和辉光电之FMM量产幽灵团队

和辉光电之FMM量产幽灵团队
2021年03月06日 22:14 OLEDindustry

在显示屏生产行业从业的人,对和辉光电并不陌生。作为中国AMOLED屏幕生产的领跑者之一,和辉光电在AMOLED屏幕的生产上无疑有着深厚的技术实力。随着和辉光电在2020年进入上市辅导,市场对这家公司的关注度也愈发增强。但是大众往往只视为和辉光电为一个本土有一定实力的AMOLED屏幕生产商,而没有注意到其在AMOLED产业链上的深度布局。

在此DSCC通过调研对和辉光电在AMOLED关键生产材料中高精度金属掩模版(FMM: Fine Metal Mask:)的布局进行还原和探讨,以便读者对和辉光电幽灵团队(Phantom)在FMM国产化进程上的进展有更深厚的了解。

AMOLED生产中用的Metal Mask 简介

虽然行业从业者对FMM并不陌生,但是为了使得读者对显示屏生产中使用的金属掩模版有更清晰的认知,DSCC先对该材料的分类进行一定分类。

金属掩模版在显示屏生产中被归类为Shadow Mask下并根据使用场景不同被进一步细分为”:

CVD Mask: 其主体为Invar材料。在AMOLED制作中,该Mask一般用于AMOLED后段制程中的TFE和Yocta制作中。

Open Mask: 其主体材料为Invar合金。该类型Mask一般也叫做Common Mask或者缩写为OPM。在小尺寸AMOLED手机面板的生产中,OPM主要用于共通层的蒸镀。比如对于EIL、ETL、阴极和CPL等功能层的制作。同时OPM是现在唯一量产化实现大尺寸AMOLED电视面板的制作工艺(LG Display的WOLED)。

Fine Metal Mask: 其主体材料为Invar合金。该类型Mask主要是用于在OLED显示器的基板上沉积发光体有机物,就像“精细金属掩模板”一词的字面意思一样,它是“带有小且密集孔的薄金属掩模板”,它的作用是使发光有机材料沉积穿过掩模并沉积在基板上的所需位置上。

目前AMOLED显示器结合了由有机材料制成的像素以显示图像,并且每个像素可以独立表示各种颜色。像素可以表达各种颜色的原因是,一个像素由发出红色,绿色和蓝色的子像素组成,它们是光的三种原色。使用称为“蒸镀”的过程来制造子像素。“蒸镀”是指将材料薄薄地附着到基板的表面,并且为了沉积OLED有机材料,通常,使用通过在真空空间中加热而蒸发目标材料的方法。

为了在基板的精确位置上沉积用于子像素的有机材料,在为每种R,G和B颜色配置FMM的相应位置和孔之后,执行蒸镀沉积工艺。由于当一次仅沉积一种颜色时不会发生沉积,因此将不同的FMM用于子像素的每种颜色,并进行多步处理。当完成子像素沉积时,OLED的发射层(EML)完成,然后,执行辅助发射层的沉积和封装工艺。

根据不同的AMOLED器件设计,其对OPM和FMM数量的需求也不同。FMM和OPM相比,其更为精细且价格更为昂贵。FMM的厚度、开孔大小、平整度和焊接工艺等直接影响了一个显示屏产品的最终显示效果。无论是哪种Mask, 不同的产品也需要相对对应的OPM和FMM。而根据不同面板厂的配置不同,为了保证生产效率,除了在生产设备中正在使用的Mask外,一般还需要多套Mask备份(用1备2或用1备3)。

介于FMM产品的特性,其研发和制作往往需要长期的资金和技术积累。在2020年,大部分AMOLED面板厂的FMM来自于DNP。现阶段量产的FMM制作技术为两面刻蚀法。

多条FMM条通过焊接成为整版Mask

Source:DSCC Analysis

和辉中的幽灵

截至至今,和辉已有2个AMOLED生产基地:

Gen 4.5 AMOLED生产基地: 该基地在2012年宣布。经过历年的投资,其总投资已经从2012年的952 M美金逐渐增加到2017年的最少1.5 B 美金。该工厂可以生产刚性和柔性的AMOLED面板。

Gen 6 AMOLED生产基地: 该基地从2016年宣布。其最初规划产能为30K/M且总投资约4.1B美元。在2019年该工厂进行了模组的扩建,而在2020年,和辉计划追加投资1.1B美金使得该工厂产能提升到45K/M。

和BOE等工厂的Tokki蒸镀设备不同,和辉的蒸镀设备来自于Ulvac爱发科。

和辉光电历史建设一览:

和辉光电Phantom地点为红色所标

Source:DSCC Analysis

从和辉建立之初,和辉和上海政府就注意到FMM是AMOLED生产的关键原材料,并一直尝试着将FMM的生产本土化。

通过文献追述,和辉光电对FMM从2014年便开始的对FMM国产化的研究,并相应的成立了Phantom “幽灵团队”。根据和辉光电IPO招股书材料可见,该项目现在处于和辉CTO的管理之下。根据调研,和辉FMM研发历程可以简述如下:

2014年成立。该FMM研究由上海政府支持。其核心技术团队来自于对金属Mask刻蚀有较深厚的公司,比如来自昆山允升吉光电科技有限公司的郑庆靓团队(主要产品是给制造业制作SMT Mask)。

2015开始,Phantom团队开始购买设备并在年底实现运转。

2015-2017年,Phantom团队采用两面刻蚀法制作小尺寸FMM给实验线体用。其后,Phantom团队开始Gen 4.5 的AMOLED FMM的技术研发。

2017年到2020年,Phantom组的FMM在解决主要的工艺问题后,开始在和辉Gen 4.5代AMOLED产线上逐渐替代DNP的FMM。其替代率预计在50%-70%。

介于国内暂时缺乏制作FMM的原材料,和辉FMM的制作团队其工艺技术应该主要集中在FMM的设计、Invar的表面处理和刻蚀开孔上。而Invar36材料的制作和Invar材料薄材压铸暂时还未能实现国产化。虽然和辉能在一定程度上提供Gen 4.5 产线上用的FMM,但是其暂无Gen6/2 FMM生产能力。

和辉光电Phantom工艺能力预估

Source:DSCC Analysis

总结和回顾:

近年来随着中国显示行业的崛起,如何进一步对上游技术进行控制和进一步降低生产成本已成为未来中国显示屏生产的一个重要发展方向。在AMOLED生产中,FMM作为AMOLED蒸镀生产的关键原材料,在近年来也得到众多的关注。和所有关键技术一样,FMM的研发和生产需要长期的资金投资和技术积累。

从FMM整体产业链来看,现在FMM制作技术依然为刻蚀为主。虽然最近涌现出来不少显示屏用掩模版制造的项目,这些项目依然主要关注在Mask开孔等材料加工工艺上。而中国依然缺少如日立金属和Imphy等上游原材料公司。

就最近涌现出的显示屏用掩模版制造项目来看,但是除和辉以外,这些项目或起步时间相对较晚或其重心在其他Mask相关领域。所以在未来几年,和辉光电在中国OLED用FMM生产和研发上依然有一定的领先优势。

近年来主要的FMM相关建设项目:

文章摘选自DSCC周报Vol3.50刊

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