新型显示制造装备产业信息简报① | 产业装备分类概述

　　显示技术是信息产业的重要组成部分，电视机、笔记本、手机、平板等电子产品都离不开显示技术的支持。通常，新型显示泛指LCD（液晶显示）、OLED（有机发光二极管显示）、AMOLED（主动矩阵有机发光二极管）、Mini/Micro－LED（微发光二极管）、QLED（电致发光量子点）、印刷显示、激光显示、3D（三维）显示、全息显示、电子纸柔性显示、石墨烯显示等技术。新型显示制造装备是新型显示产业的上游环节，新型显示制造装备根据显示面板不同生产工艺环节可分为前段阵列工艺设备、中段成盒工艺设备、后段模组工艺设备和其他非制程类设备。

　　阵列工艺是在基板上形成TFT（薄膜晶体管）阵列的工艺，主要包括Thin film（薄膜沉积）、Coat（涂胶）、Photo（曝光）、Develop（显影）、Etch（刻蚀）和Strip（剥离）六个环节。

　　Thin film（薄膜沉积）工艺用到的设备主要是Sputter（磁控溅射）设备和PECVD（等离子体增强化学气相沉积）设备。其中，Sputter设备利用的是磁控溅射的原理，即在高真空状况下，通过电场和磁场的组合而形成放电方式，在磁场作用下，电子的平均自由程得到延长，增加电子和工作气体Ar的碰撞概率，通过Sputter设备在满足溅射条件下，持续辉光放电后，靶材原子到达基板表面经过吸附、凝结、表面扩散迁移、碰撞结合形成稳定晶核，再通过吸附使晶核长大成小岛，小岛长大后互相连接聚结，最后形成连续状薄膜。PECVD设备是利用电子与气体分子碰撞产生活性基团和反应离子，达到玻璃表面的各种化学基团反应，沉积形成膜层材料并释放反应产物。

　　Coat（涂胶）、Photo（曝光）、Develop（显影）工艺用到的设备分别是涂胶机、曝光机和显影机。涂胶机是将光刻胶均匀涂布在基板表面、烘干；曝光机是利用紫外光经过掩膜照射到基板上，使光刻胶感光，形成与掩膜上相同的阵列图案；显影机是利用显影液去除紫外光照射的光刻胶，形成三维的阵列图案。Track设备集成了清洗、涂胶、显影和自动光学检测等功能模块，基板清洗是避免由于基板表面粒子异常导致的涂胶异常，自动光学检测是进行不良产品的检出。

　　Etch（刻蚀）工艺用到的设备是干法刻蚀机和湿法刻蚀机，干法刻蚀机是工艺气体在射频的作用下生成等离子体，等离子体中的离子和自由基与没有被光刻胶覆盖的膜反映，生成挥发性物质被排出，实现膜刻蚀，刻蚀特性为各向异性；湿法刻蚀机是通过刻蚀液反应溶解膜，刻蚀特性为各向同性。

　　Strip（剥离）工艺用到的设备是剥离机，剥离机与刻蚀机的原理不同，是去除光刻胶同时将光刻胶胶膜上的金属一起剥离干净，从而在基片上只保留原刻出阵列图案的金属。

　　在阵列工艺上，TFT-LCD和OLED所用的设备大致相同，但由于OLED采用LTPS（低温多晶硅）TFT背板，所以相较于采用传统a-Si（非晶硅）的TFT-LCD，添加了激光结晶设备、金属诱导结晶设备、离子掺杂机等。

　　在成盒工艺上，TFT-LCD和OLED所用的设备差异较大。TFT-LCD成盒工艺是先将TFT基板与配套的CF（彩色滤光片）基板进行表面取向处理，处理后要在TFT基板上撒衬垫球，在CF基板上涂布边框胶、滴液晶，再将TFT基板和CF基板贴合在一起后进行烘烤和固着。涉及主要设备包括PI（聚酰亚胺材料）涂覆/固化设备、定向摩擦设备、灌晶/封口设备、基板对位压合机等一系列传统液晶面板制作设备。

　　OLED由于采用有机材料制作自发光的RGB画素，所以是通过FMM（高精度金属掩膜）将有机发光材料以及阴极等材料蒸镀在背板上，与驱动电路结合形成发光器件，再在无氧环境中进行封装以起到保护作用。涉及主要设备包括蒸镀设备、喷墨打印设备以及封装机等设备。

　　蒸镀是成盒工艺上OLED区别于LCD的核心，其在真空环境下将有机半导体材料通过蒸发源加热气化，最终在基板上沉积成膜，蒸发源是蒸镀机中的核心设备，分为点源、线源、面源，目前量产主流为线源。但蒸镀工艺难度大、成本高，要求高，在大尺寸显示产品上的大规模普及应用受到限制，而喷墨印刷是目前最为理想的替代技术，可以提高生产效率和发光材料的利用率，降低制造OLED显示屏的直接成本，可实现OLED大尺寸屏幕的量产，成为大尺寸OLED面板的主流制作工艺。

　　模组工艺是将封装完毕的显示面板切割成实际产品大小，之后再进行偏光片贴附、控制线路与芯片贴合等各项工艺，并进行老化测试以及产品包装，最终呈现为客户手中的产品的过程。LCD与OLED的模组工艺设备大致相同，主要涉及设备包括绑定设备、贴合设备、PCB（电路板）连接设备和检测设备等。

　　在各工艺段中，通常伴随着对应的清洗、检测、激光加工等工艺，如基板进入真空腔之前的清洗、产品检测以及柔性面板的激光切割、激光剥离等，对应的设备分别是清洗机、检测设备、激光设备等。

　　此外，对于Mini/Micro－LED，在非制程类设备中还有两个核心设备，分别为固晶机和巨量转移/修复设备。Mini/Micro－LED是LED芯片微缩化并应用于显示的新技术，在微缩化过程中，百万甚至千万量级的像素级LED芯片的转移、键合是Mini/Micro－LED技术的核心。固晶机是Mini LED生产过程中最核心的设备，功能为将Mini LED芯片转移并固定在基板上，主要分为Pick&Place（拾取与放置）和针刺式两条技术路线。Micro－LED技术在Mini LED基础上进一步将LED芯片缩小至像素级，巨量转移设备是Micro－LED生产过程中最核心的设备。巨量转移技术尚未成熟，目前已经形成精准拾取、激光转移、滚轴转印、自组装技术等流派。

　　（内容摘自：佛山市知识产权保护中心、北京三聚阳光知识产权代理有限公司《佛山市新型显示制造装备产业专利导航报告》）