AMOLED前景及面临的挑战
现阶段,三星及LGD正积极投入软性AMOLED研发;2013年时,市场上已开始出现相关面板产品,预估至2017年时,全球软性AMOLED将进一步达到两亿四千六百万片出货规模。
不过,软性AMOLED也面临诸多技术挑战,最主要是制程技术和材料尚未完全成熟,因此初期主要侧重于“不易破碎(Unbreakable)”的特性,期在基板与封装方式达成可挠化的目标之前,先以此特性突显在外观特征上与TFT LCD的区隔;下一步则开始强调可弯曲(Bendable)的特性,促进绝大部分零部件转向软性设计。
再来第三阶段更希望搭配卷对卷(Roll to Roll)制程,进一步降低生产成本,同时加快生产速度与提高面板本身的可靠度。2015年之后,面板厂更计划朝“可折叠(Foldable)”方向发展,以在更容易携带的前提下,不损及面板表现。
除了每一步技术演进外,还有一个非常重要的部分在于装置人机介面的重新设计,相关硬体厂在戮力开发软性面板之馀,也须协同平台软体业者共同开发适合新面板型态的应用程式与操作介面,才能突显其应用价值。
1、软性背板制程加速演进
未来,面板厂要顺利推动软性AMOLED量产,印刷式电子制程中的有机薄膜电晶体(OTFT)技术将扮演一大关键。该技术最早由索尼(Sony)在2007年导入塑胶基板的OTFT研发,同时也是首度实现以OTFT为基础的全彩OLED面板,解析度达到160×120(80ppi),其OTFT使用的半导体层材料为并五苯/骈苯衍生物(Pentacene),制程温度可降至130℃,达到塑胶基板所需的低温制程。目前OTFT的电子迁移率(Mobility)虽已达到传统非晶硅(a-Si)的水准,但是元件稳定性仍有待突破,其中,小分子系OTFT层一般使用真空热蒸镀方式形成OTFT,而高分子系OTFT层常使用喷墨印刷(Inkjet Printing)或光阻旋转涂布(Spin Coating)法形成有机薄膜,其制程温度都可控制在80℃以下,适合塑胶基板的低温制程。
就现行技术而言,小分子系OTFT的元件特性较佳,但是除了元件稳定性外,目前OTFT还有驱动电压较高、元件漏电流较高,产品均匀性有待加强等缺点,亟待业者改善。
另一种氧化物薄膜电晶体(Oxide TFT)技术则结合a-Si与低温多晶硅(LTPS)制程优点,且具备能利用溅镀(Sputtering)方式制造,无须对现有的生产线做太多变动等优势。除溅镀法外,Oxide TFT还可采用氧化铟镓锌(IGZO)材料,以低温涂布方式制造,这对软性AMOLED生产将带来更多可能性;不过,低温沉积薄膜的膜内缺陷较高温沉积方式高,将影响元件的电性与可靠度表现,因此制程温度亦须兼顾薄膜电气特性,不能无限制降低。
2、软性封装材料、镀膜技术挑战艰巨
与TFT LCD显示技术相较,AMOLED不需背光源、扩散板、配向膜、微粒支点(Spacer)等零组件,因此在软性设计的可能性优于TFT LCD。不过当AMOLED技术跨入软性领域时,除须克服TFT元件在软性基板形成的挑战外,还要采用能与玻璃材料相匹敌的高度阻绝水气与氧气的封装材料,以延长有机元件的寿命,此即成为该制程的发展重点,现行目标均以薄膜(Film)封装为主。
采用薄膜封装的方式,表面须制作一层阻绝层来阻隔水气与氧气,一般阻绝层多采用无机材料,如以硅酸盐(SixOy)材料利用溅镀或电子束镀膜方式,将其沉积于元件上。但在制作无机阻绝层的过程中,由于阻绝层材料膨胀或收缩能力受限,将产生材料的内应力,过于严重时将产生阻绝层剥离的情况。
另外,为避免沉积阻绝层时因能量太高导致元件膜层受损,在无机阻绝层与元件间,业者多会采用有机材料以蒸镀方式形成缓冲层(Buffer Layer),以保护有机发光元件;然而,此一缓冲层除须具备高透明度特性外,也须确保在未硬化前不会侵蚀元件,且硬化后不会有放气(Outgassing)的现象,这些都是在材料发展上必须注意的部分。
在AMOLED技术发展上,从背板到封装,都是整体良率决定的关键,深入分析Glass-based AMOLED和软性AMOLED的发展重点,这两者的技术不论是从背板制造、有机元件成膜工程,一直到后段封装技术,每个步骤环环相扣,只要有一段良率过低,都会对整体生产时程与成功率带来极大影响。民族厂商崛起:AMOLED第四季度规模量产
以智能手机为代表的手持终端设备的方兴未艾,而越来越多的新锐技术及制造厂商看到了AMOLED在中小屏应用的广阔前景。在显示屏领域,2014年的一个新变化便是民族厂商的快速崛起。在不久前刚刚于深圳落幕的第二届中国电子信息博览会(CITE2014)上,国内厂商都给出了AMOLED量产的时间表。 维信诺和京东方鄂尔多斯的AMOLED的建设项目也在加速推进中,而上海天马的AMOLED线也计划将于2015年下半年投产,预料明年年底可量产5.5英寸高清AMOLED面板。与三星主打“显示观感”卖点有所不同,和辉光电更强调其在健康护眼方面较之LCD屏的巨大优势。2014,AMOLED因民族厂商的奋起直追而风生水起,这也将为中小屏市场变局拉开序幕。