精細金屬光罩(FMM)、精細光罩(FPM)與噴墨打印 (IJP)OLED 工藝對比分析

主要結論

• 精細光罩（FPM）OLED 工藝的主要挑戰在於良率，而噴墨打印（IJP）OLED 工藝的主要挑戰則在於可溶性 OLED 材料的性能，尤其是其壽命方面。 FMM vs. FPM vs. IJP OLED 在 OLED 面板製造中，將 OLED 材料蒸鍍到顯示陣列背板上是關鍵工藝之一。自問世以來，精細金屬光罩（FMM）方法已經成為該沉積工藝的主流技術。在 FMM 工藝中，通過在蒸鍍腔內蒸發 OLED 材料，並利用精確製作的 FMM 光罩描繪子像素圖案，將 OLED 圖案有效轉移到TFT背板上。 目前，FMM OLED 工藝是唯一成熟並實現量產的方法，但其存在以下缺點：
• FMM 光罩成本高，且 OLED 材料利用率低
• 新面板設計與開發周期長
• 蒸鍍及清腔過程中會產生化學殘留
• OLED 像素開口率低

基於上述問題，一些廠商開始研發替代性 OLED 沉積工藝，主要包括 FPM 和 IJP。日本的JDI在其 eLEAP OLED 技術中採用了 FPM 工藝，而 JOLED 的 IJP OLED 技術則是噴墨打印的代表。

FPM OLED 工藝採用傳統光刻法將 OLED 材料光刻到TFT基板上；而 IJP OLED 工藝則使用專門研發的噴墨打印機以及特殊的可溶性發光材料，將 OLED 元件直接打印到 TFT 陣列基板的像素圖案上。

FPM 和 IJP 技術最初由 JDI 和 JOLED 等日本面板廠商研發，但在 JDI 與 JOLED 停止投入後，中國面板廠商如維信諾（Visionox）和華星光電（China Star）開始通過研發探索這些技術。維信諾開發了自有的 Visionox Intelligent Pixelization（ViP）技術，與 JDI eLEAP 類似，但已擴展至 8.6 代線。華星光電則收購了 JOLED 的 IJP OLED 產線，將設備遷至武漢 T5 6 代 LTPS 工廠進行試產。

維信諾與華星光電均計劃投資新建 8.6 代（2290×2620mm）OLED 產線。維信諾將在未來的 V5 8.6 代廠中採用 ViP 技術生產 IT OLED 面板；華星光電則將在新建的 T8 8.6 代廠中採用 IJP 技術，生產筆記本、平板及智能移動設備用 OLED 面板。與此同時，LG Display 與三星顯示也在探索採用 FPM 工藝生產面板。

圖 1 展示了在 8.6 代（2290×2620mm）條件下，FMM、FPM 和 IJP OLED 工藝的一般對比。

Omdia 觀察如下：
• 材料利用率
IJP OLED 技術在 OLED 材料利用效率方面最高，可最大限度減少浪費，其次是 FPM 技術。相比之下，傳統 FMM 蒸鍍方法的 OLED 材料利用率僅處於一般水平，這也是其製造成本較高的原因之一。

• 材料性能
不同製造方法對 OLED 材料的性能表現存在差異。傳統 FMM蒸鍍技術可實現最佳的 OLED 材料性能，FPM 的表現也較為理想。但 IJP 工藝使用的可溶性 OLED 材料在壽命和亮度效率方面仍面臨挑戰。華星光電正積極與中國大陸 OLED 材料廠商合作解決這些問題，但成果尚未完全驗證量產。

• 開口率與亮度效率
FPM 具備最佳開口率，理論上像素開口率可達 60–70%；受設計與結構限制，FMM 的開口率最低，僅約 30%；IJP 也可達到最高約 60%。開口率越高，OLED 材料可提供的亮度與色彩顯示能力越強，因此 FPM 在亮度效率上更優，有望降低功耗。FMM 的亮度效率處於中等水平，而 IJP 的亮度效率仍有提升空間，尤其受可溶性材料特性影響。

• 製造挑戰
o FMM：主要問題是金屬光罩和玻璃基板的下垂(Sagging)，以及對位精度不足。
o FPM：FPM OLED 工藝設備的主要開發商是美商應材 (Applied Materials），且其掌握大量相關專利（IP），這意味著面板廠商在設備供應商選擇上會面臨局限。設備及售後維護成本是重要的運營支出。儘管 FPM 工藝有可能降低面板生產成本，但其乾式刻蝕良率存在挑戰，需要在 TFT 陣列背板上進行特殊的乾式刻蝕來實現 OLED 光刻，這可能影響預期的成本節省。
o IJP：受限於可溶性 OLED 材料的供應及噴頭精度，這會影響面板分辨率。華星光電計劃自行研發 IJP OLED 設備與材料，但供應鏈將因此有限。

• 多尺寸混切 (MMG)
FPM OLED 在多尺寸混切上具有顯著優勢，其工藝與 TFT LCD 光刻相似。而 FMM 蒸鍍技術無法支持 MMG，因此只能在 Gen 8.6 基板上實現最高玻璃基板利用率的產品，靈活性較低。MMG 技術可在相同產能下生產多種尺寸面板；FMM 在更改面板尺寸時需要更換整套設備、模組與光罩，生產靈活性大幅降低。理論上 IJP 也可支持 MMG。

• 產品開發週期
FMM 的產品開發週期較長，每推出新尺寸或分辨率的面板都需重新製作一套光罩，任何設計變更也需更換光罩。金屬光罩市場過去主要由 DNP 和凸版印刷壟斷，但近年韓國與中國大陸出現多家本地供應商，價格有所下降。相比之下，FPM 與 IJP 在新面板開發週期上都更短。

• 製造成本潛力
理論上，IJP OLED 工藝因其高材料利用率與高產能，有潛力實現最低的 OLED 面板製造成本，FPM 工藝緊隨其後。但需注意，IJP 和 FPM OLED 工藝目前均未實現大量量產。

FMM、FPM 與 IJP 的指標比較
表 1 對三種 OLED 製造技術的關鍵指標進行了比較
表 1：按製造技術劃分的 OLED 對比

Omdia 分析如下：

• 影像品質
FMM 提供基準水平的影像品質，FPM 理論上可憑藉較高的開口率和出色的亮度效率實現更高的畫質。

• 主要優勢
FMM 工藝最為成熟，目前已涵蓋從 6 代到 8.6 代 OLED。FPM 擁有高開口率並可消除橫向漏光，但尚未進入 6 代量產，直接跨越到 8.6 代存在挑戰。IJP 具備高開口率和低成本等優勢。

• 開口率
FMM 的像素開口率約為 25%–30%，FPM 與 IJP 均為 50%–60%，但實現高開口率可能會伴隨一定取捨。

• 主要挑戰
FMM 的核心問題是製造成本高；FPM 的最大不確定性在於良率；IJP 的可行性主要受 OLED 材料性能限制。

• 面板適配性
FMM 適合生產中小尺寸 OLED 面板，解析度可高可低，但由於蒸鍍工藝及 OLED 材料佈局，通常針對特定像素與子像素設計進行優化。FPM 和 IJP 更適合 RGB 條紋結構的子像素。IJP 可生產中大型、中解析度 OLED 面板；FPM 理論上可支援比 FMM 更廣的解析度範圍。

• 最大可用玻璃尺寸
三種工藝的最大玻璃尺寸預計到 2026 年可達到 8.6 代OLED。目前，FMM 最大為 6 代，FPM 與 IJP 目前均為 5.5 代; 但即將往8.6代OLED邁進。

• 多尺寸混切（MMG）
FMM 不支援 MMG，FPM 與 IJP 可實現該功能。

• 亮度
FMM 提供基準亮度，FPM 可達到基準亮度的 2 倍，IJP 介於 FMM 與 FPM 之間。

• 材料利用率
FMM OLED 材料利用率約 30%，FPM 可達 50%，IJP 最高可達 95%。

• 功耗
得益於高開口率與像素結構，FPM 的功耗最低；IJP 因可溶性 OLED 材料壽命與效率問題，功耗可能更高。

• 解析度
理論上，FPM 可透過光刻實現最高 2000 PPI 解析度；FMM 最高可達 1000 PPI；IJP 廠商目前展示的原型面板最高為 350 PPI。

• Tandem RGB 相容性
Tandem 發光結構特別適用於高端移動 PC 和車載顯示，但成本高。一些客戶將 Tandem RGB OLED 作為高端產品重點需求。FMM 與 FPM 均可支援 Tandem RGB OLED，IJP 則不支援，這可能限制其在高端 OLED 市場的競爭力。

• 產品開發週期
FMM 根據產品類型與光罩可用性，需要數週至數月；FPM 需要數週；IJP 最短，因為其噴墨設備可隨時生產新產品，且無需光罩或新工裝設計（部分情況下可複用 OPM 模板），因此可在數天至數週內完成新品開發，具體取決於產品複雜度。

面板廠商在 FPM 與 IJP 方面的策略

圖 2 展示了面板廠商在基於 FPM 光刻的 RGB OLED 像素圖案化方面的策略。這些策略，尤其是 LG Display 與惠科顯示（HKC Display）的部分，為 Omdia 的推測。

圖 2：面板廠商 FPM 策略路線圖（Omdia 推測）

備註：包含Omdia的推測，LG Display和惠科顯示（HKC Display）的策略尚在開發中
資料來源：Omdia

基於上述推測，維信諾（Visionox）應是首個推進至8.6代FPM OLED量產的廠商，未來可能由LG Display跟進，隨後是惠科。儘管FPM量產計畫存在多項假設和不確定性，但由於其在提升畫質、多樣性及成本競爭力方面的潛力，業界對開發和測試FPM的興趣日益濃厚。

在2025年SID Display Week展會上，維信諾展示了多款面板，包括了：
• 14.2吋基於LTPS-TFT的OLED顯示屏，解析度為3120×2880，採用ViP技術
• 6.7吋基於LTPO+的智慧型手機用OLED顯示屏，採用ViP技術
• 6.1吋基於LTPO的智慧型手機用OLED顯示屏，採用ViP技術
• 1.43吋圓形基於LTPS-TFT的智慧手錶用OLED顯示屏，採用ViP技術

維信諾特別指出，其ViP技術在OLED製造工藝上帶來了創新性改進，具體提升包括：
• 開口率提升至最高69%，而傳統FMM僅為29%
• 由於開口率提高，功耗降低38%
• 亮度提升高達4倍
• 壽命延長至最高6倍
• 像素密度最高可達1700 PPI

圖3：維信諾（Visionox）的ViP技術

另一方面，華星光電在收購JOLED的噴墨打印（IJP）OLED設備後，積極發展自身的IJP OLED技術實力、材料供應鏈、設備合作夥伴、製造工藝及專利佈局。華星光電已開始在其T5 6代LTPS工廠安裝IJP OLED產線，並成功製造了多個原型OLED面板。此外，公司還制定了長期規劃，致力於生產基於氧化物（oxide）的IJP OLED。目前，華星光電正處於投資T8 8.6代氧化物IJP OLED產線的可行性評估的最後階段。

在2025年SID Display Week展會上，華星光電展示了以下原型產品：

• 6.5吋智慧手機用IJP OLED顯示屏，採用T5 6代工廠生產的LTPS背板
• 14吋平板用IJP OLED顯示屏，解析度為1920×1200，採用T5 6代工廠生產的LTPS背板
• 全球首款14吋氧化物IJP OLED筆記本顯示屏，解析度為2880×1800，採用T9 8.6代氧化物TFT工廠生產的氧化物背板
• 16吋240Hz筆記本用IJP OLED顯示屏，解析度為2560×1600，採用T5 6代LTPS工廠生產的LTPS背板
• 21.6吋4K專業應用級IJP OLED顯示屏，解析度為3840×2160，採用T5 6代LTPS工廠生產的LTPS背板
• 27吋4K 120Hz顯示器用IJP OLED顯示屏，解析度為3840×2160，採用T5 6代LTPS工廠生產的LTPS背板
• 65吋IJP OLED大屏，採用T9 8.6代氧化物TFT工廠生產的氧化物背板

這些產品展示表達了維新諾跟華星光電分別在FPM OLED 與噴墨打印式OLED等已經實現技術可行性, 接下來便是其邁向Gen8.6 OLED量產化的主要關鍵時間點.