觸摸屏技術(shù)

OLED生產(chǎn)工藝技術(shù)，OLED顯示屏原理與OLED技術(shù)

08月07日

分類：觸摸屏技術(shù)

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OLED生產(chǎn)工藝技術(shù)，OLED顯示屏原理與OLED技術(shù)

　　OLED的分類

　　以下是幾種OLED：被動矩陣OLED、主動矩陣OLED、透明OLED、頂部發(fā)光OLED、可折疊OLED、白光OLED等。

　　每一種OLED都有其獨特的用途。接下來，我們會逐一討論這幾種OLED。首先是被動矩陣和主動矩陣OLED。

　　被動矩陣OLED結(jié)構(gòu)

　　PMOLED具有陰極帶、有機(jī)層以及陽極帶。陽極帶與陰極帶相互垂直。陰極與陽極的交叉點形成像素，也就是發(fā)光的部位。外部電路向選取的陰極帶與陽極帶施加電流，從而決定哪些像素發(fā)光，哪些不發(fā)光。此外，每個像素的亮度與施加電流的大小成正比。

　　PMOLED易于制造，但其耗電量大于其他類型的OLED，這主要是因為它需要外部電路的緣故。 PMOLED用來顯示文本和圖標(biāo)時效率最高，適于制作小屏幕(對角線2-3英寸)，例如人們在移動電話、掌上型電腦以及MP3播放器上經(jīng)常能見到的那種。即便存在一個外部電路，被動矩陣OLED的耗電量還是要小于這些設(shè)備當(dāng)前采用的LCD。

　　主動矩陣OLED(AMOLED)

　　主動矩陣OLED結(jié)構(gòu)

　　AMOLED具有完整的陰極層、有機(jī)分子層以及陽極層，但陽極層覆蓋著一個薄膜晶體管(TFT)陣列，形成一個矩陣。TFT陣列本身就是一個電路，能決定哪些像素發(fā)光，進(jìn)而決定圖像的構(gòu)成。

　　AMOLED的耗電量低于PMOLED，這是因為TFT陣列所需電量要少于外部電路，因而AMOLED適合用于大型顯示屏。AMOLED還具有更高的刷新率，適于顯示視頻。AMOLED的最佳用途是電腦顯示器、大屏幕電視以及電子告示牌或看板。

　　透明OLED

　　透明OLED結(jié)構(gòu)

　　3、噴墨打印

　　利用噴墨技術(shù)可將OLED噴灑到基層上，就像打印時墨水被噴灑到紙張上那樣。噴墨技術(shù)大大降低了OLED的生產(chǎn)成本，還能將OLED打印到表面積非常大的薄膜上，用以生產(chǎn)大型顯示器，例如80英寸大屏幕電視或電子看板。

　　OLED主流生產(chǎn)技術(shù)

　　蒸鍍技術(shù)

　　首先，要了解蒸鍍技術(shù)，這得從OLED的結(jié)構(gòu)講起。如下圖所示，典型結(jié)構(gòu)是在ITO玻璃上制作一層幾十納米厚的發(fā)光材料，ITO透明電極和金屬電極分別作為器件的陽極和陰極電極加電壓，在一定電壓驅(qū)動下，電子和空穴分別從陰極和陽極注入到電子和空穴傳輸層，電子和空穴分別經(jīng)過電子和空穴傳輸層遷移到發(fā)光層，并在發(fā)光層中相遇復(fù)合，形成激子并使發(fā)光分子激發(fā)，后者經(jīng)過輻射弛豫而發(fā)出可見光。輻射光可從ITO一側(cè)觀察到，金屬電極膜同時也起了反射層的作用。

　　OLED結(jié)構(gòu)原理圖

　　當(dāng)然了，具體到整塊面板，結(jié)構(gòu)也就復(fù)雜很多，包括次像素間需要隔離柱、絕緣層之類。AMOLED則還有TFT backplane這種控制每個像素開關(guān)的東西。

　　OLED像素結(jié)構(gòu)示意圖

　?。▊渥ⅲ篜MOLED也屬于OLED，但結(jié)構(gòu)比AMOLED簡單，沒有TFT。）

　　印刷技術(shù)

　　OLED屏幕每個像素“燈泡”除了是蒸上去的，還可以選擇“印”出來。用噴墨打印機(jī)來舉個例子，噴墨打印機(jī)是把墨水噴到紙上，從而呈現(xiàn)出文稿或圖片。而印刷顯示是使用印刷方式制作顯示器的有機(jī)材料膜層，是一種工藝方法。實現(xiàn)了印刷顯示后，可以印刷不同面板，如果“噴”的是OLED材料，那就是OLED面板；“噴”的是量子點材料，那就是量子點顯示面板。印刷OLED，簡單說，就是通過噴墨印刷設(shè)備上的多個印刷噴頭，將不同顏色的聚合物發(fā)光材料溶液精確的沉積在ITO玻璃基板的隔離柱槽中，溶劑揮發(fā)后會形成100納米左右厚度的薄層，構(gòu)成可發(fā)光的像素。

　　為什么說印刷顯示技術(shù)是下一代顯示革命？真空蒸鍍工藝，受限于設(shè)備與技術(shù)，很難制作大尺寸精細(xì)金屬掩模板，導(dǎo)致該工藝無法應(yīng)用在大尺寸面板的制造上。蒸鍍過程中，有機(jī)材料氣體無差別沉積在玻璃基板上，導(dǎo)致材料利用率低。也許由于不需要真空蒸鍍腔體、不需要精密金屬掩模板、不需要彩色濾光片等等，松下在2013年的CES展會上，展示了一種采用自主研發(fā)“印刷”工藝的、而且據(jù)他們自己說是當(dāng)時全球最大4K OLED電視（56寸）。

　　印刷OLED有哪些優(yōu)勢足以挑戰(zhàn)相對成熟的蒸鍍技術(shù)呢？首先就是成本低廉，在OLED面板的原材料使用上，印刷OLED就比蒸鍍技術(shù)節(jié)省90%；印刷OLED技術(shù)可以有效提升成品的壽命；噴墨打印的制程要比蒸鍍制程更容易適應(yīng)大基板的切割的需要，這更利于高代線處理大尺寸基板的趨勢。

　　印刷OLED實現(xiàn)技術(shù)示意圖

　　據(jù)業(yè)界人士的介紹稱，印刷OLED最大的瓶頸在于每一個微小印刷點之間的差異性控制（減小像素間的差異），以及對于極小亞像素單位印刷的設(shè)備研發(fā)（提升設(shè)備精度）。前者是整個印刷顯示行業(yè)的關(guān)鍵瓶頸，后者則主要是對于中小尺寸顯示產(chǎn)品而言的問題?；蛘哒f，對于印刷OLED，油墨穩(wěn)定性不是最終的大問題，設(shè)備精度和穩(wěn)定性才是真正的考驗。這個問題恰恰必須在建立示范性生產(chǎn)線后才能真正從工程上解決。

　　國內(nèi)華星光電聯(lián)合國內(nèi)多家印刷顯示骨干單位，共同建立全國第一個“印刷顯示技術(shù)和材料技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟”，搭建印刷及柔性顯示公共技術(shù)服務(wù)平臺，并以廣東聚華印刷顯示技術(shù)有限公司作為平臺運營實體。

　　OLED屏幕顏色三種實現(xiàn)方案

　　彩表現(xiàn)力、功耗等品質(zhì)，因此OLED器件技術(shù)的開發(fā)對產(chǎn)品競爭力的提高具有非常重要的意義。 OLED器件制備技術(shù)主要有兩個關(guān)鍵點，一個是開發(fā)高遷移率的傳輸材料和高效率、長壽命發(fā)光材料，另一個是開發(fā)新型器件結(jié)構(gòu)，提高器件性能。因此，開發(fā)新型有機(jī)材料、設(shè)計新型器件結(jié)構(gòu)和改進(jìn)真空蒸鍍技術(shù)將是研究的重點。

　　目前，TFT背板中的溝道層半導(dǎo)體材料主要有非晶硅（a-Si）、微晶硅（μ-Si）、低溫多晶硅（LTPS）、單晶硅、有機(jī)物和氧化物等。由于 OLED是電流驅(qū)動型器件，需要穩(wěn)定的電流來控制發(fā)光特性。為了達(dá)到足夠的亮度，AMOLED需要TFT的溝道材料具有較高的遷移率，以提供較高的電流密度，因此目前普遍應(yīng)用于TFT-LCD中的非晶硅TFT由于遷移率較低很難滿足要求。另外，與TFT-LCD所不同的是，AMOLED需要TFT長時間處于開啟狀態(tài)，非晶硅TFT的閾值電壓漂移問題也使其很難應(yīng)用在AMOLED中。從技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀來看，較有希望的是LTPS TFT和氧化物TFT等技術(shù)，但也存在很多難點。

　　目前，應(yīng)用在AMOLED中最成熟的TFT背板技術(shù)是低溫多晶硅（LTPS）技術(shù)。在LTPS技術(shù)中，最重要的工藝難點即為多晶硅溝道層的制備。工藝流程中首先使用PECVD等方法在不含堿離子的玻璃基板上淀積一層非晶硅，而后采用激光或者非激光的方式使非晶硅薄膜吸收能量，原子重新排列以形成多晶硅結(jié)構(gòu)，從而減少缺陷并得到較高的電子遷移率。

　　對LTPS結(jié)晶化技術(shù)而言，激光結(jié)晶化技術(shù)尤其是準(zhǔn)分子激光退火（ELA）技術(shù)目前在小尺寸應(yīng)用方面已經(jīng)較為成熟，全球已經(jīng)量產(chǎn)的AMOLED產(chǎn)品基本都使用了ELA技術(shù)。ELA技術(shù)的難點在于TFT的一致性問題，各像素間TFT特性的不同導(dǎo)致OLED的發(fā)光強(qiáng)度出現(xiàn)不均勻，進(jìn)而導(dǎo)致面板成品率無法保障，因此提高ELA技術(shù)制備的TFT一致性一直是國內(nèi)外各單位研發(fā)的重點。另外，ELA技術(shù)在大尺寸基板的量產(chǎn)方面也存在較大的問題。

　　另一方面，非激光結(jié)晶化技術(shù)在實現(xiàn)大尺寸基板量產(chǎn)并降低成本，以及在TFT均勻性方面具有很大優(yōu)勢。但非激光結(jié)晶化技術(shù)在現(xiàn)階段也同樣存在著技術(shù)難題。其中金屬誘導(dǎo)晶化（MIC）技術(shù)因為金屬污染導(dǎo)致的漏電流等問題，使得缺陷和壽命問題很難解決；固相結(jié)晶化（SPC）技術(shù)在大尺寸AMOLED的制備上具有較大的綜合性優(yōu)勢，但其載流子遷移率與激光結(jié)晶化技術(shù)相比較低，而且在量產(chǎn)技術(shù)方面仍然需要進(jìn)一步完善。

　　AMOLED制作工藝

　　LTPS-AMOLED的制作工藝囊括了顯示面板行業(yè)的諸多尖端技術(shù)，其主要分為背板段，前板段以及模組段三道工藝。背板段工藝通過成膜，曝光，蝕刻疊加不同圖形不同材質(zhì)的膜層以形成LTPS（低溫多晶硅）驅(qū)動電路，其為發(fā)光器件提供點亮信號以及穩(wěn)定的電源輸入。其技術(shù)難點在于微米級的工藝精細(xì)度以及對于電性指標(biāo)的極高均一度要求。

　　鍍膜工藝是使用鍍膜設(shè)備，用物理或化學(xué)的方式將所需材質(zhì)沉積到玻璃基板上（2）；

　　曝光工藝是采用光學(xué)照射的方式，將光罩上的圖案通過光阻轉(zhuǎn)印到鍍膜后的基板上（3、4、5）；

　　蝕刻工藝是使用化學(xué)或者物理的方式，將基板上未被光阻覆蓋的圖形下方的膜蝕刻掉，最后將覆蓋膜上的光阻洗掉，留下具有所需圖形的膜層（7、8）。