全球最大的顯示器國際會議“SID 2010”于美國時間5月27日舉行了OLED面板分會“AMOLEDs I”。在此次分會上,韓國三星移動顯示器(Samsung Mobile Display)就OLED用TFT底板技術連續(xù)進行了三項發(fā)布(論文編號:53.2、53.3和53.4)。而且此前在當?shù)貢r間25日舉行的主題演講上,該公司執(zhí)行副總裁金相秀(Sang-Soo Kim)已經(jīng)發(fā)表了“構筑OLED面板第8代生產(chǎn)線的設想”,具體提到了TFT底板技術,因此三星在“AMOLEDs I”分會上的發(fā)表非常引人注目。
在三星移動顯示器于該分會上進行的三項發(fā)布中,作為用于制造驅動OLED所需要的高性能TFT技術,分別采用了三種不同的技術。OLED用TFT的量產(chǎn)中一般采用低溫多晶硅TFT制造技術。不過,目前在支持大尺寸面板方面存在限制,30英寸左右是極限。三星移動顯示器在第八代生產(chǎn)線中鎖定的55英寸面板,從目前的情況來看尚無法制造。該公司為了克服該低溫多晶硅TFT底板的大型化課題而一直在推進開發(fā)的,就是此次發(fā)布的三項技術。另外,除了低溫多晶硅 TFT外,該公司還正在開發(fā)氧化物半導體TFT作為候補技術(論文編號:69.3)。
韓國企業(yè)的研發(fā)特點是“投入眾多研發(fā)資源,對所有看起來有前途的技術全面展開開發(fā),最終采用取得成功的技術進行產(chǎn)品化”(在韓國企業(yè)曾從事FPD研發(fā)的多位人士)。為了解決OLED用TFT底板這一個課題,“投入大量人員,同時研發(fā)各種候補技術,相互之間形成競爭,并采用勝出技術”的“人海戰(zhàn)術”,在 “AMOLEDs I”上也可略見一斑。
下面介紹三星移動顯示器在“AMOLEDs I”分會上公布的三項技術內(nèi)容。
利用“SLS”試制30英寸OLED面板
首先上臺的J.B. Choi采用的是名為“SLS(Sequential Lateral Solidification)”的低溫多晶硅TFT制造技術(論文編號:53.2)。在SLS技術中,首先向形成了非晶硅膜的底板上的某一范圍照射激光束,并在低溫下制造多晶硅膜。然后,在與該范圍部分重疊的情況下,向稍微靠向旁邊的位置照射激光束。這樣一來,便可橫向優(yōu)先地使硅進行結晶成長,獲得適于制造高性能TFT的晶粒界面較少的大粒徑多晶硅。J.B. Choi此次優(yōu)先考慮生產(chǎn)效率,將單位范圍的激光照射次數(shù)降到了兩次以下。該公司將這種方式稱為TS-SLS(Two-shot sequential lateral solidification)。
關于支持大尺寸面板這一課題,J.B. Choi此次提出了兩個方法。一個是利用二維掩模制作面狀激光束,向每個單位范圍照射兩次激光束的方法。一邊對底板進行XY掃描,一邊反復進行前面提到的激光照射,從而在大面積底板上形成多晶硅膜。在原理上可以支持任何一種大尺寸面板。該公司將這種方法叫做“2D-SLS”。另一個方法是重新開發(fā)長 730mm的長型線狀激光束,然后將其照射到底板上。對底板進行單向掃描。由于55英寸底板的短邊稍微短于730mm,因此J.B. Choi表示“可以最大支持55英寸面板”。J.B. Choi此次分別通過這兩種方法,試制出了30英寸OLED面板。在制造時采用了第四代底板(底板尺寸為680mm×880mm)。
通過冗余電路克服“ELA”中因光束重疊而產(chǎn)生的不均
第二個出場的S.M. Choi就在中小尺寸OLED面板量產(chǎn)線中取得成果的準分子激光退火(Excimer Laser Anneal,ELA)法的大尺寸面板技術進行了論文發(fā)表(論文編號:53.3)。在準分子激光退火法中,掃描線狀激光束可在低溫下使在底板上成膜的非晶硅實現(xiàn)多晶化。不過,激光的光束長度最大僅為460mm,無法通過一次掃描覆蓋55英寸面板的大面積。因此,決定采用兩次掃描,不過第一次和第二次掃描范圍重疊的部分會出現(xiàn)線狀,這將成為產(chǎn)生條紋狀顯示不均的原因。原因是激光束掃描范圍重疊部分的TFT特性,與其他范圍的TFT相比發(fā)生了較大變化。
S.M. Choi此次開發(fā)出了可以不使用激光束掃描范圍重疊部分的TFT而進行驅動的技術。在原來的OLED面板中,向各個像素的OLED元件供電時,采用同一像素內(nèi)的驅動電路。但是,這種驅動方法會在前面提到的范圍內(nèi)產(chǎn)生條紋狀的顯示不均。因此,S.M. Choi考慮采用激光束掃描范圍沒有重疊的鄰近的像素電路進行驅動。而且,在所有像素中都采用鄰近的像素電路進行驅動。最邊沿的像素,事先在顯示范圍之外形成同樣的電路,然后通過該電路進行驅動。
S.M. Choi判斷認為,此次條紋狀顯示不均最多可在6列像素之間出現(xiàn),為此開發(fā)出了可采用六列相鄰像素電路進行驅動的冗余電路。而且,S.M. Choi還試制出形成了該冗余電路的4.82英寸QVGA(320×240像素)OLED面板?,F(xiàn)已確認,在面板內(nèi)大膽設置使激光束掃描范圍重疊的部分,然后采用此次冗余電路進行驅動,由此幾乎看不到條紋狀的表示不均。如果采用該項技術,即便是光束長460mm的準分子激光,也可制造出70~100英寸的OLED面板。
通過新型像素電路來降低由于“SGS”殘留金屬而產(chǎn)生的顯示不均
第三個上臺的D.Y. Choi就基于未采用激光的“SGS(Super Grain Silicon)”低溫多晶硅技術的OLED面板進行了論文發(fā)表(論文編號:53.4)。SGS是一種向在底板上成膜的非晶硅內(nèi)導入少量的鎳(Ni)等金屬催化劑,然后進行高速熱處理,從而形成低溫多晶硅膜的技術。
由于與前面的SLS和ELA不同沒有采用激光,因此在支持大面積方面不會受到激光束長度的限制。不過,通過該項技術制造的多晶硅膜中,會存在殘留的鎳等金屬催化劑。低溫多晶硅TFT的斷開電流(Off Current)會因這些殘留金屬而上升,并成為產(chǎn)生顯示不均的原因。因此,還是存在著確保大面積均勻性的課題。雖然試圖將旨在控制OLED元件亮度(流入OLED元件中的電流)的開關TFT采用多柵方式,以便降低斷開電流,可即便如此仍然存在著發(fā)光時源漏極電壓出現(xiàn)變化,從而導致漏電流的問題。
D.Y. Choi表示此次為了抑制該源漏極電壓的變化而開發(fā)出了追加一個晶體管的新型像素電路,并通過仿真結果和試制面板的照片展示了其效果。從仿真結果來看,在原來的電路中,當用于亮度控制的開關TFT為雙柵時,EL電流不均為102%,當開關TFT為四柵時,EL電流不均為6.21%,而在此次的電路中可以降到2.2%。另外,還分別試制出了基于上述三種像素電路的2.8英寸OLED面板,并展示了顯示像素的照片,表面了降低亮度不均的效果。
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