【产业汇总】Micro OLED工艺及产业链
伊震峰
只买龙头的龙头选手
2023-12-31 12:16:35
【周末学习】Micro OLED工艺流程和上游产业链【概念】Micro OLED，又称硅基 OLED 或 OLEDoS，是将传统 OLED 的玻璃基板替换为单晶 硅基板，并采用有机发光技术。与传统 OLED 外置驱动不同，硅基 OLED 将单晶硅 通过 CMOS 工艺加工成驱动背板，可以将单个像素点尺寸缩小至原来的 1/10 左右， 以实现更高精度的显示效果。【工艺】Micro OLED 是无机半导体材料与有机 OLED 材料结合，生产流程是将 OLED 发光模块沉积至单晶硅衬底构成完整显示模组。▶️器件结构由驱动背板和 OLED 前端两部分组成► 驱动背板MicroOLED不同于传统OLED的外置驱动芯片，通过CMOS工 艺将驱动芯片包含的不同功能模块(包括时序控制模块、行列驱动电路、 电源管理模块等)和 TFT 像素阵列电路集成至单晶硅芯片上，减少器件外 部连接线，实现轻量化及精细化显示。► OLED前端OLED发光模块主要包含像素阳极层、有机发光层、阴极层、 彩色滤光层；阳极层和阴极层构成完整回路用于通电；有机发光层包含空 穴注入/传输层、发光层、电子传输/注入层，在外电场作用下，空穴和电 子相向运动形成激子，激子经过弛豫、扩散等过程发出光；彩色滤光层用 于将白光过滤成三原色，并最终调配出任意颜色。【制作流程】1⃣️硅基背板制造IC 设计厂商负责设计芯片，面板厂商负责设计像素电路，最后一并交于晶圆代工厂进行集成制造。2⃣️有机发光器件制作首先将金属阳极层制备于基板上，接着依次完成 空穴注入/传输层、发光层、电子传输/注入层的蒸镀过程，最后制作透明 阴电极。3⃣️薄膜封装利用 PECVD 或者 ALD 工艺在发光模块上制备致密薄膜，避免其与空气中的水氧接触而变质。4⃣️彩色化与封装通过涂胶、曝光、显影等步骤制作Micro OLED需要 的R、G、B 三原色图形，与玻璃盖贴合完成封装。5⃣️模组工艺将完成上述流程的器件切片、测试并与显示系统绑定形成模组。【上游产业链】▶️上游原材料、制造设备、检测设备、芯片设计、芯片制造等▶️中游面板制造、模组组装▶️下游AR/VR、 工业安防、医疗等各个领域的组装厂、整机厂和解决方案提供商【原材料】MicroOLED所需的上游原材料包括硅基片阳极金属材料(铜、 铝等)有机发光材料(发光层材料、载流子输送材料等)封装材料(有机材料、无机材料)光刻显影材料(光刻胶、显影液、剥离液等)彩色滤光层材料(感光胶、黑矩阵材料等)▶️对于其中有机发光材料较为关键，受制于精细化工技术差距，全球主要竞争企业为日韩、欧美等国外厂 商。【制造设备】MicroOLED制造过程中涉及的主要设备包括蒸镀设备、光刻设备、显影/刻蚀设备、薄膜沉积设备等；▶️蒸镀设备环节全球市场呈现寡头垄断格局，主要参与者为日本 Canon Tokki，韩国 Sunic System 则因近期研制出可实现 RGB 独立发光的 Micro OLED 蒸镀设备而受到关注，国内亦有部分企业实现了高精度蒸镀机国产化。▶️检测设备MicroOLED检测设备主要用于在生产过程中，对器件进行显 示、触控、光学、信号、电性能等各种功能检测，提升整体良率。【面板制造】全球范围内，欧美、日韩公司较早进入市场，积累了一定的先发优势，主要为美国eMagin、日本 Sony、法国 Microoled、德国 Fraunhofer、 韩国 LG Display 等；伴随扩展现实行业景气度提升，Micro OLED 技术逐渐 受到市场关注，国内企业亦布局消费级 Micro OLED 面板技术。【终端应用】MicroOLED产品可应用于头盔显示器、立体显示镜、眼镜式显示器等近眼显示和投影显示系统，具体产品包括 AR 眼镜、VR/MR 头戴式 显示设备、电子取景器、汽车抬头显示、工业测温设备、高端医疗器械、 夜视仪等。当前市场对于 Micro OLED 的关注集中于 AR/VR 领域。整体而言，当前 Micro OLED 器件制造良率较低，主要原因在于：1)制造流程复杂，且由于像素尺寸小导致工艺精度要求高。2)有机发光材料遇到水或氧气容易发生反应导致失效，因此需要保持真空制造环境，且需保证封装工艺和彩色滤光片的贴合质量。3)硅基背板需要面板厂商、芯片厂商协同设计，且需要在小尺寸晶圆上集成多个电路，对晶圆厂的加工能力提出了极高的要求，导致背板整体开发制造效率较低。 【展望】伴随其技术成熟度逐渐提高及国内外厂商产能释放，我们看好 Micro OLED 产业化趋势，有望成为 XR 主流显示方案。内容整理分享自公开信息，仅供参考学习。
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