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【微納加工】直寫光刻——FPD領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)革新
點擊量：2065 日期：2024-10-14 編輯：硅時代
直寫光刻技術(shù)作為FPD制造領(lǐng)域的核心技術(shù)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(yīng)用，不僅推動了OLED顯示技術(shù)的快速發(fā)展，也為Mini-LED、Micro-LED等新型顯示技術(shù)的崛起提供了有力支持。在平板顯示（FPD）制造領(lǐng)域，工藝流程的每一步都承載著實現(xiàn)高清、高質(zhì)顯示的重任。這一復(fù)雜而精細(xì)的過程通常包括襯底準(zhǔn)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(shù)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(lǐng)域，特別是在有機發(fā)光二極管（OLED）顯示制造中的應(yīng)用，并展望其在未來技術(shù)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(zhǔn)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(yù)處理，為后續(xù)工藝提供一個干凈、平整的基礎(chǔ)。隨后進入光刻階段，這是整個工藝中最為關(guān)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(shè)計好的電路圖案轉(zhuǎn)移到襯底上，為后續(xù)的材料沉積和電路構(gòu)建奠定基礎(chǔ)。沉積過程則負(fù)責(zé)在圖案化的襯底上均勻沉積導(dǎo)電、半導(dǎo)體或絕緣材料，形成完整的電路結(jié)構(gòu)。退火步驟則用于消除沉積過程中產(chǎn)生的應(yīng)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(jié)構(gòu)整合在一起，形成最終的FPD產(chǎn)品。
二、直寫光刻在OLED顯示中的應(yīng)用
在OLED顯示制造中，直寫光刻技術(shù)扮演著至關(guān)重要的角色。OLED的原理是有機發(fā)光材料在電場驅(qū)動下，通過載流子注入和復(fù)合產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。這一過程中，兩個關(guān)鍵環(huán)節(jié)直接依賴于直寫光刻技術(shù)：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(gòu)成，它不僅能夠?qū)щ姡€能保證光線的透過，是實現(xiàn)OLED透明顯示的關(guān)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(shè)計圖案進行曝光，無需制作復(fù)雜的掩膜版，這對于快速迭代的產(chǎn)品開發(fā)和小批量定制生產(chǎn)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(chǎn)業(yè)化應(yīng)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(yīng)頻繁的設(shè)計變更。直寫光刻制版技術(shù)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(zhì)量生產(chǎn)提供了有力支持。
三、市場需求與技術(shù)趨勢
隨著全球AMOLED/LTPS（低溫多晶硅）生產(chǎn)線建設(shè)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(shù)上的投入。這些先進技術(shù)的實現(xiàn)，離不開高精度掩膜版和光刻技術(shù)的支持。Omdia發(fā)布的2022年報告顯示，預(yù)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(dá)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(chǎn)品的需求將持續(xù)增長。
與此同時，Mini-LED和Micro-LED技術(shù)的快速發(fā)展也為直寫光刻設(shè)備創(chuàng)造了廣闊的市場應(yīng)用空間。Mini-LED技術(shù)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(yīng)用于高端消費電子領(lǐng)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(yù)測，未來Micro-LED電視、智能手表和智能眼鏡等終端應(yīng)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(shù)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(shù)的精度和靈活性提出了更高要求，直寫光刻技術(shù)因其獨特的優(yōu)勢，成為滿足這些需求的關(guān)鍵技術(shù)之一。
四、直寫光刻技術(shù)的未來發(fā)展趨勢
隨著FPD技術(shù)的不斷進步和市場需求的變化，直寫光刻技術(shù)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(zhì)量，直寫光刻能夠?qū)崿F(xiàn)更精細(xì)的圖案分辨率和更高的生產(chǎn)效率。另一方面，結(jié)合先進的計算機輔助設(shè)計和自動化控制技術(shù)，直寫光刻設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)更加智能化和個性化的生產(chǎn)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(shù)的不斷涌現(xiàn)，直寫光刻技術(shù)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(chǎn)效率、降低成本、實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，將是未來直寫光刻技術(shù)發(fā)展的重要方向。隨著全球AMOLED/LTPS生產(chǎn)線建設(shè)的加速和新興顯示技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，直寫光刻技術(shù)將迎來更加廣闊的市場應(yīng)用空間和更加深遠(yuǎn)的發(fā)展前景。
