摘要：文章综述到2018年我国AMOLED产业技术进展，以及进一步发展面临的技术挑战。对AMOLED核心制程蒸镀工艺进行分析，结合FMM在使用过程中PPA变化规律，提出影响产品良率的主要因素及应对措施。
关键词：AMOLED，FMM，蒸镀，良率
AMOLED (Active-Matrix Organic Light Emitting Diode)，与液晶显示器LCD 相比，具有轻薄、低功耗、快速响应、柔性透明、画质卓越五大优势，被誉为CRT、LCD 之后的第三代显示技术。 AMOLED 可分为刚性屏和柔性屏，刚性屏的基板材料是玻璃，封装材料也是玻璃；柔性屏的基板材料是薄膜（PI、PET 等），封装材料也是薄膜，如果采用透明膜材、透明有机填充材料，可将柔性屏做成透明、可弯折的屏幕。
AMOLED的主要制程分为LTPS、蒸镀和封装。根据我国技术积累的时间和难度，LTPS和封装基本不存在技术障碍。因此，蒸镀问题是AMOLED的核心问题。精密遮罩蒸镀技术（FMM）用来解决蒸镀有机材料RGB 三基色的像素阵列涂布。也是目前唯一实现量产的彩色化技术方案。由韩企三星电子率先开发成功，我国目前基本沿用此技术。
据了解，三星AMOLED产品综合良率柔性屏为80%左右，而刚性屏达到90%以上。国内首先量产的京东方成都六代中小尺寸柔性生产线（B7）采用 Tokki 蒸镀机，于去年10月份量产。经过几个月的良率爬坡，到今年 3 月份时，综合良率已经爬升到65%【1】。而根据相关测算，刚性屏良率需达到80%以上，制造成本才和LCD相当。
用于蒸镀的LTPS 玻璃基板，必须与FMM紧密贴合。否则就有混色不良产生。为了实现这一目的，蒸镀过程中采用cooling plate下压玻璃基板，采用magnet往上吸FMM，以消除两者之间的gap。另外，FMM的slot开孔必须与LTPS 玻璃基板上阳极图案准确套合，否则蒸镀材料会镀偏造成混色。因此，决定蒸镀良率的两个关键因素：FMM与玻璃基板的贴合和套合。
1、贴合
影响贴合的主要因素有FMM平坦度，cooling plate的结构、位置和磁力大小。其中FMM平坦度涉及到MASK的设计和制作工艺，本文不展开讨论。cooling plate 目前有两种技术方案。一是Tokki采用的无冷却水方式。优势是能减轻plate 下压的重量，减少破片风险的产生。而且无冷却水，结构可以做薄，减少对磁铁的损耗。但是这会带来一个问题，随着蒸镀过程的进行，FMM和plate温度的变化造成MASK和玻璃基板的变形，不利于蒸镀套合的稳定。因此，Tokki蒸镀设备的长期稳定性，有待实践检验。cooling plate除去Tokki，其他蒸镀设备商都采用循环水冷却。好处是可以保证整个蒸镀过程中，MASK温度上升不超过5℃。能有效降低MASK和玻璃基板的变形，增加蒸镀过程的稳定性。但另一方面，cooling plate厚度的增加造成重量的过重，容易产生对玻璃的挤压而破片。而且，也会增加对磁力的损耗。如Tokki蒸镀机磁力能达到500Gs,而其他厂商最大在300 Gs。但从实践的效果来看，300 Gs的磁力并不会影响贴合的效果。
2、套合
为提高AMOLED屏幕的发光效率，要求RGB像素开口率越高越好。然而开口率的增加，会降低像素之间的间隙(PDL Gap)。因此在特定的工艺条件下，为避免套合偏位混色，PDL Gap最小尺寸满足如下公式：
式中 Margin表示工艺余量；
Shift表示蒸镀原因造成的PPA偏移；
TP、CD、PPA和alignment分别表示LTPS玻璃像素精度，FMM slot开孔尺寸精度，mask张网精度和蒸镀对位精度。
对于分辨率越高的显示屏，PPA和shift等参数管控要求越高。
在以上所有影响套合精度的因素中，MASK PPA和蒸镀shift是影响最大的关键因子。他们决定了AMOLED生产厂商的技术能力。
为表述方便，我们引入一个概念——蒸镀PPA。它表示的是实际蒸镀位置和LTPS玻璃阳极图案之间的位置偏差。
2.1 蒸镀shift
导致蒸镀shift的主要原因是温度变化及MASK所受到的应力。
2.1.1温度影响
蒸镀过程中，有机材料被加热到200-400℃之间，透过mask在玻璃上凝结。中间放出热量使玻璃基板和mask温度升高。在热膨胀因素的作用下，玻璃基板的阳极图案出现膨胀。而mask 像素孔出现收缩。另一方面，热量使mask frame框架膨胀。因此，温度对蒸镀PPA的影响较为复杂。需对最终结果进行分析总结相应的规律。
2.1.2 应力影响会发生形变。也会造成mask PPA的变化。这种变化一般来讲没有规律，只能调节。Mask frame在cooling plate的压力作用下蒸镀设备尽可能地降低该影响。
在重力作用的影响下，Mask stick 在与玻璃基板接触时也会因为应力而产生偏移。这部分应力主要有挤压应力和摩擦应力，不同stick 在该应力的作用下会出现不同的偏移情况。
正因为蒸镀shift 的存在，造成蒸镀套合PPA的控制是整个蒸镀过程中最为关键的一环。目前的解决方案是总结最终mask的PPA变化规律，在张网时进行相应的补偿。即便如此，蒸镀shift也不能完全消除。而且，玻璃基板尺寸越大，该shift值也越大。这也是目前AMOLED只能做到中小尺寸的原因。
从国内量产的情况来看，部分厂商能把蒸镀shift最终控制到3um以内。只有做到这个水准，蒸镀的技术才能说被基本掌握。
2.2 MASK PPA
FMM张网制作精度用PPA来表示。从表2可以看出，随着屏幕分辨率的提高，mask张网精度要求不断提升。制作全高清屏幕，一般要求mask PPA低于5um。目前通过工艺改善，国内有部分厂商能达到这一水平。FMM stick来料精度、张网过程，焊接偏移，CF加载情况等均影响到mask 精度。
总体来说，国内已量产企业对于AMOLED技术并未取得全面突破。都存在某些方面的技术短板。但每家公司面临的技术问题不一样。比如有的解决了贴合问题，而蒸镀套合PPA过大。而另外一些解决了套合问题，但贴合存在不良。因此，如果
能综合各家经验，中国在攻克AMOLED技术的道路上会顺利很多。
