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【微納加工】直寫光刻——FPD領域的關鍵技術革新

點擊量:1612 日期:2024-10-14 編輯:硅時代

直寫光刻技術作為FPD制造領域的核心技術之一,其在ITO陽極圖形化工藝和有機發(fā)光層蒸鍍工藝中的應用,不僅推動了OLED顯示技術的快速發(fā)展,也為Mini-LED、Micro-LED等新型顯示技術的崛起提供了有力支持。在平板顯示(FPD)制造領域,工藝流程的每一步都承載著實現(xiàn)高清、高質顯示的重任。這一復雜而精細的過程通常包括襯底準備、光刻、沉積、退火和組裝等多個環(huán)節(jié),其中光刻作為將電路圖案精確投影到襯底上的核心步驟,其技術的演進對FPD的發(fā)展起到了決定性作用。本文將深入探討直寫光刻在FPD領域,特別是在有機發(fā)光二極管(OLED)顯示制造中的應用,并展望其在未來技術趨勢中的市場潛力。

一、FPD制造工藝概述

     FPD制造工藝的起點是襯底準備,這一步通常涉及對玻璃或其他透明材料的清洗、拋光和預處理,為后續(xù)工藝提供一個干凈、平整的基礎。隨后進入光刻階段,這是整個工藝中最為關鍵的一環(huán),它決定了電路圖案的精度和分辨率。光刻通過曝光將設計好的電路圖案轉移到襯底上,為后續(xù)的材料沉積和電路構建奠定基礎。沉積過程則負責在圖案化的襯底上均勻沉積導電、半導體或絕緣材料,形成完整的電路結構。退火步驟則用于消除沉積過程中產生的應力和缺陷,提高電路的穩(wěn)定性和可靠性。最后,組裝階段將各層結構整合在一起,形成最終的FPD產品。

二、直寫光刻在OLED顯示中的應用

     在OLED顯示制造中,直寫光刻技術扮演著至關重要的角色。OLED的原理是有機發(fā)光材料在電場驅動下,通過載流子注入和復合產生發(fā)光現(xiàn)象。這一過程中,兩個關鍵環(huán)節(jié)直接依賴于直寫光刻技術:ITO陽極的圖形化工藝和有機發(fā)光層的蒸鍍工藝。

 

ITO陽極的圖形化工藝

     OLED的陽極通常由ITO(銦錫氧化物)透明電極構成,它不僅能夠導電,還能保證光線的透過,是實現(xiàn)OLED透明顯示的關鍵。制造的第一步是將ITO集成到玻璃基板上,這一流程與集成電路(IC)制造類似,但要求更高的精度和均勻性。在ITO圖形化過程中,直寫光刻或掩膜光刻被用來精確定義ITO電極的形狀和位置。相較于掩膜光刻,直寫光刻具有更高的靈活性和定制化能力,能夠直接根據(jù)設計圖案進行曝光,無需制作復雜的掩膜版,這對于快速迭代的產品開發(fā)和小批量定制生產尤為有利。

有機發(fā)光層蒸鍍工藝

     為了實現(xiàn)OLED的發(fā)光功能,有機材料必須被精確地蒸鍍在空穴傳輸/注入層上。這一步驟可以通過噴墨打印或蒸鍍工藝完成,其中蒸鍍工藝因其產業(yè)化應用中的成熟度和穩(wěn)定性而成為主流。蒸鍍過程中,高精度掩膜版被用來控制有機材料的沉積位置,確保每個像素的精確對齊和隔離。然而,傳統(tǒng)掩膜版的制作成本高、周期長,且難以適應頻繁的設計變更。直寫光刻制版技術的引入,通過直接在掩膜材料上書寫圖案,極大地縮短了制版周期,降低了成本,同時提高了掩膜版的精度和靈活性,為OLED顯示的高質量生產提供了有力支持。

三、市場需求與技術趨勢

     隨著全球AMOLED/LTPS(低溫多晶硅)生產線建設的加速,特別是在中國大陸,京東方、華星光電、天馬、維信諾、和輝光電等企業(yè)正不斷加大在AMOLED/LTPS高分辨率、折疊屏、全面屏、高飽和度等新技術上的投入。這些先進技術的實現(xiàn),離不開高精度掩膜版和光刻技術的支持。Omdia發(fā)布的2022年報告顯示,預計到2026年,全球8.6代及以下平板顯示行業(yè)掩膜版銷售收入將達到1112億日元,占全球平板顯示行業(yè)掩膜版銷售額的92%,顯示出平板顯示行業(yè)對掩膜版,特別是先進、高精度產品的需求將持續(xù)增長。

     與此同時,Mini-LED和Micro-LED技術的快速發(fā)展也為直寫光刻設備創(chuàng)造了廣闊的市場應用空間。Mini-LED技術憑借其高亮度、高對比度和長壽命等優(yōu)勢,正在大規(guī)模應用于高端消費電子領域,如蘋果公司的iPad Pro和MacBook Pro,以及三星、LG、TCL等廠商推出的Mini-LED電視。根據(jù)Omdia的預測,未來Micro-LED電視、智能手表和智能眼鏡等終端應用的需求將推動Micro-LED顯示面板的發(fā)展,而電視顯示面板出貨量的增長也將進一步拉動Mini-LED顯示面板的市場需求。這些新興顯示技術的崛起,不僅要求更高的像素密度和色彩表現(xiàn)力,也對光刻技術的精度和靈活性提出了更高要求,直寫光刻技術因其獨特的優(yōu)勢,成為滿足這些需求的關鍵技術之一。

四、直寫光刻技術的未來發(fā)展趨勢

     隨著FPD技術的不斷進步和市場需求的變化,直寫光刻技術也在不斷演進和創(chuàng)新。一方面,通過提高光源的波長穩(wěn)定性和光束質量,直寫光刻能夠實現(xiàn)更精細的圖案分辨率和更高的生產效率。另一方面,結合先進的計算機輔助設計和自動化控制技術,直寫光刻設備能夠實現(xiàn)更加智能化和個性化的生產模式,滿足多樣化、定制化的市場需求。

     此外,隨著量子點發(fā)光二極管(QLED)、柔性顯示、透明顯示等新型顯示技術的不斷涌現(xiàn),直寫光刻技術也面臨著新的挑戰(zhàn)和機遇。如何在保證精度的同時,提高生產效率、降低成本、實現(xiàn)大規(guī)模產業(yè)化應用,將是未來直寫光刻技術發(fā)展的重要方向。隨著全球AMOLED/LTPS生產線建設的加速和新興顯示技術的不斷涌現(xiàn),直寫光刻技術將迎來更加廣闊的市場應用空間和更加深遠的發(fā)展前景。

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