顯示器用無光罩製程技術專利分析

 

刊登日期:2021/4/5
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謝葆如/工研院材化所
 
因應智慧化生活使用情境,未來面板將朝向以客製化少量多樣需求的新商業模式。數位曝光(DLT)及噴墨印刷(IJP)等新彈性生產技術可免除冗長光罩重新開發時程,同樣具有高解析、細線寬的直接圖案化製程能力,無光罩製程技術無疑是未來利基型面板的主流製造技術。本文針對無光罩製程技術所需的關鍵核心材料技術與應用進行專利分析,希望能提供一些材料開發布局的參考。
 
【內文精選】
前 言
我國顯示器產業年產值占全國GDP 8%,高達1.5兆新台幣,不過目前產業面臨中國大陸積極擴大G10.5大尺寸世代面板產能,以及韓國QD-LCD、OLED面板多方競爭,雖我國面板廠已進行價值轉型及技術創新,積極開拓加值市場,放大有利潤的產品線來應戰,但產業關係到相關從業人數達15萬人生計,如何就現有產線提升產業競爭力乃是刻不容緩的課題。根據2019年SRB會議訂定之「台灣顯示科技與應用行動計畫」明白指出,未來面板將朝向以客製化少量多樣需求的新應用領域發展,以符合包括車載、零售、醫療、育樂等智慧化生活使用情境需求。未來消費性產品在高度競爭態勢下,顯示器走向異形、曲面、非公版、高解析、高色飽和度等客製化市場需求,若能更進一步利用中小尺寸面板優勢,發揮我國優秀人才且深具彈性應變之能力,積極布局利基型市場,將是我國與國外大尺寸面板廠最差異化的策略發展。
 
不可諱言,高世代面板廠競爭嘉惠了大尺寸電視的普及性,但大量、高複製性卻也將原屬於高科技該有的利潤推向低價的不歸路,如何重啟面板的新藍海經濟一直是重要的課題,特別是面板產業為我國重要的明星產業。既然高複製性無法創造利潤,這意味著傳統光罩製程需要重新檢討,如何針對少量多樣客製化訂單提供更彈性的服務與快速交貨,無光罩(Maskless)製程是目前最好的答案。其中,數位曝光(Digital Lithography Technology; DLT)及噴墨印刷(Inkjet Printing; IJP)等新彈性無光罩生產技術可免除冗長光罩重新開發時程,同樣具有高解析、細線寬的直接圖案化製程能力,無疑是利基型的產品對應技術聚焦所在。進一步來看,在技術涵蓋性上,DLT可針對TFT背板的製程開發,IJP則可用於上板顯示元件的製作,而且舉凡LCD、OLED、mini-/micro-LED、QLED等面板相關產品製程都能完整替代傳統製程。另一方面,若論新產品開發效益,相較傳統製程需投入光罩/金屬遮罩等新設計,DLT/IJP等無光罩技術可提升4倍開發速度(2週 vs 2個月),且有3倍材料使用率(例如:IJP > 90% vs 蒸鍍~30%)。因此,無光罩製程技術已漸漸發酵,國內面板廠也蓄勢待發,友達、群創已分別建置相關IJP與DLT(6代線)設備,積極部署無光罩技術。
 
專利檢索與分析
2. 專利趨勢分析
(2) 國家別分析
①申請國分析:分析專利申請國的分布,可以清楚該產業關注的區域經濟指標。1,100案無光罩製程材料專利共申請了5,499件,申請國分布如圖四所示,前三大主要專利申請國占比分別為美國(US) 20.6%、中國大陸(CN) 19.16%、日本(JP) 15.84%,南韓(KR) 11.84%、世界知識產權組織(WO) 11.74%緊追在後,臺灣(TW) 7.68%也榮登上榜。依申請區域別來看,亞洲國家(日本、中國大陸、南韓、臺灣)超過一半,美國第二,歐洲第三,前七大主要專利國申請占所有地區申請94%,這顯示出目前光電領域市場的關注度集中在包含臺灣等主要製造國及市場消費國家。
 
圖四、無光罩製程材料專利申請區域分布
圖四、無光罩製程材料專利申請區域分布
 
重要專利權人專利技術分析
以下將分別就各關鍵材料進行探討。
1. DLT曝光材料
DLT曝光材料包含光阻劑與畫素分隔材料,表三為DLT數位曝光材料專利依案數排名之前10大專利權人,主要以日本公司居多。其中,AGC案數為最多,其主要生產為可用於光阻主體樹脂或添加劑的氟化樹脂,幾家重要的光阻公司…以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
 
表三、DLT曝光材料重要專利權人專利基本資料表
表三、DLT曝光材料重要專利權人專利基本資料表
 
★本文節錄自《工業材料雜誌》412期,更多資料請見下方附檔。

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