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IGZO引入 AMOLED大尺寸技术路线多元化

作者:陈炳欣来源:中国电子报、电子信息产业网发布时间:2013-09-10 10:11我要评论

有关IGZO TFT技术被引入AMOLED显示器制备之中的话题引起了业内的广泛关注。大型化、高分辨和柔性显示一直是AMOLED发展的重要方向,IGZO TFT技术的引入使AMOLED显示器在大型化与柔性等发展方向上又多了一个探讨的热点。中国企业对AMOLED技术一直不乏热情,由于AMOLED仍处于产业化初期,在制备技术和良品率上还需进行大量摸索,在此之际,业者既需密切关注不断涌现的新的技术路线,也应具有决心和信心,在看清方向后快速抢占产业技术的先机。

大型化、柔性显示是发展方向

基于OLED本身的技术特点,未来大尺寸、柔性都是OLED产业的发展方向。

AMOLED的领域应用不断增多,市场热度不断提升。根据DIGITIMES Research预估,2015年全球AMOLED面板产能将达1147万平方米,较2012年增加327%%,这使得AMOLED显示器制造商前程似锦。

尽管目前AMOLED产业仍然处于产业发展的初期,无论制造技术还是市场需求都有很大的发展空间,但在总体方向上已较为明确。“作为大众化显示产品,AMOLED显示屏将向四个方面突破:一是向理想显示性能逼近,目前AMOLED显示屏的亮度、功耗、寿命和阳光下的可视性等还有很大的改善空间。二是向大尺寸产品拓展,理论上AMOLED产品没有尺寸限制,甚至比LCD更容易制作大尺寸显示屏。三是向高分辨产品发展,以满足智能手机等对小尺寸、高分辨显示屏的需求。虽然韩国三星已成功推出了440ppi的AMOLED显示屏,但一般而言,量产300ppi以上的AMOLED产品目前还很困难。四是努力降低AMOLED产品的成本,在理论上AMOLED可比LCD制造工序更少,所用材料也更少,但主要由于良率的影响,加之量产规模不大,目前成本还较高。”四川虹视显示技术有限公司研发部部长田朝勇表示。

维信诺公司副总裁吴延德认为:“基于OLED本身的技术特点,未来大尺寸、柔性都是OLED产业的发展方向,尤其AMOLED是全固态的薄膜器件,基于塑料等柔性基板,容易实现柔性显示,这是AMOLED的主要优势之一。柔性显示是AMOLED技术未来的技术方向之一,也是整个显示技术的发展方向之一。目前柔性显示受到寿命和产品制造成本等问题的制约,尚未实现产业化。未来如何提升器件寿命、降低产品综合成本成为柔性显示屏投入大规模应用的关键。”

IGZO TFT技术路线值得探索

IGZO为代表的氧化物半导体TFT逐渐接近实用化水平,AMOLED又掀起大型化热潮。

AMOLED需要解决TFT背板和OLED等关键技术。在OLED技术方面,目前我国已经成功解决了关键技术难题,早在2008年就建成了中国大陆第一条PMOLED大规模生产线,实现了OLED技术的产业化。然而在AMOLED领域,实现大型化、高分辨和柔性显示等方面一直存在制备工艺上的问题,甚至有人在比较了IGZO TFT LCD与AMOLED后,指出LCD在功耗、轻薄和高分辨等方面比AMOLED更有优势。但是去年中期夏普和日本半导体能源研究所宣布,IGZO TFT技术亦可被引入OLED显示器制备,使得AMOLED在解决大型化、高分辨等方面的工艺问题上又有了新的思路。

复旦大学平板显示中心谷至华教授介绍:“AMOLED显示器之所以很难实现大型化,存在多项技术课题,其中重要原因是,此前小型显示器的主流技术——低温多晶硅(LTPS)TFT技术存在尺寸增大时良品率会急剧下滑的问题。但随着以InGaZnO(IGZO)为代表的氧化物半导体TFT技术逐渐接近实用化水平,AMOLED显示器重又开始掀起大型化热潮。此外,IGZO TFT还有一大优点,那就是制造工艺所需温度较低,可制造出柔性显示器。”在“FPD International 2012”展会上夏普和日本半导体能源研究所展示的3.4英寸IGZO AMOLED面板就实现了柔性化。

吴延德表示,AMOLED技术包括了OLED技术和TFT背板技术,其中作为AMOLED核心技术的OLED技术我们已经掌握,这奠定了未来发展AMOLED产业的基础。而TFT背板技术目前有几种发展路线选择:低温多晶硅TFT背板技术已经在中小尺寸AMOLED产业化方面获得大规模应用,氧化物TFT技术也越来越受到业界的重视。而IGZO技术只是氧化物TFT技术中的一种,就是将非晶硅TFT中的非晶硅半导体替换为氧化物IGZO半导体作为沟道层材料,以获得更高的迁移率和稳定性,适应AMOLED对TFT背板的迁移率等性能要求。通过改变IGZO中各个元素不同的比例以及不同的制备工艺条件,可以获得不同的TFT特性,但受制于工艺不稳定和OLED电流器件需求的独特性,IGZO TFT背板技术距离成熟地应用于AMOLED,还有不少艰辛的路程。除了IGZO TFT背板技术之外,业界还在继续探索其他氧化物TFT背板技术。

田朝勇认为:“LTPS TFT具有载流子迁移率高且阈值电压稳定的优点,是目前认为最适合驱动OLED尤其是中小尺寸、高分辨OLED的技术,近年也已成功用于中小尺寸LCD。但由于LTPS TFT均匀性较差,该问题虽对LCD的正常显示没有太大影响,但在AMOLED上却表现为必须解决的图像亮度不均(MURA)问题。此外,LTPS TFT与非晶硅(a-Si)TFT相比,增加了非常复杂的结晶化工艺,生产成本也有所上升,且难以用于6代以上的高世代线。而IGZO作为LCD行业最近导入量产的TFT技术,具有与a-Si TFT线体兼容、成本适中、适用于高世代线等优点,TFT特性介于a-Si和LTPS之间,是最有潜力用于高世代AMOLED产线的TFT技术。”

能否成为AMOLED主要技术路线?

采用IGZO TFT的OLED小批量生产较容易,实现大规模生产还有很多问题需要解决。

随着AMOLED技术的突破,大型彩电用OLED显示采用何种背板技术已经成为行业争论的焦点。其中三星采用LTPS技术生产出了55英寸AMOLED电视,而LG也同期推出了采用IGZO技术的AMOLED电视。

对此谷至华表示:“现在AMOLED的技术路线很明确,中国的大型OLED TV必须要走IGZO路线,只不过现在还在试制阶段,IZGO国内还没有真正的量产技术。同时,向IGZO转移要进行资金投入、设备改造,工艺也要进行标准化。从非晶硅向IZGO过渡需要一定的时间。”

维信诺公司副总裁吴延德指出:“IGZO TFT技术是近年来的研究热点之一。与非晶硅TFT相比,其具有更高的迁移和稳定性,能够满足OLED的技术要求;而与LTPS TFT相比,IGZO TFT制备工艺简单,能够以更低的成本实现生产。但IGZO还面临稳定性差的问题,IGZO的制备工艺及成品率也有待提高,特别是对应OLED的高性能、高稳定性、高一致性的要求。可以说,采用IGZO TFT的OLED出样品和小批量生产较容易,实现大规模生产还有很多问题需要解决。”

“虽然现在OLED仍处于产业化初期,既然现在普遍认为OLED是下一代主流显示技术,那么现在就很有必要进行资金、技术投入。只有这样才能更加有效地掌握产业资源,更加有能力提升产品质量,更接近客户做出快速响应。否则一旦市场大规模爆发,再进行投入就来不及了。而在此之际,业者既需密切关注不断涌现的新的技术路线,也应具有决心和信心,在看清方向后快速抢占产业技术的先机。”谷至华表示。


责任编辑:张汝娟
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