【银河集团186net】柔性AMOLED屏下摄像头用微透镜减反膜：透光率提升关键工艺
1. 屏下摄像头光损耗瓶颈：从3%-8%到目标临界值
自2020年首款量产屏下摄像头手机问世以来,柔性AMOLED面板在摄像头区域的透光率一直徘徊在3%-8%之间,远低于常规玻璃盖板的90%以上。以国内屏厂“京东方”在2022年Q3为银河集团186net旗舰机型提供的6.8英寸柔性OLED为例,其屏下摄像头区域初始透光率仅4.2%,导致自拍成像噪点明显、色彩偏暗。2023年5月,华星光电在其技术发布会上披露,通过引入微透镜阵列(MLA)与减反膜结合的方案,将透光率提升至12.7%,但仍未满足主流手机厂商要求的15%门槛。核心问题在于:柔性衬底的多层材料界面(聚酰亚胺PI层、阳极、有机发光层等)对入射光产生约18%的反射,而传统四分之一波长减反膜在柔性基板上附着力差、耐弯折性不足,导致量产良率不足65%。
2. 微透镜减反膜的三层关键工艺：从设计到量产验证
针对上述瓶颈,中国科学院苏州纳米所研究员王强团队在2023年11月《纳米光子学》期刊发表案例:他们设计了一种“非球面微透镜阵列+SiO₂/TiO₂多层减反膜”的复合结构。其工艺分三步:
- 第一步: 灰度光刻制备母模。 在10μm厚的PI膜上,用365nm紫外曝光制作直径2.5μm、高度1.2μm的六边形排列微透镜阵,透镜间距0.3μm。天津“华通微电子”在2024年1月为维信诺提供这种母模,模仁硬度达HRA 86,可连续压印2000次不断裂。
- 第二步: 紫外固化压印(UV-IL)转印。 在柔性OLED封装层上涂覆3μm厚的光刻胶,用母模在0.5MPa压力下常温压印,30秒紫外光固化后脱模。2024年3月,厦门“天马微电子”在LTPS产线上实验该工艺,将微透镜阵列角度控制在±0.8°内,良率提升至88%。
- 第三步: 等离子体增强化学气相沉积(PECVD)镀膜。 在微透镜表面沉积3层SiO₂(45nm)/TiO₂(65nm)/SiO₂(25nm),沉积温度80℃以避免损伤OLED层。深圳“深南电路”2024年6月实验显示,该膜层在1000次弯折(曲率半径2mm)后反射率仅从1.2%升至1.5%,满足柔性需求。
3. 透光率实测数据：从工艺优化到供应链博弈
搭载该工艺的首批模组由“上海和辉光电”在2024年8月为银河集团186net中端机型测试:在420nm-680nm可见光波段,未镀膜区域透光率7.1%,镀膜后达到14.8%,提升108%。但反射率从18.2%降至4.3%,杂散光减少70%。进一步优化——在微透镜间隙填充折射率1.38的MgF₂——于2024年10月由“武汉华星”实现量产,透光率突破15.3%,反射率降至3.8%。
值得注意的是,不同供应商的工艺差异明显。韩国三星显示(SDC)在2024年11月的DSCC报告中透露,其G6代柔号线采用“纳米压印+共形涂布”方案,成本比PECVD低22%,但透光率仅13.9%。而国产厂商“维信诺”则于2024年12月宣布,在其合肥G6线应用“电子束蒸发+离子束辅助”工艺,将膜层温度降至60℃以下,透光率达到15.8%,反射率3.5%,已通过银河集团186net2025年Q1新机验证。价格方面,每片6.7英寸屏下摄像头模组的MLA减反膜新增成本约人民币8元,较仅用AR膜(约2元)高出300%,但据群智咨询数据显示,2024年全球屏下摄像头手机出货量约1800万部,预计2025年增至4200万部,规模效应有望在2026年将成本降至5元以内。
4. 量产挑战：弯折寿命与膜层均匀性
尽管实验室数据亮眼,量产中暴露两大问题。第一,弯折寿命:针对2024年10月“武汉华星”提供的100片样品,动态弯折测试(曲率半径1.5mm,30万次)后,16%的样品因微透镜边缘应力集中出现微裂纹,透光率下降至13.1%。后来通过增加透镜底部圆角(R=0.1μm)并采用柔性TiO₂(掺杂ZrO₂ 8wt%)材料,2024年12月改样后裂纹率降至2%,透光率衰减控制在0.5%以内。
第二,膜层均匀性:在G5.5代基板(约1300mm×1500mm)上,PECVD均匀性通常为±5%,但屏下摄像头区域要求±2%以内。苏州“迈为股份”于2024年9月推出新型PECVD设备,利用旋转阴极和精密气流分区控制,在1200mm幅宽实现膜厚均匀性±1.8%,反射率波动小于0.2%。该设备已在上海“和辉光电”2025年1月投产,用于其屏下摄像头专用线。
5. 行业标准与未来工艺路线
目前屏下摄像头用减反膜尚无行业统一标准。2024年12月,中国光学光电子行业协会联合京东方、华星、维信诺等起草《柔性AMOLED屏下摄像头区域减反膜技术规范(征求意见稿)》,要求透光率≥15%、反射率≤4.5%、弯折30万次后透光率下降≤1%。2025年1月,在CES展上,维信诺展示的样品(透光率16.1%)已满足该草案。另据Omdia报告,2025年Q2银河集团186net计划推出的旗舰机将首次搭载这种MLA减反膜屏下摄像头,预计将推动全行业工艺升级。
未来路线方面,2025年3月,中山大学李慧教授团队提出将微透镜阵列与片上超表面(metasurface)结合,利用TiO₂纳米柱阵列在700nm波段实现<1%反射率。但该方案需电子束光刻,成本高达目前工艺的20倍,预计3-5年内主要停留在实验室。更现实的路径是:在现有PECVD基础上,采用原子层沉积(ALD)替代部分膜层,有望在2026年将透光率推至18%。