三星公布三項(xiàng)OLED用TFT底板技術(shù)

    全球最大的顯示器國(guó)際會(huì)議“SID 2010”于美國(guó)時(shí)間5月27日舉行了OLED面板分會(huì)“AMOLEDs I”。在此次分會(huì)上，韓國(guó)三星移動(dòng)顯示器（Samsung Mobile Display）就OLED用TFT底板技術(shù)連續(xù)進(jìn)行了三項(xiàng)發(fā)布（論文編號(hào)：53.2、53.3和53.4）。而且此前在當(dāng)?shù)貢r(shí)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(gòu)筑OLED面板第8代生產(chǎn)線的設(shè)想”，具體提到了TFT底板技術(shù)，因此三星在“AMOLEDs I”分會(huì)上的發(fā)表非常引人注目。

    在三星移動(dòng)顯示器于該分會(huì)上進(jìn)行的三項(xiàng)發(fā)布中，作為用于制造驅(qū)動(dòng)OLED所需要的高性能TFT技術(shù)，分別采用了三種不同的技術(shù)。OLED用TFT的量產(chǎn)中一般采用低溫多晶硅TFT制造技術(shù)。不過(guò)，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(dòng)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(lái)看尚無(wú)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(jìn)開(kāi)發(fā)的，就是此次發(fā)布的三項(xiàng)技術(shù)。另外，除了低溫多晶硅 TFT外，該公司還正在開(kāi)發(fā)氧化物半導(dǎo)體TFT作為候補(bǔ)技術(shù)（論文編號(hào)：69.3）。

    韓國(guó)企業(yè)的研發(fā)特點(diǎn)是“投入眾多研發(fā)資源，對(duì)所有看起來(lái)有前途的技術(shù)全面展開(kāi)開(kāi)發(fā)，最終采用取得成功的技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品化”（在韓國(guó)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(gè)課題，“投入大量人員，同時(shí)研發(fā)各種候補(bǔ)技術(shù)，相互之間形成競(jìng)爭(zhēng)，并采用勝出技術(shù)”的“人海戰(zhàn)術(shù)”，在 “AMOLEDs I”上也可略見(jiàn)一斑。

    下面介紹三星移動(dòng)顯示器在“AMOLEDs I”分會(huì)上公布的三項(xiàng)技術(shù)內(nèi)容。

    利用“SLS”試制30英寸OLED面板

    首先上臺(tái)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(shù)（論文編號(hào)：53.2）。在SLS技術(shù)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(lái)，便可橫向優(yōu)先地使硅進(jìn)行結(jié)晶成長(zhǎng)，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(guān)于支持大尺寸面板這一課題，J.B. Choi此次提出了兩個(gè)方法。一個(gè)是利用二維掩模制作面狀激光束，向每個(gè)單位范圍照射兩次激光束的方法。一邊對(duì)底板進(jìn)行XY掃描，一邊反復(fù)進(jìn)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(gè)方法是重新開(kāi)發(fā)長(zhǎng) 730mm的長(zhǎng)型線狀激光束，然后將其照射到底板上。對(duì)底板進(jìn)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(guò)這兩種方法，試制出了30英寸OLED面板。在制造時(shí)采用了第四代底板（底板尺寸為680mm×880mm）。

    通過(guò)冗余電路克服“ELA”中因光束重疊而產(chǎn)生的不均

    第二個(gè)出場(chǎng)的S.M. Choi就在中小尺寸OLED面板量產(chǎn)線中取得成果的準(zhǔn)分子激光退火（Excimer Laser Anneal，ELA）法的大尺寸面板技術(shù)進(jìn)行了論文發(fā)表（論文編號(hào)：53.3）。在準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)多晶化。不過(guò)，激光的光束長(zhǎng)度最大僅為460mm，無(wú)法通過(guò)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(guò)第一次和第二次掃描范圍重疊的部分會(huì)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(kāi)發(fā)出了可以不使用激光束掃描范圍重疊部分的TFT而進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的技術(shù)。在原來(lái)的OLED面板中，向各個(gè)像素的OLED元件供電時(shí)，采用同一像素內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電路。但是，這種驅(qū)動(dòng)方法會(huì)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(méi)有重疊的鄰近的像素電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。而且，在所有像素中都采用鄰近的像素電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。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(guò)該電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

    S.M. Choi判斷認(rèn)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(kāi)發(fā)出了可采用六列相鄰像素電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)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(rèn)，在面板內(nèi)大膽設(shè)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(jìn)行驅(qū)動(dòng)，由此幾乎看不到條紋狀的表示不均。如果采用該項(xiàng)技術(shù)，即便是光束長(zhǎng)460mm的準(zhǔn)分子激光，也可制造出70～100英寸的OLED面板。

    通過(guò)新型像素電路來(lái)降低由于“SGS”殘留金屬而產(chǎn)生的顯示不均

    第三個(gè)上臺(tái)的D.Y. Choi就基于未采用激光的“SGS（Super Grain Silicon）”低溫多晶硅技術(shù)的OLED面板進(jìn)行了論文發(fā)表（論文編號(hào)：53.4）。SGS是一種向在底板上成膜的非晶硅內(nèi)導(dǎo)入少量的鎳（Ni）等金屬催化劑，然后進(jìn)行高速熱處理，從而形成低溫多晶硅膜的技術(shù)。

    由于與前面的SLS和ELA不同沒(méi)有采用激光，因此在支持大面積方面不會(huì)受到激光束長(zhǎng)度的限制。不過(guò)，通過(guò)該項(xiàng)技術(shù)制造的多晶硅膜中，會(huì)存在殘留的鎳等金屬催化劑。低溫多晶硅TFT的斷開(kāi)電流（Off Current）會(huì)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(kāi)關(guān)TFT采用多柵方式，以便降低斷開(kāi)電流，可即便如此仍然存在著發(fā)光時(shí)源漏極電壓出現(xiàn)變化，從而導(dǎo)致漏電流的問(wèn)題。

    D.Y. Choi表示此次為了抑制該源漏極電壓的變化而開(kāi)發(fā)出了追加一個(gè)晶體管的新型像素電路，并通過(guò)仿真結(jié)果和試制面板的照片展示了其效果。從仿真結(jié)果來(lái)看，在原來(lái)的電路中，當(dāng)用于亮度控制的開(kāi)關(guān)TFT為雙柵時(shí)，EL電流不均為102％，當(dāng)開(kāi)關(guān)TFT為四柵時(shí)，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。