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硅基OLED開發周期及工藝流程全解析

2015-12-08 17:43:37

OLED微型顯示器是指尺寸小于1英寸的顯示器,為OLED顯示器的細分類別。OLED微型顯示器集電子技術、光學技術、材料技術、半導體技術等于一體,除具有OLED自發光、響應速度快、工作溫度范圍寬、全固態等特點外,還具有體積小、重量輕、功耗低、PPI高等特點,主要用于近眼式顯示系統,是近眼式顯示系統的核心器件,通過光學鏡頭實現虛擬圖像的放大效果,其工作原理如下圖所示:

OLED微型顯示器主要工藝系將有機發光器件制作在已集成視頻信號處理和像素驅動陣列的單晶硅集成電路芯片上,并為每個像素配備輸出電流可控的CMOS晶體管和電荷存儲電容,從而實現有機發光器件與CMOS電路相結合的技術。

OLED 微型顯示器的典型結構圖

OLED微型顯示器采用靜態驅動方式,具有存儲效應,可進行100%負載驅動,這種驅動無占空比問題,不受掃描電極數的限制,可以對各像素獨立進行輸出電流的選擇性調節,易于實現高亮度和高分辨率。OLED微型顯示器可以實現紅、綠、藍三基色亞像素的獨立亮度調節,因此可實現彩色化和高灰階。
OLED微顯示行業處于早期發展階段,軍用領域是相關產品在早期發展階段的切入點,產品應用主要包括瞄準觀察系統(如輕武器系統用瞄具、手持觀察類儀器、裝甲車輛炮長鏡等)、頭盔系統(如單兵作戰頭盔等)和模擬訓練系統(如模擬訓練頭盔等),是國防現代化、信息化建設的重要組成部分。但同時,目前正在積極向醫療器械、工業檢測等民用領域拓展。
硅基OLED新產品開發流程及周期
據悉,對于硅基OLED新產品開發,主要包含驅動電路設計及工程流片、OLED工藝設計及試驗、新產品試制、測試、評估、工藝定型、小批量生產和產品定型等環節,具體流程及開發周期如下:

目前國內對OLED微型顯示器的研發企業主要側重于OLED有機發光結構及其器件的關鍵制造工藝等方面,包括高精度像素制備、有機發光結構、密封、后封裝顯示模組設計、測試等,但是近幾年已經開始逐漸包含OLED微型顯示器的CMOS驅動電路的開發,表現為開發設計出滿足要求的IC驅動電路設計方案后,交由相關硅片代工廠進行代工流片,公司對樣品硅片進行工藝驗證以測試IC驅動電路是否滿足實際生產需求。
OLED微型顯示器生產工藝流程圖如下:

1、IC硅片制造及檢驗
IC硅片由芯片代工企業根據企業提供的CMOS集成電路設計圖進行代工生產,企業將基于硅片制作OLED微型顯示器。企業在流片前都會對IC硅片進行檢驗,并在試用后由檢驗部門進行相關指標檢測、產品性能評定等工作。
2、陽極像素點制作
陽極像素點制作系將金屬陽極制作在硅片上,主要包括光刻、金屬鍍膜工序。光刻工序將顯示器像素圖形從掩膜版轉移到硅片上,確定顯示器尺寸大小和對位標記。金屬鍍膜工序完成金屬陽極的蒸鍍,起到連接硅片驅動電路和OLED有機發光層的作用。
3、有機發光材料鍍膜
有機發光材料鍍膜系在制作完陽極的硅片上蒸鍍空穴傳輸層、發光層、電子傳輸層、陰極層在內的多層有機發光材料薄膜,是影響顯示器產品性能的關鍵工序。
4、薄膜密封
薄膜密封是指在硅片表面生成致密的薄膜,以達到阻擋水分子、氧氣分子的作用,屬于OLED微型顯示器的關鍵工序,成膜質量關系到整個OLED微型顯示器的壽命和良品率。
5、彩色過濾層制作
密封工序完成后,OLED微型顯示器可發出白光,彩色過濾層制作是指在白光基礎上依次在硅片上制作R、G、B三原色彩色過濾層,實現三原色像素點制作,通過三原色的不同組合實現彩色顯示,主要包括涂膠、光刻、顯影和烘干4個工序。如生產白光產品,則在密封后不需要彩色過濾層。
6、玻璃貼片
在OLED微型顯示器主體結構完成后,需要加裝玻璃蓋片以保護顯示器。
7、切片分選封裝
切片分選封裝為OLED微型顯示器的后段生產工藝,該工序主要使用切片機將硅片切割成獨立的微型顯示器,再完成后續的取片和貼片、焊線、封焊口等封裝工序,根據顯示器尺寸不同,一片8英寸硅片可分割為幾十至數百個顯示器。
8、測試檢驗
在封裝工作完成后,為保證產品質量,公司會根據光電性能、電氣功能等要求對顯示器進行整體檢測,檢測合格的產品將送入庫房等待出貨,出貨前需完成產品復檢、調試。

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