用于高分辨率OLED显示器的光刻（下）

在设备级别，我们华林科纳制造了像素间距为10μm（F IGURE 4）的OLED阵列，相当于2500 ppi。在这种情况下，一个重要的参数是对准精度，它定义了总显示区域中有多少可用于发射。另一个限制是PDL（像素定义层）的分辨率，这是将OLED堆栈与底部接触层分开的隔膜层。该层的分辨率限制了可以实现的最大开口，这相当于像素的光圈比 - 或用于OLED em ission的面积百分比。在这个例子中，“光致发光孔径比”，或OLED岛与像素区域的关系约为50%，这是通过小间距（<3μm）实现的。然而，“电致发光孔径比”，即发光面积的关系，是25%，因为PDL面积和OLED岛的必要重叠。假设最小线间距为1 μm，对于10 x 10 μm的亚像素，可以设想PL比为81%（9 x 9μm）和EL比为64%（8 x 8μm）。通过这种缩放，可以扩大阵列的可用面积，从而延长器件寿命（因为我们可以降低驱动电流密度），并减少或消除屏蔽门效应。

显然， 在超高真空中中断最佳沉积过程并将OLED堆栈暴露在光刻材料下会对器件性能产生影响。仅仅打破真空就会对使用寿命性能造成影响。此外，我们的初始工艺流程包括将烟囱暴露 在环境气氛（空气和湿度）中，因为我们一直在使用标准洁净室设备。一开始，这种“最坏情况”导致了在图案化后发射OLED的概念验证，但毫不奇怪，器件寿命仅为few分钟。在开发过程中，我们在三个方面进行了改进。首先，光刻胶系统不断升级，使其与有机堆栈更加兼容。其次，工艺流程已选择可视化，以减少工艺参数对设备性能的影响。第三，OLED堆栈已经过稳健性调整，例如为最关键的接口引入了额外的保护层。所有这些操作导致设备在 1000 尼特亮度下长达数百小时。由于在这项技术的准备过程中，寿命是主要关注点，因此这是一项持续的努力，旨在将所有参数提高到行业可接受的水平。

在提高性能的同时，我们一直在开发一种使用光刻技术对多色阵列进行图案化的途径。在这种情况下，主要挑战是保护前一个“颜色”（OLED堆栈），同时对下一个“颜色”进行图案化。一旦满足了这一条件，就可以实现具有多个堆栈的并排阵列 - 并且，这不仅限于光发射器。例如，在红-绿-蓝OLED旁边，可以制造一个有机光探测器子像素，以增加显示器的功能。在制造方面，前面板的每种“颜色” 都将以类似于背板每层的方式制造。

在我们最近的工作中，我们制造了一个2色无源OLED显示器，这个原型在Touch Taiwan 2017 exhibition上进行了演示（图5）。1400 x 1400 像素阵列的子像素间距为 10 μm，分辨率为 1250 ppi。这些堆叠是磷光红色和绿色小分子OLED，通过热蒸发沉积。该显示器专为顶部发光而设计，并使用玻璃封装。由于两组子像素的单独驱动，两种颜色可以独立显示。原型已经运行了几十个小时，所有像素都打开了，没有明显的退化。这说明，多色图案化的工艺流程证明了基本功能，并且已经确保了合理工作时间的稳定性。类似的前面板可以与TFT或CMOS背板集成，从而实现视频操作模式，并手动驱动每个亚像素。在另一个演示中，我们还验证了制造工艺与使用IGZO TFT和柔性基板的FPD背板工艺兼容。

考虑到所有因素，orga nic半导体的光刻是一种新兴技术，可以实现高分辨率OLED显示器。许多技术里程碑已经被清除 - 我们知道我们可以实现几微米的图案，实现并排多色像素，将pixeled前面板集成到不同的背板上，并获得令人鼓舞的效率和使用寿命性能。目前，图案化后OLED性能的优化仍然是重中之重。同时，我们正在解决完整的集成流程和可制造性方面的问题。要将该技术完全整合到晶圆厂工艺流程中，需要进行材料和设备开发。尽管如此，在基于标准半导体技术的工艺流程中，具有同时具有高孔径比的超高分辨率的前景仍然非常有吸引力，并且有理由加倍努力应对悬而未决的工程挑战。

审核编辑：汤梓红