柔性O(shè)n-Cell AMOLED自2017年以來(lái)一直是三星旗艦智能手機(jī)的一項(xiàng)關(guān)鍵性差別優(yōu)勢(shì)。在韓國(guó)Tangjeong的A3 Gen 6工廠,三星顯示器開始基于薄膜封裝生產(chǎn)柔性AMOLED面板,使用聚酰亞胺取代玻璃基板。
在2017年,剛性(玻璃)和柔性技術(shù)被分別用于Galaxy S7和S7 Edge,但Galaxy S8和Note 8僅采用了柔性技術(shù)。與剛性技術(shù)類似,柔性AMOLED顯示屏也采用On-Cell觸控傳感器,但從傳感器性能、傳感器圖案化產(chǎn)能、供應(yīng)鏈、顯示器的結(jié)構(gòu)堆棧和未來(lái)集成等方面看,柔性顯示器的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。
AMOLED觸控傳感器結(jié)構(gòu)
AMOLED是自發(fā)光顯示,所以它不需要背光和彩色濾光片,剛性AMOLED僅需一片上玻璃對(duì)TFT背板封裝。由于上玻璃相當(dāng)單純,這對(duì)圖案化的觸控傳感器來(lái)說(shuō)是理想的位置。三星顯示器主要采用在封裝玻璃之上、偏光片之下的單面ITO(SITO)圖案化(帶有起絕緣作用的橋接和跳線)。單層多點(diǎn)圖案化也適用于入門和中檔機(jī)型,但隨著顯示器尺寸的增加,三星顯示器已經(jīng)很少采用。
面板廠商如友達(dá)與和輝已將SITO圖案化大量用于智能手機(jī)OLED面板。三星顯示器不會(huì)在自己的光刻生產(chǎn)線上生產(chǎn)剛性O(shè)n-Cell觸控傳感器。這項(xiàng)工作外包給Dongwoo、和鑫和華映,從而使其將生產(chǎn)線保留給更有利可圖的面板工藝流程。On-Cell觸控傳感器供應(yīng)商應(yīng)該在5.5代或6代工廠進(jìn)行傳感器圖案化,以便與三星顯示器的A2(5.5代)生產(chǎn)線相匹配。
在2015年,三星發(fā)布其旗艦機(jī)型(Galaxy S6 Edge),就是采用了基于柔性AMOLED外掛觸控技術(shù)。三星顯示器將SITO薄膜業(yè)務(wù)外包給ALPS和Dongwoo。這種SITO薄膜被層壓在蓋板玻璃和AMOLED顯示屏偏振片之間(GF SITO)。
然而,這種SITO薄膜的產(chǎn)量很差,因?yàn)楸∧さ幕灞炔AУ膭傂圆睿趶?fù)雜的橋接過(guò)程中容易導(dǎo)致廢品。在2016年,三星顯示器決定把SITO薄膜放在偏振片之下,并嘗試采用其他材料,如銀納米線。
將傳感器放置在偏光片之下有助于提高光學(xué)性能。因此,柔性AMOLED顯示屏制造商從GF SITO轉(zhuǎn)向基于薄膜的On-Cell觸控傳感器(或AP1S,三星顯示器的營(yíng)銷術(shù)語(yǔ),但在業(yè)內(nèi)并非慣例),而三星在Galaxy S7 Edge、S8 Plus、Note 8中采用了AP1S。類似于剛性技術(shù),AP1S不使用三星顯示器的內(nèi)部光刻生產(chǎn)線,因?yàn)镾ITO薄膜可以外包。
AP1S是過(guò)渡性技術(shù),因?yàn)閷?duì)于更薄的柔性AMOLED而言并非最優(yōu)選項(xiàng)。在2016年,Y-OCTA(三星的營(yíng)銷術(shù)語(yǔ)是YOUM On-Cell觸控AMOLED)做為先進(jìn)的柔性AMOLED顯示器技術(shù)被提出來(lái)。Y-OCTA移除了薄膜基材,讓觸控電路直接圖案化在薄膜封裝層之上。Y-OCTA使AMOLED顯示器更薄,但它采用面板內(nèi)部光刻生產(chǎn)線。如果三星顯示器放棄目前的外包策略,這將會(huì)利弊參半。
采用Y-OCTA的原因
三星顯示器不能像GF SITO和AP1S那樣外包Y-OCTA傳感器成像,因?yàn)樗侨嵝訟MOLED生產(chǎn)的中間步驟。外包將給三星顯示器或傳感器制造商面臨帶來(lái)生產(chǎn)率和責(zé)任問(wèn)題。三星顯示器已決定在高端機(jī)型上采用Y-OCAT來(lái)代替AP1S,這意味著讓Y-OCTA占用生產(chǎn)線肯定是經(jīng)過(guò)考量的。
智能手機(jī)外形因素的目前趨勢(shì)構(gòu)成了轉(zhuǎn)向Y-OCAT的原因之一。高寬比為18:9的顯示器要求既薄又窄的外形,特別是對(duì)柔性AMOLED更是如此。Y-OCTA消除了ITO薄膜的基板(約50μm或以上)。生產(chǎn)線內(nèi)的光刻工藝可直接將觸控傳感器(鈦/鋁/鈦)的圖案化于薄膜封裝(TFE)層上,它先以一層很薄的樹脂進(jìn)行涂布,使得表面保持平整。至于觸控傳感器引線與顯示器畫素導(dǎo)線集成在一起后,透過(guò)COP(芯片在塑膠基板)的方式與芯片相連。
COP縮短了底邊,但將來(lái)若是采用TDDI更可以簡(jiǎn)化整個(gè)顯示模塊的系統(tǒng)裝配。成本節(jié)省包括COF的FPC以及ITO薄膜基板。金屬材料的觸控傳感器線路也比基于ITO更易于彎曲。它可以被應(yīng)用到未來(lái)的In-Cell結(jié)構(gòu)中,其中陰極或陽(yáng)極被做為觸控傳感器來(lái)圖案化。Y-OCTA采用光刻生產(chǎn)線進(jìn)行圖案化,但是也降低了復(fù)合良率。
因此,就需要更多的產(chǎn)能準(zhǔn)備,也需要一些時(shí)間才能成熟。三星顯示器正在考慮讓L7-1工廠擴(kuò)大2018年Y-OCT產(chǎn)能。目前,只有5.8英寸 Galaxy S8采用Y-OCTA。
Y-OCTA需求激增
Y-OCTA是更為集成化的OLED元件,并且采用面板制造商的內(nèi)部光刻生產(chǎn)線。外包的觸控傳感器,無(wú)論是剛性(On-Cell)或柔性(AP1S),都可以讓這些生產(chǎn)線空余出來(lái)留給具有更大價(jià)值和利潤(rùn)的顯示器工藝。
因此,除了三星顯示器這個(gè)特例,面板廠商都還沒(méi)有采用類似于Y-OCTA的方法。京東方(成都)采用的是AP1S;其ITO薄膜供應(yīng)商是Dongwoo。在三星顯示器方面,只有5.8寸Galaxy S8采用Y-OCTA,而2017年的Galaxy S8 +(6.2英寸)和Note 8仍然采用AP1S 。
但采用Y-OCTA已成為未來(lái)三星顯示器的政策和策略。這里有兩個(gè)原因。首先,高度緊湊的元件整合帶來(lái)價(jià)值與技術(shù)門檻。其次,三星顯示器擁有舊一代工廠。它可以出售(給Truly)或用于其他目的。例如,這些設(shè)備可用于Y-OCTA傳感器或轉(zhuǎn)移到三星 LSI、三星電機(jī)用于面板級(jí)扇出型封裝(FO-PLP),從而使這個(gè)與部門能夠于***的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手臺(tái)積電來(lái)競(jìng)爭(zhēng)。
從2018年開始,在柔性AMOLED中AP1S與Y-OCTA之比例將取決于以下因素:
從2018開始,三星旗艦機(jī)型所用的三星顯示器是否完全從AP1S轉(zhuǎn)向Y-OCTA
三星顯示器是否將Y-OCTA僅僅保留給三星,并將AP1S保留給中國(guó)智能手機(jī)品牌
京東方的成都工廠可以多么快速地大量生產(chǎn)AP1S柔性AMOLED面板
LG顯示器將采用哪種新結(jié)構(gòu)(AP1S + TFE或阻絕薄膜的觸控傳感器)
在2018–2020年,三星顯示器肯定會(huì)增加采用Y-OCTA,Y-OCTA出貨量雖然增加,但是Y-OCTA在顯示器市場(chǎng)的份額可能會(huì)降低,這是由于其他面板制造商會(huì)采用AP1S或其他類似的方法。
從Y-OCTA 到In-cell
IHS Markit預(yù)測(cè),In-Cell觸控解決方案將依然被智能手機(jī)采用,而On-Cell AMOLED柔性需要更成熟才行。AMOLED沒(méi)有Vcom模塊,而陰極和陽(yáng)極可以取而代之。此外,F(xiàn)HD和WQHD分辨率可采用分時(shí)共享方法。更進(jìn)一步,In-Cell觸控可以使顯示器達(dá)到最薄。
雖然玻璃切割和設(shè)備的世代線對(duì)于生產(chǎn)大型顯示器很重要,但智能手機(jī)顯示器更集中在TFT半導(dǎo)體方面的突破。這就是為什么面板制造商將會(huì)需要在TFT端集成更多的傳感器和電路,而觸控傳感器和基于顯示器的指紋傳感有望在不久的將來(lái)走向市場(chǎng)。
關(guān)鍵結(jié)論
雖然Y-OCTA會(huì)占用內(nèi)部蝕刻線產(chǎn)能,但其優(yōu)勢(shì)已經(jīng)使三星顯示器確定將這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用于更輕薄、簡(jiǎn)潔的柔性AMOLED顯示屏。
面板制造商將會(huì)需要在TFT端集成更多的傳感器和電路,而觸控傳感器和基于顯示器的指紋傳感有望在不久的將來(lái)走向市場(chǎng)。
關(guān)于Y-OCTA知識(shí)介紹
對(duì)于智能手機(jī)有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)面板(尤其是三星顯示器)的制造商來(lái)說(shuō),不斷進(jìn)步將觸摸面板結(jié)構(gòu)集成到顯示器中,以便實(shí)現(xiàn)薄膜集成并減小面板厚度。在將剛性O(shè)LED面板與柔性O(shè)LED面板進(jìn)行比較時(shí),這種發(fā)展尤其突出 - 這種整合可以產(chǎn)生可以折疊甚至可卷曲的非常薄的面板。
單元觸摸解決方案使顯示器市場(chǎng)向靈活的產(chǎn)品靠攏,是Y-OCTA機(jī)制的基礎(chǔ)技術(shù)。實(shí)質(zhì)上,Y-OCTA通過(guò)將屏幕的觸敏部分集成到單元上,在顯示器上消除了單獨(dú)的觸摸屏層。
剛性O(shè)LED的on-cell TSP
上圖顯示了剛性O(shè)LED顯示器的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu),其中帶有觸摸傳感器面板(TSP)的on-cell可以在封裝玻璃的表面上找到。剛性O(shè)LED面板本身具有兩個(gè)玻璃基板 - 封裝玻璃和背板上的基板玻璃。
封裝和背板玻璃之間是密封(由玻璃料或樹脂制成)封裝; TSP傳感器位于封裝玻璃的表面上。在覆蓋窗側(cè),OLED偏振器和覆蓋窗通過(guò)光學(xué)透明粘合劑(OCA)或光學(xué)透明樹脂(OCR)層合。在這種情況下,TSP位于封裝玻璃的頂部。
整個(gè)OLED模塊有八層,包括觸摸和覆蓋窗口。從上到下依次為覆蓋窗,裝飾膜,OCA / OCR,偏光片,TSP傳感器,封裝玻璃,OLED發(fā)光層和背板基板。
剛性O(shè)LED的In-cell TSP
在這種結(jié)構(gòu)中,TSP從on-cell移動(dòng)到in-cell,這樣TSP傳感器就在封裝玻璃的下面。除了TSP的位置之外,內(nèi)嵌結(jié)構(gòu)基本上與剛性O(shè)LED的on-cell TSP結(jié)構(gòu)相同。
八層保持不變,但現(xiàn)在的順序略有不同。從上到下,包括覆蓋窗,裝飾膜,OCA / OCR,偏振器,封裝玻璃,TSP傳感器,OLED發(fā)光層和背板襯底。采用這種結(jié)構(gòu),內(nèi)嵌式觸摸顯示出更好的靈敏度和響應(yīng)。
塑料薄膜上的TSP傳感器
對(duì)于柔性O(shè)LED顯示器,使用塑料基板代替玻璃基板。理論上,在塑料襯底上制作TSP傳感器層是不可能的。因此,柔性O(shè)LED面板制造商,特別是三星顯示器和LG Display已經(jīng)開發(fā)了一種稱為TSP基膜的特殊塑料層。僅包含用于觸摸TSP傳感器的TSP基膜與使用OCA / OCR的OLED面板層壓。
由于添加了TSP基膜,整個(gè)結(jié)構(gòu)有10層。從上到下,10層包括:覆蓋窗,裝飾膜,OCA / OCR,TSP傳感器,TSP基膜,OCA / OCR,OLED偏振器,封裝層,OLED發(fā)光層和背板塑料基板。由于層數(shù)越多,結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,面板制造商也開始尋求更好的解決方案。
TSP傳感器在偏振器上
在塑料薄膜上使用TSP由于添加了TSP基膜而變得復(fù)雜,因此新想法是將TSP基膜與OLED偏振器結(jié)合。通過(guò)薄膜封裝(TFE)的開發(fā)和改進(jìn),并結(jié)合偏光片和TSP基膜,層壓不再需要OCA / OCR層。這成功地將層數(shù)從10減少到了8。
從上到下八層為:覆蓋窗,裝飾膜,OCA / OCR,TSP傳感器,OLED偏光片,薄膜封裝,OLED發(fā)光層和背板塑料基板。
Y-OCTA:薄膜封裝的TSP傳感器
作為目前最先進(jìn)的結(jié)構(gòu),Y-OCTA是三星顯示公司開發(fā)的一個(gè)術(shù)語(yǔ),用于描述柔性顯示器的特殊結(jié)構(gòu),如 On-cell觸摸解決方案所述,這是靈活的AMOLED 的一大改進(jìn)。最重要的特性是將TSP傳感器直接放在TFE上,以獲得電池上的解決方案。On-cell與附加接觸相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
· 采用on-cell技術(shù),觸摸層和彎曲區(qū)域的光學(xué)特性都得到了改善,因?yàn)橛|摸層位于偏振片下方,使得制造商可以使用ITO材料制作透明導(dǎo)電薄膜。
偏光鏡放置得更靠近保護(hù)鏡片,解決了彎曲邊緣上的一些可見(jiàn)性問(wèn)題。
On-Cell類型不需要支撐膜,在向模塊制造者轉(zhuǎn)移時(shí),具有防止觸摸層在彎曲區(qū)域上平坦的不良效果。消除支撐膜減少了總面板厚度,生產(chǎn)成本和層壓工藝。
片上結(jié)構(gòu)更適合于柔性產(chǎn)品,因?yàn)榕c附加類型相比,結(jié)構(gòu)具有更少的層。
結(jié)構(gòu)如下:
在這種情況下,從上到下的八層依次是:覆蓋窗,裝飾膜,OCA / OCR,偏光片,TSP薄膜封裝,薄膜封裝,OLED發(fā)光層和塑料基板背板。
Y-OCTA結(jié)構(gòu)應(yīng)用于Samsung Galaxy Note 7 Edge所使用的最新靈活OLED面板。“Y”代表“Youm”,這就是三星稱之為靈活的AMOLED技術(shù)。三星顯示通過(guò)其OCTA技術(shù)在智能手機(jī)市場(chǎng)站穩(wěn)腳跟,并希望在柔性O(shè)LED市場(chǎng)上保持領(lǐng)先地位,這就是為什么它采用了Galaxy S6及其后續(xù)機(jī)型的靈活觸控解決方案。
三星顯示器也許選擇了on-cell touch作為轉(zhuǎn)向Y-OCTA的過(guò)渡技術(shù)。不過(guò),公司似乎已經(jīng)考慮了元器件供應(yīng)商和新面板廠商的發(fā)展趨勢(shì),這更有可能成為選擇的決定性原因。此外,on-cell結(jié)構(gòu)可以像Y-OCTA一樣創(chuàng)新,特別是如果制造商能夠減少偏振器和觸摸層的數(shù)量的話。
評(píng)論
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