AMOLED技術(shù)解析及應(yīng)用

123AMOLED製程簡(jiǎn)介4AMOLED概述AMOLED產(chǎn)品特點(diǎn)

AMOLED行業(yè)現(xiàn)狀目錄CONTENTS5顯示技術(shù)未來發(fā)展方向01AMOLED概述顯示器分類AMOLED驅(qū)動(dòng)原理AMOLEDVSLCDAMOLEDVSPMOLED生活中應(yīng)用到格式各樣的顯示器，AMOLED相對(duì)其他常見的顯示器有何特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)？顯示器分類--按光源4Display自發(fā)光式OLED（OrganicLightEmittingDiode）CRT（CathodeRaytube）PDP（PlasmaDisplayPanel）VFD（VacuumFluorescentDisplay）FED（FielEmissionDisplay）光誘導(dǎo)/反射式LCD（LiquidCrystalDisplay）DLP（DigitalLightProcessing）LCoS（LiquidCrystalonSilicon）顯示器分類--按驅(qū)動(dòng)方式5Display主動(dòng)式AMOLED（ActiveMatrixOrganicLightEmittingDiode）AMLCD（LiquidCrystalDisplay）DLP（DigitalLightProcessing）LCoS（LiquidCrystalonSilicon）被動(dòng)式PMOLED（OrganicLightEmittingDiode）PMLCD（LiquidCrystalDisplay）CRT（CathodeRaytube）FED（FielEmissionDisplay）PDP（PlasmaDisplayPanel）VFD（VacuumFluorescentDisplay）AMOLED的概念6AMOLED:ActiveMatrixOrganiclightemittingdiode(主動(dòng)矩陣有機(jī)發(fā)光二極體)

AMOLED是將OLED圖元集成在TFT陣列上，通過TFT陣列來控制流入每個(gè)OLED圖元的電流大小，從而決定每個(gè)圖元點(diǎn)發(fā)光強(qiáng)度的顯示技術(shù)。其中，OLED圖元包括陰極、有機(jī)發(fā)光層及陽極層的堆疊，而TFT陣列層加上基板即組成了所謂的TFT背板。OLED發(fā)光原理7OLED基本架構(gòu)是由ITO(氧化銦錫)與電力的正極相連，再加上一個(gè)金屬陰極，包成如三明治的結(jié)構(gòu)。整個(gè)架構(gòu)層中包括了：空穴傳輸層、發(fā)光層和電子傳輸層。在電場(chǎng)的作用下，陽極產(chǎn)生的空穴和陰極產(chǎn)生的電子就會(huì)發(fā)生移動(dòng)，分別向空穴傳輸層和電子傳輸層注入，遷移到發(fā)光層。當(dāng)而正在發(fā)光層相遇時(shí)，產(chǎn)生能量激子，從而激發(fā)發(fā)光分子產(chǎn)生可見光。當(dāng)電力供應(yīng)至適當(dāng)電壓時(shí)，正極空穴與陰極電荷就會(huì)在發(fā)光層中結(jié)合，產(chǎn)生光亮，依其配方不同產(chǎn)生紅綠藍(lán)光，按照三基色原理形成基本色彩。GlassAnode（正極）HIL（空穴注入層HoleInjectionLayer）HTL（空穴傳輸層HoleTransportLayer）EML（發(fā)光層EmissionLayer）ETL（電子傳輸層ElectronTransportLayer）EIL（電子注入層ElectronInjectionLayer）Cathode（陰極）+-OLEDVSLCD8光源白色背光源有幾發(fā)光層發(fā)出RGB三原色光色彩來源彩色濾光片過濾背光源白光獲得RGB三原色灰階液晶旋轉(zhuǎn)控制光量電流大小控制亮度AMOLEDVSPMOLED9基板僅需ITOPatterringLTPS技術(shù)製備需要的電路蒸鍍蒸鍍製程基本相同，但PMOLED

圖元密度通常比AMOLED低成本設(shè)備投入成本小且製程簡(jiǎn)單->低製造成本設(shè)備投入成本大且製程複雜->高製造成本PMOLED驅(qū)動(dòng)方式10PMOLED(PassiveMatrixOLED)：PMOLED單純的以陰陽極構(gòu)成矩陣狀，以掃描方式點(diǎn)亮陣列中的圖元，每個(gè)圖元都是操作在脈衝模式下，為瞬間高亮度發(fā)光AMOLED驅(qū)動(dòng)方式11AMOLED(ActiveMatrixOLED)：使用TFT陣列來控制OLED圖元，有電容存儲(chǔ)信號(hào)，掃描過後圖元仍能保持原亮度。AMOLED

VSPMOLED12項(xiàng)目PMOLEDAMOLED驅(qū)動(dòng)採(cǎi)用掃描的方式，瞬間注入高電流，產(chǎn)生高亮度發(fā)光，面板外接驅(qū)動(dòng)IC；在TFT背板上形成OLED圖元；使用TFT驅(qū)動(dòng)電路對(duì)每個(gè)圖元的發(fā)光進(jìn)行獨(dú)立控制。顯示性能單色或彩色；小尺寸(<3inch)彩色；中大尺寸相對(duì)優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)門檻低，生產(chǎn)成本低，投資?。坏万?qū)動(dòng)電壓，低功耗，長(zhǎng)壽命；適合中大尺寸、高解析度應(yīng)用；亮度不會(huì)隨行數(shù)增加而變化。相對(duì)缺點(diǎn)不適合大尺寸、高解析度應(yīng)用；耗電量大，器件易老化，壽命短。技術(shù)門檻高，生產(chǎn)成本高，投資大。應(yīng)用領(lǐng)域車載顯示器、手機(jī)副屏、PDA，儀器儀錶等車載顯示器、手機(jī)、筆記本電腦、TV，可穿戴設(shè)備等02AMOLED產(chǎn)品特點(diǎn)色彩鮮艷快速響應(yīng)高對(duì)比度畫質(zhì)優(yōu)異輕薄設(shè)計(jì)色彩鮮艷14TFT-LCD色域隨灰度變化而急劇變化AMOLED色域可超過100%，且隨灰度的變化幾乎不會(huì)發(fā)生變化高對(duì)比度15TFT-LCD全黑畫面靠液晶分析遮擋背光得到，無法做到全黑AMOLED全黑畫面Pixel不發(fā)光，可得到真正的黑全視角16TFT-LCD對(duì)比度會(huì)因?yàn)橛^察角度而改變AMOLED不存在可視角度問題，從任意角度觀察畫質(zhì)不會(huì)有變化畫質(zhì)優(yōu)異17LCD需要比AMOLED更高100~150cd/m2的亮度才能達(dá)到相同的顯示效果輕薄設(shè)計(jì)18LCD響應(yīng)時(shí)間容易受溫度影響，AMOLED不受溫度影響AMOLED優(yōu)勢(shì)19AMOLED3D觸摸屏低功耗柔性顯示電子書反應(yīng)速度比LCD快數(shù)千倍單片玻璃結(jié)構(gòu)易於集成觸摸感應(yīng)功能高對(duì)比度黑底白字03AMOLED製程簡(jiǎn)介TFT背板技術(shù)OLED器件技術(shù)驅(qū)動(dòng)電路技術(shù)AMOLED製備流程AMOLED技術(shù)21TFT背板技術(shù)的核心22TFT背板工藝技術(shù)的核心就是對(duì)TFT特性參數(shù)的控制！TFT背板技術(shù)分類：溝道層材料23在平板顯示行業(yè)，TFT溝道層的材料主要為Si，包括非晶矽、多晶矽，以及微晶矽和單晶矽等，除此之外研究較多的還有二六族化合物、氧化物半導(dǎo)體和有機(jī)物半導(dǎo)體材料。TFT溝道層：Si材料24非晶矽/微晶矽多晶矽單晶矽a-Si/μ-SiPoly-Sic-Si製備方式直接生長(zhǎng)非鐳射晶化（SPC/MIC）鐳射晶化(ELA/SLA)SiOGSi結(jié)構(gòu)示意圖晶粒大小N/A~1μm>1μm單晶載流子遷移率<1cm2/V·s<50cm2/V·s50~200cm2/V·s>250cm2/V·sTFT背板技術(shù)對(duì)比25TFT背板：LTPS技術(shù)26在半導(dǎo)體製造產(chǎn)業(yè)中，通常是用LPCVD澱積後，再進(jìn)行>900℃的退火處理來獲得多晶矽。

→普通玻璃基板的最高耐受溫度只有650℃左右，此方法並不適用於平板顯示製造產(chǎn)業(yè)使用具有高耐熱性的石英玻璃作為基板。

→基板價(jià)格昂貴且尺寸受限，無法應(yīng)用在量產(chǎn)中因此，在平板顯示產(chǎn)業(yè)中，目前通常採(cǎi)用LTPS(LowTemperaturePoly-Silicon)技術(shù)來製備多晶矽所謂的低溫是指工藝溫度在600℃以下。採(cǎi)用與非晶矽工藝中相同的不含堿離子的玻璃基板。製備方法：在工藝流程中，先使用PECVD等方法澱積一層非晶矽，而後採(cǎi)用鐳射或者非鐳射的方式使非晶矽薄膜吸收能量，原子重新排列以形成多晶矽結(jié)構(gòu)，從而減少缺陷並得到高電子遷移率。LTPS技術(shù)的核心：結(jié)晶化技術(shù)27LTPS技術(shù)：ELA結(jié)晶化28ELA（準(zhǔn)分子鐳射退火技術(shù)）利用瞬間鐳射脈衝產(chǎn)生的高能量入射到非晶矽薄膜表面，在薄膜表層產(chǎn)生熱能效應(yīng)，使非晶矽薄膜在瞬間達(dá)到高溫熔融狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)從非晶矽向多晶矽的轉(zhuǎn)變。主要特點(diǎn)：工藝相對(duì)較成熟，TFT遷移率較高，有望通過集成驅(qū)動(dòng)電路來降低產(chǎn)品成本主要問題點(diǎn)：Mura（由TFT特性的不一致造成）LTPS技術(shù)：SPC結(jié)晶化29SPC（固相結(jié)晶化技術(shù)）通過對(duì)非晶矽基板進(jìn)行熱處理（如快速熱退火工藝等）使之發(fā)生再結(jié)晶來實(shí)現(xiàn)非晶矽向多晶矽的轉(zhuǎn)變。主要特點(diǎn)：運(yùn)行成本較低、工藝簡(jiǎn)單，大面積一致性好主要問題點(diǎn)：玻璃收縮(Shrinkage)和翹曲(Warpage)，需提高TFT遷移率圖元結(jié)構(gòu)及等效電路圖30Array是陣列的意思，無數(shù)的電晶體陣列就組成一張顯示器圖元結(jié)構(gòu)及等效電路圖31當(dāng)掃描線被選中時(shí)，開關(guān)T1開啟，數(shù)據(jù)電壓通過T1管對(duì)存儲(chǔ)電容Cs充電，Cs的電壓控制驅(qū)動(dòng)管T2的漏極電流；當(dāng)掃描線未被選中時(shí)，T1截止，存儲(chǔ)在Cs上的電荷繼續(xù)維持T2的柵極電壓，T2保持導(dǎo)通狀態(tài)，故在整個(gè)幀週期中，OLED處於恆流控制。尋址電壓，T1的開關(guān)電壓為OLED恆流驅(qū)動(dòng)提供足夠的電源，驅(qū)動(dòng)OLED的電流不經(jīng)過驅(qū)動(dòng)IC。因此，AMOLED驅(qū)動(dòng)IC與TFT-LCD驅(qū)動(dòng)IC具有同等級(jí)的功耗，COG工藝也與TFT-LCD一致Source電壓，來自驅(qū)動(dòng)IC的電壓，電流非常小，不能驅(qū)動(dòng)OLED，可以通過T1的尋址電壓Vdata控制繼而為T2提供輸入信號(hào)電壓T1管是週期性工作，在T1管截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，CS放電繼續(xù)為T2提供基準(zhǔn)電壓，從而達(dá)到恆流目的LTPS-AMOLED工藝32LTPS-AMOLEDArray工藝流程33LTPS背板驅(qū)動(dòng)電路加工流程LTPS-AMOLEDArray工藝流程34Mask1：定義半導(dǎo)體及Cs結(jié)構(gòu)清洗：主要採(cǎi)用UV照射、氨水和陽極水分別進(jìn)行清洗3層CVD：原材料為SiH4、N2O、NH3、H2、NF3，主要採(cǎi)取化學(xué)沉積的方法生長(zhǎng)a-Si:Hx、SiOx、SiNx；以上三層為從上到下排列，一次成膜；其中NF3為清潔氣體，用來對(duì)腔室內(nèi)壁進(jìn)行清潔。晶化（ELA/SPC）：SPC設(shè)備不需要特殊氣體，其原理為高溫下通過熱力學(xué)運(yùn)動(dòng)，使Si原子之間的排列相對(duì)有序，最終實(shí)現(xiàn)PolySi的形成。黃光工藝刻蝕（CDE）去膠P-ID注：一般來說，一道(Mask)工藝包含CVD/Sputter,黃光，刻蝕，去膠這樣的迴圈。LTPS-AMOLEDArray工藝流程35Mask2：Cs結(jié)構(gòu)離子重?fù)诫s清洗黃光工藝P++ID去膠LTPS-AMOLEDArray工藝流程36Mask3：定義柵極、柵極線、PAD及Cs結(jié)構(gòu)清洗：主要原材料為O3、1%HF，作用為去除CVD成膜前異物，提高成膜品質(zhì)GI層(TEOS)：主要原材料為TEOS，通過CVD設(shè)備化學(xué)沉積一層SiO2，即柵氧化層。SputterMoW(M1)：主要原材料為Ar和MoW金屬靶材，通過濺射的方法沉積一層金屬膜，用來製作柵金屬電極。黃光工藝：材料和作用同MASK1刻蝕(RIE)：主要使用原材料為SF6、O2；通過化學(xué)和物理轟擊進(jìn)行刻蝕，對(duì)曝過光反應(yīng)掉光刻膠後裸露的基本膜層（MoW）進(jìn)行刻蝕去膠：材料和作用同MASK1.P+ID(自對(duì)準(zhǔn)工藝)：主要使用原材料為B2H6，通過離子電場(chǎng)加速，注入3價(jià)B原子，增加導(dǎo)電性，形成源漏電極處的歐姆接觸（此處為重?fù)诫s）。去除氧化層LTPS-AMOLEDArray工藝流程37Mask4：定義接觸孔(ContactHole)清洗：主要原材料為陽極水、純水，成膜前清洗，去除離子注入造成的損傷層及表面異物，提高膜層品質(zhì)CVD(SiO2)：主要原材料為SiH4和N2O，沉積一層SiO2膜層，用來隔斷M1和M2.活化：使用高溫設(shè)備，經(jīng)過加熱對(duì)離子注入時(shí)注入的雜質(zhì)原子進(jìn)行啟動(dòng)黃光工藝：材料和作用同mask1刻蝕(WET)：材料為BOE（日本稱為BHF），分子為HF.NH4F；作用為通過HF刻蝕SiO膜層，對(duì)我們需要開孔的部分進(jìn)行刻蝕，為下一步M2連通Poly-Si做準(zhǔn)備。去膠：材料和作用同mask1P+ID(自對(duì)準(zhǔn)工藝)LTPS-AMOLEDArray工藝流程38Mask5：

定義Data，VDD清洗：材料作用同Mask2(純水清洗)Sputter(M2)：材料為Mo靶材、Al靶材，通過金屬濺射的方法，沉積第二金屬極黃光工藝：材料和作用同mask1刻蝕(WET)：原材料為H4PO3/H3NO3/C2H4O2的混合藥液，對(duì)金屬電極進(jìn)行刻蝕去膠：材料和作用同mask1注:Cs由Poly,M1和M2構(gòu)成LTPS-AMOLEDArray工藝流程39Mask6：

定義ViaHole清洗：材料作用同Mask2(純水清洗)3層CVD(SiNx)：原材料SiH4、NH3、H2，通過化學(xué)氣相沉積，生長(zhǎng)SiNx膜層，對(duì)前層進(jìn)行保護(hù)密封，並開孔連接M2黃光工藝：材料和作用同mask1刻蝕(CDE)和去膠：材料和作用同mask1退火：通過高溫的方法，使SiNx中的H進(jìn)行擴(kuò)散和提高Al的導(dǎo)電率。LTPS-AMOLEDArray工藝流程40Mask7：

定義圖元結(jié)構(gòu)清洗：O3+純水Sputter(ITO)：原材料為ITO靶材，通過金屬濺射沉積透明陽極ITO膜層黃光工藝：同MASK1刻蝕(WET)：原材料為草酸，HOOC-COOH；濕法刻蝕液去膠：同Mask1退火：通過高溫?zé)崃W(xué)運(yùn)動(dòng)，使ITO重新進(jìn)行熱結(jié)晶，提高光電特性。LTPS-AMOLEDArray工藝流程41Mask8：

定義Pillar清洗：作用為去除基板異物，提高PR覆蓋品質(zhì)曝光：通過塗膠的方法，將有機(jī)pillar層塗布於基板上，通過曝光，留下需要的圖形。顯影：對(duì)曝過光的地方進(jìn)行反應(yīng)，留出我們需要的pillar圖形。固化：對(duì)Pillar材料進(jìn)行高溫?zé)崽幚?，使其硬化，去除其?nèi)部水分和氣體切斷(200mmx200mm)：對(duì)TFT400X500mm基板進(jìn)行切割，得到200X200mm基板，為蒸鍍做好準(zhǔn)備。LTPS-AMOLEDOLED工藝流程42有機(jī)蒸鍍和封裝工藝流程圖LTPS-AMOLEDOLED工藝流程43蒸鍍工藝空穴注入與傳輸層主要原材料：Openmask、空穴注入有機(jī)材料、空穴傳輸有機(jī)材料LTPS-AMOLEDOLED工藝流程44蒸鍍工藝：有機(jī)層與電子傳輸層主要原材料：Shadowmask、Openmask、RGB三色有機(jī)材料、電子傳輸有機(jī)材料作用：電子通過電子注入層和電子傳輸層到達(dá)RGB材料區(qū)域；空穴通過空穴注入層和空穴傳輸層到達(dá)RGB材料區(qū)域；在RGB區(qū)域電子和空穴進(jìn)行複合發(fā)光LTPS-AMOLEDOLED工藝流程45蒸鍍工藝：電子注入層與陰極主要原材料：Openmask、電子注入有機(jī)材料、電子傳輸有機(jī)材料LTPS-AMOLEDOLED工藝流程46封裝工藝主要原材料：封裝片、UV膠、乾燥劑作用為：通過UV膠將封裝蓋和屏體粘合封裝，在兩者中間加入乾燥劑，防止水氣污染AMOLED模組工藝流程47模組工藝流程04AMOLED行業(yè)現(xiàn)狀現(xiàn)有市場(chǎng)規(guī)模未來市場(chǎng)分析AMOLED行業(yè)現(xiàn)狀492015－2023年手機(jī)用OLED（單位：百萬片）AMOLED行業(yè)現(xiàn)狀502015－2023年手機(jī)用OLED滲透率變化趨勢(shì)及預(yù)測(cè)（單位：％）AMOLED行業(yè)現(xiàn)狀512017－2023年中國(guó)OLED產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)（單位：億美元）05顯示技術(shù)未來發(fā)展方向柔性O(shè)LED顯示屏QLED顯示屏Micro-LED顯示屏柔性O(shè)LED顯示屏53OLED未來的發(fā)展這裡細(xì)分了可折疊、可捲曲、柔性、伸縮等顯示產(chǎn)品在OLED基板上使用柔性的PI材料代替玻璃，保護(hù)有機(jī)材料，採(cǎi)用柔性有機(jī)薄膜封裝結(jié)構(gòu)代替玻璃，提供柔性。

可捲曲OLED顯示屏54可捲曲顯示器是指可以像卷軸一樣卷起的顯示器柔性的OLED技術(shù)是柔性O(shè)LED集成技術(shù)，使用PI基板來確保柔性，並且可以實(shí)現(xiàn)更薄以最小化顯示器上的應(yīng)力。它可以折疊或展開以實(shí)現(xiàn)具有小體積的大螢?zāi)?，或者可以將螢?zāi)焕龅剿?/p>