半岛彩票:显示装备之殇—— OLED蒸渡端设备深度研究（下）

　　在AMOLED制程工艺中，有机半导体材料镀膜是最关键的制程之一。目前，唯一量产的有机发光二极管（OLED）成膜技术是真空蒸镀与金属掩模板（Metal Mask）相结合的方法。

　　与蒸镀系统配合的掩膜版（Mask）是决定蒸镀系统性能的关键。OLED蒸镀用掩模板（Mask）主要分为开口掩模板（Open Mask）和精细金属掩膜版（Fine Metal Mask）。开口掩模板（Open Mask）用于形成通用层（Common layer）的蒸镀腔体；精细金属掩膜版（FMM）的主要作用是在OLED生产过程中沉积RGB有机物质并形成像素，准确和精细地沉淀有机物质，提高分辨率和良率。FMM的开孔直接决定OLED显示屏的像素高低，开孔越小，像素越高。

　　从FMM开孔形状来看，根据FMM的开孔形状的不同，FMM 可以进一步细分为插槽型和狭缝型，狭缝型FMM工艺容易做到小开口尺寸，但是其受其物理强度极低的影响，其屏幕尺寸受到限制，不能制作成大尺寸屏幕，同时将导致掩膜版的使用寿命大大缩短，生产成本增加。

　　蚀刻法：主要是通过蚀刻Invar Sheet的方式制作。现阶段主要的OLED面板FMM供应商，DNP（大日本印刷）、凸版印刷（Toppan Printing）和达运等均采用蚀刻技术。该方法制作出的FMM在现阶段最薄可以做到20μm左右并达到WQHD（分辨率2560*1440的高清屏幕）级别分辨率。流程如下：

　　电铸法：通过该方法制作出的FMM厚度很薄。采用该方法的厂家主要有日本Athene与Hitachi Maxell。这两家公司已经将板厚控制到约5μm，并正在研发WQHD（分辨率2560*1440）分辨率级别的FMM产品。流程如下：

　　多重材料复合法——主要采用树脂和金属材料混合以制作FMM以应对热膨胀，V-Technology目前具有做到厚度为5μm，且成膜精度位置为2μm FMM的能力(向1μm发展)。

　　虽然Hitachi Maxell与V-Technology分别采用电铸和多重材料复合方式对QHD（分辨率960*540）分辨率以上的FMM有进行研究,但是其产品还未进入量产和厂商验证阶段。

　　蒸镀过程中有机材料释放热量，使FMM和玻璃温度升高。FMM制作材料一般选用金属材料。为降低蒸镀过程中FMM的热膨胀效应，frame，cover，support，align stick，fine stick倾向于选用热膨胀系数较小的材料。比如常用的Invar36，称为不变钢。

　　Frame：一般厚度及尺寸根据蒸镀机的规格要求制作，普遍厚度为30mm。材质采用Invar36。由于涉及到张网时焊接原因，Frame加工对平坦度要求比较高，一般要达到50um以内。

　　Cover，Support：一般采用30um~100um厚度的Invar36或者SUS304制作。如果选用Invar36，则是利用Invar热膨胀系数小的优势，能保证蒸镀过程中MASK形变小。如果采用SUS304，则是利用SUS材质不导磁的特点，在蒸镀过程中减少FMM wrinkle 的产生。

　　Fine stick：Fine stick是FMM中最复杂，也是技术要求最高的部分。目前比较主流的有四大制作工艺，即蚀刻工艺、电铸工艺、蚀刻+激光复合材料、混合工艺（电铸+电铸或电铸+蚀刻），其中电铸+蚀刻工艺无论是可行性还是产业化都具有独特的优越性，未来最有希望在这个工艺上突破高PPI难题。

　　蒸镀过程中有机材料释放热量，使FMM和玻璃温度升高。FMM热膨胀后变长，与玻璃之间形成缝隙，不利于蒸镀材料的规则沉积。因此要给FMM一定的预张力。与此对应，fine stick 在制作时，要设计一定的收缩率η。

　　定义η=（设计尺寸-实际尺寸）/ 设计尺寸*100%，假设FMM的热膨胀系数为α，对于长度为 l 的FMM，在温度升高△T时，即设计收缩率必须满足η≥α△T 。

　　按Invar36平均热膨胀系数1.6×10-6算，可得出蒸镀不同温升的fine stick最小收缩率，如下表所示。

　　目前消费者越来越关注屏幕的PPI（像素密度），尤其是VR的面世更是对PPI（像素密度）提出了严苛的要求，意味着FMM必须突破高分辨率难题。然而以DNP（大日本印刷）为代表的的蚀刻工艺，本身就存在不可逾越的宽厚比的问题，增加精细的开孔意味着更薄的材料厚度，然而材料厚度的降低会导致各种各样的问题，例如加工难度、材料本身均匀性的问题。蚀刻工艺理论上的最小开口为25μm，与VR显示屏最低物理分辨率的要求仍然存在距离。

　　但是从现阶段的FMM形成的产业链来看，上游材料INVAR（10~20μm厚）只有日立金属可以生产，而中游主要是日韩和中国地区，中国并没有能够量产FMM的公司，但是中国却是需求量最大的市场。

　　在2018年以前，由于日立跟DNP（大日本印刷）是合作，而DNP（大日本印刷）与三星是签署了垄断性合约(提供10~20μm厚的FMM)。到了2018年三星跟DNP（大日本印刷）垄断合约到期，这也才有了DNP（大日本印刷）已经与BOE（京东方）达成协议， DNP（大日本印刷）会逐步向BOE（京东方） 提供WQHD 级手机用的FMM(约30μm厚)。

　　DNP（大日本印刷）与TOPPAN（日本凸版印刷）有限的产能无法满足众多面板制造商的需求，庞大的市场促使上游材料企业积极参与。2018年联创光电投资10亿元的FMM生产项目落户南昌市赣江新区，投产后有望打破FMM依赖进口的局面，推动国内OLED显示技术的发展。

　　高端平面金属丝网，应用于高精密丝网印刷，材质为镍、镍合金，尺寸精度±0.002mm，位置精度±0.020mm，厚度0.010mm~0.050mm，最大尺寸500mm×700mm。

　　电铸3D模板：用于SMT印刷，材质为Ni、Ni Alloy，尺寸精度±0.005mm，位置精度±0.030mm，最大阶梯度90°，最大阶梯高度3.000mm。

　　VCM（音圈马达/音圈电机）弹片：用于实现摄像头的自动对焦及光学变焦，为目前绝大多数手机所使用。

　　可穿戴电子设备柔性导电器件：柔性导电器件，实现了无需充电，无需线缆或部件即可开始输入，完成电能和数据的双向传输，可大规模应用在智能穿戴终端产品中

　　沉积掩模是在TFT基板上形成有机材料的掩模，并且是OLED制造的基本组件之一。因此，预计从中长期来看，OLED沉积掩模的市场将会增长。自2012年以来，公司一直在进行专有沉积掩模（精细混合掩模，FHM）的研发，然后我们于2017年12月在山形县米泽市成立了VET，以制造和开发FHM。资本投资约50亿日元，并计划在山形县和米泽市的支持下于2019年开始量产。

　　FHM（精细混合面膜）是适用于OLED制造的下一代沉积掩模，既轻巧又薄，同时保持使用金属和树脂的混合结构的强度。FHM在TFT上精确形成OLED材料的沉积。

　　2019年8月，我们收购了NSS作为全资子公司，该公司在半导体晶圆检查和无掩模曝光方面拥有卓越的技术和成就，以促进我们与半导体相关的业务的增长。

　　1）无掩模光刻技术。该系统（DL-1000）利用远心光学照明系统和数字微镜设备（DMD）来根据需要立即在PC屏幕上设计的图案数据的光刻胶上曝光，而无需使用光掩膜。与单独的光路观察系统相比，这可以轻松，准确地进行重叠对准。DL-1000是DMD作为高分辨率图形发生器，具有超快的反射镜切换速度，能够轻松，快速地对微结构进行图形化。DL-1000配有CCD摄像机，能够与曝光光路同轴地观察基材。与单独的光路观察系统相比更准确。

　　通过同轴观察系统TTL（Through The Lens）同时观察表面图案和曝光图案，并使用我们自己的图像处理技术进行高精度覆盖；

　　2）半导体Mask Writer。Mask Writer具有独特的“免消耗”设计，非常适合先进技术节点中的第二层PSM光掩模图案形成以及移动，物联网（IoT）或汽车应用中的二进制光掩模图案形成，能够大幅度降低生产成本。

　　解析度原始开发的无畸变光学器件使我们的Mask Writer能够执行500nm或更高的光学分辨率，同时满足高速和高精度要求；

　　独特的“耗材免费”设计使用户可以大大降低生产成本。无需更换光源，镜头，反光镜等，这不仅节省了零件费，而且还节省了许护（服务）费，并且由于停机时间短，因此多年来仍能保持较高的运行时间；

　　随着5G的出现和物联网的发展，FPD（平板显示器）有望在未来发展为各种类型的面板。公司提供各种制造设备，将最好的光机电一体化，以满足客户的各种需求。

　　1）大型玻璃基板曝光设备“ RZ”。“ RZ”是构成彩色滤光片（CF）工艺核心的曝光设备，在FPD（平板显示器）生产中很重要。作为兼容大屏幕FPD的近接型曝光设备，它在全球占有最大的市场份额。

　　2）卷对卷曝光设备“ DZ”。DZ“是为曝光而优化的接触曝光设备，例如用于OLED的沉积掩模。它支持垂直传送和水平传送的曝。