《電子技術(shù)應(yīng)用》
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各種AMOLED技術(shù)的介紹
摘要: 本文介紹了AMOLED的生產(chǎn)中的金屬氧化物技術(shù)、低溫多晶硅技術(shù)、非晶硅技術(shù)、微晶硅技術(shù)、有機(jī)膜蒸鍍技術(shù)、光射出方式技術(shù),并對其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析。
Abstract:
Key words :

(1)金屬氧化物技術(shù)(Metal oxide TFT)
這種生產(chǎn)技術(shù)目前被很多廠家及專業(yè)調(diào)查公司看好,并認(rèn)為是將來大尺寸AMOLED技術(shù)路線的首選,各個公司也有相應(yīng)的大尺寸樣品展出。
該技術(shù)TFT基板在加工過程中,可采取液晶行業(yè)中常見的、成熟的大面積的濺鍍成膜的方式,氧化物為InGaO3(ZNO)5,盡管這種器件的電子遷移率較LTPS技術(shù)生產(chǎn)出來的產(chǎn)品要低,基本為10 cm2/V-sec,但這個遷移率參數(shù)為非晶硅技術(shù)器件的10倍以上,該器件電子遷移率完全能夠滿足AMOLED的電流驅(qū)動要求,因此可以應(yīng)用于OLED的驅(qū)動。
目前金屬氧化物技術(shù)還處于實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證階段,世界上沒有真正進(jìn)行過量產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn),主要的因素是其再現(xiàn)性及長期工作穩(wěn)定性還需要進(jìn)一步改善和確認(rèn)。
(2)低溫多晶硅技術(shù)(LTPS TFT)
該技術(shù)是目前世界上唯一經(jīng)過商業(yè)化量產(chǎn)驗(yàn)證、在G4.5代以下生產(chǎn)線相當(dāng)成熟的AMOLED生產(chǎn)技術(shù)。
該技術(shù)和非晶硅技術(shù)主要的區(qū)別是利用激光晶化的方式,將非晶硅薄膜變?yōu)槎嗑Ч瑁瑥亩鴮㈦娮舆w移率從0.5提高到50-100 cm2/V-s,以滿足OLED電流驅(qū)動的要求。
該技術(shù)經(jīng)過多年的商業(yè)化量產(chǎn),產(chǎn)品性能優(yōu)越,工作穩(wěn)定性好,同時在這幾年的量產(chǎn)中,其良品率已得到很大的提高,達(dá)到90%左右,極大的降低了產(chǎn)品成本。
從以上LTPS的工藝流程可以看出,其和非晶硅技術(shù)的主要區(qū)別是增加了激光晶化過程和離子注入過程,其它的加工工藝基本相同,設(shè)備也和非晶硅生產(chǎn)有相通之處。
另外,晶化的技術(shù)也有很多種,目前小尺寸最常用的是ELA,其它的晶化技術(shù)還有:SLS、YLA等,有的公司也在利用其它的技術(shù)研發(fā)AMOLED的TFT基板,例如金屬誘導(dǎo)晶化技術(shù),也有相應(yīng)的樣品展出,但這一技術(shù)的主要問題是金屬會導(dǎo)致膜層間的電壓擊穿,漏電流大,器件穩(wěn)定性無法保證(由于AMOLED器件是特別薄的,各層間加工時保證層面干凈度,防止電壓擊穿是重要的一項(xiàng)課題)。
LTPS技術(shù)的主要缺陷有如下幾點(diǎn):
生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜,使用的Mask數(shù)量為6—9道,初期設(shè)備投入成本高。
●受激光晶化工藝的限制,大尺寸化比較困難,目前最大的生產(chǎn)線為G4.5代。
●激光晶化造成Mura嚴(yán)重,使用在TV面板上,會造成視覺上的缺陷。
(3)非晶硅技術(shù)(a-Si TFT)
非晶硅技術(shù)最成功的應(yīng)用是在液晶生產(chǎn)工藝中,目前的LCD 廠家,除少數(shù)使用LTPS技術(shù)外,絕大部分使用的是a-Si技術(shù)。
a-Si技術(shù)在液晶領(lǐng)域成熟度高,其器件結(jié)構(gòu)簡單,一般都為1T1C(1個TFT薄膜晶體管電路,1個存儲電容),生產(chǎn)制造使用的Mask數(shù)量為4—5,目前也有廠家在研究3Mask工藝。
另外,采用a-Si技術(shù)進(jìn)行AMOLED的生產(chǎn),設(shè)備完全可以使用目前液晶TFT加工的原有設(shè)備,初期投入成本低。
再者,非晶硅技術(shù)大尺寸化已完全實(shí)現(xiàn),目前在LCD領(lǐng)域已做到100寸以上。
雖然在LCD領(lǐng)域,a-Si技術(shù)為主流,但OLED器件是電流驅(qū)動方式,a-Si器件很低的電子遷移率無法滿足這一要求,雖然也有公司(例如加拿大的IGNIS)在IC的設(shè)計上進(jìn)行了一些改善,但目前還無法從根本上解決問題
LTPS技術(shù)主要技術(shù)瓶頸在晶化的過程,而a-Si技術(shù)雖然制造過程沒有技術(shù)難題,但匹配的IC的設(shè)計難度要高得很,而且目前IC廠商都是以LTPS為主流,對a-Si用IC的開發(fā)投入少,因此如果采用a-Si技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn),則IC的來源是一個嚴(yán)重的瓶頸和掣肘,另外器件的性能將會大打折扣。
(4)微晶硅技術(shù)(Microcrystalline Silicon TFT)
微晶硅技術(shù)在材料使用和膜層結(jié)構(gòu)上,和LCD常見的非晶硅技術(shù)基本上是相同的。
微晶硅技術(shù)器件的電子遷移率可達(dá)到1—10 cm2/V-s,是目前索尼選擇的技術(shù)。
這種技術(shù)雖然也能達(dá)到驅(qū)動OLED的目的,但由于其電子遷移率低,器件顯示效果差,目前選擇作為研究方向的廠家較少。
通過對各種TFT技術(shù)比較,我們可以看出,LTPS技術(shù)主要的優(yōu)點(diǎn)是電子遷移率極高,完全滿足OLED的驅(qū)動要求,而且經(jīng)過幾年的商業(yè)化生產(chǎn),良品率已達(dá)到90%左右,生產(chǎn)成熟度高。主要的問題是初期設(shè)備投入成本高,大尺寸化比較困難。
金屬氧化物技術(shù)電子遷移率雖然沒有LTPS高,但能夠滿足OLED的驅(qū)動要求,并且其大尺寸化比較容易。主要的問題是穩(wěn)定性差,沒有成熟的生產(chǎn)工藝。
微晶硅和非晶硅技術(shù)雖然相對簡單,容易實(shí)現(xiàn)大尺寸化,并且在目前LCD生產(chǎn)線上可以制造,初期的投入成本較低,但其主要的問題是電子遷移率低的問題,適合LCD的電壓驅(qū)動,而不適用OLED的電流驅(qū)動模式,并且在OLED沒有成熟的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),器件穩(wěn)定性和工藝成熟性無法保證。
結(jié)合目前世界上所有AMOLED生產(chǎn)廠家的實(shí)際情況,以及我們上面對幾種技術(shù)的比較和分析,我們認(rèn)為廣東省當(dāng)前在TFT基板技術(shù)上應(yīng)采用低溫多晶硅技術(shù)(LTPS)技術(shù),采用激光晶化方式。同時鼓勵金屬誘導(dǎo)方式的發(fā)展,如果能夠在金屬誘導(dǎo)方面取得突破,也可以作為一個技術(shù)方向。

(5)、有機(jī)膜蒸鍍技術(shù)路線選擇
有機(jī)層形成方式,可分為傳統(tǒng)方式和新型方式。傳統(tǒng)方式是以氣相沉積技術(shù)為基礎(chǔ)的,而新興方式是以轉(zhuǎn)印和印刷技術(shù)為基礎(chǔ)的。
新興方式中轉(zhuǎn)印技術(shù)由三星和3M聯(lián)合開發(fā)和研制;印刷技術(shù)主要由愛普生開發(fā)和研制。這兩種方法最大的優(yōu)點(diǎn)是提高材料使用率和簡化生產(chǎn)制程,但其技術(shù)和材料具有一定的壟斷性,目前還不具備量產(chǎn)的能力。
傳統(tǒng)的氣相沉積方法也就是我們通常所講的CVD,對于有機(jī)材料的蒸發(fā),按照蒸發(fā)源的不同和蒸發(fā)方式的不同又分為點(diǎn)源式、線源式及OVPD(有機(jī)氣相沉積)。
OVPD(有機(jī)氣相沉積)是由德國愛思強(qiáng)公司研發(fā),該工藝設(shè)計改進(jìn)了可生產(chǎn)性,相對于蒸鍍技術(shù)可以降低制造成 本。具有優(yōu)越的重復(fù)性和工藝穩(wěn)定性以及顯著的膜層均勻性和摻雜的精確控制,為高良率批量生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ),同時減少了維護(hù)和清潔要求,從而降級了材料消耗,具有提高材料利用率的巨大潛力。
OVPD方式具有較好的優(yōu)越性,由非OLED生產(chǎn)商研制,面向廣大的OLED生產(chǎn)商,是業(yè)界較為看好的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備。但是該設(shè)備目前存在兩個問題:
1)目前成熟的設(shè)備僅可以制作370×470的尺寸,還無法滿足大尺寸生產(chǎn)的要求。
2)該設(shè)備目前對單色器件有較好的可靠性,但全彩的穩(wěn)定性還不夠理想。
鑒于以上的分析,我們只能采用點(diǎn)源或線源的蒸鍍方式。目前來看,點(diǎn)源技術(shù)日本TOKKI公司較為優(yōu)秀,線源技術(shù)日本ULVAC公司較為優(yōu)秀。宏威公司也可以在這方面加以努力。
(6)、光射出方式技術(shù)路線選擇
目前OLED器件有兩種光出射方式:底發(fā)光和頂發(fā)光,下表是這兩種方式的對比:

 

底發(fā)光

頂發(fā)光

分辨率resolution

<180dpi

>200dpi

色彩飽和度

約70%(NTSC)

>100%(NTSC)

發(fā)光效率

發(fā)光純度

亮度

色域

視角

驅(qū)動電壓

壽命

相對較短

相對較長

底發(fā)光技術(shù)工藝成熟,選擇風(fēng)險小,甚至沒有風(fēng)險。頂發(fā)光制作工藝有兩個難點(diǎn),一是陰極制作,另一個就是封裝方式。盡管頂部發(fā)光困難尚存,但已是趨勢所在(最少在背板材料沒有新的突破下)。但從長遠(yuǎn)看,如果背板材料有了新的突破,如遷移率和均勻性得到質(zhì)的改善,那么底發(fā)光就有更低成本的優(yōu)勢。總體而言,采用a-Si背板,頂發(fā)光是較好的選擇;P-Si背板就可以考慮底發(fā)光方式。

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