比起傳統的液晶顯示（LCD）屏幕，被業界公認為下一代顯示技術的有機發光二極管（OLED，又被稱為有機電激光顯示）屏幕不僅具有全固態、輕薄
、主動發光、高畫質
、低耗電等優點，還可以用於嚐試透明、卷軸
、折疊
、曲麵等突破傳統的屏幕形式，OLED是行業共同關注的未來顯示技術方向，但相對於應用低溫多晶矽技術的中小尺寸OLED屏幕，應用氧化物技術的大尺寸OLED屏幕在普及中遇到了眾多技術難點，目前受製於一些關鍵技術

、成本及良品率偏低等因素影響，OLED麵板規模性應用及大尺寸產業化尚有較長一段進程。

 

 

麵板、有機材料鍍膜及封裝為OLED大屏幕產品量產化的三大指標

，由於開發大尺寸設備的瓶頸難以突破
，低溫多晶矽（LTPS）麵板製程難以跨越5.5代OLED麵板生產線
，因為這種技術是把紅

、綠

、藍lan有you機ji發fa光guang體ti在zai玻bo璃li麵mian板ban上shang水shui平ping蒸zheng鍍du，由you於yu在zai蒸zheng鍍du時shi必bi須xu要yao使shi用yong金jin屬shu遮zhe罩zhao，在zai做zuo大da麵mian板ban時shi由you於yu重zhong力li會hui造zao成cheng金jin屬shu遮zhe罩zhao下xia沉chen及ji混hun色se等deng問wen題ti，因yin此ci不bu適shi合he實shi現xian大da尺chi寸cun和he高gao分fen辨bian率lv。鑒jian於yu此ci


，非fei晶jing矽xi（a-Si）與氧化物薄膜晶體管（Oxide TFT）麵板成為技術研發的選擇。不過，前者的電子移動速度太慢，會降低OLED麵mian板ban的de動dong態tai顯xian示shi反fan應ying速su度du。因yin此ci，後hou者zhe已yi成cheng為wei技ji術shu研yan發fa的de首shou選xuan，但dan是shi一yi直zhi以yi來lai，這zhe項xiang技ji術shu進jin展zhan緩huan慢man。好hao在zai氧yang化hua物wu薄bo膜mo晶jing體ti管guan麵mian板ban材cai料liao與yu製zhi程cheng與yu非fei晶jing矽xi相xiang近jin，所suo以yi
，部bu分fen非fei晶jing矽xi既ji有you製zhi程cheng設she備bei可ke被bei氧yang化hua物wu薄bo膜mo晶jing體ti管guan所suo沿yan用yong。

麵板技術比較表

 

常見的氧化物半導體如氧化銦镓鋅（InGaZnO），是一種電子移動率可達10平方厘米（cm2）/VS的新材料，為傳統非晶矽（《1cm2/VS）的數十倍以上。加上非晶（Amorphous）結構可以在大尺寸獲得良好的均勻度
，適合應用在大尺寸麵板

，達到高清晰度、低能耗
、低漏電的優點
，但其可靠度不 佳以及PMOS製造工藝困難一直是亟待改善的技術，前者是量產商品化必須克服的重要關鍵
，後者可用補償電路（CompensaTIon Circuit）加以克服。

 

 

常見的氧化物薄膜晶體管元件結構主要有共平麵（Coplanar）、蝕刻阻障層（Island Stop/Etch Stop Layer，IS/ESL）和背通道蝕刻（Back Channel Etch
，BCE）這三種。共平麵結構製程簡單，但因為氧化物半導體層要攀爬源汲極金屬

，容易導致電特性與接觸問題，且可靠度不 佳jia。至zhi於yu背bei通tong道dao蝕shi刻ke和he蝕shi刻ke阻zu障zhang層ceng結jie構gou在zai元yuan件jian特te性xing及ji製zhi程cheng良liang品pin率lv上shang則ze較jiao具ju優you勢shi，尤you其qi是shi背bei通tong道dao蝕shi刻ke結jie構gou相xiang容rong於yu標biao準zhun非fei晶jing矽xi結jie構gou，極ji具ju競jing爭zheng力li。但dan若ruo考kao量liang可ke靠kao度du，則ze以yi蝕shi刻ke阻zu障zhang層ceng結jie構gou最zui為wei理li想xiang
，原yuan因yin主zhu要yao在zai於yu蝕shi刻ke阻zu擋dang層ceng可ke保bao護hu元yuan件jian的de背bei通tong道dao，不bu受shou製zhi程cheng影ying響xiang產chan生sheng特te性xing 差異，但缺點是複雜的製程導致成品與良品率問題。

常見的氧化物薄膜晶體管元件結構比較表

 

氧(yang)化(hua)物(wu)薄(bo)膜(mo)晶(jing)體(ti)管(guan)技(ji)術(shu)的(de)重(zhong)要(yao)性(xing)在(zai)於(yu)其(qi)量(liang)產(chan)機(ji)型(xing)相(xiang)容(rong)於(yu)現(xian)有(you)主(zhu)流(liu)技(ji)術(shu)非(fei)晶(jing)矽(gui)的(de)設(she)備(bei)，由(you)於(yu)氧(yang)化(hua)物(wu)薄(bo)膜(mo)晶(jing)體(ti)管(guan)材(cai)料(liao)特(te)性(xing)對(dui)光(guang)與(yu)熱(re)會(hui)導(dao)致(zhi)電(dian)特(te)性(xing)的(de)改(gai)變(bian)，即(ji)臨(lin)界(jie)電(dian)壓(ya)偏(pian)移(yi)（Threshold Voltage Shift，Vth Shift），甚至可以運用在光感應器（Photo Sensor）shang
，suoyiruhegaishanjunyunduyukekaodujiangshiyidananti，zhichengdetiaoxiaoxiangdangkunnanyumingan，zhichengwendingduyaoqiuyexiangduigao。tongguoyushiyanshidechixufenxiyugaijin
，yanjiurenyuanzaiyanghuawujishushang
，yanfashizhixiandezhengmianOLED的臨界電壓偏移值已經小於0.8伏特。經過麵板可靠度測試，發現使用壽命預估可超過10年
，已經超越傳統非晶矽技術，相當接近於低溫多晶矽技術。

LCD與OLED特性比較表

 

OLED屏幕采用紅、綠、藍（R
、G
、B）像素組成，其使用主流的有機材料鍍膜技術——真空蒸鍍注，這種製作方式要平衡每個像素內紅、綠
、藍有機發光體的放置量，維持亮度的均勻性，隨著OLED屏幕尺寸加大
，會導致生產良品率下降，由於藍色有機發光體的壽命短，為了修複其缺陷，會稍微多蒸鍍一點藍色OLED有機發光體，但導致的結果是紅、綠

、藍像素構造中的色彩歪曲現象。除因蒸鍍槽設計緣故，致使蒸鍍技術的生產效率欠佳之外
，也麵臨適使用8代OLED麵板生產線的蒸鍍設備的難產窘境。除繼續采用5.5代線生產OLED麵板之外，也可以改用雷射技術進行有機材料鍍膜，或采用氧化物麵板和白光OLED搭配彩色濾光片濾出紅、藍

、綠三原色，較接近現行的液晶顯示屏幕製程
，即將紅、綠
、藍有機發光體在整片白光OLED麵mian板ban上shang垂chui直zhi蒸zheng鍍du
，通tong過guo色se彩cai提ti純chun技ji術shu來lai表biao現xian色se彩cai信xin息xi，鍍du膜mo後hou再zai透tou過guo擴kuo散san膜mo達da成cheng均jun勻yun的de麵mian光guang源yuan
，這zhe種zhong方fang式shi在zai蒸zheng鍍du有you機ji物wu時shi由you於yu不bu使shi用yong金jin屬shu遮zhe罩zhao，所suo以yi不bu受shou麵mian板ban尺chi寸cun限xian製zhi
，可ke以yi均jun勻yun蒸zheng鍍du有you機ji物wu，並bing且qie是shi通tong過guo垂chui直zhi蒸zheng鍍du紅hong、綠

、lanyoujifaguangtijinxingsecaitishengdegouzao，suoyilanseyoujifaguangtideshoumingwentidedaolehenhaodejiejue，suiranqisecaibiaoxianxiangduijiaochaqiehaodian
，danliangpinlvxiangduijiaogao，yiyuliangchan。

常見全彩OLED技術比較表

 

常見全彩OLED技術主要包含紅、綠、藍像素並置法（RGB-SBS，Side-By-Side）以及白光OLED+彩色濾光片（White OLED+Color Filter）技術。紅、綠、藍像素並置法由紅、綠、藍像素分別發光所組成，不僅能獲得較佳的色彩飽和度
，還能省電，但大尺寸蒸鍍（EvaporaTIon）不易
，需要持續開發。

 

雖然製程相對較難的精細金屬遮罩（Fine Metal Mask，FMM，也叫精細金屬掩膜板）像素技術的色彩表現較佳

、省電，但立刻就會遇到大尺寸化的挑戰

，包括挑戰精細金屬遮罩與無混色（Color Mixing）需求，以及挑戰溫度超過1000℃以上的金屬蒸鍍製程。研究人員嚴格地執行製程控製
，有效率地回饋製程參數，並且搭配精細分片（Fine Divided Sheet

，FDS）技術後，終於成功開發出不混色技術
，達成前端氧化物薄膜晶體管與後端OLED皆可全板（Full Sheet）製作的裏程碑。

 

 

自從串級式（Tandem）OLED結構被發表後

，高效率白光OLED已經逐步成真，並且隨著材料與元件的技術演進
，白光OLED技術已到達照明領域與顯示器領域上可被接受的水準。然而，相較於采用紅、綠、藍像素並置法的OLED的廣色域與高色純度，白光OLED元件卻難以望其項背。除此之外，組成白光元件至少需要10層膜以上
，在長時間下
，每一片OLED元件上的膜的厚度均一性也是金屬蒸鍍設備上亟待解決的一大問題。

 

 

近幾年來，除材料演進外，OLED元件技術的提升是整個OLED產(chan)業(ye)成(cheng)功(gong)的(de)一(yi)大(da)關(guan)鍵(jian)。元(yuan)件(jian)首(shou)重(zhong)光(guang)學(xue)厚(hou)度(du)設(she)計(ji)，最(zui)佳(jia)化(hua)後(hou)的(de)光(guang)學(xue)厚(hou)度(du)能(neng)讓(rang)有(you)機(ji)發(fa)光(guang)材(cai)料(liao)所(suo)發(fa)出(chu)的(de)顏(yan)色(se)與(yu)發(fa)光(guang)效(xiao)率(lv)達(da)到(dao)最(zui)佳(jia)化(hua)，同(tong)時(shi)根(gen)據(ju)產(chan)品(pin)的(de)屬(shu)性(xing)規(gui)劃(hua)出(chu)上(shang)或(huo)下(xia)發(fa)光(guang)元(yuan)件(jian)與(yu)強(qiang)或(huo)弱(ruo)共(gong)振(zhen)腔(qiang)（Cavity）。OLED元件在設計上使用多層傳輸層與新型藍色發光材料，因此
，在弱共振腔的下發光元件上獲得高效率與好的藍色色度表現，在CIE1931色座標下會呈現出83%色域的表現，並且在元件發光效率上由於多傳輸層的應用，顯著提升熒光發光層材料三重態能階（Triplet State）上的能量回收，因此提升了元件的效能。另外，OLED元件搭載OLED像素補償電路專利技術（OLED Engine）
，可有效改善氧化物薄膜晶體管及OLED的臨界電壓偏移所導致的亮度不均勻。

 

為實現更輕薄與低成本的OLED屏幕，要用可量產型的薄膜封裝技術取代傳統的玻璃封裝技術。OLED屏幕是結合上下麵板組合而成的

，在傳統工藝方麵，上麵板普遍采用玻璃封裝

，然而兼具重量輕、可實現薄型化及低成本的薄膜封裝技術是大勢所趨。由於低溫多晶矽麵板的製程溫度高達600℃，玻璃麵板的耐高溫性不佳
，因此
，OLED玻璃麵板耐熱性受技術束縛。為提高低溫多晶矽麵板製程的良品率，縮短OLED屏幕的量產時間，OLED玻璃麵板企業生產出適用於低溫多晶矽高溫製程的荷花玻璃（Lotus Glass），這種玻璃麵板具有零雜質、高平坦度及耐熱穩定性的特點
，以供應部分現有的4.5
、5.5代OLED麵板生產線製造。

 

目前，有機光電子學在材料
、功效、壽命、彩色化

、大尺寸、柔性化、封裝和生產工藝等方麵尚有一係列理論、技術和工藝問題亟待解決，這些環節上存在的不足都相當程度地製約了有機光電功能材料與技術在產業化方向的發展。其中，OLED技術要達到大規模的應用，取決於材料、設計和製備工藝等的全麵進步，還需要對材料和器件結構進行創新，以提高功效、增加穩定性和降低成本。

 

注：真空蒸鍍——在真空環境下將有機材料放在坩鍋中加熱

，使之蒸發並在覆蓋有掩膜板（MASK）的玻璃基板上沉積成膜的技術，是目前最成熟

，也是目前被量產的小尺寸有源驅動（AMOLED）產品基本都采用的有機成膜技術
，但精細金屬遮罩像素技術存在掩膜板與玻璃基板的對位精度要求高、掩膜板因重力及熱膨脹容易變形

、材料利用率低等問題。