此同时，也有业内人士向记者表示，对无FMM光刻技术持保守态度，它本质上还属于蒸镀工艺，最大的问题就是相当于把现行工艺延长了三倍，由此会带来各种工艺损耗，而良率也是一大挑战。
其中，针对日本JDI的eLEAP技术，就有供应商提到，如果按照这种制作流程，仍然还是采用镀膜工艺，几乎每制作一种颜色，就需要封装一次，并且对封装层进行抛光、清洁后才可以进入到下一套工序，这种频繁进出蒸镀机的工艺流程，对真正量产时的生产效率、产品良率、综合效益有何影响，仍有待评估。但至少，eLEAP给了行业一条较为清晰的工艺路线，就是发光层是可以通过光刻工艺来实现的。
谈及不同OLED技术路线的未来趋势，胡春明强调，中大尺寸OLED技术路线——包括蒸镀、无掩膜光刻和印刷都各有优缺点，关键是企业要做出自己的战略选择并有能力引领上下游通力合作，才能最终实现领先。
“无FMM光刻OLED路线将会是接下来一段时间的研究热点，随着更多的企业进入，该技术有望更加完善和成熟。总的来看，目前OLED产业的竞争格局仍将维持较长一段时间，创新能力的提升将是企业间竞争的焦点和关键。”耿怡向记者说道。
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作者丨杨鹏岳
编辑丨邱江勇
美编丨马利亚
监制丨连晓东
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