(1)金屬氧化物技術(Metal oxide TFT)
這種生產(chǎn)技術目前被很多廠家及專業(yè)調(diào)查公司看好,,并認為是將來大尺寸AMOLED技術路線的首選,各個公司也有相應的大尺寸樣品展出,。
該技術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,,因此可以應用于OLED的驅(qū)動,。
目前金屬氧化物技術還處于實驗室驗證階段,世界上沒有真正進行過量產(chǎn)的經(jīng)驗,,主要的因素是其再現(xiàn)性及長期工作穩(wěn)定性還需要進一步改善和確認,。
(2)低溫多晶硅技術(LTPS TFT)
該技術是目前世界上唯一經(jīng)過商業(yè)化量產(chǎn)驗證、在G4.5代以下生產(chǎn)線相當成熟的AMOLED生產(chǎn)技術,。
該技術和非晶硅技術主要的區(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,,設備也和非晶硅生產(chǎn)有相通之處。
另外,,晶化的技術也有很多種,,目前小尺寸最常用的是ELA,其它的晶化技術還有:SLS,、YLA等,,有的公司也在利用其它的技術研發(fā)AMOLED的TFT基板,例如金屬誘導晶化技術,,也有相應的樣品展出,,但這一技術的主要問題是金屬會導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課題),。
LTPS技術的主要缺陷有如下幾點:
●生產(chǎn)工藝比較復雜,,使用的Mask數(shù)量為6—9道,初期設備投入成本高,。
●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嚴重,,使用在TV面板上,會造成視覺上的缺陷,。
(3)非晶硅技術(a-Si TFT)
非晶硅技術最成功的應用是在液晶生產(chǎn)工藝中,,目前的LCD 廠家,除少數(shù)使用LTPS技術外,,絕大部分使用的是a-Si技術,。
a-Si技術在液晶領域成熟度高,其器件結(jié)構簡單,,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技術進行AMOLED的生產(chǎn),,設備完全可以使用目前液晶TFT加工的原有設備,,初期投入成本低。
再者,,非晶硅技術大尺寸化已完全實現(xiàn),,目前在LCD領域已做到100寸以上,。
雖然在LCD領域,a-Si技術為主流,,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的設計上進行了一些改善,,但目前還無法從根本上解決問題
LTPS技術主要技術瓶頸在晶化的過程,,而a-Si技術雖然制造過程沒有技術難題,但匹配的IC的設計難度要高得很,,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技術進行生產(chǎn),,則IC的來源是一個嚴重的瓶頸和掣肘,,另外器件的性能將會大打折扣。
(4)微晶硅技術(Microcrystalline Silicon TFT)
微晶硅技術在材料使用和膜層結(jié)構上,,和LCD常見的非晶硅技術基本上是相同的,。
微晶硅技術器件的電子遷移率可達到1—10 cm2/V-s,是目前索尼選擇的技術,。
這種技術雖然也能達到驅(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技術比較,,我們可以看出,,LTPS技術主要的優(yōu)點是電子遷移率極高,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),,良品率已達到90%左右,生產(chǎn)成熟度高,。主要的問題是初期設備投入成本高,,大尺寸化比較困難。
金屬氧化物技術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雖然相對簡單,容易實現(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,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)廠家的實際情況,,以及我們上面對幾種技術的比較和分析,我們認為廣東省當前在TFT基板技術上應采用低溫多晶硅技術(LTPS)技術,,采用激光晶化方式,。同時鼓勵金屬誘導方式的發(fā)展,如果能夠在金屬誘導方面取得突破,,也可以作為一個技術方向,。
(5)、有機膜蒸鍍技術路線選擇
有機層形成方式,,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為基礎的,而新興方式是以轉(zhuǎn)印和印刷技術為基礎的,。
新興方式中轉(zhuǎn)印技術由三星和3M聯(lián)合開發(fā)和研制,;印刷技術主要由愛普生開發(fā)和研制。這兩種方法最大的優(yōu)點是提高材料使用率和簡化生產(chǎn)制程,,但其技術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源式、線源式及OVPD(有機氣相沉積),。
OVPD(有機氣相沉積)是由德國愛思強公司研發(fā),,該工藝設計改進了可生產(chǎn)性,相對于蒸鍍技術可以降低制造成 本,。具有優(yōu)越的重復性和工藝穩(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,同時減少了維護和清潔要求,,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)技術和設備。但是該設備目前存在兩個問題:
1)目前成熟的設備僅可以制作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,,我們只能采用點源或線源的蒸鍍方式。目前來看,,點源技術日本TOKKI公司較為優(yōu)秀,,線源技術日本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 |
低 |
高 |
發(fā)光純度 |
低 |
高 |
亮度 |
低 |
高 |
色域 |
小 |
大 |
視角 |
大 |
小 |
驅(qū)動電壓 |
高 |
低 |
壽命 |
相對較短 |
相對較長 |
底發(fā)光技術工藝成熟,,選擇風險小,,甚至沒有風險。頂發(fā)光制作工藝有兩個難點,,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??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。