北京时间11月29日消息，中国触摸屏网讯， 软性AMOLED商用化指日可待。由于软性AMOLED显示器具备重量轻、可挠曲等特性，因而成为消费性电子以及穿戴式电子炙手可热的面板技术，目前业界在软性玻璃基板的透光性及玻璃转化温度已有重大突破，未来业界将持续精进对AMOLED元件的封装保护技术。
 
    软性主动式有机发光二极体显示器(Flexible AMOLED Display)，为近年来国内外各大厂商与研究单位研发的重点之一。相较于一般显示器，软性显示器具有重量轻、可挠曲及易收藏等特性，将可大幅增加可携带性。 也因为显示器在大众日常生活中扮演不可或缺的角色，举凡电视、电脑萤幕、广告看板等，都为每日可见的物品。因此，软性显示器的量产开发一直为显示技术的下一个重要目标，希望藉此软性电子技术的突破，带给人们生活品质的大幅提升。 

    本文来自：http://www.51touch.com/lcd/news/dynamic/2013/1129/26702.html

    製程设计要求甚高

    图1为软性主动式有机发光二极体显示器结构示意图，其主要包含软性基板(Flexible Substrate)、缓冲层(Buffer Layer)、薄膜电晶体(Thin Film Transistor, TFT)、有机发光二极体(Organic Light Emitting Diode, OLED)与包覆层(Thin Film Encapsulation)。  

图1 软性AMOLED显示器截面示意图

    相较于一般于玻璃基板上所製作之显示器，上述各种材料与薄膜皆须要有可挠性，且整体製程流程、製程温度与各层薄膜应力都必须经过缜密设计。除此之外，因为使用时之挠曲所产生的外加应力，也将考验各个材料与元件的可靠度(Reliability)。除了针对个别技术提升外，整合製作技术也将是关键之一。以下将介绍近年来各项技术的突破与发展。 

    软性基板技术演进　有助软性显示器开发

    一般传统显示器为製作于玻璃基板上，玻璃具有高透光性、高耐温温度与较佳的硬度。但软性显示器则须製作于软性基板上，基板特性需要为可挠性高、重量轻，同时也需要高透光性与较高的玻璃转化温度(Glass Transition Temperature)，否则在后续薄膜电晶体等元件製作时的製程高温中，基板将有可能软化与变质。 

    表1列出常见的各种软性基板特性。由玻璃转换温度来看，最高的为聚亚醯胺(Polyimide, PI)，但在可见光下，此材料会呈现黄色，因此成为显示器应用的一大缺点。近年来工业技术研究院、达迈科技等，各研发出透明且可耐高温的透明聚亚醯胺。工研院所开发之软性基板其穿透度(Transmission)可高于89%，玻璃转化温度可高于300℃。 

    此外，康宁(Corning)也于「2012 Touch Taiwan触控‧面板暨光学膜製程、设备、材料展览会」展出可挠式超薄玻璃(Willow Glass)，其厚度约为100微米(μm)，能够承受约500℃的製程温度，并可应用于连续式捲式製程。不论是何种软性基板技术的演进，将有助于软性显示器的开发製作。  
 
    IGZO基板技术受关注

    软性基板决定后，接下来即会在基板上製作薄膜电晶体，基于软性基板的耐温程度限制，后续的所有製程将必须限制其製程温度。表1为各种薄膜电晶体的相关特性比较，传统所使用的非晶硅薄膜电晶体(Amorphous Si TFT)，即有较低的製程温度，有机薄膜电晶体(Organic TFT)则有低製程温度、製程简易等优点，但此两种薄膜电晶体的电子迁移率只能达到0.1?1cm2/Vs。目前，显示器已朝向高解析度发展，当显示萤幕尺寸固定时，解析度的提高代表画素尺寸的缩小。 

    一般显示器规格着重于单位吋裡的画素数目(Pixel Per Inch, PPI)的高低，以目前手机而言，显示萤幕规格已高达350?440ppi，意味一画素尺寸只有约60微米的大小。于此范围内将包含电容，有机发光二极体与多个薄膜电晶体，因此须将薄膜电晶体的尺寸尽量缩小，但此时也会减少电晶体的输出电流，使发光二极体亮度降低。所以，将需要高载子迁移率(Mobility)的半导体材料，才可维持显示器亮度。 

    从表2可看出，针对薄膜电晶体，目前迁移率较高的半导体材料仍属多晶硅。目前多晶硅薄膜电晶体多以准分子雷射退火方式製作，缺点为需要较高的设备成本，与较差的大面积结晶均匀性，且其在製造过程中会有较高的製程温度，但通常软性基板无法耐此高温，因此造成多晶硅薄膜电晶体在软性显示器上的应用困难。所以目前仍希望能发展出以低温方式製作多晶硅，目前常见方式为金属诱发结晶(Metal Induced Crystallization, MIC)技术。 

    金属诱发结晶技术为先于基板上沉积非晶硅薄膜，再于上方一区域镀置金属，一般常用为镍(Ni)，之后再利用热退火(Thermal Annealing)製程，使金属与硅形成金属硅化物并同时诱发非晶硅再结晶，此製程开发将有可能使整体製程温度下降至400℃，但此技术需要长时间的退火过程，对于产能的影响也是须要考虑的因素。故目前另一热门的研究对象为非晶态金属氧化物半导体薄膜电晶体(Amorphous Metal Oxide Semiconductor Thin Film Transistor)。 

    金属氧化物半导体通常为多种金属与氧所形成的化合物，如表2中的氧化铟锌(InZnO)，可发现此氧化物半导体电晶体製程温度低，且有较高的电子迁移率，相较其他半导体材料，也有较高的透光率(Transparency)。近年来非晶态氧化铟镓锌(Amorphous Indium Gallium Zinc Oxide, α-IGZO)也是一种相当有应用潜力的氧化物半导体材料。α-IGZO薄膜可利用简单的物理气相沉积(Physical Vapor Deposition, PVD)製作。 

    近年来，夏普(Sharp)积极发展IGZO薄膜电晶体技术，2013年国际消费性电子展(CES)中，夏普展示搭配IGZO薄膜电晶体技术的显示萤幕，此薄膜电晶体技术的推进，对于软性AMOLED显示器而言，是相当重要的迈进。但面对未来解析度的持续提高与阵列基板行驱动(Gate Driver on Array, GOA)技术，仍需要高载子迁移率的多晶硅薄膜电晶体技术。因此于软性基板上开发低製程温度的多晶硅薄膜电晶体，将可能为软性AMOLED再次跃进的关键之一。 

    水氧阻障层/薄膜封装技术为关键所在

    与一般液晶显示器相较，OLED元件具有自发光、低耗电、製程简易等优点，因为其不需要背光源，结构也相对简单，因此，OLED元件在软性显示器上具有相当高的应用潜力。 

    OLED目前已应用于电视与智慧型手机产品上，但于软性显示器的应用，极大的困难点在于对OLED元件的封装保护，因为软性显示器必须使用可挠式基板，且所有的封装材料薄膜与保护层也将须使用可挠性材料。有别于一般玻璃封装，可挠式薄膜对于软性AMOLED内部的保护着实为一大挑战。因此，通常OLED与薄膜电晶体上下都必须使用多层堆叠材料包覆，来阻挡外界水氧或环境气体及软性基板的释气(Outgasing)，否则发光二极体将受水氧影响而有暗点形成。目前阻水氧层技术可採用有机与无机层交互堆叠之结构(图2)，有机层可以包覆住介面污染粒子，做为平坦层，且本身不易有明显孔洞(Pin Hole)使水氧直接通过，但水氧仍会藉由扩散方式于有机层内传输进入，因此需要一层緻密的无机层来阻挡扩散进入的水氧。但相对地，无机层容易有明显的孔洞形成，所以在无机层上方须再进行有机层的沉积，以填满并平坦化无机层的孔洞，并阻止水气直接由无机层孔洞进入内部。 

图2 以有机层与无机层互相堆叠之阻水氧方式

    基于以上阻绝方式，因此需要多层有机层与无机层交互堆叠，以达到较佳的阻水氧能力。此阻绝水氧的能力通常可以水气穿透率(Water Vapor Transmission Rate, WVTR)与氧气穿透率(Oxygen Transmission Rate, OTR)的数值大小来分别。一般若以OLED寿命达到大于1万小时，WVTR需小于10-6g/(m2-day)，但以目前常使用的Mocon量测仪器，目前可量测到的WVTR极限约为5×10-5g/(m2-day)，因此不只是阻水氧层技术开发，量测技术的推展也可能为影响软性AMOLED量产因素之一。 

    基于上述的技术演进，韩国三星(Samsung)已于2013年消费性电子展中正式展出名为Youm的软性有机发光二极体面板，工研院影像显示中心也于2012年展示可置于水族箱内之防水软性AMOLED显示器。 

    鑑于近年来技术的不断突破与创新，软性AMOLED显示器量产将指日可待，且相信在不久的将来，其必将深入大众的日常生活当中，为大家带来更多的便利与惊喜。
 

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