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OLED大屏幕的技能“绊脚石”

OLED大屏幕的技术“拦路虎”-比起传统的液晶显示(LCD)屏幕,被业界公认为下一代显示技术的有机发光二极管(OLED,又被称为有机电激光显示)屏幕不仅具有全固态、轻薄、主动发光、高画质、低耗电等优点

  比起传统的液晶显现(LCD)屏幕,被业界公认为下一代显现技能的有机发光二极管(OLED,又被称为有机电激光显现)屏幕不只具有全固态、轻浮、自动发光、高画质、低耗电等长处,还能够用于测验通明、卷轴、折叠、曲面等打破传统的屏幕方法,OLED是职业一起重视的未来显现技能方向,但相对于运用低温多晶硅技能的中小尺度OLED屏幕,运用氧化物技能的大尺度OLED屏幕在遍及中遇到了很多技能难点,现在受制于一些要害技能、本钱及良品率偏低一级要素影响,OLED面板规模性运用及大尺度工业化尚有较长一段进程。

  面板、有机资料镀膜及封装为OLED大屏幕产品量产化的三大目标,因为开发大尺度设备的瓶颈难以打破,低温多晶矽(LTPS)面板制程难以跨过 5.5代OLED面板出产线,因为这种技能是把红、绿、蓝有机发光体在玻璃面板上水平蒸镀,因为在蒸镀时有必要要运用金属遮罩,在做大面板时因为重力会形成金属遮罩下沉及混色等问题,因而不合适完成大尺度和高分辨率。鉴于此,非晶矽(a-Si)与氧化物薄膜晶体管(Oxide TFT)面板成为技能研制的挑选。不过,前者的电子移动速度太慢,会下降OLED面板的动态显现反应速度。因而,后者已成为技能研制的首选,可是一直以来,这项技能开展缓慢。好在氧化物薄膜晶体管面板资料与制程与非晶矽附近,所以,部分非晶矽既有制程设备可被氧化物薄膜晶体管所沿袭。

  

  面板技能比较表

  常见的氧化物半导体如氧化铟镓锌(InGaZnO),是一种电子移动率可达10平方厘米(cm2)/VS的新资料,为传统非晶矽(《1cm2 /VS)的数十倍以上。加上非晶(Amorphous)结构能够在大尺度取得杰出的均匀度,合适运用在大尺度面板,抵达高清晰度、低能耗、低漏电的长处,但其牢靠度不??佳以及PMOS制作工艺困难一直是亟待改进的技能,前者是量产商品化有必要战胜的重要要害,后者可用补偿电路 (CompensationCircuit)加以战胜。

  常见的氧化物薄膜晶体管元件结构首要有共平面(Coplanar)、蚀刻阻障层(Island Stop/Etch Stop Layer,IS/ESL)和背通道蚀刻(Back Channel Etch,BCE)这三种。共平面结构制程简略,但因为氧化物半导体层要攀爬源汲极金属,简单导致电特性与触摸问题,且牢靠度不??佳。至于背通道蚀刻和蚀刻阻障层结构在元件特性及制程良品率上则较具优势,尤其是背通道蚀刻结构相容于规范非晶矽结构,极具竞争力。但若考量牢靠度,则以蚀刻阻障层结构最为抱负,原因首要在于蚀刻阻挡层可维护元件的背通道,不受制程影响发生特性??差异,但缺点是杂乱的制程导致制品与良品率问题。

  氧化物薄膜晶体管技能的重要性在于其量产机型相容于现有干流技能非晶硅的设备,因为氧化物薄膜晶体管资料特性对光与热会导致电特性的改动,即临界电压偏移(ThresholdVoltageShift,VthShift),乃至能够运用在光感应器(PhotoSensor)上,所以怎么改进均匀度与牢靠度将是一大难题,制程的调校适当困难与灵敏,制程安稳度要求也相对高。经过与试验室的继续剖析与改进,研究人员在氧化物技能上,研制试制线的整面 OLED的临界电压偏移值现已小于0.8伏特。经过面板牢靠度测验,发现运用寿数预估可逾越10年,现已逾越传统非晶硅技能,适当挨近于低温多晶矽技能。

  OLED屏幕选用红、绿、蓝(R、G、B)像素组成,其运用干流的有机资料镀膜技能——真空蒸镀注,这种制作方法要平衡每个像素内红、绿、蓝有机发光体的放置量,保持亮度的均匀性,跟着OLED屏幕尺度加大,会导致出产良品率下降,因为蓝色有机发光体的寿数短,为了修正其缺点,会略微多蒸镀一点蓝色 OLED有机发光体,但导致的结果是红、绿、蓝像素结构中的色彩曲解现象。除因蒸镀槽规划原因,致使蒸镀技能的出产功率欠佳之外,也面对适运用8代 OLED面板出产线的蒸镀设备的难产困境。除继续选用5.5代线出产OLED面板之外,也能够改用雷射技能进行有机资料镀膜,或选用氧化物面板和白光 OLED调配五颜六色滤光片滤出红、蓝、绿三原色,较挨近现行的液晶显现屏幕制程,行将红、绿、蓝有机发光体在整片白光OLED面板上笔直蒸镀,经过色彩提纯技能来体现色彩信息,镀膜后再透过分散膜到达均匀的面光源,这种方法在蒸镀有机物时因为不运用金属遮罩,所以不受面板尺度约束,能够均匀蒸镀有机物,而且是经过笔直蒸镀红、绿、蓝有机发光体进行色彩进步的结构,所以蓝色有机发光体的寿数问题得到了很好的处理,尽管其色彩体现相对较差且耗电,但良品率相对较高,易于量产。

  常见全彩OLED技能首要包含红、绿、蓝像素并置法(RGB-SBS,Side-By-Side)以及白光OLED+五颜六色滤光片(White OLED+Color Filter)技能。红、绿、蓝像素并置法由红、绿、蓝像素别离发光所组成,不只能取得较佳的色彩饱和度,还能省电,但大尺度蒸镀 (Evaporation)不易,需求继续开发。

  尽管制程相对较难的精密金属遮罩(FineMetalMask,FMM,也叫精密金属掩膜板)像素技能的色彩体现较佳、省电,但马上就会遇到大尺度化的应战,包含应战精密金属遮罩与无混色(ColorMixing)需求,以及应战温度逾越1000℃以上的金属蒸镀制程。研究人员严格地履行制程操控,有功率地回馈制程参数,而且调配精密分片(FineDividedSheet,FDS)技能后,总算成功开宣布不混色技能,到达前端氧化物薄膜晶体管与后端OLED皆可全板(FullSheet)制作的里程碑。

  自从串级式(Tandem)OLED结构被宣布后,高功率白光OLED现已逐渐成真,而且跟着资料与元件的技能演进,白光OLED技能已抵达照明范畴与显现器范畴上可被承受的水准。但是,相较于选用红、绿、蓝像素并置法的OLED的广色域与高色纯度,白光OLED元件却难以望其项背。除此之外,组成白光元件至少需求10层膜以上,在长期下,每一片OLED元件上的膜的厚度均一性也是金属蒸镀设备上亟待处理的一大问题。

  近几年来,除资料演进外,OLED元件技能的进步是整个OLED工业成功的一大要害。元件首重光学厚度规划,最佳化后的光学厚度能让有机发光资料所宣布的色彩与发光功率抵达最佳化,一起依据产品的特色规划出上或下发光元件与强或弱共振腔(Cavity)。OLED元件在规划上运用多层传输层与新式蓝色发光资料,因而,在弱共振腔的下发光元件上取得高功率与好的蓝色色度体现,在CIE1931色座标下会呈现出83%色域的体现,而且在元件发光功率上因为多传输层的运用,明显进步荧光发光层资料三重态能阶(TripletState)上的能量收回,因而进步了元件的效能。别的,OLED元件搭载OLED 像素补偿电路专利技能(OLEDEngine),可有用改进氧化物薄膜晶体管及OLED的临界电压偏移所导致的亮度不均匀。

  为完成更轻浮与低本钱的OLED屏幕,要用可量产型的薄膜封装技能替代传统的玻璃封装技能。OLED屏幕是结合上下面板组合而成的,在传统工艺方面,上面板遍及选用玻璃封装,但是兼具重量轻、可完成薄型化及低本钱的薄膜封装技能是大势所趋。因为低温多晶矽面板的制程温度高达600℃,玻璃面板的耐高温性欠安,因而,OLED玻璃面板耐热性受技能捆绑。为进步低温多晶矽面板制程的良品率,缩短OLED屏幕的量产时刻,OLED玻璃面板企业出产出适用于低温多晶矽高温制程的荷花玻璃(LotusGlass),这种玻璃面板具有零杂质、高平整度及耐热安稳性的特色,以供给部分现有的4.5、5.5代 OLED面板出产线制作。

  现在,有机光电子学在资料、成效、寿数、五颜六色化、大尺度、柔性化、封装和出产工艺等方面尚有一系列理论、技能和工艺问题亟待处理,这些环节上存在的缺乏都适当程度地限制了有机光电功用资料与技能在工业化方向的开展。其间,OLED技能要抵达大规模的运用,取决于资料、规划和制备工艺等的全面进步,还需求对资料和器材结构进行立异,以进步成效、添加安稳性和下降本钱。

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