磁控濺射卷繞式鍍膜機(jī)-硅基OLED微顯示器件結(jié)構(gòu)

硅(si)是一種重要的半導(dǎo)體集成電路材料,但由于硅是間接帶隙材料,發(fā)光效率低,為了在硅片上實(shí)現(xiàn)光電集成,在過去的幾十年,人們開展了大量硅基發(fā)光材料和器件的研究工作,如在硅襯底上集成II-V族發(fā)光材料,或者制作多孔硅等。近年來,在硅襯底上制作OLEDs (Organic light emitting diodes,有機(jī)發(fā)光二極管),為硅基光電集成開辟了一條新道路。而且,硅基OLED可利用成熟的CMOs技術(shù),可在單個(gè)芯片上集成密度高且復(fù)雜的電路,從而提供了單芯片顯示系統(tǒng)(soC, System On Chip)的解決方案。

硅基OLED微顯示器件區(qū)別于常規(guī)利用非晶硅、 微晶硅或低溫多晶硅薄膜晶體管為背板的 AMOLED器件，它以單晶硅芯片為基底，像素尺寸為傳統(tǒng)顯示器件的1/10，精細(xì)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳 統(tǒng)器件。 單晶硅芯片采用現(xiàn)有成熟的集成電路CMOS工藝， 不但實(shí)現(xiàn)了顯示屏像素的有源尋址 矩陣，還在硅芯片上實(shí)現(xiàn)了如SRAM存儲(chǔ)器、T-CON等多種功能的驅(qū)動(dòng)控制電路,..減少了 器件的外部連線，增加了可靠性，實(shí)現(xiàn)了輕量化。

與傳統(tǒng)的AMOLED顯示技術(shù)相比，OLED微顯示技術(shù)有以下突出特點(diǎn)：

1) 基底芯片采用成 熟的集成電路工藝，可通過集成電路代工廠制造，制造良率更是..高于目前主流的LTPS 技術(shù)。

2)采用單晶硅， 遷移率高、 性能穩(wěn)定， 壽命高于AMOLED顯示器。

3)200mm×200mm的OLED 蒸鍍封裝設(shè)備就可滿足制造要求(與8英寸晶圓尺寸兼容)，而不像AMOLED需要追求高世代產(chǎn) 線。

4) OLED微顯示器體積小，非常便于攜帶，并且其依借小身材提供的近眼顯示效果可以 與大尺寸AMOLED顯示器相媲美。

與其他微顯示技術(shù)相比，OLED微顯示技術(shù)亦具有不少優(yōu)點(diǎn)：

1 ) 低功耗， 比LCD功耗 小20%，電池重量可以更輕。

2) 工作溫度寬，LCD不能在極端溫度如0℃下工作，必須額外加熱元件，而在高溫下又必須使用冷卻系統(tǒng)，所有這些解決方案都會(huì)增加整個(gè)顯示器的重量、 體積和功耗。而OLED為全固態(tài)器件，不需要加熱和冷卻就可以工作在-46℃~+70℃的溫度范 圍內(nèi)。

3 ) 高對比度，LCD使用內(nèi)置背光源，其對比度為60:1，而OLED微顯示器的對比度可 以達(dá)到10,000:1。

4) 響應(yīng)速度快，OLED像素更新所需時(shí)間小于1μs，而LCD的更新時(shí)間通 常為10~~15ms，相差了1,000到1,500倍，OLED的顯示畫面更流暢從而減小視疲勞。

所以以上特點(diǎn)就使得 硅基OLED顯示屏將是下一代VR的主要顯示方案。

硅基OLED是將半導(dǎo)體和OLED結(jié)合的一種顯示技術(shù)，具有高亮度、高對比度、高PPI、高集成度、低響應(yīng)時(shí)間及低功耗等等特性，特別適合AR/VR等近眼設(shè)備。如與移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星定位等系統(tǒng)聯(lián)在一起則可在任何地方、任 何時(shí)間獲得精確的圖像信息，這在..、航空、航天乃至單兵作戰(zhàn)等..應(yīng)用上具有非常重 要的價(jià)值。硅基AMOLED微顯示器能夠?yàn)楸銛y式計(jì)算機(jī)、無線互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器、便攜式DVD、 游戲平臺(tái)及可戴式計(jì)算機(jī)等移動(dòng)信息產(chǎn)品提供高畫質(zhì)的視頻顯示。頭盔顯示器將是21世紀(jì)數(shù)字化戰(zhàn)場下一代步兵的得力工具， 是實(shí)現(xiàn)單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)中信息化的重要組成部分。硅基AMOLED頭盔顯示器可用于海、陸、空三軍軍械的戰(zhàn)場裝備，基于虛擬現(xiàn)實(shí)軍 事訓(xùn)練、戰(zhàn)事模擬訓(xùn)練等。

現(xiàn)階段國內(nèi)外研發(fā)生產(chǎn)狀況：

目前全球從事開發(fā)、生產(chǎn)OLED 微顯示器的廠商并不多， 主要集中在歐美國家， 包括 美國eMmgin公司、英國Micro Emissive Displays(MED) 公司、德國Fraunhofer IPMS研究機(jī) 構(gòu)、法國Micro OLED公司、日本索尼以及中國云南北方奧雷德。其中eMmgin是全球..進(jìn) 入OLED微顯示領(lǐng)域的廠商，也是目前為止推出產(chǎn)品一般多、規(guī)模..、技術(shù)一般為先進(jìn)的一家 廠商。盡管國內(nèi)廠商在微顯示方面做出了一定的努力，并獲得了相應(yīng)的成果，但歐美廠商在 OLED微顯示的..與創(chuàng)意等領(lǐng)域內(nèi)仍然保持了相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。

eMmgin 公司..SVGA+OLED微顯示器開始商業(yè)化供樣， 至今該公司已經(jīng)推出了三代OLED微顯 示產(chǎn)品。其第三代產(chǎn)品分辨率達(dá)到了1920×(3)×1200，像素尺寸縮至9.6ｕm，產(chǎn)品中還加入了..的設(shè)計(jì)用以提高對比度、色域等光學(xué)性能。圖1是 eMmgin公司的硅基OLED微顯 示器件結(jié)構(gòu)示意圖。該器件采用了頂發(fā)射OLED技術(shù)，以白光透過彩色濾光片的方式實(shí)現(xiàn)全彩， 配合薄膜封裝技術(shù)在制作彩色濾光片時(shí)對OLED器件形成保護(hù)。

MED公司推出的eyescreen技術(shù)是在CMOS襯底上將P-OLED和顯示驅(qū)動(dòng)電路整合在一 起，從而在同一芯片上實(shí)現(xiàn)圖像大小調(diào)整等更多功能。eyescreen可提供..的圖像質(zhì)量 (QVGA分辨率(320×240，230K像素點(diǎn)))和..功耗，對角線像素?cái)?shù)組的間距.為0.24英寸 （6mm） ；集成了顯示驅(qū)動(dòng)電子電路和數(shù)字視頻接口，可直接無縫集成多系統(tǒng)，使得產(chǎn)品設(shè)計(jì) 師能夠開發(fā)更小、更輕的產(chǎn)品。

MicroOLED公司參與研發(fā)成功HYPOLED OLED微型顯示器，顯示區(qū)有 效面積為7.68 × 5.762 mm， 具有VGA(640480)分辨率。整個(gè)芯片采用0.18μm制程 CMOS工藝制造，..電壓與數(shù)字I/O電壓為1.8V，OLED負(fù)向偏壓值..為-5.5V，可提供 10,0002/mcd的單色以及10,0002 /mcd的全彩畫面。該顯示器基于頂發(fā)光（Top-emitting） PIN結(jié)構(gòu)的OLED技術(shù)。

奧雷德開發(fā)了0.5英寸、0.6英寸、0.97英寸SVGA(800×600)硅基AMOLED微型顯示器， 具有全彩色、單色白光、單色綠光、單色紅光等規(guī)格型號(hào)。 其硅基襯底采用0.18μm CMOS 技術(shù)，集成了全數(shù)字視頻信號(hào)處理及804×3×604個(gè)驅(qū)動(dòng)單元等電路。0.5英寸的像素尺寸達(dá) 到了12.6μm×12.6μm，與eMagin公司第二代產(chǎn)品接近。全彩微顯示像素采用垂直RGB 條狀排列，可廣泛應(yīng)用于各種近眼顯示系統(tǒng)中。2010年，該公司的0.5英寸產(chǎn)品開始批量生產(chǎn)。

BOE公司擬投資建設(shè)12英寸OLED微顯示器件生產(chǎn)線項(xiàng)目，主要產(chǎn)品為0.99英寸、1.31英寸OLED微顯示器件，設(shè)計(jì)產(chǎn)能為12寸晶圓1萬片/月。項(xiàng)目總投資為34億元，分三階段實(shí)施。

視涯科技（以下簡稱：“視涯”）作為一家半導(dǎo)體顯示技術(shù)公司，公布開發(fā)中的兩款硅基OLED顯示屏同時(shí)點(diǎn)亮。其中一款是目前全球..尺寸、一般高分辨率的硅基OLED顯示屏，該款顯示屏的尺寸為1.03”，分辨率為Real RGB 2.5K x 2.5K，PPI超過3500，亮度達(dá)到3000 nits，屬于高亮度半導(dǎo)體顯示產(chǎn)品。與此同時(shí)，視涯還開發(fā)了一款尺寸為0.72”，分辨率為1920 x 1200，MIPI接口的微顯示屏。

延伸知識(shí)

UHPD 超高像素密度技術(shù)：創(chuàng)王自主研發(fā)的UHPD技術(shù)是在玻璃基板上開發(fā)的RGB AMOLED顯示。該技術(shù)通過獨(dú)特的次微米TFT技術(shù)、OLED圖案化技術(shù)，在單位面積中插入更多像素，消除VR/AR紗窗效應(yīng)，使畫質(zhì)更加清晰，提供完美沉浸體驗(yàn)。

..顯示技術(shù)開發(fā)商創(chuàng)王光電日前點(diǎn)亮了一款可用于AR智能眼鏡的AMOLED顯示器。據(jù)介紹，這是款0.7英寸、2300PPI、真實(shí)RGB并排AMOLED顯示器，同時(shí)是公司..實(shí)現(xiàn)視頻模式。值得一提的是，這家公司先前曾開發(fā)出靜態(tài)模式的3000PPI顯示器。

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