科技有温度。
文 | 张超
iPhone要用中国屏了。
韩国媒体日前披露，京东方生产的OLED屏幕，今年将小规模搭载在iPhone 12系列上进行试验，为了配合2021年的新iPhone生产，苹果可能会向京东方采购多达4500万块OLED屏幕。这在某种程度上预示着京东方将取代LG，成为iPhone的第二大OLED屏幕供应商。
外媒报道，京东方将在2020年开始向苹果iPhone提供OLED面板
一直以来，苹果都在尝试拓展OLED屏幕的采购渠道，2018年，苹果便将LG加入OLED屏幕供货商行列，更多供应商竞争，有助于降低iPhone成本。
而对京东方来说，杀入苹果供应链，标志着他们终于在中小尺寸OLED面板赛道上站稳脚跟，有资格向三星叫板了。
三星垄断手机面板最赚钱的业务
自2016年至今，半导体业务一直是三星电子的第一大利润来源，而中小尺寸OLED面板业务则是它的第二大利润来源。
2017年9月，苹果iPhone X首次采用了OLED屏幕，这宣布了全球手机面板产业正式进入OLED时代，OLED屏幕开始成为智能手机旗舰机型的标配。
三星宣传的AMOLED屏幕（右）和普通LCD屏幕的对比
据市场调研机构IHS Markit初步统计，2019年，全球智能手机屏幕（TFT-LCD+OLED屏幕）发货总量为15.8亿片，其中OLED屏幕出货量达到了4.86亿片，约占总数的30%。
OLED屏幕出货量虽然落后于LCD屏幕，但售价和利润却远胜后者。
以2018年发布的iPhone XS Max为例，一块三星提供的OLED屏幕要占到120美元的成本，而在iPhone7 Plus上，一块LCD屏幕的成本不过45-55美元。
LCD屏幕放大后
在2018年第三季度，全球手机屏幕销售额为107亿美元，而出货量占比不足30%的OLED屏幕，占到了销售额的61.1%（66亿美元），这其中，三星又占据了OLED屏幕销售额的93.3%，超过61亿美元。
到了2019年第三季度，全球手机OLED屏幕共出货1.46亿片，仅三星一家就出货1.36亿片，市场占有率超过93%。
OLED屏幕放大后
据IHS Markit预计，到2023年，全球手机OLED屏幕出货总量将增至8.25亿片，中国面板企业当然不甘心让三星始终把持着这块最赚钱的业务，所以也纷纷杀入了中小尺寸OLED面板制造的赛道。
截至2018年底，京东方就已拥有5条不同规格的OLED屏幕生产线（2条在建），深圳天马、维信诺（国显光电+黑牛）拥有3条生产线，和辉光电、华星光电都有2条生产线，信利光电和柔宇科技光电各有一条生产线。
京东方14条面板生产线分布（其中5条为OLED生产线）
但是相比三星、LG等韩国面板企业，中国企业在OLED的产量、良率等方面还远远落后，能玩转中小尺寸OLED面板的企业更是屈指可数，哪怕龙头企业京东方，2019年上半年手机OLED屏幕出货量才刚刚超过1000万片，预计2019年全年出货量将在2000万片左右，市占率还不到5%。
OLED面板产线上的“光刻机”
为什么中国企业和三星的差距这么大？这是因为生产OLED屏幕的门槛非常高，抛开复杂的生产的基本工艺不说，最关键的制造设备真空蒸镀机，我们目前还被人卡着脖子。
OLED面板生产的全部过程中的真空蒸镀机，就好比是芯片行业的光刻机，几乎就是进入这个行业的入场券。
目前，全球能生产真空蒸镀机的企业有几家，比如Canon Tokki、SUNIC、SFA、ULVAC等等，但是考虑到精度和产量，最靠谱的还是Canon Tokki的真空蒸镀机。
CanonTokki 蒸镀机
在OLED面板生产的全部过程中，有一道电致发光材料（EL）成膜的关键工序，就需要用真空蒸镀机进行“蒸镀”。目前，只有Canon Tokki生产的真空蒸镀机，才可以制造出最高品质的OLED面板，据说这台机器能把蒸镀误差控制在5微米以内，相当于头发直径的1%。
买不到Canon Tokki的真空蒸镀机，最好别硬上OLED面板产线，因为已经有中国面板企业吃过大亏。
2017年，深圳天马位于武汉的G6 OLED面板产线上，采用了ULVAC的蒸镀机，然而直到2019年初还未实现大规模量产，甚至连累其2018年净利润下滑超15%，在长期资金市场引发了投资者的追问。
有业内人士分析，深圳天马的产线与蒸镀机不匹配，导致了屏幕在高分辨率上表现不佳，最终极度影响了量产。
那深圳天马为啥不直接购买Canon Tokki公司的真空蒸镀机？因为这不是说买就能买的，截至2018年底，也只有3家中国企业拥有4条Canon Tokki真空蒸镀机的OLED面板产线，其中京东方2条，华星光电1条，维信诺1条。
一机难求的背后，是因为三星牢牢把握住了这一中小OLED面板产业的入场券。
Canon Tokki公司一年只能生产10台左右的真空蒸镀机，几乎全被三星拿下了，而Canon Tokki公司的订单需要排2年以上，而且报价从原来的8500万美元一路飙升到现在1.14亿美元。
为什么三星能拿下Canon Tokki公司的订单，这要从21世纪初说起，当时电子科技类产品大爆发，电脑、笔记本、手机、车载系统等新兴电子科技类产品都开始大规模应用液晶屏，液晶电视也成为主流，得益于电子科技类产品的发展，OLED屏幕技术隐忍多年总算有了出口，10英寸以下的小显示面板也开始有了OLED的身影。
CanonTokki工厂
当时有40多家公司进入OLED面板行业，但是由于OLED屏幕成本高，良率低，跟LCD相比基本上没有市场认可度，到2006年的时候，OLED面板又开始退潮，大量客户取消订单，Tokki只剩下三星这一个客户苦苦支撑。2007年，佳能收购Tokki，成为现在的Canon Tokki，靠着三星的鼎力支持，Canon Tokki才度过了生死危机。
因此，Canon Tokki与三星达成协议，最开始年产量不过3-4台的几年，全部供货给三星，所以三星才能在中小尺寸OLED面板行业占得先机，一举抢占9成以上的市场。
为什么中国厂商突破不了工艺
没有真空蒸镀设备，就进不了OLED面板行业，可就算有了关键设备，也不代表一条产线能轻松实现批量化高品质的生产，还需要对整个生产链进行科学管理及整合，确保每一道工序可控、可靠。
所以，虽然京东方的产线上有Canon Tokki真空蒸镀机，但产量和良品率还是和三星存在差距，而且最终生产出的手机OLED屏幕，也和三星存在差距。
就像三星S10，搭载的是自家的AMOLED打孔屏，分辨率为3040×1440，屏幕像素密度为551 ppi（每英寸所拥有的像素数量），而华为Mate20 Pro搭载的京东方的AMOLED屏，分辨率为3120×1440，538 ppi。虽然京东方在分辨率的纸面数据上占优，但是实际显示效果公认和三星还有较大差距。
这是因为，三星在中小AMOLED面板生产领域的上游，还至少跟三家关键企业签订了独家供货协议，以限制竞争对手生产面板的分辨率和切割面板的效率。
比如生产金属掩膜版（FMM）的大日本印刷，就跟三星签下了独家供应协议，10-20微米厚度的QHD（2560x1440，通常手机上的2K分辨率屏）等级OLED面板全部被三星买断。
大日本印刷
又比如金属掩膜版的原材料超因瓦板( Super Invar Sheet)。能够生产出超因瓦板, 而且薄度达到20微米以下，既有高分辨率, 又能保持表面紧绷不向下垂弯, 全世界也就日立金属这一家。三星也跟日立金属签下了独家供应契约。
再比如，三星还跟Coherent签下独家供应协议，100%独占了全球ELA准分子激光退火( Excimer Laser Annealing )设备所使用的准分子激光源供应。
ELA准分子激光退火设备，是切割面板的重要工具，目前智能手机有两大主流尺寸——5.5寸和6寸。而6代线的基板尺寸是1850×1500, 不论是切5.5寸或是切6寸, 都能够达到利用率90%以上的经济切割。而ELA设备如果安装1500毫米的激光源,1次就可以处理完1块6代基板, 而京东方只能买到750毫米激光源的ELA设备, 必须来回2次, 调整移动基板, 才能处理完1块6代基板。
喷墨打印工艺将开辟新战场
面对三星对关键设备的垄断，中国企业还能在中小OLED面板制造上缩短技术差距吗？
回到OELD产线的那一道电致发光材料（EL）成膜工序，要完成这项工序，其实有两种方式，一种就是目前为三星等主流厂商利用的蒸镀法，另一种则是喷墨打印法。
电致发光材料（EL）成膜工序能够正常的使用喷墨打印工艺
蒸镀法，主要通过使用金属掩模板（FMM）上，对蒸发有机物进行过滤使其沉积在大型LTPS背板的特定区域，再依次加热不同的有机物材料最后形成OLED面板。
然而蒸镀法有一定的限制，因为精细金属掩模板尺寸上的限制，蒸镀工艺基本上用在中小型OLED屏幕上，而且因其原理上存在根本缺陷，必须经过材料的气化，限制了良品率的提高和可用材料的范围。
而喷墨打印法是先在溶剂中融化OLED材料，使其变成墨水状，再通过喷墨头的喷嘴，往基板上喷射少于几十pl（一万亿分之一升）的OLED墨水，在基板的隔栅之间进行印刷，最后经过干燥的工序去除溶剂，就可以完成OLED材料的印刷。
蒸镀工艺（左）和喷墨打印工艺的对比
目前看来，喷墨打印技术更适用于电视等大尺寸OLED面板的生产制作，因为用喷墨技术制作RGB子像素并列结构（RGB Side-by-Side）的产品，ppi大约在100-300之间，这个分辨率刚好满足65英寸及以上尺寸FHD、4K和8K面板生产的需要。
喷墨打印工艺的原理
目前，中国、日本、韩国的许多生产厂商正在加紧开发喷墨打印OLED技术。
其中，京东方的速度较快，早在2012年就推出17英寸喷墨打印OLED显示屏，2013年成功研制当时业内第一块30英寸FHD喷墨打印OLED显示屏，2014年又推出14英寸QHD分辨率喷墨打印OLED显示屏。
2017年，京东方投资10亿人民币，在合肥投建印刷OLED技术平台，到2018年底就研制成功了首款采用喷墨打印技术的55英寸4K OLED屏幕。
2019年11月26日，京东方又展出了全球首款55英寸8K印刷式OLED屏，该款屏幕分辨率达到7680×4320，像素密度从前一年的80 ppi提升到了160 ppi。根据京东方的介绍，该屏幕的材料利用率达到90%，大大节省了设备和耗材成本。
京东方55英寸8K印刷式OLED屏
除了京东方，其他中国面板厂商也在加大投入对喷墨打印工艺的开发，华星光电、深圳天马都会在2020-2021年逐步建立喷墨打印OLED生产线，最终的目标是取代韩国企业的主导位置。
而在2018年4月，中国企业聚华印刷显示也在依托上海天马，不改变喷头喷墨墨滴体积的前提下，成功地展示了一块AMOLED 样品，分辨率达到了400 ppi。
有专家预测，未来喷墨打印的OLED屏幕像素密度还可以达到600 ppi。
IHS Markit预计，全球喷墨打印OLED面板的产量将从2020年的10.5万片增长到2024年的130万片，单位面积产能从20.9万平方米增加到730万平方米。
京东方的柔性OLED屏幕
对此，韩国业界弥漫着一股“悲观”的情绪。
韩国信息显示器学会会长柳在秀就曾对韩国媒体表示，“虽然韩国在OLED领域暂时保持优势，但预计两三年内就会被中国赶上。”
回复"敲黑板"，拉你进入互动群
