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全球AMOLED显示进展及市场前景分析

时间:10-17 来源:互联网 点击:

WVTR须小于1×10-6g/m2.day,而OTR则须小于1×10-5g/m2/day。

OLED的亮度对水气与氧气极为敏感,传统AMOLED技术使用玻璃基板,可以有效阻挡水、氧气对OLED元件伤害,而现行塑胶基板阻水氧特性皆在1g/m2-day以上,因此柔性AMOLED须再搭配阻隔结构(Barrier)与薄膜封装(Thin Film Encapsulation)技术,达到有效的阻水氧穿透特性。如何在柔性显示器上制造类玻璃封装般之高信赖性封装结构与具备挠曲特性的制程,是提高柔性AMOLED寿命最重要的课题。

采用现有半导体制程技术,直接将电子元件制作于塑胶基板上仍有相当困难。较容易的作法,是将塑胶基板固着于支撑的玻璃载板(carrier glass)上,再进行后续的元件制作,可行的技术包括贴附法、以及直接涂布法。贴附法是利用贴合胶材或静电吸附将塑胶基板贴附于玻璃载板,可使用的基板包括PC、PET、PEN、PES、PI等;直接涂布法则使用涂布型的PI塑胶基板,直接涂布于玻璃载板之上,中间夹以离型层以利元件制程完成后塑胶基板之取下。以上技术各有其优缺点,差异在于静电吸附法须全程采印方法制作元件,制程较受限制,贴附法须使用贴合胶材,胶材易受元件制程温度影响产生形变,导致元件对位误差而影响电子元件之特性表现。直接涂布法则可透过塑胶基板与玻璃载板间良好的附着特性,故毋须使用胶材。衍生的问题是在离型层的技术与电子元件制作完成后的面板如何能够完整取下,目前较为成功的有Philips的接着牺牲层与雷射取下方式之组合和工研院的特殊离型层结构与直接切割快速取下方式之组合两种技术。

另外一重要技术,柔性TFT背板是驱动柔性AMOLED面板最为关键的技术,现阶段研发中的技术包括硅基晶体管(Silicon TFT;Si TFT)、有机晶体管(Organic TFT;OTFT)、以及最近热门的金属氧化物半导体晶体管(Metal-oxide TFT;MOx TFT)。以上三种技术,可在不同低温下制作,故可与前述之柔性塑胶基板搭配。

柔性TFT背板的开发须解决两大技术瓶颈,即低温制程与无应力薄膜技术。为了将TFT制作于柔性基板,制程温度须符合基板所能承受的耐温极限,低温制程TFT将使元件特性面临极大挑战。另一方面,低温成长的薄膜其本质应力较小,更适合于柔性元件所使用。然而,低温沉积的薄膜其膜内缺陷较高温沉积的薄膜来的高,而影响元件的电性与可靠度表现,因此制程温度也须兼顾薄膜的电气特性而不能无限制的降低。

柔性基板必须考虑到元件各层薄膜的应力影响,因此无应力(Stress-free)薄膜技术的开发成为柔性TFT背板制作必须优先考虑的环节,减少界面之间的应力可以提升TFT特性。是故在柔性TFT背板技术的开发上,不仅是基板材料、制程温度,甚至连基板处理与制程中产生的本质应力等彼此间都要互相配合,才能制作出适用于柔性显示器的柔性TFT背板。

由于硅基技术相较于其他材料较为成熟,目前仍以柔性硅基TFT背板技术最为普遍,其中a-Si TFT具有制程简单以及优越的元件均匀性的优点,但是电流驱动的可靠度较差。此外开发高载子迁移率(Carrier C-Si)?Mobility)技术将有助于AMOLED所需的高稳定性电流需求,如微晶硅(Micro-Crystalline Si)、TFT与低温多晶硅(LTPS)TFT等,就材料而言具有较佳的硅结晶质量,但需克服制程温度与塑胶基板制程兼容性。

另一研发重点为挠曲操作下,柔性TFT会出现临界电压瓢移(Threshold Voltage Shift)的现象,主要是因为外加应力造成闸极绝缘层与主动层内产生深层缺陷所致。其次是载子移动率与次临界斜率等特性则较不为外加应力而改变。这些TFT特性的变化对于整合到柔性TFT背板十分重要,如何避免因柔性挠曲而造成TFT背板电性变化,将是柔性AMOLED面板结构设计与驱动电路设计的重点。

全球柔性AMOLED研发新进展

全球AMOLED显示屏制造技术的竞争并不仅仅存在于传统的平面超薄产品显示屏领域,围绕可灵活弯曲的柔性OLED显示屏的实用化,日韩台及大陆厂商等展开了激烈的开发竞争。未来柔性AMOLED显示屏将成为一个巨大的新市场,对各厂商来说是个大金矿。

无论大尺寸OLED还是柔性显示,韩国企业欲凭借自身零组件与品牌的垂直整合优势率先进入市场卡位。近年来,韩国三星LG在柔性显示屏的研发方面都进行了积极布局。据传,三星将投资2兆韩元(约18亿美元)用于OLED的研发,其中3000亿韩元用于强化柔性面板的生产。而LG除了开发AMOLED柔性屏之外,还在开发采用EPD技术的可绕式电子纸产品,宣布以电子纸技术为主的6英寸柔性塑胶显示器将进入量产阶段。LG Display Mobile/OLED事业部长吕相德副社长表示:"LG量产全球首款

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