北京時間11月29日消息，中國觸摸屏網訊， 軟性AMOLED商用化指日可待。由于軟性AMOLED顯示器具備重量輕、可撓曲等特性，因而成為消費性電子以及穿戴式電子炙手可熱的面板技術，目前業界在軟性玻璃基板的透光性及玻璃轉化溫度已有重大突破，未來業界將持續精進對AMOLED元件的封裝保護技術。
 
    軟性主動式有機發光二極體顯示器(Flexible AMOLED Display)，為近年來國內外各大廠商與研究單位研發的重點之一。相較于一般顯示器，軟性顯示器具有重量輕、可撓曲及易收藏等特性，將可大幅增加可攜帶性。 也因為顯示器在大眾日常生活中扮演不可或缺的角色，舉凡電視、電腦螢幕、廣告看板等，都為每日可見的物品。因此，軟性顯示器的量產開發一直為顯示技術的下一個重要目標，希望藉此軟性電子技術的突破，帶給人們生活品質的大幅提升。 

    本文來自：http://www.zc28898.cn/lcd/news/dynamic/2013/1129/26702.html

    製程設計要求甚高

    圖1為軟性主動式有機發光二極體顯示器結構示意圖，其主要包含軟性基板(Flexible Substrate)、緩沖層(Buffer Layer)、薄膜電晶體(Thin Film Transistor, TFT)、有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode, OLED)與包覆層(Thin Film Encapsulation)。  

圖1 軟性AMOLED顯示器截面示意圖

    相較于一般于玻璃基板上所製作之顯示器，上述各種材料與薄膜皆須要有可撓性，且整體製程流程、製程溫度與各層薄膜應力都必須經過縝密設計。除此之外，因為使用時之撓曲所產生的外加應力，也將考驗各個材料與元件的可靠度(Reliability)。除了針對個別技術提升外，整合製作技術也將是關鍵之一。以下將介紹近年來各項技術的突破與發展。 

    軟性基板技術演進　有助軟性顯示器開發

    一般傳統顯示器為製作于玻璃基板上，玻璃具有高透光性、高耐溫溫度與較佳的硬度。但軟性顯示器則須製作于軟性基板上，基板特性需要為可撓性高、重量輕，同時也需要高透光性與較高的玻璃轉化溫度(Glass Transition Temperature)，否則在后續薄膜電晶體等元件製作時的製程高溫中，基板將有可能軟化與變質。 

    表1列出常見的各種軟性基板特性。由玻璃轉換溫度來看，最高的為聚亞醯胺(Polyimide, PI)，但在可見光下，此材料會呈現黃色，因此成為顯示器應用的一大缺點。近年來工業技術研究院、達邁科技等，各研發出透明且可耐高溫的透明聚亞醯胺。工研院所開發之軟性基板其穿透度(Transmission)可高于89%，玻璃轉化溫度可高于300℃。 

    此外，康寧(Corning)也于「2012 Touch Taiwan觸控‧面板暨光學膜製程、設備、材料展覽會」展出可撓式超薄玻璃(Willow Glass)，其厚度約為100微米(μm)，能夠承受約500℃的製程溫度，并可應用于連續式捲式製程。不論是何種軟性基板技術的演進，將有助于軟性顯示器的開發製作。  
 
    IGZO基板技術受關注

    軟性基板決定后，接下來即會在基板上製作薄膜電晶體，基于軟性基板的耐溫程度限制，后續的所有製程將必須限制其製程溫度。表1為各種薄膜電晶體的相關特性比較，傳統所使用的非晶硅薄膜電晶體(Amorphous Si TFT)，即有較低的製程溫度，有機薄膜電晶體(Organic TFT)則有低製程溫度、製程簡易等優點，但此兩種薄膜電晶體的電子遷移率只能達到0.1?1cm2/Vs。目前，顯示器已朝向高解析度發展，當顯示螢幕尺寸固定時，解析度的提高代表畫素尺寸的縮小。 

    一般顯示器規格著重于單位吋裡的畫素數目(Pixel Per Inch, PPI)的高低，以目前手機而言，顯示螢幕規格已高達350?440ppi，意味一畫素尺寸只有約60微米的大小。于此范圍內將包含電容，有機發光二極體與多個薄膜電晶體，因此須將薄膜電晶體的尺寸盡量縮小，但此時也會減少電晶體的輸出電流，使發光二極體亮度降低。所以，將需要高載子遷移率(Mobility)的半導體材料，才可維持顯示器亮度。 

    從表2可看出，針對薄膜電晶體，目前遷移率較高的半導體材料仍屬多晶硅。目前多晶硅薄膜電晶體多以準分子雷射退火方式製作，缺點為需要較高的設備成本，與較差的大面積結晶均勻性，且其在製造過程中會有較高的製程溫度，但通常軟性基板無法耐此高溫，因此造成多晶硅薄膜電晶體在軟性顯示器上的應用困難。所以目前仍希望能發展出以低溫方式製作多晶硅，目前常見方式為金屬誘發結晶(Metal Induced Crystallization, MIC)技術。 

    金屬誘發結晶技術為先于基板上沉積非晶硅薄膜，再于上方一區域鍍置金屬，一般常用為鎳(Ni)，之后再利用熱退火(Thermal Annealing)製程，使金屬與硅形成金屬硅化物并同時誘發非晶硅再結晶，此製程開發將有可能使整體製程溫度下降至400℃，但此技術需要長時間的退火過程，對于產能的影響也是須要考慮的因素。故目前另一熱門的研究對象為非晶態金屬氧化物半導體薄膜電晶體(Amorphous Metal Oxide Semiconductor Thin Film Transistor)。 

    金屬氧化物半導體通常為多種金屬與氧所形成的化合物，如表2中的氧化銦鋅(InZnO)，可發現此氧化物半導體電晶體製程溫度低，且有較高的電子遷移率，相較其他半導體材料，也有較高的透光率(Transparency)。近年來非晶態氧化銦鎵鋅(Amorphous Indium Gallium Zinc Oxide, α-IGZO)也是一種相當有應用潛力的氧化物半導體材料。α-IGZO薄膜可利用簡單的物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition, PVD)製作。 

    近年來，夏普(Sharp)積極發展IGZO薄膜電晶體技術，2013年國際消費性電子展(CES)中，夏普展示搭配IGZO薄膜電晶體技術的顯示螢幕，此薄膜電晶體技術的推進，對于軟性AMOLED顯示器而言，是相當重要的邁進。但面對未來解析度的持續提高與陣列基板行驅動(Gate Driver on Array, GOA)技術，仍需要高載子遷移率的多晶硅薄膜電晶體技術。因此于軟性基板上開發低製程溫度的多晶硅薄膜電晶體，將可能為軟性AMOLED再次躍進的關鍵之一。 

    水氧阻障層/薄膜封裝技術為關鍵所在

    與一般液晶顯示器相較，OLED元件具有自發光、低耗電、製程簡易等優點，因為其不需要背光源，結構也相對簡單，因此，OLED元件在軟性顯示器上具有相當高的應用潛力。 

    OLED目前已應用于電視與智慧型手機產品上，但于軟性顯示器的應用，極大的困難點在于對OLED元件的封裝保護，因為軟性顯示器必須使用可撓式基板，且所有的封裝材料薄膜與保護層也將須使用可撓性材料。有別于一般玻璃封裝，可撓式薄膜對于軟性AMOLED內部的保護著實為一大挑戰。因此，通常OLED與薄膜電晶體上下都必須使用多層堆疊材料包覆，來阻擋外界水氧或環境氣體及軟性基板的釋氣(Outgasing)，否則發光二極體將受水氧影響而有暗點形成。目前阻水氧層技術可採用有機與無機層交互堆疊之結構(圖2)，有機層可以包覆住介面污染粒子，做為平坦層，且本身不易有明顯孔洞(Pin Hole)使水氧直接通過，但水氧仍會藉由擴散方式于有機層內傳輸進入，因此需要一層緻密的無機層來阻擋擴散進入的水氧。但相對地，無機層容易有明顯的孔洞形成，所以在無機層上方須再進行有機層的沉積，以填滿并平坦化無機層的孔洞，并阻止水氣直接由無機層孔洞進入內部。 

圖2 以有機層與無機層互相堆疊之阻水氧方式

    基于以上阻絕方式，因此需要多層有機層與無機層交互堆疊，以達到較佳的阻水氧能力。此阻絕水氧的能力通常可以水氣穿透率(Water Vapor Transmission Rate, WVTR)與氧氣穿透率(Oxygen Transmission Rate, OTR)的數值大小來分別。一般若以OLED壽命達到大于1萬小時，WVTR需小于10-6g/(m2-day)，但以目前常使用的Mocon量測儀器，目前可量測到的WVTR極限約為5×10-5g/(m2-day)，因此不只是阻水氧層技術開發，量測技術的推展也可能為影響軟性AMOLED量產因素之一。 

    基于上述的技術演進，韓國三星(Samsung)已于2013年消費性電子展中正式展出名為Youm的軟性有機發光二極體面板，工研院影像顯示中心也于2012年展示可置于水族箱內之防水軟性AMOLED顯示器。 

    鑑于近年來技術的不斷突破與創新，軟性AMOLED顯示器量產將指日可待，且相信在不久的將來，其必將深入大眾的日常生活當中，為大家帶來更多的便利與驚喜。
 

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