有機發(fā)光顯示用精密金屬掩膜標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展思考

Thoughts on Standardization Development of Fine Metal Masks for Organic Light-emitting Displays

WU Yiran CAO Kewei ZHANG Junhua (China Electronics Standardization Institute)

Abstract: Fine metal masks are the core materials oforganic light-emiting displays，which have a signifcant impact on the yield，resolution，andother performanceofdisplaypanels.Standardsplayacrucialroleinimproving thestabilityand reliabilityof material qualityConductingresearchonthe standardizationdevelopmentoffinemetalmasks fororganic lightemiting displays isofgreat practicalsignificanceandurgency.The purposeofthis studyis todeeplyanalyzethe technical statusand marketdemandofthe fine metal mask industrysortoutthecurrent statusof the standardssystem，compare andanalyzerelevantstandardsathomeandabroad，andcombineindustrydevelopment trends toproposesuggestionsand strategies forimproving the standardization developmentoffine metal masks in China，providing strong technicalsupport for promoting the healthy and sustainable development of the organic light-emitting display industry.

Keywords: organic light-emitting materials; fine metal masks; standardization

0 引言

的關(guān)鍵窗口，深刻影響著人們的生活與工作方式。有機發(fā)光顯示（OLED）技術(shù)以其自發(fā)光、高對比度、廣視角、響應(yīng)速度快、可實現(xiàn)柔性顯示等卓越在當(dāng)今數(shù)字化時代，顯示技術(shù)作為信息呈現(xiàn)優(yōu)勢，在消費電子、汽車顯示、虛擬現(xiàn)實等眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，并逐漸成為顯示行業(yè)的主流技術(shù)之一。

精密金屬掩膜版（FineMetalMask，F(xiàn)MM）作為OLED顯示制造過程中的核心關(guān)鍵材料，決定了OLED面板的分辨率、像素密度、顯示精度以及色彩表現(xiàn)等關(guān)鍵性能指標(biāo)。在OLED面板的制造過程中，F(xiàn)MM主要用于有機材料的蒸鍍環(huán)節(jié)，通過精確控制有機材料的蒸鍍位置和蒸鍍量，實現(xiàn)不同顏色像素的精準(zhǔn)沉積，從而提高產(chǎn)品的分辨率和良率。隨著OLED顯示技術(shù)的不斷發(fā)展，對FMM的精度、平整度、穩(wěn)定性以及尺寸規(guī)格等方面的要求也日益嚴(yán)苛。例如，為了實現(xiàn)更高分辨率的顯示效果，F(xiàn)MM的開口精度需要達(dá)到亞微米級，甚至納米級；為了適應(yīng)大尺寸OLED面板的生產(chǎn)需求，F(xiàn)MM的尺寸也在不斷增大，從最初的G4.5世代逐漸發(fā)展到如今的G8.5世代甚至更高世代。

然而，當(dāng)前精密金屬掩膜版行業(yè)沒有形成統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范，制約了OLED顯示產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展。一方面，不同地區(qū)、不同企業(yè)之間的FMM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)存在差異，這導(dǎo)致了產(chǎn)品兼容性差，增加了OLED面板制造商的采購成本和生產(chǎn)難度。例如，一家面板制造商從不同供應(yīng)商采購的FMM可能在尺寸精度、開口設(shè)計等方面存在細(xì)微差別，這使得在生產(chǎn)過程中需要頻繁調(diào)整工藝參數(shù)，降低了生產(chǎn)效率，同時也降低了產(chǎn)品良率。另一方面，隨著技術(shù)的快速發(fā)展，新的FMM產(chǎn)品和工藝不斷涌現(xiàn)，但相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)制定卻相對滯后，這使得市場上的產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，難以滿足日益增長的高端市場需求。例如，一些新型的FMM材料和制造工藝雖然能夠提高產(chǎn)品性能，但由于缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，其質(zhì)量和可靠性難以得到有效保障，影響了用戶對OLED產(chǎn)品的信任度。

1有機發(fā)光顯示用精密金屬掩膜概述

1.1精密金屬掩膜定義與工作原理

FMM是一種表面布有大量微小且密集開孔的薄金屬薄板，是OLED蒸鍍工藝中的核心關(guān)鍵部件，在OLED面板制造過程中發(fā)揮著不可或缺的作用。OLED顯示技術(shù)通過有機材料的電致發(fā)光原理實現(xiàn)圖像顯示，而FMM則在其中承擔(dān)著精確控制有機發(fā)光材料蒸鍍位置和蒸鍍量的重任。

FMM的工作原理基于物理氣相沉積（PVD）技術(shù)，在高真空環(huán)境下，有機發(fā)光材料被加熱蒸發(fā)，形成氣態(tài)原子或分子。這些氣態(tài)物質(zhì)在熱運動的作用下，向各個方向擴散。而FMM則作為阻擋層，只有通過其小孔的氣態(tài)有機材料才能到達(dá)基板表面，并在基板上沉積、凝聚，逐漸形成所需的像素圖案。這一過程對FMM的小孔精度、形狀以及分布均勻性要求極高，任何微小的偏差都可能導(dǎo)致像素點的尺寸不一致、位置偏移，從而影響OLED面板的顯示質(zhì)量。

1.2技術(shù)特點及發(fā)展趨勢

高精度是和小孔密集是FMM最為顯著的特性。隨著OLED顯示技術(shù)向高分辨率、高像素密度方向發(fā)展，F(xiàn)MM的開口精度要求不斷提升。目前，先進的FMM開口精度已經(jīng)達(dá)到亞微米級，甚至朝著納米級邁進。為了實現(xiàn)高分辨率顯示，F(xiàn)MM上每單位面積的小孔數(shù)量不斷增加。在一張典型的手機屏幕大小的FMM上，可能分布著數(shù)百萬個微小的開孔，這些小孔緊密排列，其間距也達(dá)到了微米級甚至更小。此外，F(xiàn)MM需要具備良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，防止在蒸鍍過程中小孔變形或位移影響像素質(zhì)量。

大尺寸化是FMM的重要發(fā)展趨勢。隨著OLED面板在電視、顯示器等大尺寸應(yīng)用領(lǐng)域的市場份額不斷擴大，F(xiàn)MM的尺寸也在相應(yīng)增大，從最初的G4.5世代逐漸發(fā)展到如今的G8.5世代甚至更高世代，對FMM的尺寸公差、平整度要求、熱穩(wěn)定性等也提出了新的要求]。

1.3FMM制造工藝及核心材料

FMM的制造依賴于多種關(guān)鍵原材料和先進制造技術(shù)。FMM的基板材料通常采用因瓦合金（Invaralloy），這是一種具有低膨脹系數(shù)的特殊合金，能夠在不同溫度環(huán)境下保持尺寸的相對穩(wěn)定，滿足

FMM對高精度和熱穩(wěn)定性的要求[2]。然而，因瓦合金的制備技術(shù)難度較大，目前全球范圍內(nèi)主要由少數(shù)幾家企業(yè)掌握核心生產(chǎn)技術(shù)，如：日本的日立金屬等。此外，F(xiàn)MM的制造還涉及光刻、蝕刻等一系列高精度加工工藝，這些工藝技術(shù)的發(fā)展水平直接影響著FMM的性能和質(zhì)量[3。FMM的發(fā)展對上游原材料供應(yīng)商和設(shè)備制造商提出了嚴(yán)格的技術(shù)要求，推動了相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級。

2 國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與趨勢

2.1全球市場情況與競爭格局

隨著OLED顯示技術(shù)在全球范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展，精密金屬掩膜版市場規(guī)模呈現(xiàn)出持續(xù)增長的態(tài)勢。根據(jù)市場研究機構(gòu)的數(shù)據(jù)顯示，2022年全球精密金屬掩膜版市場規(guī)模約為8.2億美元，到2023年，這一數(shù)字增長至約9.5億美元，增長率達(dá)到 15.9% 。預(yù)計在未來幾年，隨著OLED技術(shù)在智能手機、電視、平板電腦、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域的進一步滲透，以及OLED面板產(chǎn)能的不斷擴大，精密金屬掩膜版市場規(guī)模將繼續(xù)保持較高的增長速度。

精密金屬掩膜版市場主要集中在亞太地區(qū)，占據(jù)全球 90% 以上的市場，這主要得益于亞太地區(qū)擁有眾多的OLED面板生產(chǎn)企業(yè)，如：韓國三星顯示、LG顯示，中國京東方、TCL、華星光電等。這些企業(yè)在全球OLED面板市場中占據(jù)著重要地位，對精密金屬掩膜版的需求量巨大。同時，亞太地區(qū)也是智能手機、電視等OLED終端產(chǎn)品的主要消費市場，市場需求旺盛。北美和歐洲地區(qū)雖然在全球精密金屬掩膜版市場中所占份額相對較小，但近年來也呈現(xiàn)出穩(wěn)步增長的趨勢。北美地區(qū)擁有蘋果、谷歌等企業(yè)，其對OLED技術(shù)的應(yīng)用推動了當(dāng)?shù)厥袌鰧芙饘傺谀ぐ娴男枨蟆W洲地區(qū)則在高端電視和汽車顯示領(lǐng)域?qū)LED技術(shù)有著較高的應(yīng)用需求，也為精密金屬掩膜版市場的發(fā)展提供了一定的空間。

全球OLEDFMM市場呈現(xiàn)出寡頭壟斷的特點。目前，主要生產(chǎn)商包括日本的大日本印刷（DNP）、凸版印刷（ToppanPrinting）以及韓國的豐元精密、Darwin、SewooIncorporation 等。其中，DNP在全球市場中占據(jù)著主導(dǎo)地位，市場份額約為 70% ，憑借其長期積累的技術(shù)優(yōu)勢、先進的生產(chǎn)設(shè)備以及廣泛的客戶資源，在高端FMM產(chǎn)品領(lǐng)域具有較強的話語權(quán)。凸版印刷同樣具備深厚的技術(shù)底蘊，占據(jù)約為 15% 的市場份額，位居全球第二。我國企業(yè)也在FMM領(lǐng)域積極布局，寧波寰采星科技、浙江眾凌科技有限公司等企業(yè)在技術(shù)研發(fā)和量產(chǎn)方面取得了顯著進步。雖然目前中國企業(yè)在全球市場份額中占比相對較低，但增長態(tài)勢迅猛。

2.2國內(nèi)市場發(fā)展情況

國內(nèi)精密金屬掩膜版市場近年來呈現(xiàn)出快速發(fā)展的態(tài)勢。隨著我國OLED顯示產(chǎn)業(yè)的迅速崛起，國內(nèi)OLED面板產(chǎn)能不斷擴大，對精密金屬掩膜版的市場需求也日益增長。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2022年我國精密金屬掩膜版市場規(guī)模約為12.5億元人民幣，到2023年增長至約15.8億元人民幣，增長率達(dá)到 26.4% 。

國內(nèi)已有多家企業(yè)積極投身于精密金屬掩膜版的研發(fā)和生產(chǎn)。寰采星科技建設(shè)投產(chǎn)了中國首條第六代FMM量產(chǎn)線，目前其產(chǎn)品已經(jīng)開始供貨國內(nèi)相關(guān)面板廠的AMOLED生產(chǎn)線。眾凌科技通過持續(xù)的技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新，已成功實現(xiàn)全國產(chǎn)大寬幅FMM的量產(chǎn)，其產(chǎn)品在國內(nèi)市場獲得了廣泛認(rèn)可，并逐步向國際市場拓展。眾凌科技不僅實現(xiàn)了FMM的量產(chǎn)，還在關(guān)鍵原材料因瓦合金的國產(chǎn)化方面取得突破，與上游鋼鐵企業(yè)合作研發(fā)出Invar金屬薄帶，有效提升了OLED屏幕的分辨率和良品率。此外，南京高光半導(dǎo)體、江蘇樂萌精密科技有限公司、安徽浚潁光電科技有限公司、安徽立德半導(dǎo)體材料有限公司等等企業(yè)也紛紛布局精密金屬掩膜版業(yè)務(wù)，加大研發(fā)投入，積極拓展市場。這些企業(yè)的加入，不僅豐富了國內(nèi)精密金屬掩膜版市場的供給，也促進了市場競爭，推動了行業(yè)技術(shù)的進步和產(chǎn)品質(zhì)量的提升。

3 標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展現(xiàn)狀

3.1標(biāo)準(zhǔn)體系現(xiàn)狀

OLED材料屬于顯示材料的一類，行業(yè)分類按照GB/T4754-2017的分類方式，屬于C3985電子專用材料制造中的光電子材料。在顯示材料標(biāo)準(zhǔn)體系（見圖1）中，OLED材料體系框架以技術(shù)路線分為蒸鍍OLED用材料和印刷OLED用材料。其中，精密金屬掩模版屬于蒸鍍OLED用掩模版材料。

3.2國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

顯示用掩模版沒有對應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織，也基本沒有現(xiàn)行國際標(biāo)準(zhǔn)，國外標(biāo)準(zhǔn)主要是國際半導(dǎo)體設(shè)備和材料協(xié)會（SEMI)的團體標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)行SEMI標(biāo)準(zhǔn)中顯示用掩模版共有6項，均為陣列用掩模版標(biāo)準(zhǔn)，暫無有機發(fā)光顯示用精密金屬掩膜相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

在國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)方面，全國半導(dǎo)體設(shè)備和材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（SAC/TC203）負(fù)責(zé)組織制定和修訂半導(dǎo)體設(shè)備和材料領(lǐng)域的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。目前，顯示用掩模版有1項行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，SJ11516—2015《薄膜晶體管（TFT)用掩膜版規(guī)范》，規(guī)定了TFT用掩模版的產(chǎn)品分類、技術(shù)要求、試驗方法、檢驗規(guī)則以及標(biāo)志、包裝、運輸和貯存等內(nèi)容，適用于TFT用金屬掩膜版的生產(chǎn)、檢驗和使用。有機發(fā)光用精密金屬掩膜暫無現(xiàn)行行業(yè)級以上標(biāo)準(zhǔn)，在研計劃2項，均為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，詳見表1。

4標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展建議

一是構(gòu)建協(xié)調(diào)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系。在構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)體系時，應(yīng)充分考慮行業(yè)的發(fā)展需求和技術(shù)趨勢，確保標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)性、前瞻性和實用性。借鑒國際先進標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)驗，結(jié)合我國FMM產(chǎn)業(yè)的實際情況，制定涵蓋產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)制造、質(zhì)量檢測、應(yīng)用服務(wù)等全生命周期的標(biāo)準(zhǔn)體系。加強標(biāo)準(zhǔn)之間的協(xié)調(diào)與配套，形成有機整體，不同類型和層次的標(biāo)準(zhǔn)之間應(yīng)相互銜接、相互支撐，避免出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)之間的矛盾和重復(fù)。基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、方法標(biāo)準(zhǔn)等相互協(xié)調(diào)，為其他標(biāo)準(zhǔn)的制定提供基礎(chǔ)依據(jù)。產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與方法標(biāo)準(zhǔn)緊密配合，確保產(chǎn)品能夠按照標(biāo)準(zhǔn)要求進行生產(chǎn)和檢測。同時，建立標(biāo)準(zhǔn)的動態(tài)維護機制，根據(jù)技術(shù)發(fā)展和市場需求的變化，依托標(biāo)委會、行業(yè)組織等，及時對標(biāo)準(zhǔn)進行修訂和完善，保持標(biāo)準(zhǔn)體系的適應(yīng)性、有效性和先進性。

二是加快關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研制。FMM的圖案精度直接影響像素蒸鍍的準(zhǔn)確性，加快標(biāo)準(zhǔn)研制對于保障面板生產(chǎn)的精度和良率具有重要意義。統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)能提高不同廠商在尺寸、公差等方面的兼容性，推動FMM實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。加快FMM及其核心關(guān)鍵材料因瓦合金相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研制。在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中，明確規(guī)定產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇、幾何參數(shù)、工藝接口等要求以及質(zhì)量控制等要點。在方法標(biāo)準(zhǔn)中，制定統(tǒng)一的光學(xué)性能、力學(xué)性能、可靠性檢測方法和判定準(zhǔn)則，確保產(chǎn)品質(zhì)量的一致性和可靠性。

三是推動技術(shù)研發(fā)與標(biāo)準(zhǔn)制定融合。建立產(chǎn)學(xué)研深度合作的長效機制是促進技術(shù)研發(fā)與標(biāo)準(zhǔn)制定融合的關(guān)鍵。企業(yè)、高校、科研機構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)化機構(gòu)組建產(chǎn)學(xué)研合作聯(lián)盟，定期組織技術(shù)研討和標(biāo)準(zhǔn)交流活動，促進各方之間的信息共享與技術(shù)交流。聯(lián)合開展技術(shù)研發(fā)項目，將科研成果快速轉(zhuǎn)化為實際生產(chǎn)力，并及時將成熟的技術(shù)和工藝納入標(biāo)準(zhǔn)體系。建立技術(shù)研發(fā)成果與標(biāo)準(zhǔn)制定的轉(zhuǎn)化通道，明確在技術(shù)研發(fā)項目驗收時，需對成果的標(biāo)準(zhǔn)化可行性進行評估，并制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)草案。對于具有推廣應(yīng)用價值的技術(shù)成果，加快其向標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)化進程，縮短標(biāo)準(zhǔn)制定周期，使標(biāo)準(zhǔn)能夠及時反映行業(yè)最新技術(shù)水平。

參考文獻

[1]谷月.我國超精細(xì)金屬掩膜版獲得新突破[N].中國電子報，2024-12-06(007).

[2]任為，余瑜，張帥，等.精細(xì)金屬掩模板用近零夾雜Invar合金制備技術(shù)[J].礦冶，2024，33(1)：70-78+95.

[3]陳鼎國.全高清移動電子設(shè)備AMOLED蒸鍍用精細(xì)金屬掩膜版(FMM)國產(chǎn)化[Z].浙江省寰采星科技(寧波)有限公司，2023-05-26.