北京时间08月01日消息，中国触摸屏网讯， 氧化物薄膜电晶体(Oxide TFT)与有机发光二极体(Organic Light-Emitting Diode, OLED)电视近年来逐渐攻占各大国际显示器展览会场与研讨会版面，从被视为天方夜谭的技术议题，一下子跃升为第一主角。友达近年来陆续开发出相关技术，并在全球知名平面显示产业专业组织--国际资讯显示学会(Society for Information Display, SID)2013发表65吋全高画质(FHD)Oxide OLED电视技术论文。本文将介绍业界大尺寸氧化物半导体有机发光二极体电视开发成功的过程，以及重要发展里程碑。
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高解析度/低耗电 Oxide TFT为大尺寸背板首选
随着大尺寸电视趋势成形，2008年友达研发团队便开启大尺寸OLED电视面板计画，开发新技术。因应电视尺寸逐渐变大的趋势，用来驱动的背板技术将与OLED技术一样重要，因此，研发未来可以兼具良率与性能的背板技术，将是业界当务之急，表1比较世界上常见的显示面板背板技术。
友达将目标锁定在较有潜力的透明Oxide TFT。常见的氧化物半导体如氧化铟镓锌(InGaZnO)，是一种电子移动率可达?10平方公分(cm2)/VS的新材料，为传统非晶硅(a-Si)(<1cm2/VS)数十倍以上。加上非晶(Amorphous)结构可以在大尺寸获得良好的均匀度，适合应用在大尺寸背板，达到高解析度、低耗能、低漏电的优点，但其可靠度以及PMOS製造困难一直是待改善的项目，前者是量产商品化必须克服的重要关键，后者可用补偿电路(Compensation Circuit)加以克服。
表2为常见的Oxide TFT元件结构比较表，主要有共平面(Coplanar)、蚀刻阻障层(Island Stop/Etch Stop Layer, IS/ESL)和背通道蚀刻(Back Channel Etch, BCE)三种。Coplanar结构製程简单，但因为氧化物半导体层须要攀爬源汲极金属，容易导致电特性与接触问题，且可靠度不佳。至于BCE和ESL结构在元件特性及製程良率上则较具优势，尤其是BCE结构相容于标准a-Si TFT结构，极具竞争力。但若考量可靠度，则以ESL结构最为理想，原因主要在于蚀刻阻挡层可保护元件的背通道，不受製程影响产生特性差异，但缺点是複杂的製程导致成品与良率问题。
Oxide技术的重要性在于其量产机台相容于现有主流技术a-Si的设备，由于Oxide材料特性对光与热会导致电特性的改变，亦即临界电压偏移(Threshold Voltage Shift, Vth Shift)，甚至可以运用在光感应器(Photo Sensor)上，所以如何改善均匀度与可靠度将是一大难题，製程的调校相当困难与敏感，製程稳定度要求也相对高。透过研发团队与工厂的持续分析改进，友达在Oxide技术上G6整面的Vth变异已经小于0.8伏特(V)。背板可靠度测试发现，使用寿命预估可超过10年，已经超越传统a-Si技术，相当接近于低温多晶硅(LTPS)技术。
大型化OLED技术开发
比起传统的液晶显示(LCD)面板，OLED面板具有轻薄、色彩饱和、高对比、反应速度快、广视角、低耗电等优点，但成本与寿命尚须继续改进(表3)。由于OLED属于自发光元件，传统上不需要背光模组，相对较为轻薄，兼具视觉美感。加上随着Oxide背板技术大型化可行性被验证成功，大型OLED技术的开发也跃上台面，Oxide OLED电视这个话题开始被各界关注。
表4为常见全彩OLED技术比较表，主要包含RGB SBS(Side by Side)以及白光+CF(White OLED+Color Filter)技术。上述RGB SBS技术係由红蓝绿三画素分别发光所组成，可以获得较佳的色彩饱和度与省电，但大型化蒸镀(Evaporation)不易，须要持续开发。另外，白光+CF技术使用彩色滤光片滤出红蓝绿三原色，较接近现行LCD製程，简单来说可以被视为使用自发光White OLED搭CF的显示器。虽然其色彩表现相对较差且耗电，但良率相对较高。
为了验证大尺寸OLED技术可行性，友达OLED团队以极短的时间建置完成全世界第一条G6 OLED研发实验线，并直接挑战製程相对较难的精细金属遮罩(Fine Metal Mask, FMM)Pattern OLED RGB SBS画素技术。虽然此法色彩表现较佳、省电，但立刻就会遇到大型化的挑战，包括挑战世界最大六代FMM与无溷色(Color Mixing)需求，以及挑战温度超过1,000℃以上的金属蒸镀製程。
OLED研发团队严格地执行製程控制，有效率地回馈製程参数，并且搭配Fine Divided Sheet(FDS)技术后，终于成功开发G6不溷色技术，达成前段Oxide TFT与后段OLED皆可全板(Full Sheet)製作的里程碑。
OLED元件光学厚度受瞩
自从串级式(Tandem)OLED结构被发表后，高效率白光OLED已经逐步成真，并且随着材料与元件的技术演进，白光OLED技术已到达照明领域与显示器领域上可被接受的水准。然而，相较于SBS OLED的广色域与高色纯度，白光OLED元件却难以望其项背。除此之外，组成白光元件需要至少十层膜层以上，在长时间下每一片OLED元件上之膜厚的均一性，也是金属蒸镀设备上亟须审慎检视的一大课题。
近几年来，除材料演进外，OLED元件技术的提升是整个OLED产业成功的一大关键。元件首重光学厚度设计，最佳化后的光学厚度能让有机发光材料所放出的光色与放光效率达到最佳化，同时间根据产品的属性规画上或下发光元件与强或弱共振腔(Cavity)。
大尺寸Oxide OLED电视亮相
在Oxide背板技术逐渐成熟后，业界旋即将其投入搭配OLED电视面板使用。经过研发人员努力，友达于2011年10月在日本举办的国际平面显示器展(FPD International 2011)上，展示32吋FHD Oxide OLED电视(图2)。除仅3毫米(mm)的轻薄厚度外，更具有反应速度快、对比度高等特性，并提供Full HD绚丽影像。此为全世界首先将Oxide技术运用在大尺寸OLED电视面板上的技术展示。
有了开发32吋Oxide OLED电视的经验，友达直接挑战65吋Oxide OLED电视面板，并于2013年5月举办的SID发表65吋Oxide OLED电视技术，该面板採用世界最大六代精细金属遮罩FMM OLED蒸镀技术，并使用独家开发的FDS技术，成功克服大型FMM变形溷色问题，证实大尺寸化的可能性。
一般而言，完美的电视面板在整个成像表现上必须是达到广视角、光场分布是朗伯特(Lambertian)形式、大视角下的低色差(Low Color Shifting)、广色域等。根据这样的课题，友达65吋OLED电视面板便选择了下发光OLED元件。OLED元件在设计上使用多层传输层与新型蓝色发光材料，因此，在弱共振腔的下发光元件上获得高效率与好的蓝色色度表现，在CIE1931色座标下会呈现出83%色域的表现，并且在元件发光效率上因为多传输层的应用，显着的提升萤光发光层材料三重态能阶(Triplet State)上的能量回收，因此获得元件效能的提升。另外，OLED元件更搭载OLED画素补偿电路专利技术(OLED Engine)，有效改善TFT及OLED製程变异所导致的亮度不均匀。65吋OLED电视除具有低功耗与高画质之优势外，还具有高对比、高亮度、快速影像反应时间、广视角等特色，为观赏者带来绝佳的视觉体验。
Oxide重要性与日俱增，不容忽视。友达多次于世界率先公开展示大尺寸32吋FHD Oxide LCD与OLED电视，更与客户合作56吋超高画质(UHD)4K Oxide OLED电视，创造双赢，这是研发团队多年努力的结果，也是台湾技术实力再次获得世界肯定。
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