AMOLED 未來的軟性顯示技術

繼薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD)之后，主動有機發光二極管(AMOLED)被視為下一世代面板的最佳技術，其中有機發光二極管(OLED)為固態自發光顯示器，具有結構簡單、自發光無需背光源、視角廣、影像色澤佳以及省電等優勢，在中小面板市場可望得到廣泛應用。

目前AMOLED技術不易做太大尺寸面板，且背光源的藍光部分壽命偏短，不過它通常用在智能手機上，而這類手機的替換率相當高，因此正好可以回避藍光壽命短的技術問題，只要在使用期間色澤優點發揮到極致即可，而且手機面板也不用太大。AMOLED現階段已開始應用于手機、MP3、數碼相機、數碼相框等中小尺寸顯示器產品。根據DisplaySearch數據顯示(圖1)，全球OLED面板產值將從2008年的6億美元增長到2016年的71億美元，年復合增長率達36%，這樣高的增長趨勢主要來自AMOLED的成長，其在2009年一季度面板產值已首度超越PMOLED，預期在2010年亦將超越PMOLED，成為推動OLED市場發光發熱的主要力量。

雖然AMOLED面板價格仍高于TFT LCD約50~100%，但未來2~3年內可望降至10%，成為替代性技術。未來AMOLED面板尺寸以及亮度都會有不同程度的提升，預計尺寸將由現行的2.2~2.8寸放大到3寸以上，亮度則由目前的200nits進一步提升至300nits，以彰顯OLED在色彩鮮艷度、高對比度以及自發光方面的優勢。這些特性提高了AMOLED應用于高端智能手機面板的機會。

AMOLED制造廠商目前以韓國三星移動顯示(SMD)為主，出貨量約為每月200萬片，該公司于2010年4月20日宣布將投資次世代生產線，規劃在韓國忠清南道天安市的工廠投資建設可生產較大尺寸電視以及較大尺寸主動矩陣OLED基板的5.5代規格生產線，預計于2011年1月正式進入量產階段;同一時間負責生產玻璃基板的三星康寧預定2010年在韓國投資OLED用玻璃基板生產線。簡單來說，三星集團已經作好了迎接主動矩陣OLED市場來臨的準備。樂金顯示(LGD)在今年預期會擴大AMOLED生產，并于下半年拉升整體出貨量至每月500~1,000萬片。

根據OLED Association評估，AMOLED面板將從中小尺寸面板出發，待生產規模放大后，才可能生產具價格競爭力的大尺寸TV，而大尺寸TV的畫質表現將會是AMOLED的殺手級應用。中小尺寸的產值預期可在2015年達到30~40億美元，未來若加上大尺寸則可進一步成長至120億美元。繼SMD與LGD大舉擴張AMOLED顯示面板制造產能后，友達也宣布于2010年底開始量產小尺寸AMOLED面板，迎接2011年手機市場對該面板的強勁需求，以期能夠趕上智能手機大量采用OLED面板的風潮。

目前除了許多智能手機開始采用主動矩陣OLED面板之外，以iPad為首的平板電腦也將從2011年開始進入OLED時代，右表為國際即將量產的不同廠商布局主動矩陣OLED情況，他們未來在中小尺寸的市場表現令人期待。

軟性AMOLED發展現況

目前大多數顯示器都是采用TFT LCD，若想做到輕薄短小、方便隨身攜帶，屏幕顯示的信息量就不夠;若想一次顯示足夠信息量，體積又會太大而不易攜帶，而且可能耗電太大。對于未來的顯示器，消費者希望其能夠具有信息量大、收藏方便、耗電低、摔不破、可彎曲折迭或收卷容易等特性。

除了優異的畫質表現，由晶體管驅動的AMOLED具備了以上消費者所希望的所有特質，完全符合未來信息社會對于移動裝置顯示器的需求。若與TFT-LCD技術比較，AMOLED結構簡單，不需背光、擴散板、配向膜、間隙子等繁復零組件，同時有機發光層的機械特性較接近軟性基板，因此更適合用于制作可彎可卷的軟性顯示器。

目前許多研究單位正致力于開發軟性AMOLED面板，并在專業期刊及國際研討會上展示了相關技術。例如日本索尼于2010 SID展示了4.1寸QVGA的軟性AMOLED顯示器，該顯示器在PES基板上制作有機晶體管(OTFT)背板，并搭配頂部發光OLED結構，像素為432×240，分辨率121ppi，厚度80μm，曲率半徑為4mm。

另外，韓國廠商三星在2010 SID展出6.5寸與2.8寸的WQVGA軟性AMOLED顯示器，主動背板分別是金屬氧化物晶體管(Metal-oxide TFT;MOx TFT)與LTPS-TFTs。其中6.5寸AMOLED是在塑料基板上以250~300℃的制程溫度制作的金屬氧化物晶體管背板，搭配發光OLED結構。Oxide TFT(17.8cm2/vs)組件是繼LTPS-TFT之后具有較a-Si TFT與OTFT更高載流子遷移率與驅動穩定性的主動組件，因而適合驅動OLED這樣的電流組件。

Oxide TFT應用范圍非常廣泛，包括可撓式顯示器、透明顯示器等應用。以可撓式顯示器為例，因Oxide TFT可采用低溫制程制作，故搭配塑料基板可形成可撓性顯示器。因此，三星在可撓式顯示器發展中亦將導入該技術，其樣品像素為160×272，分辨率52ppi，彎曲的曲率半徑可達10mm。

另一家韓國廠商LGD亦對投入AMOLED十分積極，除了在2009橫濱光電展展出即將商品化的15寸AMOLED TV產品外，還在2010 SID展示了4.3寸HVGA軟性AMOLED面板。該面板采用不透明的不銹鋼金屬基板，在基板上制作低溫非晶硅晶體管(a-Si TFT)背板，并搭配倒置式頂部發光OLED結構，其像素為480×320，分辨率134ppi，厚度0.3mm，彎曲曲率半徑小于50mm。

軟性AMOLED關鍵技術

軟性AMOLED的關鍵開發技術包括軟性基板、軟性TFT背板、軟性OLED發光層與封裝及保護層等，以下即針對這幾個關鍵技術進行深入探討。

軟性基板包括金屬箔、薄化玻璃、塑料基板。金屬箔因不透光因而使用上較具限制;薄化玻璃最大的問題在于易碎裂;以軟性的塑料基板來取代傳統如玻璃與金屬基板將面臨兩個重大技術問題，首先是基板本身的耐熱、光學、機械以及阻水氧等特性能否滿足組件應用需求，其次是與TFT及OLED制程的兼容性。

塑料基板的耐熱特性包括熱裂解溫度、玻璃轉移溫度、熱膨脹系數等，在TFT制程中，塑料基板必須歷經多次至少200℃以上的溫度考驗以及在真空鍍膜時的電漿轟擊，具備耐熱穩定性與本質化特性表現是成功的關鍵;光學特性則包括光穿透度、光色澤、折射系數等，作為顯示器的顯示面基板，優異的光學特性是成像質量的重要因素;機械特性包括表面平坦性與粗糙度、表面硬度、機械強度等，因為顯示器必須能承受人為的使用觸碰、收納攜帶等嚴苛環境考驗，所以使用過程中能夠不受損傷而有良好壽命也是重要的一環;至于阻水氧穿透特性，則包括水氣穿透率(WVTR)及氧氣穿透率(OTR)，此二參數最常被用來說明基板與薄膜封裝阻水能力的好壞，有研究指出OLED壽命要達到10,000小時以上，薄膜封裝WVTR須小于1×10-6g/m2/天，而OTR則須小于1×10-5g/m2/天。