憑借優(yōu)異的顯示特性，OLED成為下一代新型顯示技術(shù)路線中呼聲最高的技術(shù)之一。國內(nèi)面板企業(yè)爭相跟進(jìn)布局，目前國內(nèi)已建成的OLED產(chǎn)線已超全球總數(shù)的一半。面對國內(nèi)即將爆發(fā)的OLED產(chǎn)能，作為OLED面板生產(chǎn)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(jī)遇。
終端電子產(chǎn)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(yè)也在不斷適應(yīng)其變化。目前，主要面板廠商正在加強(qiáng)OLED面板產(chǎn)線的投資力度，截至2020年2月，全球已建成共25條OLED產(chǎn)線，其中我國已建成的OLED產(chǎn)線為13條。據(jù)WitsView預(yù)測，到2021年，我國OLED產(chǎn)線月產(chǎn)能將超過45萬片，占全球產(chǎn)能的26%。“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(chǎn)線還在不斷增加，OLED金屬掩膜版市場空間非常大。”隨著OLED面板行業(yè)整體投資速度的加快，OLED產(chǎn)業(yè)鏈配套正在快速擴(kuò)張，許多企業(yè)看好OLED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景，從2018年開始增加對掩膜版行業(yè)的投資。
2018年8月，聯(lián)創(chuàng)電子發(fā)布公告稱，將投建高精密金屬掩膜版項(xiàng)目；2019年1月，清溢光電8.5代及以下高精度掩膜版項(xiàng)目奠基；2019年12月，山東奧萊電子宣布投資生產(chǎn)金屬掩膜版，三階段完成后預(yù)計(jì)年產(chǎn)值可達(dá)20億元；2019年末，寰采星科技開始進(jìn)行高精度金屬掩膜版(FMM)項(xiàng)目建設(shè)；2020年6月，樂萌精密科技新增投資2億元擴(kuò)建OLED金屬掩膜版產(chǎn)線項(xiàng)目；2020年8月，浚潁光電OLED高精度金屬掩膜版生產(chǎn)線和CVD Mask項(xiàng)目投產(chǎn)，年產(chǎn)值預(yù)計(jì)可達(dá)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。”隋鑫表示，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(chǎn)耗材，需要定期更換，生產(chǎn)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(chǎn)過程中沉積RGB有機(jī)物質(zhì)并形成像素，在需要的地方準(zhǔn)確和精細(xì)地沉積有機(jī)物質(zhì)。它在OLED面板生產(chǎn)過程中非常關(guān)鍵，決定了OLED屏幕生產(chǎn)的良率和分辨率。
據(jù)了解，應(yīng)用于AMOLED產(chǎn)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(chǎn)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。隨著更多OLED面板產(chǎn)線投產(chǎn)并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，中國平板顯示行業(yè)對金屬掩膜版的需求量也將逐年增加。預(yù)計(jì)三年后，該需求量將提高50%。
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(xué)株式會社、SEWOO COPORATION等。而國內(nèi)涉及金屬掩膜版生產(chǎn)的企業(yè)屈指可數(shù)，且大多以生產(chǎn)CMM產(chǎn)品為主。雖有部分廠商已經(jīng)開始涉獵FMM產(chǎn)品，但是目前仍處于測試研發(fā)階段，還未能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。“中國雖是需求量最大的市場，國內(nèi)生產(chǎn)的金屬掩膜版質(zhì)量還有待提高，此前的產(chǎn)品更多應(yīng)用在中低端市場，應(yīng)用于8代及以上的大尺寸OLED面板的金屬掩膜版和高精細(xì)金屬掩膜版仍然以進(jìn)口產(chǎn)品為主。”賽迪顧問高級分析師劉暾在接受《中國電子報(bào)》記者采訪時介紹說。
日韓OLED產(chǎn)業(yè)化較早，金屬掩膜版廠商很早就開始涉足產(chǎn)業(yè)配套，占據(jù)了行業(yè)先機(jī)，在技術(shù)積累上優(yōu)勢明顯。作為后來者的國內(nèi)金屬掩膜版廠商，一時還很難超越他們積累多年的生產(chǎn)技術(shù)，只能生產(chǎn)一些小尺寸和低精度金屬掩膜版。高精度金屬掩膜版市場將以38%的年復(fù)合增長率從2017年的2.34億美元增長到2022 年的12億美元。OLED面板廠商在積極促進(jìn)供應(yīng)商多元化，掩膜版廠商需加快產(chǎn)線的推進(jìn)速度，搶占先機(jī)。在實(shí)現(xiàn)大尺寸和高精度金屬掩膜版(FMM)量產(chǎn)后，廠商將在國內(nèi)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(bào)》記者采訪時介紹說，F(xiàn)MM是比紙還薄的金屬片，在顯示屏相應(yīng)的區(qū)域內(nèi)，需要利用半導(dǎo)體制程設(shè)備蝕刻出數(shù)百萬個孔，這些孔不僅細(xì)小，位置排列講究，形狀還不規(guī)則。紅黃藍(lán)三原色需要通過三套不同的FMM，密集、規(guī)律、均勻地蒸鍍在基板上，所以這張掩膜版的質(zhì)量直接決定了顯示產(chǎn)品的品質(zhì)。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(yīng)力的作用，尤其是在生產(chǎn)大尺寸FMM時會有彎曲下垂等問題。FMM不僅在應(yīng)力作用下會產(chǎn)生蠕變行為，并且蒸鍍有機(jī)材料的熱量釋放還會產(chǎn)生熱膨脹。
“FMM生產(chǎn)難度極高。即使有最精密的半導(dǎo)體制程設(shè)備，如果沒有長期的，數(shù)以萬計(jì)、億計(jì)的實(shí)驗(yàn)和參數(shù)積累，依然生產(chǎn)不出一張合格的FMM。”武斌表示。隨著手機(jī)、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(fā)展，OLED屏的分辨率和PPI越高，金屬掩膜版也就越趨向精細(xì)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(diǎn)就是膨脹系數(shù)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(guān)鍵。
金屬掩膜版行業(yè)主要原材料供應(yīng)商也較為集中，日韓及歐美廠商的產(chǎn)品性能優(yōu)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(chǎn)的FMM原材料便來自于日立金屬的獨(dú)家供應(yīng)。PPI會影響FMM的效果，最終影響OLED屏的分辨率。DNP生產(chǎn)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(zhì)量的FMM，而一直在中小尺寸OLED產(chǎn)業(yè)中占有優(yōu)勢。
早前，為降低材料成本并提升產(chǎn)品質(zhì)量，日本Hoya和韓國LG-IT已經(jīng)向行業(yè)上游環(huán)節(jié)延伸，具備了研磨、拋光、鍍鉻、涂膠等金屬掩膜版基板全產(chǎn)業(yè)鏈的生產(chǎn)能力。目前，我國企業(yè)也正在上游原材料領(lǐng)域?qū)で蠹夹g(shù)突破。“上游原材料被日韓企業(yè)所掌握，這也是限制我國金屬掩膜版產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個痛點(diǎn)。目前，我們正與歐洲相關(guān)材料企業(yè)合作，以豐富供應(yīng)鏈。同時，為突破瓶頸，我們也在實(shí)驗(yàn)線導(dǎo)入了國內(nèi)原材企業(yè)的產(chǎn)品進(jìn)行測試，相互配合，做到發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、改善產(chǎn)品、再次測試。”由于金屬掩膜版具有制造復(fù)雜性，生產(chǎn)設(shè)備投入高、工藝難度大、上游材料供應(yīng)集中度較高，因此在需求持續(xù)增加的情況下，行業(yè)發(fā)展還需要全產(chǎn)業(yè)鏈的配合。
