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AMOLED (Active-Matrix Organic Light Emitting Diode)，與液晶顯示器LCD 相比，具有輕薄、低功耗、快速響應(yīng)、柔性透明、畫(huà)質(zhì)卓越五大優(yōu)勢(shì)，被譽(yù)為CRT、LCD 之后的第三代顯示技術(shù)。 AMOLED 可分為剛性屏和柔性屏，剛性屏的基板材料是玻璃，封裝材料也是玻璃；柔性屏的基板材料是薄膜（PI、PET 等），封裝材料也是薄膜，如果采用透明膜材、透明有機(jī)填充材料，可將柔性屏做成透明、可彎折的屏幕。
AMOLED的主要制程分為L(zhǎng)TPS、蒸鍍和封裝。根據(jù)我國(guó)技術(shù)積累的時(shí)間和難度，LTPS和封裝基本不存在技術(shù)障礙。因此，蒸鍍問(wèn)題是AMOLED的核心問(wèn)題。精密遮罩蒸鍍技術(shù)（FMM）用來(lái)解決蒸鍍有機(jī)材料RGB 三基色的像素陣列涂布。也是目前唯一實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的彩色化技術(shù)方案。由韓企三星電子率先開(kāi)發(fā)成功，我國(guó)目前基本沿用此技術(shù)。
據(jù)了解，三星AMOLED產(chǎn)品綜合良率柔性屏為80%左右，而剛性屏達(dá)到90%以上。國(guó)內(nèi)首先量產(chǎn)的京東方成都六代中小尺寸柔性生產(chǎn)線（B7）采用 Tokki 蒸鍍機(jī)，于去年10月份量產(chǎn)。經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的良率爬坡，到今年 3 月份時(shí)，綜合良率已經(jīng)爬升到65%【1】。而根據(jù)相關(guān)測(cè)算，剛性屏良率需達(dá)到80%以上，制造成本才和LCD相當(dāng)。
表1.中國(guó)大陸AMOLED生產(chǎn)企業(yè)
圖1.AMOLED面板在各良率數(shù)字中的生產(chǎn)成本(Source:NPDDisplaySearch)
制造AMOLED的精密遮罩蒸鍍技術(shù)，其原理如下所示：
圖2.AMOLED蒸鍍?cè)硎疽鈭D
用于蒸鍍的LTPS 玻璃基板，必須與FMM緊密貼合。否則就有混色不良產(chǎn)生。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，蒸鍍過(guò)程中采用cooling plate下壓玻璃基板，采用magnet往上吸FMM，以消除兩者之間的gap。另外，F(xiàn)MM的slot開(kāi)孔必須與LTPS 玻璃基板上陽(yáng)極圖案準(zhǔn)確套合，否則蒸鍍材料會(huì)鍍偏造成混色。因此，決定蒸鍍良率的兩個(gè)關(guān)鍵因素：FMM與玻璃基板的貼合和套合。
1、貼合
影響貼合的主要因素有FMM平坦度，cooling plate的結(jié)構(gòu)、位置和磁力大小。其中FMM平坦度涉及到MASK的設(shè)計(jì)和制作工藝，本文不展開(kāi)討論。cooling plate 目前有兩種技術(shù)方案。一是Tokki采用的無(wú)冷卻水方式。優(yōu)勢(shì)是能減輕plate 下壓的重量，減少破片風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)生。而且無(wú)冷卻水，結(jié)構(gòu)可以做薄，減少對(duì)磁鐵的損耗。但是這會(huì)帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題，隨著蒸鍍過(guò)程的進(jìn)行，F(xiàn)MM和plate溫度的變化造成MASK和玻璃基板的變形，不利于蒸鍍套合的穩(wěn)定。因此，Tokki蒸鍍?cè)O(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，有待實(shí)踐檢驗(yàn)。cooling plate除去Tokki，其他蒸鍍?cè)O(shè)備商都采用循環(huán)水冷卻。好處是可以保證整個(gè)蒸鍍過(guò)程中，MASK溫度上升不超過(guò)5℃。能有效降低MASK和玻璃基板的變形，增加蒸鍍過(guò)程的穩(wěn)定性。但另一方面，cooling plate厚度的增加造成重量的過(guò)重，容易產(chǎn)生對(duì)玻璃的擠壓而破片。而且，也會(huì)增加對(duì)磁力的損耗。如Tokki蒸鍍機(jī)磁力能達(dá)到500Gs,而其他廠商最大在300 Gs。但從實(shí)踐的效果來(lái)看，300 Gs的磁力并不會(huì)影響貼合的效果。
2、套合
為提高AMOLED屏幕的發(fā)光效率，要求RGB像素開(kāi)口率越高越好。然而開(kāi)口率的增加，會(huì)降低像素之間的間隙(PDL Gap)。因此在特定的工藝條件下，為避免套合偏位混色，PDL Gap最小尺寸滿足如下公式：
式中 Margin表示工藝余量；
Shift表示蒸鍍?cè)蛟斐傻腜PA偏移；
TP、CD、PPA和alignment分別表示LTPS玻璃像素精度，F(xiàn)MM slot開(kāi)孔尺寸精度，mask張網(wǎng)精度和蒸鍍對(duì)位精度。
對(duì)于分辨率越高的顯示屏，PPA和shift等參數(shù)管控要求越高。
在以上所有影響套合精度的因素中，MASK PPA和蒸鍍shift是影響最大的關(guān)鍵因子。他們決定了AMOLED生產(chǎn)廠商的技術(shù)能力。
表2.不同分辨率下對(duì)應(yīng)的工藝技術(shù)要求
為表述方便，我們引入一個(gè)概念——蒸鍍PPA。它表示的是實(shí)際蒸鍍位置和LTPS玻璃陽(yáng)極圖案之間的位置偏差。依據(jù)上述公式可得：
2.1 蒸鍍shift
導(dǎo)致蒸鍍shift的主要原因是溫度變化及MASK所受到的應(yīng)力。
2.1.1溫度影響
蒸鍍過(guò)程中，有機(jī)材料被加熱到200-400℃之間，透過(guò)mask在玻璃上凝結(jié)。中間放出熱量使玻璃基板和mask溫度升高。在熱膨脹因素的作用下，玻璃基板的陽(yáng)極圖案出現(xiàn)膨脹。而mask 像素孔出現(xiàn)收縮。另一方面，熱量使mask frame框架膨脹。因此，溫度對(duì)蒸鍍PPA的影響較為復(fù)雜。需對(duì)最終結(jié)果進(jìn)行分析總結(jié)相應(yīng)的規(guī)律。
2.1.2 應(yīng)力影響會(huì)發(fā)生形變。也會(huì)造成mask PPA的變化。這種變化一般來(lái)講沒(méi)有規(guī)律，只能調(diào)節(jié)。Mask frame在cooling plate的壓力作用下蒸鍍?cè)O(shè)備盡可能地降低該影響。
在重力作用的影響下，Mask stick 在與玻璃基板接觸時(shí)也會(huì)因?yàn)閼?yīng)力而產(chǎn)生偏移。這部分應(yīng)力主要有擠壓應(yīng)力和摩擦應(yīng)力，不同stick 在該應(yīng)力的作用下會(huì)出現(xiàn)不同的偏移情況。
正因?yàn)檎翦僺hift 的存在，造成蒸鍍套合PPA的控制是整個(gè)蒸鍍過(guò)程中最為關(guān)鍵的一環(huán)。目前的解決方案是總結(jié)最終mask的PPA變化規(guī)律，在張網(wǎng)時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償。即便如此，蒸鍍shift也不能完全消除。而且，玻璃基板尺寸越大，該shift值也越大。這也是目前AMOLED只能做到中小尺寸的原因。
從國(guó)內(nèi)量產(chǎn)的情況來(lái)看，部分廠商能把蒸鍍shift最終控制到3um以?xún)?nèi)。只有做到這個(gè)水準(zhǔn)，蒸鍍的技術(shù)才能說(shuō)被基本掌握。
2.2 MASK PPA
FMM張網(wǎng)制作精度用PPA來(lái)表示。從表2可以看出，隨著屏幕分辨率的提高，mask張網(wǎng)精度要求不斷提升。制作全高清屏幕，一般要求mask PPA低于5um。目前通過(guò)工藝改善，國(guó)內(nèi)有部分廠商能達(dá)到這一水平。FMM stick來(lái)料精度、張網(wǎng)過(guò)程，焊接偏移，CF加載情況等均影響到mask 精度。
圖3.蒸鍍套合PPA（藍(lán)色為設(shè)計(jì)點(diǎn)位，棕色為實(shí)際蒸鍍位置）
總體來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)已量產(chǎn)企業(yè)對(duì)于AMOLED技術(shù)并未取得全面突破。都存在某些方面的技術(shù)短板。但每家公司面臨的技術(shù)問(wèn)題不一樣。比如有的解決了貼合問(wèn)題，而蒸鍍套合PPA過(guò)大。而另外一些解決了套合問(wèn)題，但貼合存在不良。因此，如果能綜合各家經(jīng)驗(yàn)，中國(guó)在攻克AMOLED技術(shù)的道路上會(huì)順利很多。
