OLED面板制备用mask简介

　　在图1中的阴极和阳极之间施加电压，会产生电子和空穴两种载流子，电子和空穴在电场的作用下分别经过电子和空穴传输层注入到发光层（从两端向中间汇聚），然后再发光层的某一个区域复合形成激子，激子复合将激发产生光子，形成了可见光。

　　OLED显示屏的制造采用薄膜工艺，不同有机发光材料作为OLED器件的发光层能够得到不同的发光颜色，同时使用可以发出红光、绿光、蓝光三种材料制备彩色显示屏。发光材料的性能和所加载电流的大小直接决定了OLED的发光亮度，对相同材料的OLED，电流越大，发光亮度就越高。OLED显示屏按照驱动类型可分为PMOLED（Passive Matrix OLED：无源像素矩阵驱动OLED）以及AMOLED（Active Matrix OLED：有源像素矩阵驱动OLED）两类。

　　PMOLED是以阳极、阴极矩阵扫描的方式依次驱动像素发光，每个像素只能获得短脉冲供电，产生瞬间发光。PMOLED结构简单，技术难度和制造成本相对较低，但只适合小尺寸、低分辨率显示；

　　AMOLED是由TFT（薄膜晶体管）驱动阵列与OLED结合而成，每个像素都有独立的TFT驱动，因而能够实现大尺寸、高分辨率显示。所以应用于手机、电视等对显示画质、尺寸有高要求的OLED显示屏都是采用TFT驱动的AMOLED

　　2. OLED的主要技术路线OLED的制备过程包括：［显示屏TFT制备］→［有机材薄膜制备］→［封装］→［单元］→［模块］，我们可以大致分为三个阶段：

　　背板段：工艺通过成膜、曝光、蚀刻以形成LTPS（低温多晶硅）驱动电路，其为发光器件提供点亮信号以及稳定的电源输入；主要有低温多晶硅LTPS技术路线和IGZO为代表的的金属氧化物半导体技术。

　　前板段：主要是通过不同的技术工艺将有机发光材料、阴极材料等制作在背板上面。蒸镀工艺和印刷工艺。

　　模组段：工艺相对简单，主要是将封装完毕的面板切割成实际产品大小，之后再进行面板测试、偏光片贴附、控制线路与芯片贴合、面板与盖板玻璃贴合等各项工艺，并进行老化测试以及产品包装。

　　关于TFT的制备工艺这里不做详细的介绍，主要关注在和mask相关的有机材薄膜制备。主要有两种：将发光材料蒸镀到玻璃基板的方法，另一种是将发光材料印刷到玻璃基板的方法。

　　蒸镀是将制备好的LTPS和有机材料放置在蒸镀设备中，工作环境为真空，从上到下的放置顺序为LTPS基板、金属掩模板（mask）、有机发光材料。掩模板是在薄钢板上有刻有小孔的器件，所以当有机材料蒸镀时，它只能沉积在特定的位置。当掩模板准备就绪时，将蒸发源（如有机材料等蒸发材料）放在其下，并将其加热到适当的温度。当加热开始时，分子单元中的有机小分子穿过掩膜并积淀到预期位置。蒸镀工艺在生产中小尺寸 OLED 显示屏的面板生产线上已经得到成熟应用， 相关的发光材料、工艺、设备等技术和产业链都已经比较成熟，但是受限于工艺过程中的相关物理特性及设备的极限，在用于规模性生产大尺寸 RGB（红、绿、蓝） 三色 OLED 时存在良率过低等问题，而且工艺过程中对价格昂贵的发光材料的有效利用率很低、蒸镀设备成本很高，制约了制造成本的有效降低。

　　印刷工艺理论上具有对发光材料有效利用率高、生产效率高、适合规模性生产大尺寸 RGB 三色 OLED 等突出优点，但是受限于目前发光材料、设备、工艺等方面的不足，在技术上和产业链都还不成熟。由于OLED器件中有机薄膜的总膜厚为100～200nm，而且是有机材料，在CVD、蒸镀、涂布、印刷等成膜技术中，目前量产性较好的就是蒸镀技术了（尤其对小分子OLED材料来说）。

　　3. OLED掩膜之前我们介绍到了OLED面板的制造过程大致可以分为三个阶段，背板段、前板段以及模组段三段工艺。在前板段中需要用到蒸镀工艺，在蒸镀工艺中又需要用到金属掩膜板。实际上金属掩膜板就类似于我们在半导体光刻过程中见到的光照掩膜一样。上面刻蚀有特定的形状和位置，用来将有蒸镀后的有机材料沉积在TFT基板上面。如下图所示：

　　显示面板产线上使用的掩模板为两种：Array段和CF段（TFT－LCD）以玻璃为基础材料的曝光Photo－Mask，以及AMOLED段以金属为基本材料的Shadow－Mask（CMM＆FMM）。这里我们主要介绍的是用于AMOLED生产中的Shadow Mask。其中通用金属掩膜板主要用于蒸镀共通层，精密金属掩膜板也称为高精密金属掩膜板，主要用于蒸镀发光层。

　　CMM：Common Metal Mask，即通用金属掩膜版，是由厚度40um-200um的Invar36材料加工而成，主要用于在蒸镀腔体中蒸镀传输层、导电层材料；

　　FMM：Fine Metal Mask，精细金属掩膜版，由厚度20um-30um的Invar36材料加工而成，主要是用于在蒸镀腔体中蒸镀有机发光材料；

　　二. 为什么说蒸镀是OLED面板制备的关键环节？之前我们介绍了OLED的制备环节，其中将关键的金属材料、发光有机材料制备在基板上面的环节是前板段。通过在真空环境中将蒸发源蒸发，通过掩膜版沉积在基板上面，形成所需要的金属和发光层。从构成重要程度来看，基板上线的LTPS是用来控制显示器像素的开关，而显示面板的发光效果、色彩域、真实度的色度是和蒸镀效果和有机材料相关的。这些发光像素的有机材料通过电信号发光构成相应的颜色。蒸镀直接影响了发光有机材料的沉积。

　　从制备工艺精度来看，蒸镀过程中有两个环节对于最后实现的精度有重要的影响。

　　一个是对材料的蒸镀效果，这个直接和蒸镀机相关。如何控制蒸镀的真空环境、蒸镀的温度控制，如何控制蒸镀源和掩膜版之间的距离，如何控制沉积速度、压力等等因素都是直接影响蒸镀效果的关键参数。这个环节对于蒸镀设备的要求非常高。

　　另外一个就是蒸镀用的掩膜版的制备精度，掩膜板的制作方法，先采用电铸工艺或物理气相沉积工艺制作出初始掩膜板，在初始掩膜板形成多个呈阵列式排布的、开口尺寸等于蒸镀所需的设计开孔尺寸的直孔通孔;再采用化学刻蚀工艺，对初始掩膜板的下表面及直孔通孔的内壁进行刻蚀，形成具有斜锥角的曲线形凹槽，且使曲线形凹槽的开口尺寸自下而上逐渐减小至蒸镀所需的设计开孔尺寸，从而制作出掩膜板，一方面能够提高蒸镀开孔的尺寸精度，一方面使蒸镀开孔具有设计需要的斜锥角，减少对蒸镀材料的遮挡，提高蒸镀效率，使掩膜板更符合制程要求。掩膜版的精度影响了有机材料被蒸镀之后沉积在TFT基板上面的位置精度、尺寸形状等。

　　蒸镀在OLED制造工艺中应用，它的好坏直接影响到OLED屏幕显示，另外，目前主要蒸镀关键技术和设备掌握在日本厂家手中（OLED屏制造的代表——三星，它使用的蒸镀机就是佳能旗下的子公司——CanonTokki。），且市场蒸镀设备也不多，这也是OLED屏幕成本高的一个重要原因。

　　三. 国产OLED市场发展迅速，显示面板mask发展究竟如何？显示面板技术发展多年，大多数制约产业化的障碍和困难都已经被解决，全球的LCD面板已经进入了成熟期，竞争激烈，各大显示面板厂商都逐步将中心放在了OLED的产品研发上面。国内的各大面板厂商也都在积极拓展自己的OLED面板产线。（从很多的其他报告中都可以看到OLED面板发展的情况，这里不在赘述。）Mask作为显示面板产业链上游中的基础材料，具有以下几个特点：

　　消耗性：作为蒸镀掩膜材料，将生产过程中的RGB有机物进行沉积，是单次制备使用，无法进行重复利用；

　　定制化：针对不同的分辨率、成像素、面板尺寸、世代线都需要进行重新的设计和制备；

　　高精细：FMM作为高精细显示像素的关键零部件，上面需要有高精细的通孔，对于其中的拐角、孔径都有较高的要求，分辨率越高，PPI越高，FMM就要有更多的更精细的孔；

　　根据Omdia数据显示，2019年，全球AMOLED面板市场规模约为249亿美元，占比约23%。预计到2024年AMOLED市场规模预计将达到537亿美元，较2019年增长115.66%，市场占比也将提升至41%。国内面板厂商京东方、TCL华星、维信诺、深天马等企业先后有多条OLED产线启动运行、点亮投产和量产出货。随着相关厂商OLED面板生产线量产进度加快，未来对FMM的需求也会越来越大。

　　随着相关厂商OLED产能的扩大， FMM等上游材料供需缺口也进一步扩大。根据相关数据测算，预计全球FMM供需比在2021年缺口最大为31%。

　　但是mask的国产化仍然处于落后的地步。其中CMM掩膜版主要有Sweoo、PIMS、大高占据超过95%的市场。FMM市场主要是被日本企业所垄断，日本DNP能够大批量供货，其占据90%以上的市场份额，TOPPAN有小批量供应。国内厂商在这方面国产替代的空间和进度仍然有较大的期望。四. 国内参与显示面板mask的企业有哪些？1. 众凌科技官网介绍：“浙江众凌科技有限公司，成立于2020年9月，注册资金11770万元，坐落于浙江省海宁市泛半导体产业园，公司旨在打破超精密金属薄板加工在国内的量产空白，产品业务涵盖显示面板、显示终端、VR/AR显示，包括AMOLED用Divide Open Mask、Divide Fine Metal Mask、硅基OLED用Micro OLED Open Mask、显示终端用金属支撑片等高端超精细加工类产品，串接起整条行业相关产业链，协助客户解决相关产品选择少、品质不稳定、交期长、合作被动等各类问题。公司核心创业团队成员均来自于一线面板厂、国际知名精密金属掩膜版量产公司及金属原材料开发企业，专业领域覆盖特种原材开发、OLED面板像素设计、化学蚀刻特性研究、特种金属微米级蚀刻研究、精密金属掩模版量产测试与市场拓展等，开发视角从金属原材延伸至下游客户端，为客户和行业提供多维度专业细致化的解题新思路”

　　从天眼查公开的信息来看，已完成过亿元人民币A+轮融资，由长江证券创新投资、招银国际联合领投，海创投、平阳乾佳、联新资本、云锦资本、玲珑资本跟投。据悉，该轮融资之前，众凌科技于去年10月完成了过亿元A轮融资，两轮融资相隔仅不到半年。

　　众凌科技旗下产品包括OLED显示屏幕生产过程中关键制具，通过FMM生产的显示屏广泛应用于智能手机、智能穿戴、平板电脑和笔记本等产品上的精密金属掩膜版；图案精度可高达10um以内，主要运用于Micro OLED蒸镀过程中的Open Mask普通金属掩模版；具备与Fine Metal Mask相同的精度，可达5um以下并可大幅度提高窄边框高精度产品的良率的Divided Open Mask；贴附在AMOLED柔性屏背后来保证弯折时不会整体变形的金属支撑板等。产品在移动办公产品、智能穿戴设备、智能手机等领域均有广泛运用。

　　2. 翰博高新翰博高新：背光显示模组为主营业务收入的主要来源，业务主要集中于西南、华北和华东地区。2017-2019年，背光显示模组收入占营业收入分别为 66.29%、77.43%和 73.91%，是公司主营业务收入的主要来源。在open mask方向主要是成都子公司成都拓维高科在负责。

　　3. 山东奥莱电子山东奥莱电子科技有限公司成立于2019-03-29，集金属掩膜板及OpenMask生产制造与设计研发于一体的新型高新技术企业，产品主要应用于OLED和WOLED发光层材料与共通层材料的蒸镀领域。根据公开报道：“针对OLED显示产业中金属掩膜板技术长期被国外垄断的现状，奥莱电子经过多年技术攻关，打破了国外CMM技术的壁垒，完成了技术攻关和储备。当前，奥莱电子已经开始进行CMM产品的量产，并开始给国内OLED面板厂送货，所有关键技术指标已经与韩国公司水平相当甚至更优，OLED面板厂的实际测试数据也显示奥莱电子生产的CMM产品的关键指标较好。”

　　4. 南京高光半导体南京高光半导体材料有限公司，成立于2019-06-14，是在南京市政府的科技局“321”支持下成立的，是一家从事新型有机半导体材料及相关设备研发、生产、销售的高科技企业。主要致力于新型平板显示OLED材料产品技术研发和技术服务。

　　针对国内AMOLED蒸镀用Open掩膜版和柔性薄膜封装工艺所需CVD掩膜版无法国产化的问题，高光半导体先后攻克高精度光学对位、张网以及激光蚀刻等掩膜版制作的关键技术，实现了金属掩膜版国产化。

　　目前，高光半导体申请和授权专利达180件，解决了在关键工艺及材料上受制约的难题，产品为京东方、天马、华星光电、维信诺、上海和辉等国内OLED面板企业配套，实现了进口替代。

　　5. 江苏乐萌精密科技有限公司江苏乐萌精密科技有限公司是常州市乐萌压力容器有限公司的全资子公司，前身是常州市乐萌压力容器有限公司OLED事业部，自2017年开始投资1.2亿元，用于研发OLED金属掩模板产业化相关技术，并于2019年10份实现Mask Frame量产，产能达到年产1000张。同时江苏乐萌已经掌握了CMM产业化技术，按照此次新增扩产项目进度，预计2021年6月份将实现CMM量产，产能达到年产1000张。

　　江苏乐萌精密科技有限公司专注半导体OLED行业，深耕加工制造技术，追求至善至美，将Open Mask 相关产品性能达到极致。基于基础理论，从原子排布的角度提高制造技术；与客户一起研究分析产品性能对客户产线工艺的影响，为客户提供成套技术解决方案。立志成为全球最专业的Open Mask 生产商、研发机构、成套技术方案提供商，OLED生产商的最佳合作伙伴，与客户一起成长，探索新显示技术，树中国品牌，逐梦未来。

　　6. 浚颖光电安徽浚颍光电有限公司，成立于2019-12-02，是深圳浚漪科技有限公司全资子公司。

　　根据公开资料显示：“2020年8月，安徽浚颍光电有限公司OLED高精度金属掩膜板生产线和CVD Mask项目。主要从事FMM、OLED金属掩膜板的研发、制造等配套服务。在颍总投资10亿元，其中一期3亿元已投产，二期投资7亿元。项目达产后年产值约50亿元，税收约2亿元”。

　　7. 立德材料安徽省大富光电科技有限公司成立于2014年5月，是柔性精密制造领域顶尖的国家高新技术企业，拥有安徽省首届高层次科技人才团队，安徽省“三重一创”战略性重大新兴产业专项承担者，申请国际国内发明专利280余项。大富光电团队在以蚀刻、激光为主的减材工艺和电铸加材工艺领域有十几年的深耕和沉淀，拥有与世界一流企业匹配的ISO-9001、ISO14001管理体系，与全球著名半导体公司I公司、美国著名电子产品公司A公司有着长期、稳定、友好的合作关系。公司重点打造的柔性精密制造平台，可实现柔性材料的精密加工制造以及实现产品、业务领域的灵活拓展。业务范围主要包括：OLED领域高PPI FMM、可穿戴电子设备柔性导电器件、先进光伏导电背板封装材料、智能终端精密组件、半导体、集成电路封装材料等。

　　8. 联创电子联创电子科技股份有限公司成立于2006年， 2015年12月在深交所中小板借壳上市（证券代码：002036）。

　　联创电子重点发展光学镜头及影像模组、触控显示器件等新型光学光电产业，投资和培育电声及芯片产业，公司产品广泛应用于智能终端、智能汽车、智慧家庭、智慧城市等领域。

　　十余年来，不断夯实产业基础，持续创新发展，陆续在江西、重庆、郑州、常州、黄石等地建立产业基地。拥有特斯拉、三星、联想等优质客户。

　　在美国湾区、德国慕尼黑、韩国首尔、上海等地建立研发运营中心，整合凝聚海内外研发人才，共同开展前沿技术的应用研究。

　　9. 寰采星寰采星科技（宁波）有限公司，成立于2019年3月21日，是一家全球领先的高精度金属掩膜版整体方案供应企业，公司主要从事新型平板显示掩膜版及组件生产、销售、来料加工、技术服务等业务。

　　参考资料：【1】浚漪科技突破OLED核心耗材精细金属掩膜版国产化【2】卧薪尝胆”13年 国产OLED金属掩膜版崭露头角【3】0113099【4】年产值超千亿元 光与电在这个基地大放异彩【5】奥莱电子突破“卡脖子”技术，引领金属掩膜板行业新发展【6】增资2亿元！江苏乐萌签约常州高新区扩产OLED金属掩模板项目【7】安徽浚颍光电FMM、OLED金属掩膜板项目一期投产【8】总投资约3亿元，海曙这一项目开工建设【9】陈俊荣，半导体和显示面板用掩膜版的现状、技术和市场需求[J],光纤材料产业技术创新战略联盟一届八次理事会暨技术交流会文集，2018【10】王俊生，OLED电视显示屏应用技术研究[D]，华南理工大学，2020