全彩化显示应用,是未来OLED技术的主要发展趋势
OLED的制作方法是将有机材料以真空热蒸镀法(thermal vacuum evaporation)成膜于ITO基板上,然后再将金属阴极以热蒸镀或溅镀(sputter)的方式沉积上去,而高分子材料由于无法热蒸镀,因此都以湿式制程如旋转涂布(spin coating)和喷墨法(ink-jet)成膜。全彩化显示应用是未来OLED技术主要的趋势,每一环节都影响OLED全彩面板量产的难易,也是此技术能否起飞的关键。现今提出的OLED全彩化方法可分成五种,分别是:
①RGB像素并置法。
②色转换法。
③彩色滤光片法。
④微共振腔调色法。
⑤多层堆栈法。
红、蓝、绿像素并置法(side-by-side Pixelation)是将红、蓝、绿三个OLED并置于基板上成为三原色像素, Kodak取得此方法的专利优先主张权,此方法是目前发展最成熟的,不管是小分子或高分子皆以此技术为基础,最早量产或试产的一些产品也都是利用此方法,中国台湾厂商也以此技术为发展重心。
其制作方法是在蒸镀红、蓝、绿其中一组有机材料时,利用屏蔽(shadow mask)将另外两个像素遮蔽,然后利用高精度的对位系统移动屏蔽或基板,再继续下一像素的蒸镀,在制作高分辨率的面版时,由于像素及间距都变小,相对的屏蔽开口也变小,因此对位系统的精准度、屏蔽开口尺寸的误差和屏蔽开口阻塞及污染问题是一个关键,目前量产机台的对位系统误差为±5μm。另外因屏蔽热胀冷缩所导致的形变,也是影响对位精准度的因素,目前,日本OPTNICS精密成功开发了热膨胀率只有原来1/10的有机EL蒸镀屏蔽。
原来的蒸镀屏蔽大多使用镍或不锈钢材料,镍屏蔽和不锈钢屏蔽的热膨胀率分别为12.8ppm/℃和17.3ppm/℃,比有机EL面板采用的玻璃底板(5ppm/℃)大2~3倍。而OPTNICS新开发的蒸镀屏蔽最低可达到1ppm/℃左右。金属屏蔽传统上是利用蚀刻或雷射切割制作,高分辨率的屏蔽尤其昂贵,而且一片屏蔽的寿命有限,因此必须有降低成本的方法来制作。SynovaSA公司发表利用water je tguided laser技术,利用微细水柱当作波导媒介,可以精准(±几个μm)、快速(每小时25,000~30,000个开口)地制作4代大小的金属屏蔽,水柱在此也有移除热应力及金属碎屑的作用。
针对此全彩化方法不容易达到高分辨率面板的问题,友达光电提出将像素微小化技术,也就是每个屏蔽开口蒸镀两个以上的相同颜色像素,如此可在不更动屏蔽开口大小下,增加面板的分辨率。利用此技术友达光电使用分辨率为135ppi的屏蔽可制作出分辨率为270ppi的3英寸面板。另外如果可以降低屏蔽数目,也是减少量率损失和简化制程的一种方法,Samsung SDI将蓝光像素的屏蔽舍去,蓝光发光层作为红、蓝、绿像素的共通层,只要将再结合区域控制在靠近空穴传送层(HTL)处,如此红、绿像素的发光并不会受到蓝光发光层的干扰,只要两片屏蔽即达到全彩显示。