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金属掩膜版迎来巨大市场机遇——推动新型显示产业链协同发展系列报道之六

凭借优异的显示特性,OLED成为下一代新型显示技术路线中呼声最高的技术之一。国内面板企业争相跟进布局,目前国内已建成的OLED产线已超全球总数的一半。面对国内即将爆发的OLED产能,作为OLED面板生产过程中最核心的材料——金属掩膜版也随之迎来巨大的市场机遇。
发布时间:2020-08-14 15:08        来源:中国电子报        作者:谷月

凭借优异的显示特性,OLED成为下一代新型显示技术路线中呼声最高的技术之一。国内面板企业争相跟进布局,目前国内已建成的OLED产线已超全球总数的一半。面对国内即将爆发的OLED产能,作为OLED面板生产过程中最核心的材料——金属掩膜版也随之迎来巨大的市场机遇。

决定产品良率和品质的核心耗材

终端电子产品类型日趋丰富,对显示屏幕的要求也越来越高,平板显示行业也在不断适应其变化。目前,主要面板厂商正在加强OLED面板产线的投资力度,截至2020年2月,全球已建成共25条OLED产线,其中我国已建成的OLED产线为13条。据WitsView预测,到2021年,我国OLED产线月产能将超过45万片,占全球产能的26%。

山东奥莱电子总裁隋鑫告诉《中国电子报》记者:“每条OLED 6代线每年大概需要消耗200套金属掩膜版,我国OLED产线还在不断增加,OLED金属掩膜版市场空间非常大。”

随着OLED面板行业整体投资速度的加快,OLED产业链配套正在快速扩张,许多企业看好OLED产业的发展前景,从2018年开始增加对掩膜版行业的投资。

2018年8月,联创电子发布公告称,将投建高精密金属掩膜版项目;2019年1月,清溢光电8.5代及以下高精度掩膜版项目奠基;2019年12月,山东奥莱电子宣布投资生产金属掩膜版,三阶段完成后预计年产值可达20亿元;2019年末,寰采星科技开始进行高精度金属掩膜版(FMM)项目建设;2020年6月,乐萌精密科技新增投资2亿元扩建OLED金属掩膜版产线项目;2020年8月,浚颍光电OLED高精度金属掩膜版生产线和CVD Mask项目投产,年产值预计可达50亿元。

“如果说蒸镀是OLED心脏,那么金属掩膜版就是蒸镀的根本。”隋鑫表示,金属掩膜版是OLED蒸镀工艺中必不可缺少的高价值核心生产耗材,需要定期更换,生产成本较高。其主要材料是金属或金属+树脂,主要作用是在OLED生产过程中沉积RGB有机物质并形成像素,在需要的地方准确和精细地沉积有机物质。它在OLED面板生产过程中非常关键,决定了OLED屏幕生产的良率和分辨率。

据了解,应用于AMOLED产品的金属掩膜版主要是以金属为基本材料的Shadow-Mask,包括CMM和FMM两种。其中,CMM即Open-Mask,主要被用于大尺寸OLED面板生产过程中;FMM即高精度金属掩膜版,则主要用于中小尺寸OLED面板制造过程中。

业内人士分析称,随着更多OLED面板产线投产并实现量产,中国平板显示行业对金属掩膜版的需求量也将逐年增加。预计三年后,该需求量将提高50%。

国内厂商加紧布局FMM

目前,金属掩膜版厂商主要集中在日韩两国,例如,大日本印刷株式会社、凸版印刷株式会社、Ponngwon化学株式会社、SEWOO COPORATION等。而国内涉及金属掩膜版生产的企业屈指可数,且大多以生产CMM产品为主。虽有部分厂商已经开始涉猎FMM产品,但是目前仍处于测试研发阶段,还未能实现量产。

“中国虽是需求量最大的市场,国内生产的金属掩膜版质量还有待提高,此前的产品更多应用在中低端市场,应用于8代及以上的大尺寸OLED面板的金属掩膜版和高精细金属掩膜版仍然以进口产品为主。”赛迪顾问高级分析师刘暾在接受《中国电子报》记者采访时介绍说。

隋鑫认为,日韩OLED产业化较早,金属掩膜版厂商很早就开始涉足产业配套,占据了行业先机,在技术积累上优势明显。作为后来者的国内金属掩膜版厂商,一时还很难超越他们积累多年的生产技术,只能生产一些小尺寸和低精度金属掩膜版。

据研究机构Omedia预计,高精度金属掩膜版市场将以38%的年复合增长率从2017年的2.34亿美元增长到2022 年的12亿美元。

寰采星科技副总经理武斌表示,OLED面板厂商在积极促进供应商多元化,掩膜版厂商需加快产线的推进速度,抢占先机。在实现大尺寸和高精度金属掩膜版(FMM)量产后,厂商将在国内开拓出更多市场空间。

电子材料与器件资深高级研究员朱海彬在接受《中国电子报》记者采访时介绍说,FMM是比纸还薄的金属片,在显示屏相应的区域内,需要利用半导体制程设备蚀刻出数百万个孔,这些孔不仅细小,位置排列讲究,形状还不规则。红黄蓝三原色需要通过三套不同的FMM,密集、规律、均匀地蒸镀在基板上,所以这张掩膜版的质量直接决定了显示产品的品质。

此外,由于FMM比纸还薄,所以在制作和使用过程中,易受到如重力、压力、磁力等应力的作用,尤其是在生产大尺寸FMM时会有弯曲下垂等问题。FMM不仅在应力作用下会产生蠕变行为,并且蒸镀有机材料的热量释放还会产生热膨胀。

“FMM生产难度极高。即使有最精密的半导体制程设备,如果没有长期的,数以万计、亿计的实验和参数积累,依然生产不出一张合格的FMM。”武斌表示。

上游材料供应商集中度较高

随着手机、平板电脑等移动终端向着更高清、色彩度更饱和、更轻薄化发展,OLED屏的分辨率和PPI越高,金属掩膜版也就越趋向精细化。

如果需要制造高精度FMM,就需要更高级的INVAR合金(铁镍钴合金)——即超因瓦合金,这种材料最大的特点就是膨胀系数约等于0,在高温蒸镀过程中不会变形,在微米级蒸镀过程中显得尤为关键。

金属掩膜版行业主要原材料供应商也较为集中,日韩及欧美厂商的产品性能优异,被主流厂商广泛采用。比如,上文提到的超因瓦合金材料主要由日立金属供货。大日本印刷(DNP)生产的FMM原材料便来自于日立金属的独家供应。

PPI会影响FMM的效果,最终影响OLED屏的分辨率。DNP生产的FMM不仅可以做到最薄,PPI还可超过520,暂时还没有其他厂商可以做到。三星也因大日本印刷提供高质量的FMM,而一直在中小尺寸OLED产业中占有优势。

早前,为降低材料成本并提升产品质量,日本Hoya和韩国LG-IT已经向行业上游环节延伸,具备了研磨、抛光、镀铬、涂胶等金属掩膜版基板全产业链的生产能力。目前,我国企业也正在上游原材料领域寻求技术突破。

“上游原材料被日韩企业所掌握,这也是限制我国金属掩膜版产业发展的一个痛点。目前,我们正与欧洲相关材料企业合作,以丰富供应链。同时,为突破瓶颈,我们也在实验线导入了国内原材企业的产品进行测试,相互配合,做到发现问题、解决问题、改善产品、再次测试。”隋鑫表示。

朱海彬认为,由于金属掩膜版具有制造复杂性,生产设备投入高、工艺难度大、上游材料供应集中度较高,因此在需求持续增加的情况下,行业发展还需要全产业链的配合。

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