AMOLED發光原理、結構器件、工藝流程

AMOLED原理介紹

1. OLED發光原理

       OLED(Organic Light Emitting Display，有機發光顯示器)是(shì)指有機半導體材料在(zài)電場驅動下，通過載流子(zǐ)注入和(hé / huò)複合導緻發光的(de)現象。其基本原理是(shì)用ITO(Indium tin oxide，氧化铟錫)透明電極和(hé / huò)金屬電極分别作爲(wéi / wèi)器件的(de)陽極和(hé / huò)陰極，在(zài)一(yī / yì ／yí)定電壓驅動下，讓電子(zǐ)和(hé / huò)空穴分别從陰極和(hé / huò)陽極注入到(dào)電子(zǐ)和(hé / huò)空穴傳輸層，電子(zǐ)和(hé / huò)空穴分别經過電子(zǐ)和(hé / huò)空穴傳輸層遷移到(dào)發光層，并在(zài)發光層中相遇，電子(zǐ)進入空洞時(shí)，會以(yǐ)光的(de)形式釋放出(chū)多餘的(de)能量。

       OLED是(shì)有機分子(zǐ)薄膜組成的(de)，可以(yǐ)由電産生光的(de)固态設備。與傳統的(de)LED和(hé / huò)LCD相比，由OLED所做成的(de)屏幕會更亮，更薄，色彩鮮豔度更高，并且能耗會更低。

OLED結構

·Substrate基闆：通常是(shì)玻璃或者透明塑料。

·Anode陽極：這(zhè)一(yī / yì ／yí)層主要(yào / yāo)的(de)功能是(shì)：提供吸收電子(zǐ)的(de)空穴； 透明，允許放出(chū)來(lái)的(de)光通過。

·Conductive Layer 導電層：傳遞由Anode而(ér)來(lái)的(de)空穴，吸收由conductive layer來(lái)的(de)多餘電子(zǐ)。材料主要(yào / yāo)是(shì)有機聚合物。

·Emission Layer 發光層：有機物半導體，他(tā)們具有特殊的(de)能帶結構，可以(yǐ)在(zài)吸收Cathode過來(lái)的(de)電子(zǐ)後再散發出(chū)來(lái)一(yī / yì ／yí)定波長的(de)光子(zǐ)，而(ér)這(zhè)些光子(zǐ)進入我們眼睛就(jiù)是(shì)我們看到(dào)的(de)色彩。

·Cathode 陰極：通常是(shì)低逸出(chū)功的(de)合金，在(zài)給定電壓下産生電子(zǐ)。這(zhè)部分必須對于(yú)上(shàng)層的(de)有機物而(ér)言是(shì)極其穩定的(de)。

OLED按驅動方式分爲(wéi / wèi)有源驅動(AMOLED主動式)和(hé / huò)無源驅動(PMOLED被動式)兩種模式。

PMOLED

       PMOLED 具有條狀的(de)陽極，以(yǐ)及條狀的(de)陰極。并且陰極條和(hé / huò)陽極條處于(yú)相互垂直的(de)位置。上(shàng)圖中，每個(gè)陰極條和(hé / huò)陽極條的(de)相重疊的(de)部分，表示的(de)是(shì)PMOLED的(de)一(yī / yì ／yí)個(gè)像素。對于(yú)這(zhè)一(yī / yì ／yí)單一(yī / yì ／yí)的(de)像素點，它需要(yào / yāo)外加電路對其特定的(de)陽極條陰極條輸出(chū)電流，從而(ér)使這(zhè)個(gè)像素點發光。而(ér)發光的(de)強度與施加的(de)電流相關。

       PMOLED的(de)結構簡單，每個(gè)像素點由分立的(de)陰極陽極控制，不(bù)需要(yào / yāo)額外的(de)驅動電路，但是(shì)太多的(de)控制線路限制其在(zài)大(dà)尺寸高分辨率屏幕上(shàng)的(de)應用。但是(shì)無論如何，PMOLED 的(de)耗能是(shì)比之(zhī)前的(de)LCD要(yào / yāo)低很多。

AMOLED

       AMOLED則是(shì)通過驅動電路來(lái)驅動發光二極管，最大(dà)程度的(de)減少了(le／liǎo)控制線路的(de)數量，使其具備低能耗，高分辨率，快速響應和(hé / huò)其他(tā)優良光電特性，因此AMOLED逐漸成爲(wéi / wèi)OLED顯示的(de)主流技術。

       AMOLED 是(shì)英文Active-matrix organic light emitting diode的(de)簡寫，中文全稱是(shì)有源矩陣有機發光二極體或主動矩陣有機發光二極體。AMOLED屏幕在(zài)發展過程中衍生出(chū)了(le／liǎo)很多不(bù)同的(de)版本，比如AMOLED、SuperAMOLED、SuperAMOLEDPlus以(yǐ)及SuperAMOLEDAdvanced等等。

       AMOLED屏幕的(de)構造有三層，AMOLED屏幕+TouchScreenPanel(觸控屏面闆)+外保護玻璃。AMOLED是(shì)OLED技術的(de)一(yī / yì ／yí)種，OLED代表着它是(shì)自發光顯示器，利用多層有機化合物來(lái)實現獨立R、G、B三色光。

       AMOLED 并沒有條狀的(de)陽極，陰極。并且它是(shì)整層的(de)陽極陰極。但是(shì)它特别的(de)地(dì / de)方是(shì)，在(zài)陰極和(hé / huò)屏幕中間多了(le／liǎo)一(yī / yì ／yí)層薄膜晶體管陣列。這(zhè)一(yī / yì ／yí)層TFTA決定上(shàng)方哪個(gè)像素亮還是(shì)不(bù)亮。

       因爲(wéi / wèi)TFTA 相比PMOLED 的(de)外加電路要(yào / yāo)耗費更少的(de)能量，并且具有更快的(de)變色反應速率。

       AMOLED與PMOLED相比，優點是(shì)驅動電壓低，發光元件壽命長，缺點是(shì)成本較高以(yǐ)及制作工藝複雜。AMOLED适用于(yú)大(dà)型顯示屏幕&快刷新率屏幕，如電腦顯示器、大(dà)屏幕電視、電子(zǐ)信号或廣告牌。PMOLED的(de)優點是(shì)結構簡單，可以(yǐ)有效降低制造成本，缺點是(shì)外部電路驅動電壓高，不(bù)适合應用在(zài)大(dà)尺寸與高分辨率面闆上(shàng)。PMOLED适用于(yú)文本、圖标顯示，小屏幕(對角線長2-3英寸)。

2. AMOLED器件結構

       LTPS-AMOLED的(de)與LCD的(de)結構在(zài)驅動電路的(de)結構基本相同，但由于(yú)AMOLED是(shì)自發光結構，不(bù)需要(yào / yāo)背光源，因此體積更輕薄。同時(shí)，也(yě)由于(yú)自發光的(de)特性，使得暗畫面下的(de)功耗遠低于(yú)LCD的(de)背光恒定功耗，使AMOLED顯示面闆擁有節能的(de)特性。

       AMOLED也(yě)擁有底發光與頂發光兩種結構。頂發光結構中，光線不(bù)會受到(dào)驅動電路的(de)遮擋，相比底發光結構擁有更高的(de)開口率，從而(ér)在(zài)高解析度的(de)應用中具有更大(dà)的(de)優勢，因此逐漸成爲(wéi / wèi)了(le／liǎo)AMOLED的(de)主流。

3. AMOLED工藝流程

       LTPS-AMOLED的(de)制作工藝囊括了(le／liǎo)顯示面闆行業的(de)諸多尖端技術，其主要(yào / yāo)分爲(wéi / wèi)背闆段，前闆段以(yǐ)及模組段三道(dào)工藝。 背闆段工藝通過成膜，曝光，蝕刻疊加不(bù)同圖形不(bù)同材質的(de)膜層以(yǐ)形成LTPS（低溫多晶矽）驅動電路，其爲(wéi / wèi)發光器件提供點亮信号以(yǐ)及穩定的(de)電源輸入。其技術難點在(zài)于(yú)微米級的(de)工藝精細度以(yǐ)及對于(yú)電性指标的(de)極高均一(yī / yì ／yí)度要(yào / yāo)求。

       鍍膜工藝是(shì)使用鍍膜設備，用物理或化學的(de)方式将所需材質沉積到(dào)玻璃基闆上(shàng)（2）；

       曝光工藝是(shì)采用光學照射的(de)方式，将光罩上(shàng)的(de)圖案通過光阻轉印到(dào)鍍膜後的(de)基闆上(shàng)（3、4、5）；

       蝕刻工藝是(shì)使用化學或者物理的(de)方式，将基闆上(shàng)未被光阻覆蓋的(de)圖形下方的(de)膜蝕刻掉，最後将覆蓋膜上(shàng)的(de)光阻洗掉，留下具有所需圖形的(de)膜層（7、8）。

驅動背闆工藝流程圖

       前闆段工藝通過高精度金屬掩膜闆（FMM）将有機發光材料以(yǐ)及陰極等材料蒸鍍在(zài)背闆上(shàng)，與驅動電路結合形成發光器件，再在(zài)無氧環境中進行封裝以(yǐ)起到(dào)保護作用。蒸鍍的(de)對位精度與封裝的(de)氣密性都是(shì)前闆段工藝的(de)挑戰所在(zài)。

       高精度金屬掩膜闆(FMM):其主要(yào / yāo)采用具有極低熱變形系數的(de)材料制作，是(shì)定義像素精密度的(de)關鍵。制作完成後的(de)FMM由張網機将其精确地(dì / de)定位在(zài)金屬框架上(shàng)并送至蒸鍍段（2）；

       蒸鍍機在(zài)超高真空下，将有機材料透過FMM蒸鍍到(dào)LTPS基闆限定區域上(shàng)（3）；

       蒸鍍完成後将LTPS基闆送至封裝段，在(zài)真空環境下，用高效能阻絕水汽的(de)玻璃膠将其與保護闆進行貼合。玻璃膠的(de)選用及其在(zài)制作工藝上(shàng)的(de)應用，将直接影響OLED的(de)壽命（5、6）。

有機鍍膜段工藝流程圖

       模組段工藝将封裝完畢的(de)面闆切割成實際産品大(dà)小，之(zhī)後再進行偏光片貼附、控制線路與芯片貼合等各項工藝，并進行老化測試以(yǐ)及産品包裝，最終呈現爲(wéi / wèi)客戶手中的(de)産品。

·切割:封裝好的(de)AMOLED基闆切割爲(wéi / wèi)面闆(pannel)(1);

·面闆測試:進行面闆點亮檢查(2);

·偏貼:将AMOLED面闆貼附上(shàng)偏光闆(3);

·IC+FPC綁定:将驅動IC和(hé / huò)柔性印刷線路闆(FPC)與AMOLED面闆的(de)鏈接(4);

·TP貼附:将AMOLED面闆與含觸控感應器的(de)強化蓋闆玻璃(cover Lens)貼合(5);

·模組測試：模組的(de)老化測試與點亮檢查(6)。

模組段工藝流程圖