OLED的技術及應用挑戰

OLED是行業共同關注的未來顯示技術方向，但相對于應用低溫多晶硅技術的中小尺寸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，目前受制于一些關鍵技術、成本及良品率偏低等因素影響，OLED面板規模性應用及大尺寸產業化尚有較長一段進程。

采用OLED大屏幕的產品

面板、有機材料鍍膜及封裝為OLED大屏幕產品量產化的三大指標，由于開發大尺寸設備的瓶頸難以突破，低溫多晶矽（LTPS）面板制程難以跨越5.5代OLED面板生產線，因為這種技術是把紅、綠、藍有機發光體在玻璃面板上水平蒸鍍，由于在蒸鍍時必須要使用金屬遮罩，在做大面板時由于重力會造成金屬遮罩下沉及混色等問題，因此不適合實現大尺寸和高分辨率。

面板技術比較表

采用OLED透明屏幕的產品

常見的氧化物薄膜晶體管元件結構主要有共平面（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。共平面結構制程簡單，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。

至于背通道蝕刻和蝕刻阻障層結構在元件特性及制程良品率上則較具優勢，尤其是背通道蝕刻結構相容于標準非晶矽結構，極具競爭力。但若考量可靠度，則以蝕刻阻障層結構最為理想，原因主要在于蝕刻阻擋層可保護元件的背通道，不受制程影響產生特性 差異，但缺點是復雜的制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

氧化物薄膜晶體管技術的重要性在于其量產機型相容于現有主流技術非晶硅的設備，由于氧化物薄膜晶體管材料特性對光與熱會導致電特性的改變，即臨界電壓偏移（Threshold Voltage Shift，Vth Shift），甚至可以運用在光感應器（Photo Sensor）上，所以如何改善均勻度與可靠度將是一大難題，制程的調校相當困難與敏感，制程穩定度要求也相對高。

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，這種制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，由于藍色有機發光體的壽命短，為了修復其缺陷，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，也面臨適使用8代OLED面板生產線的蒸鍍設備的難產窘境。

常見全彩OLED技術比較表

雖然制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℃以上的金屬蒸鍍制程。研究人員嚴格地執行制程控制，有效率地回饋制程參數，并且搭配精細分片（Fine Divided Sheet，FDS）技術后，終于成功開發出不混色技術，達成前端氧化物薄膜晶體管與后端OLED皆可全板（Full Sheet）制作的里程碑。

采用OLED曲面屏幕的產品

自從串級式（Tandem）OLED結構被發表后，高效率白光OLED已經逐步成真，并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，相較于采用紅、綠、藍像素并置法的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。

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面尚有一系列理論、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制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，取決于材料、設計和制備工藝等的全面進步，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。