軟性顯示技術與材料之發展現況

刊登日期:2017/6/5
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軟性顯示器具有比傳統顯示器更輕、更薄等優點。許多軟性顯示器製造商開始將軟性技術應用於自家產品上,如智慧型手機與智慧型手錶,更進一步地,他們將製作可摺疊甚至可捲曲型的軟性顯示器。軟性顯示器的發展是必然的,全球軟性顯示器產業重點逐漸從大尺寸轉向中、小尺寸發展。

軟性顯示器各家廠商之近況
本章節將介紹各大面板廠針對軟性顯示器所提出的解決方案,包括:友達光電(AUO)、京東方光電(BOE)、元太電子(E Ink)、日本顯示器(Japan Display Inc.; JDI)、樂金顯示器(LG Display)與三星電子(Samsung Display)。
5. 樂金顯示器
樂金顯示器(LG Display; LGD)始終是可撓面板的技術領先者之一。2014年LGD發表了18吋可捲曲AMOLED面板,0.18 mm厚度和30 mm的撓曲著實讓市場驚艷。從製程技術來看,LGD採用PI塗佈在玻璃基板的方式,透過多層阻水阻氣層(Barrier Film)補償有機薄膜的阻氣特性,接著長上Oxide TFT與OLED發光層,可撓封裝製程,雷射切割最後再離型等步驟如圖五。

圖五、LGD可捲曲AMOLED Top Emission結構與製程
圖五、LGD可捲曲AMOLED Top Emission結構與製程

軟性顯示介紹
參考IHS分類,以摺疊型軟性顯示器之摺疊方式不同大概可以分為幾種類型(表一),C Type為最基本之摺疊型式,摺疊次數為一次,摺疊方向也為一向(向內摺疊),摺疊後顯示面朝內,此型式之技術層面較簡單。G Type為第二類摺疊型式,摺疊次數為兩次,摺疊方向為一向(向內摺疊),摺疊後顯示面朝內,此型式之技術層面次之。S Type為第三類摺疊型式,摺疊次數為兩次,摺疊方向為兩向(分別為向內與向外摺疊),摺疊後顯示面分別有朝內與朝外兩種,此型式之技術層面難度最高,材料與結構需同時滿足向內與向外兩方向之應力。

側向擋牆結構材料
元件壽命一直是軟性AMOLED顯示器所需克服之議題,主因在於一般軟性基板多屬於有機系高分子材料,其阻水氧能力與以往硬性的玻璃基板相比相差了數個數量級。而OLED材料易受水氧的影響而壽命降低,一般會再增加無機系的阻水阻氣層來增加元件壽命,但阻水阻氣層僅能阻擋正向的水氧穿透,無側向阻水氧功能,因此一個高耐熱、耐撓曲的側向擋牆結構材料即是一個可應用於軟性AMOLED元件上之關鍵材料。此一側向擋牆結構同時整合阻氣層(Gas Barrier),提供AMOLED側向阻水氧功能,工研院材化所設計的側向擋牆結構共有三條,高度約為10 μm,每條結構寬約120 μm,且彼此間約相距120 μm(圖八),所開發的側向擋牆結構材料有高耐熱、低釋氣與耐撓曲等特性,此材料於250˚C時之釋氣量約為0.09 ng/cm2;擋牆結構經摺疊(半徑= 3 mm)10萬次後結構附著良好且無破裂脫落。根據釋氣性與柔軟性驗證,此材料能於後段高溫製程中確保無釋氣(Outgas),並適用於軟性顯示器製程中。

缺陷修補材料
OLED製程中會經過多道蒸鍍製程,不能預期之微粒污染難以解決(圖九),此問題會導致後端製程良率不佳。目前國際上會以一層高透明之缺陷修補材料來覆蓋這些微粒,以利後續製程進行來提高良率。目前工研院材化所開發之缺陷修補層材料具有低釋氣、高感度與耐撓曲等特性,低釋氣不影響後段製程、低曝光量不傷害OLED元件能提升使用壽命,而耐撓曲則適用於軟性顯示器開發。此材料有多種型態,目前開發的有…以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

圖九、缺陷修補材料應用示意圖
圖九、缺陷修補材料應用示意圖

作者:黃耀正、吳明宗、賴昀佑、張德宜 / 工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」366期,更多資料請見下方附檔。


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