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AMOLED研发大联盟成立 中国该如何破局?

来源:中国电子网
时间:2013-07-24

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 工研院筹组「AMOLED检测设备研发联盟」,联盟成员包括群创、友达、铼宝、华映、胜华、崇电雷射、广化科技、宏濑科技、旭东机械、源台精密等产学单位,将协助AMOLED制造商加速产品量产及提升良率,以抢得市场商机。

工研院指出,影响AMOLED生产的主要关键,包括材料及设备技术能力,因此从材料的取得到制程处理、量产品质及良率控制,都需要有效率、精准及高稳定性的检测设备来进行监控与分析改善。

AMOLED联盟将整合国内产、学、研各方资源,共同开发关键检测设备,包括结晶缺陷检测设备,以及微粒瑕疵检测设备,以提升产品良率、提高检测准确度、并降低设备开发成本。

工研院量测中心主任段家瑞说,AMOLED产业发展的三大关键技术,包括研发、制程的改善以及良率提升,工研院在相关方面有很好的基础与资源,希望藉由联盟的成立,提供工研院各方面的资源,并结合产学研的技术能量,协助台厂开发AMOLED制程关键的检测设备、解决技术上的问题,加速产品量产时程。

几种常规AMOLED技术盘点

AMOLED(Active Matrix/Organic Light Emitting Diode)是有源矩阵有机发光二极体面板。相比传统的液晶面板,AMOLED具有反应速度较快、对比度更高、视角较广等特点。

因为AMOLED不管在画质、效能及成本上,先天表现都较TFT LCD优势很多。这也是许多国际大厂尽管良率难以突破,依然不放弃开发AMOLED的原因。目前还持续投入开发AMOLED的厂商,除了已经宣布产品上市时间的Sony,投资东芝松下Display(TMD)的东芝,以及另外又单独进行产品开发的松下,还有宣称不看好的夏普。2008年8月发布的NOKIA N85,以及2009年季度上市的NOKIA N86都采用了AMOLED。

在显示效能方面,AMOLED反应速度较快、对比度更高、视角也较广,这些是AMOLED天生就胜过TFT LCD的地方;另外AMOLED具自发光的特色,不需使用背光板,因此比TFT更能够做得轻薄,而且更省电;还有一个更重要的特点,不需使用背光板的AMOLED可以省下占TFT LCD 3~4成比重的背光模块成本。

AMOLED的确是很有魅力的产品,许多国际大厂都很喜欢,甚至是手机市场热门的产品iPhone,都对AMOLED有兴趣,相信在良率提升之后,iPhone也会考虑采用AMOLED,尤其AMOLED在省电方面的特色,很适合手机,目前AMOLED面板耗电量大约仅有TFT LCD的6成,未来技术还有再下降的空间。

当然AMOLED的问题还是在良率,以目前的良率,AMOLED面板的价格足足高出TFT LCD 50%,这对客户大量采用的意愿,绝对是一个门槛,而对奇晶而言,现阶段也还在调良率的练兵期,不敢轻易大量接单。

 

(1)金属氧化物技术(Metal oxide TFT)

这种生产技术目前被很多厂家及专业调查公司看好,并认为是将来大尺寸AMOLED技术路线的,各个公司也有相应的大尺寸样品展出。

该技术TFT基板在加工过程中,可采取液晶行业中常见的、成熟的大面积的溅镀成膜的方式,氧化物为InGaO3(ZNO)5,尽管这种器件的电子迁移率较LTPS技术生产出来的产品要低,基本为10 cm2/V-sec,但这个迁移率参数为非晶硅技术器件的10倍以上,该器件电子迁移率完全能够满足AMOLED的电流驱动要求,因此可以应用于OLED的驱动。

目前金属氧化物技术还处于实验室验证阶段,世界上没有真正进行过量产的经验,主要的因素是其再现性及长期工作稳定性还需要进一步改善和确认。

(2)低温多晶硅技术(LTPS TFT)

该技术是目前世界上经过商业化量产验证、在G4.5代以下生产线相当成熟的AMOLED生产技术。

该技术和非晶硅技术主要的区别是利用激光晶化的方式,将非晶硅薄膜变为多晶硅,从而将电子迁移率从0.5提高到50-100 cm2/V-s,以满足OLED电流驱动的要求。

该技术经过多年的商业化量产,产品性能优越,工作稳定性好,同时在这几年的量产中,其良品率已得到很大的提高,达到90%左右,极大的降低了产品成本。

从以上LTPS的工艺流程可以看出,其和非晶硅技术的主要区别是增加了激光晶化过程和离子注入过程,其它的加工工艺基本相同,设备也和非晶硅生产有相通之处。

另外,晶化的技术也有很多种,目前小尺寸常用的是ELA,其它的晶化技术还有:SLS、YLA等,有的公司也在利用其它的技术研发AMOLED的TFT基板,例如金属诱导晶化技术,也有相应的样品展出,但这一技术的主要问题是金属会导致膜层间的电压击穿,漏电流大,器件稳定性无法保证(由于AMOLED器件是特别薄的,各层间加工时保证层面干净度,防止电压击穿是重要的一项课题)。

LTPS技术的主要缺陷有如下几点:

●生产工艺比较复杂,使用的Mask数量为6—9道,初期设备投入成本高。

●受激光晶化工艺的限制,大尺寸化比较困难,目前的生产线为G4.5代。

●激光晶化造成Mura严重,使用在TV面板上,会造成视觉上的缺陷。

(3)非晶硅技术(a-Si TFT)

非晶硅技术成功的应用是在液晶生产工艺中,目前的LCD 厂家,除少数使用LTPS技术外,绝大部分使用的是a-Si技术。

a-Si技术在液晶领域成熟度高,其器件结构简单,一般都为1T1C(1个TFT薄膜晶体管电路,1个存储电容),生产制造使用的Mask数量为4—5,目前也有厂家在研究3Mask工艺。

 

另外,采用a-Si技术进行AMOLED的生产,设备完全可以使用目前液晶TFT加工的原有设备,初期投入成本低。

再者,非晶硅技术大尺寸化已完全实现,目前在LCD领域已做到100寸以上。

虽然在LCD领域,a-Si技术为主流,但OLED器件是电流驱动方式,a-Si器件很低的电子迁移率无法满足这一要求,虽然也有公司(例如加拿大的IGNIS)在IC的设计上进行了一些改善,但目前还无法从根本上解决问题

LTPS技术主要技术瓶颈在晶化的过程,而a-Si技术虽然制造过程没有技术难题,但匹配的IC的设计难度要高得很,而且目前IC厂商都是以LTPS为主流,对a-Si用IC的开发投入少,因此如果采用a-Si技术进行生产,则IC的来源是一个严重的瓶颈和掣肘,另外器件的性能将会大打折扣。

(4)微晶硅技术(Microcrystalline Silicon TFT)

微晶硅技术在材料使用和膜层结构上,和LCD常见的非晶硅技术基本上是相同的。

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