北京時間09月29日消息，中國觸摸屏網訊，

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隨著手機、智能電視等科技產品持續的更新換代，以及可穿戴設備、物聯網設備等新品類的不斷涌現，更大、更清晰、色彩更明亮的顯示面板顯然將成為市場持續追逐的熱點。

在LCD、OLED、MicroLED、QLED、MiniLED等諸多屏幕工藝中，OLED被普遍認為是替代LCD的下一代主流顯示技術。它廣泛存在于人們的手機、電視等各種家用產品中，似乎已經走入千家萬戶，但鮮有人知的是，在OLED行業，“命脈”仍被掌握在日韓企業手中。

就在9月初，有韓媒透露消息稱，三星、LG將停止向華為供應高端手機面板。這則消息，揭露出了國內OLED面板行業背后隱憂的“冰山一角”。

OLED行業的“命脈”

OLED全稱為有機發光二極管(Organic Light-Emitting Diode, UIV OLED)，而OLED面板自然就是一種有機發光二極管顯示屏，采用Alq、Balq等有機材料，顯示的色彩取決于發光層有機分子的類型。

通過讓每個像素點實現自發光，OLED顯示技術能夠做到極高的對比度和更低的能耗，同時有著更好的透光率，屏幕可以做得非常薄。

OLED技術的原理是在兩電極之間夾上有機發光層，當正負極電子在此有機材料中相遇時就會發光，省去了LCD中的背光模塊。

而OLED的基本結構就像一個三明治，在玻璃基板上制作一層幾十納米厚的有機發光材料作發光層，發光層上方再覆蓋一層金屬電極。

 


 

(OLED屏幕面板結構示意圖)

雖然看著簡單，但這種“三明治”制作起來實際極為復雜，涉及到非常多的高端精密工藝。

簡單地來講，OLED的制造流程大致可以分為三大步：制備玻璃基板、涂敷有機薄膜和封裝測試。

 


 

(OLED面板主要的工藝流程。來源：和輝光電)

其中,涂敷有機薄膜是整個制造過程中最重要的環節，直接影響到像素控制，它的好壞，將直接影響到OLED屏幕顯示情況。

在這個環節，包括三星、LG等一眾主流廠商都采用的是真空蒸鍍技術。簡單來說，這種工藝是將位于真空腔體內的有機物分子輕微加熱，然后讓這些被蒸發的分子以薄膜的形式凝聚在溫度較低的基層上。

在這個環節所采用的真空蒸鍍機，其重要性就如同OLED面板制造工藝的“心臟”，被稱為是“屏幕界的光刻機”。

真空蒸鍍機：日韓企業包攬前列

嚴格來講，真空蒸鍍機并不是某臺單獨的機器，而是一條獨立的真空生產線。以業界頂尖的佳能Tokki的真空蒸鍍機ELVESS OLED為例，這條生產線長100米，需要將屏幕面板在廠區間頻繁移動。

在真空蒸鍍機領域，日本企業佳能Tokki可謂一家獨大，其地位比起光刻機界的阿斯麥(ASML)也不遑多讓，甚至猶有過之。最高端的G6世代蒸鍍設備幾乎被佳能Tokki壟斷，其市占率已超過90%。

目前，建一條OLED產線動輒投資幾百億元，而上游設備在整個產業鏈中就占成本的80%，其中蒸鍍設備投入占比高達35%。以佳能Tokki為例，一臺真空蒸鍍機售價已達1.4億美元，基本和光刻機的價格持平。

佳能Tokki真空蒸鍍機的年產量十分稀少(2017年該公司一年僅生產了9臺)，且其大部分產出都被三星和LG瓜分，國內廠商可謂是“有錢也買不到”。

即使退而求其次，選擇實力稍遜一籌的其他真空蒸鍍設備供應商，也只能選擇YAS、SNU、SNF等日韓企業。而我國本土的OLED蒸鍍設備制造企業，如合肥欣奕華、合肥萊德、中山凱旋真空科技等，離日韓企業仍有大約整整四代的技術差距。

真空蒸鍍難在哪里?

前文已經說過，真空蒸鍍的主要流程就是把OLED有機發光材料精準、均勻、可控地蒸鍍到基板上。

由于有機材料極易受到氧氣和水的影響，有機材料間也很容易造成污染，因此，面板的蒸鍍一般都是在真空環境下且相互獨立地進行。

真空蒸鍍工藝的流程一般包括基片表面清潔、鍍膜前的準備、蒸鍍、取件、鍍后處理、檢測、成品等步驟，以前三個重要步驟為例：

(1)基片表面清潔

OLED器件對表面的潔凈度要求很高。因為器件功能層厚度僅為幾十納米，即使是粒徑為微米級的灰塵或異物也有可能造成器件短路或擊穿，或影響有機材料在表面的附著性，降低器件性能。

基片清洗的方法有很多，如化學清洗法、超聲波清洗法、真空烘烤法和離子擊法等。

(2)鍍前準備

鍍膜室抽真空到合適的真空度，對基片和鍍膜材料進行預處理。在高真空下加熱基片能夠使基片的表面吸附的氣體脫附，有利于提高鍍膜室真空度、膜層純度和膜基結合力;在紫外烘箱中進行紫外光照射處理或進行等離子體轟擊處理，可以提高ITO陽極的功函數。

最后，還要對蒸發源通以較低功率的電，進行膜料的預熱或者預熔，并將鍍膜材料迅速加熱到蒸發溫度以進行蒸鍍。

(3)蒸鍍

首先蒸鍍各個有機半導體功能層，最后在有機層的上面蒸鍍金屬陰極。真空蒸發是在一定壓強的殘余氣體中進行的，這些殘余氣體分子會對薄膜形成過程乃至薄膜性質產生影響。

當有機材料從蒸發源中被加熱蒸發出來之后，有機材料分子或金屬原子將以一定的初速度脫離材料表面向外飛散。如果這些分子或原子在飛散過程中遇上其他分子，這些被蒸發出來的分子可能被散射;如果沒有碰到氣體分子，則一部分被蒸發出的分子將從材料表面勻速直線運動到基板表面，并沉積下來形成一層致密薄膜。

如果真空度過低，殘余氣體分子的量很大，大量蒸發物質原子或分子將與空氣分子碰撞，會使膜層受到嚴重污染，甚至被氧化燒毀。

在薄膜的淀積過程中，控制厚度均勻的薄膜和恒定的蒸發速率也非常重要，需要優化設計好蒸鍍源的形狀、尺寸和與樣品之間的距離。真空蒸鍍使用的加熱方式主要有電阻加熱、電子束加熱。射頻感應加熱、電弧加熱和激光加熱等幾種。

可以看出，真空蒸鍍是一個需要諸多復雜、精細操作的環節。佳能Tokki的厲害之處就在于，他們能把有機發光材料蒸鍍到基板上的誤差控制在5微米內，這僅相當于頭發直徑的5%。目前，還沒有任何其他公司能夠達到這樣的精度。

佳能Tokki在真空蒸鍍機領域的長期深耕還讓其擁有了不少獨家專利。比如，該公司很早就將機器視覺應用在設備上：在生產環節中，對準玻璃基板和用作像素模板的細金屬網難度很大，利用攝像頭追蹤，佳能Tokki可將誤差范圍縮小到人體紅細胞大小，大幅降低不良率。

唯一的選擇?

值得慶幸的是，面對被日韓企業壟斷的局面，我國本土OLED行業并不是只有真空蒸鍍一條路子可走。

噴墨打印法就是一條有希望的前景路。許多人都曾使用過噴墨打印機，噴墨打印機的工作原理是使用微小的噴嘴噴射出微小水滴(直徑在50-60微米之間)，讓其沉積在紙面上。

而噴墨打印OLED的原理與之基本相同，也是通過噴墨印刷設備上的多個印刷噴頭，將不同顏色的聚合物發光材料溶液精確的沉積在玻璃基板的隔離柱槽中，溶劑揮發后會形成100納米左右厚度的薄層，構成可發光的像素。

 


 

噴墨打印法在制程、工藝、良率和成本等方面都比蒸鍍法更為優秀：不需要在真空中進行生產，也不需要大尺寸精細金屬掩模板以讓有機材料沉積在特定位置。真空蒸鍍時有機材料氣體會無差別沉積在玻璃基板上，導致材料利用率低，而噴墨打印工藝滴落到基板外面的墨水少，能夠提高材料使用效率。

最重要的是，對于顯示面板尺寸越來越大的發展趨勢，噴墨打印法也更具優勢。

不僅我國國內深天馬、京東方等企業投資了噴墨打印法，三星、LG等外國企業也在積極嘗試相關工藝。

華星光電在2015年就開展了印刷OLED的布局;京東方于2018年宣布成功研制出中國首款采用噴墨打印技術的55英寸4K OLED顯示屏;2020年，TCL宣布已與JOLED合作開發噴墨印刷OLED電視;日前，業內消息稱三星引入了Kateeva小型噴墨印刷試產設備……

新的路線帶來了新的機遇，盡管時至今日，我們還無法預言噴墨打印工藝究竟何時能大規模商用，但有了本土企業奮起直追的決心與勁頭，相信OLED面板行業未來的“命脈”，不會再獨獨掌握在日韓企業的手中。千金難買！“屏幕界的光刻機”被日韓壟斷，中國OLED企業怎么辦？

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