半導體

沒錯,OLED面板生產最核心的材料就是它!

作者:谷月來源:中國電子報、電子信息產業網發布時間:2020-09-10 06:42我要評論

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憑借優異的顯示特性,OLED成為下一代新型顯示技術路線中呼聲最高的技術之一。國內面板企業爭相跟進布局,目前國內已建成的OLED產線已超全球總數的一半。面對國內即將爆發的OLED產能,作為OLED面板生產過程中最核心的材料——金屬掩膜版也隨之迎來巨大的市場機遇。

決定產品良率和品質的核心耗材

終端電子產品類型日趨豐富,對顯示屏幕的要求也越來越高,平板顯示行業也在不斷適應其變化。目前,主要面板廠商正在加強OLED面板產線的投資力度,截至2020年2月,全球已建成共25條OLED產線,其中我國已建成的OLED產線為13條。據WitsView預測,到2021年,我國OLED產線月產能將超過45萬片,占全球產能的26%。

山東奧萊電子總裁隋鑫告訴《中國電子報》記者:“每條OLED 6代線每年大概需要消耗200套金屬掩膜版,我國OLED產線還在不斷增加,OLED金屬掩膜版市場空間非常大?!?/p>

隨著OLED面板行業整體投資速度的加快,OLED產業鏈配套正在快速擴張,許多企業看好OLED產業的發展前景,從2018年開始增加對掩膜版行業的投資。

2018年8月,聯創電子發布公告稱,將投建高精密金屬掩膜版項目;2019年1月,清溢光電8.5代及以下高精度掩膜版項目奠基;2019年12月,山東奧萊電子宣布投資生產金屬掩膜版,三階段完成后預計年產值可達20億元;2019年末,寰采星科技開始進行高精度金屬掩膜版(FMM)項目建設;2020年6月,樂萌精密科技新增投資2億元擴建OLED金屬掩膜版產線項目;2020年8月,浚潁光電OLED高精度金屬掩膜版生產線和CVD Mask項目投產,年產值預計可達50億元。

“如果說蒸鍍是OLED心臟,那么金屬掩膜版就是蒸鍍的根本?!彼弼伪硎?,金屬掩膜版是OLED蒸鍍工藝中必不可缺少的高價值核心生產耗材,需要定期更換,生產成本較高。其主要材料是金屬或金屬+樹脂,主要作用是在OLED生產過程中沉積RGB有機物質并形成像素,在需要的地方準確和精細地沉積有機物質。它在OLED面板生產過程中非常關鍵,決定了OLED屏幕生產的良率和分辨率。

據了解,應用于AMOLED產品的金屬掩膜版主要是以金屬為基本材料的Shadow-Mask,包括CMM和FMM兩種。其中,CMM即Open-Mask,主要被用于大尺寸OLED面板生產過程中;FMM即高精度金屬掩膜版,則主要用于中小尺寸OLED面板制造過程中。

業內人士分析稱,隨著更多OLED面板產線投產并實現量產,中國平板顯示行業對金屬掩膜版的需求量也將逐年增加。預計三年后,該需求量將提高50%。

國內廠商加緊布局FMM

目前,金屬掩膜版廠商主要集中在日韓兩國,例如,大日本印刷株式會社、凸版印刷株式會社、Ponngwon化學株式會社、SEWOO COPORATION等。而國內涉及金屬掩膜版生產的企業屈指可數,且大多以生產CMM產品為主。雖有部分廠商已經開始涉獵FMM產品,但是目前仍處于測試研發階段,還未能實現量產。

“中國雖是需求量最大的市場,國內生產的金屬掩膜版質量還有待提高,此前的產品更多應用在中低端市場,應用于8代及以上的大尺寸OLED面板的金屬掩膜版和高精細金屬掩膜版仍然以進口產品為主?!辟惖项檰柛呒壏治鰩焺㈥赵诮邮堋吨袊娮訄蟆酚浾卟稍L時介紹說。

隋鑫認為,日韓OLED產業化較早,金屬掩膜版廠商很早就開始涉足產業配套,占據了行業先機,在技術積累上優勢明顯。作為后來者的國內金屬掩膜版廠商,一時還很難超越他們積累多年的生產技術,只能生產一些小尺寸和低精度金屬掩膜版。

據研究機構Omedia預計,高精度金屬掩膜版市場將以38%的年復合增長率從2017年的2.34億美元增長到2022 年的12億美元。

寰采星科技副總經理武斌表示,OLED面板廠商在積極促進供應商多元化,掩膜版廠商需加快產線的推進速度,搶占先機。在實現大尺寸和高精度金屬掩膜版(FMM)量產后,廠商將在國內開拓出更多市場空間。

電子材料與器件資深高級研究員朱海彬在接受《中國電子報》記者采訪時介紹說,FMM是比紙還薄的金屬片,在顯示屏相應的區域內,需要利用半導體制程設備蝕刻出數百萬個孔,這些孔不僅細小,位置排列講究,形狀還不規則。紅黃藍三原色需要通過三套不同的FMM,密集、規律、均勻地蒸鍍在基板上,所以這張掩膜版的質量直接決定了顯示產品的品質。

此外,由于FMM比紙還薄,所以在制作和使用過程中,易受到如重力、壓力、磁力等應力的作用,尤其是在生產大尺寸FMM時會有彎曲下垂等問題。FMM不僅在應力作用下會產生蠕變行為,并且蒸鍍有機材料的熱量釋放還會產生熱膨脹。

“FMM生產難度極高。即使有最精密的半導體制程設備,如果沒有長期的,數以萬計、億計的實驗和參數積累,依然生產不出一張合格的FMM?!蔽浔蟊硎?。

上游材料供應商集中度較高

隨著手機、平板電腦等移動終端向著更高清、色彩度更飽和、更輕薄化發展,OLED屏的分辨率和PPI越高,金屬掩膜版也就越趨向精細化。

如果需要制造高精度FMM,就需要更高級的INVAR合金(鐵鎳鈷合金)——即超因瓦合金,這種材料最大的特點就是膨脹系數約等于0,在高溫蒸鍍過程中不會變形,在微米級蒸鍍過程中顯得尤為關鍵。

金屬掩膜版行業主要原材料供應商也較為集中,日韓及歐美廠商的產品性能優異,被主流廠商廣泛采用。比如,上文提到的超因瓦合金材料主要由日立金屬供貨。大日本印刷(DNP)生產的FMM原材料便來自于日立金屬的獨家供應。

PPI會影響FMM的效果,最終影響OLED屏的分辨率。DNP生產的FMM不僅可以做到最薄,PPI還可超過520,暫時還沒有其他廠商可以做到。三星也因大日本印刷提供高質量的FMM,而一直在中小尺寸OLED產業中占有優勢。

早前,為降低材料成本并提升產品質量,日本Hoya和韓國LG-IT已經向行業上游環節延伸,具備了研磨、拋光、鍍鉻、涂膠等金屬掩膜版基板全產業鏈的生產能力。目前,我國企業也正在上游原材料領域尋求技術突破。

“上游原材料被日韓企業所掌握,這也是限制我國金屬掩膜版產業發展的一個痛點。目前,我們正與歐洲相關材料企業合作,以豐富供應鏈。同時,為突破瓶頸,我們也在實驗線導入了國內原材企業的產品進行測試,相互配合,做到發現問題、解決問題、改善產品、再次測試?!彼弼伪硎?。

朱海彬認為,由于金屬掩膜版具有制造復雜性,生產設備投入高、工藝難度大、上游材料供應集中度較高,因此在需求持續增加的情況下,行業發展還需要全產業鏈的配合。


責任編輯:趙強
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