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良率難突破,AMOLED生產(chǎn)技術(shù)都有啥?

作者: 時(shí)間:2017-06-03 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201706/346895.htm
(AcTIve Matrix/Organic Light EmitTIng Diode)是有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極體面板。相比傳統(tǒng)的液晶面板,具有反應(yīng)速度較快、對(duì)比度更高、視角較廣等特點(diǎn)。

因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/AMOLED">AM不管在畫質(zhì)、效能及成本上,先天表現(xiàn)都較TFT LCD優(yōu)勢(shì)很多。這也是許多國際大廠盡管良率難以突破,依然不放棄開發(fā)AMOLED的原因。目前還持續(xù)投入開發(fā)AMOLED的廠商,除了已經(jīng)宣布產(chǎn)品上市時(shí)間的 Sony,投資東芝松下Display(TMD)的東芝,以及另外又單獨(dú)進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)的松下,還有宣稱不看好的夏普。2008年8月發(fā)布的NOKIA N85,以及2009年第一季度上市的NOKIA N86都采用了AMOLED。

在顯示效能方面,AMOLED反應(yīng)速度較快、對(duì)比度更高、視角也較廣,這些是AMOLED天生就勝過TFT LCD的地方;另外AMOLED具自發(fā)光的特色,不需使用背光板,因此比TFT更能夠做得輕薄,而且更省電;還有一個(gè)更重要的特點(diǎn),不需使用背光板的 AMOLED可以省下占TFT LCD 3~4成比重的背光模塊成本。

AMOLED的確是很有魅力的產(chǎn)品,許多國際大廠都很喜歡,甚至是手機(jī)市場最熱門的產(chǎn)品iPhone,都對(duì)AMOLED有興趣,相信在良率提升之后,iPhone也會(huì)考慮采用AMOLED,尤其AMOLED在省電方面的特色,很適合手機(jī),目前AMOLED面板耗電量大約僅有TFT LCD的6成,未來技術(shù)還有再下降的空間。

當(dāng)然AMOLED最大的問題還是在良率,以目前的良率,AMOLED面板的價(jià)格足足高出TFT LCD 50%,這對(duì)客戶大量采用的意愿,絕對(duì)是一個(gè)門檻,而對(duì)奇晶而言,現(xiàn)階段也還在調(diào)良率的練兵期,不敢輕易大量接單。

(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(gè)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(gè)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(dòng)要求,因此可以應(yīng)用于OLED的驅(qū)動(dòng)。

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?,從而將電子遷移率從0.5提高到50-100 cm2/V-s,以滿足OLED電流驅(qū)動(dòng)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(shí)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(huì)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(shí)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(huì)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(gè)TFT薄膜晶體管電路,1個(gè)存儲(chǔ)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(dòng)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(jì)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(jì)難度要高得很,而且目前IC廠商都是以LTPS為主流,對(duì)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(gè)嚴(yán)重的瓶頸和掣肘,另外器件的性能將會(huì)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(dòng)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(duì)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(dòng)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(dòng)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(duì)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(dòng),而不適用OLED的電流驅(qū)動(dòng)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(duì)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(shí)鼓勵(lì)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(gè)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(duì)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是由德國愛思強(qiáng)公司研發(fā),該工藝設(shè)計(jì)改進(jìn)了可生產(chǎn)性,相對(duì)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(shí)減少了維護(hù)和清潔要求,從而降級(jí)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(gè)問題:

1)目前成熟的設(shè)備僅可以制作370TImes;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(duì)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(duì)比:

底發(fā)光技術(shù)工藝成熟,選擇風(fēng)險(xiǎn)小,甚至沒有風(fēng)險(xiǎn)。頂發(fā)光制作工藝有兩個(gè)難點(diǎn),一是陰極制作,另一個(gè)就是封裝方式。盡管頂部發(fā)光困難尚存,但已是趨勢(shì)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(shì)??傮w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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