手机厂扩大导入,AMOLED小尺寸应用放异彩

2014-03-27 12:48:22来源: 新电子
    小尺寸主动矩阵式有机发光二极体(AMOLED)面板市场表现日益亮眼。为突显产品差异,智慧型手机制造商采用AMOLED显示技术的比例愈来愈高,带动小尺寸AMOLED面板出货量与产值双双走扬,并激励面板厂持续加码扩产。

2009年以前,OLED产业发展一直侧重在被动式矩阵有机发光二极体(PMOLED)的商用化进程,商用化程度最快。直至2009年后,因智慧型手机崛起,可流畅表现动画的AMOLED技术有了极佳的切入点,而韩国业者因大量投资AMOLED面板,遂趁势在市场上崛起,特别是三星旗下自有品牌手机热销,更大幅提高AMOLED面板的出货与营收表现,为整个OLED产业带来新契机。  
近年来,受惠于智慧型手机在全球市场大放异彩,高阶手机面板的需求大幅攀升,已带动整体OLED面板产值节节攀升,特别是韩国三星与乐金不断扩大手机产品线导入AMOLED面板的比例,使全球OLED产值因AMOLED的爆炸性成长。  

2013年台湾业者也已开始加入AMOLED出货行列,带动全球OLED总体产值进一步翻倍。  

由于市场前景可期,厂商正不断强化AMOLED面板生产与贩售,未来将以中小尺寸应用为主,刺激营收成长;预计2010?2016年,全球AMOLED面板主力应用将是手机,其次为数位相机。原因在于AMOLED可藉由自发光、省电、高对比/反应速度和强光下可视等众多优势,大举扩张在手机市场的渗透率;受惠于高阶智慧型手机的大力采用,AMOLED在市场上已更加活络。  

事实上,AMOLED技术还有另一项优势,就是具备可在软性(Flexible)基板上加工的能力。基于面板技术原理,LCD需在TFT基板和彩色滤光片(Color Filter)之间的液晶层预留Cell Gap,若将LCD基板改为软性方案,当面板挠曲时,将造成各处的Cell Gap因应力关系而产生不均的情形,使画面无法显示。相较之下,AMOLED为自发光技术,不须预留Cell Gap,若能搭配低温背板制程,更能在塑胶基板上进行加工,在可挠型态的产品开发上极具优势。  

软性AMOLED渐出头

以整体AMOLED面板需求数量来看,至2020年,Glass-based仍是发展重点,但随着市场不断对手持式装置要求至更轻、更薄且更耐冲击的规格,软性AMOLED将有机会窜起。  

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余,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。  

[@B]软性背板制程加速演进 [@C] 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)虽已达到传统非晶矽(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与低温多晶矽(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。  

软性封装材料、镀膜技术挑战艰钜

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,如以矽酸盐(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。  

侧重小尺寸软性应用 AMOLED挑战LCD地位

对一般消费者来说,TFT LCD和AMOLED的技术差异,单用肉眼其实无法区分出重大的不同,消费者是否要购买搭载AMOLED面板的制品,最重要还是取决于「价格」因素。由于市场上已有TFT LCD技术盘据,AMOLED必须加速提升制程良率与产出,强化成本竞争力,才能持续扩张市场渗透率。  

目前AMOLED的主力仍以中小型装置为重,8.5代技术仍处于发展初期。2011年由于三星显示的5.5代AMOLED生产线投片量产,加上三星持续以机海战术搭配AMOLED面板抢占高阶智慧型手机市场,也因此加快AMOLED渗透速度。一旦其5.5代线整体良率达八成以上,更将协助三星加速AMOLED制品在高阶智慧型手机的竞争力。  

另外,AMOLED能在软性基板上加工的特性,亦有利于提升与TFT LCD的差异性。近来,三星正积极发展软性AMOLED技术,企图以有别于过去手机设计型态的破坏性创新手法,强化该公司产品与苹果(Apple)iPhone正面对决的实力,由此可见属于中小型装置的「手机」仍是AMOLED面板商未来布局重点。  

当然,随着三星、乐金(LG)等业者已陆续发表OLED TV,许多人都会把焦点关注在大型化AMOLED面板技术上;然而,目前两家业者在AMOLED TV面板技术解决方案方面,仍有诸多挑战待克服,显见扩大量产还需要一段时间。  

即便将AMOLED基板推进至8.5代,但此一高世代生产技术仍在发展中,短时间内成本完全不能和现行的LCD TV抗衡,因此未来不论是Glass-based AMOLED或软性AMOLED技术,都将以中小型的面板产出为主,相关厂商亦已将此类应用视为能否有效拓展市场的风向球。  

关键字:AMOLED

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2014/0327/article_31831.html
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