三星公布三项OLED用TFT底板技术

    全球最大的显示器国际会议“SID 2010”于美国时间5月27日举行了OLED面板分会“AMOLEDs I”。在此次分会上，韩国三星移动显示器（Samsung Mobile Display）就OLED用TFT底板技术连续进行了三项发布（论文编号：53.2、53.3和53.4）。而且此前在当地时间25日举行的主题演讲上，该公司执行副总裁金相秀（Sang-Soo Kim）已经发表了“构筑OLED面板第8代生产线的设想”，具体提到了TFT底板技术，因此三星在“AMOLEDs I”分会上的发表非常引人注目。

    在三星移动显示器于该分会上进行的三项发布中，作为用于制造驱动OLED所需要的高性能TFT技术，分别采用了三种不同的技术。OLED用TFT的量产中一般采用低温多晶硅TFT制造技术。不过，目前在支持大尺寸面板方面存在限制，30英寸左右是极限。三星移动显示器在第八代生产线中锁定的55英寸面板，从目前的情况来看尚无法制造。该公司为了克服该低温多晶硅TFT底板的大型化课题而一直在推进开发的，就是此次发布的三项技术。另外，除了低温多晶硅 TFT外，该公司还正在开发氧化物半导体TFT作为候补技术（论文编号：69.3）。

    韩国企业的研发特点是“投入众多研发资源，对所有看起来有前途的技术全面展开开发，最终采用取得成功的技术进行产品化”（在韩国企业曾从事FPD研发的多位人士）。为了解决OLED用TFT底板这一个课题，“投入大量人员，同时研发各种候补技术，相互之间形成竞争，并采用胜出技术”的“人海战术”，在 “AMOLEDs I”上也可略见一斑。

    下面介绍三星移动显示器在“AMOLEDs I”分会上公布的三项技术内容。

    利用“SLS”试制30英寸OLED面板

    首先上台的J.B. Choi采用的是名为“SLS（Sequential Lateral Solidification）”的低温多晶硅TFT制造技术（论文编号：53.2）。在SLS技术中，首先向形成了非晶硅膜的底板上的某一范围照射激光束，并在低温下制造多晶硅膜。然后，在与该范围部分重叠的情况下，向稍微靠向旁边的位置照射激光束。这样一来，便可横向优先地使硅进行结晶成长，获得适于制造高性能TFT的晶粒界面较少的大粒径多晶硅。J.B. Choi此次优先考虑生产效率，将单位范围的激光照射次数降到了两次以下。该公司将这种方式称为TS-SLS（Two-shot sequential lateral solidification）。

    关于支持大尺寸面板这一课题，J.B. Choi此次提出了两个方法。一个是利用二维掩模制作面状激光束，向每个单位范围照射两次激光束的方法。一边对底板进行XY扫描，一边反复进行前面提到的激光照射，从而在大面积底板上形成多晶硅膜。在原理上可以支持任何一种大尺寸面板。该公司将这种方法叫做“2D-SLS”。另一个方法是重新开发长 730mm的长型线状激光束，然后将其照射到底板上。对底板进行单向扫描。由于55英寸底板的短边稍微短于730mm，因此J.B. Choi表示“可以最大支持55英寸面板”。J.B. Choi此次分别通过这两种方法，试制出了30英寸OLED面板。在制造时采用了第四代底板（底板尺寸为680mm×880mm）。

    通过冗余电路克服“ELA”中因光束重叠而产生的不均

    第二个出场的S.M. Choi就在中小尺寸OLED面板量产线中取得成果的准分子激光退火（Excimer Laser Anneal，ELA）法的大尺寸面板技术进行了论文发表（论文编号：53.3）。在准分子激光退火法中，扫描线状激光束可在低温下使在底板上成膜的非晶硅实现多晶化。不过，激光的光束长度最大仅为460mm，无法通过一次扫描覆盖55英寸面板的大面积。因此，决定采用两次扫描，不过第一次和第二次扫描范围重叠的部分会出现线状，这将成为产生条纹状显示不均的原因。原因是激光束扫描范围重叠部分的TFT特性，与其他范围的TFT相比发生了较大变化。

    S.M. Choi此次开发出了可以不使用激光束扫描范围重叠部分的TFT而进行驱动的技术。在原来的OLED面板中，向各个像素的OLED元件供电时，采用同一像素内的驱动电路。但是，这种驱动方法会在前面提到的范围内产生条纹状的显示不均。因此，S.M. Choi考虑采用激光束扫描范围没有重叠的邻近的像素电路进行驱动。而且，在所有像素中都采用邻近的像素电路进行驱动。最边沿的像素，事先在显示范围之外形成同样的电路，然后通过该电路进行驱动。

    S.M. Choi判断认为，此次条纹状显示不均最多可在6列像素之间出现，为此开发出了可采用六列相邻像素电路进行驱动的冗余电路。而且，S.M. Choi还试制出形成了该冗余电路的4.82英寸QVGA（320×240像素）OLED面板。现已确认，在面板内大胆设置使激光束扫描范围重叠的部分，然后采用此次冗余电路进行驱动，由此几乎看不到条纹状的表示不均。如果采用该项技术，即便是光束长460mm的准分子激光，也可制造出70～100英寸的OLED面板。

    通过新型像素电路来降低由于“SGS”残留金属而产生的显示不均

    第三个上台的D.Y. Choi就基于未采用激光的“SGS（Super Grain Silicon）”低温多晶硅技术的OLED面板进行了论文发表（论文编号：53.4）。SGS是一种向在底板上成膜的非晶硅内导入少量的镍（Ni）等金属催化剂，然后进行高速热处理，从而形成低温多晶硅膜的技术。

    由于与前面的SLS和ELA不同没有采用激光，因此在支持大面积方面不会受到激光束长度的限制。不过，通过该项技术制造的多晶硅膜中，会存在残留的镍等金属催化剂。低温多晶硅TFT的断开电流（Off Current）会因这些残留金属而上升，并成为产生显示不均的原因。因此，还是存在着确保大面积均匀性的课题。虽然试图将旨在控制OLED元件亮度（流入OLED元件中的电流）的开关TFT采用多栅方式，以便降低断开电流，可即便如此仍然存在着发光时源漏极电压出现变化，从而导致漏电流的问题。

    D.Y. Choi表示此次为了抑制该源漏极电压的变化而开发出了追加一个晶体管的新型像素电路，并通过仿真结果和试制面板的照片展示了其效果。从仿真结果来看，在原来的电路中，当用于亮度控制的开关TFT为双栅时，EL电流不均为102％，当开关TFT为四栅时，EL电流不均为6.21％，而在此次的电路中可以降到2.2％。另外，还分别试制出了基于上述三种像素电路的2.8英寸OLED面板，并展示了显示像素的照片，表面了降低亮度不均的效果。