TMD采用氧化物TFT試制出柔性有機(jī)EL面板
[導(dǎo)讀]本文將挑選顯示器國(guó)際會(huì)議“18th International Display Workshops（IDW '11）”（2011年12月7～9日，名古屋國(guó)際會(huì)議廳）第二天的內(nèi)容，尤其是在有源矩陣、有機(jī)EL以及電子紙分會(huì)上筆者較為感興趣的發(fā)布為讀者進(jìn)行介紹
本文將挑選顯示器國(guó)際會(huì)議“18th International Display Workshops（IDW '11）”（2011年12月7～9日，名古屋國(guó)際會(huì)議廳）第二天的內(nèi)容，尤其是在有源矩陣、有機(jī)EL以及電子紙分會(huì)上筆者較為感興趣的發(fā)布為讀者進(jìn)行介紹。
有源矩陣：涂布型氧化物TFT以及基于氧化物TFT的柔性有機(jī)EL等
比利時(shí)IMEC、Katholieke大學(xué)、Gent大學(xué)、德國(guó)Evonik Degussa和荷蘭Holst Center，發(fā)布了在250℃低溫下形成的涂布型氧化物TFT(論文序號(hào):FLX1/AMD2-2)。遷移率為2cm2/Vs，導(dǎo)通截止比為8位數(shù)，性能較高。涂布型氧化物TFT在聚酰亞胺基板上直接形成。開態(tài)電流的偏差在近區(qū)范圍為5.8％，在整個(gè)基板上為14.4％。通過組合使用并五苯TFT，還試制出了CMOS電路。
東芝移動(dòng)顯示器（TMD）發(fā)布了在塑料基板上形成的非晶IGAO（a-IGZO）TFT(論文序號(hào)：FLX1/AMD2-3)。采用的方法不是在柔性基板上直接形成TFT，而是在玻璃基板上涂布聚酰亞胺，待TFT形成后將其從玻璃基板上剝離。采用該方法的話，現(xiàn)有生產(chǎn)線幾乎可以直接使用，因此具有可輕松轉(zhuǎn)為量產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。該TFT采用具有蝕刻終止層（Etching Stopper）的底柵構(gòu)造，退火溫度在300℃以下。玻璃基板上的TFT和聚酰亞胺上的TFT在初期特性上沒有差別。另外，剝離后的特性也沒有變化。通過將IGZO形成時(shí)的壓力降至1mTorr左右，抑制了正向BTS的偏移量（Shift Amount），退火溫度在260～290℃的范圍時(shí)，溫度越高偏移量越少。將玻璃基板與聚酰亞胺基板進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，BTS測(cè)試結(jié)果幾乎沒有差別，在2000秒內(nèi)為23mV。
東芝移動(dòng)顯示器還采用該TFT試制出了柔性有機(jī)EL面板。畫面尺寸為3英寸，像素為160×120。該面板為底部發(fā)光型，采用白色有機(jī)EL＋彩色濾光片方式。設(shè)計(jì)圖中陽極配置在彩色濾光片層上，不過考慮到工藝的整合性，在彩色濾光片層上夾有平坦化層的可能性較高。在展示圖像顯示實(shí)例的照片中，雖然很遺憾有幾處線缺陷，不過卻實(shí)現(xiàn)了全彩顯示。
產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所和信越化學(xué)工業(yè)采用推送涂布（Push Coating）這種新型涂布法試制出了有機(jī)TFT（論文序號(hào)：FLX1/AMD2-4L）。據(jù)介紹，可通過在疏水性基板上采用PDMS印章將聚合物攤開這種極為簡(jiǎn)單的涂布工藝，形成分辨率高達(dá)200ppi的TFT陣列圖案。還試制出了采用P3HT的底柵極底接觸（Bottom Gate Bottom Contact）型TFT，實(shí)現(xiàn)了0.47cm2/Vs的遷移率。據(jù)悉，通過X射線衍射分析發(fā)現(xiàn)，推送涂布法可以獲得比旋涂法更為出色的結(jié)晶性。
美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校（University of California, Los Angeles，簡(jiǎn)稱UCLA）和韓國(guó)三星電子發(fā)布了采用石墨烯的柔性電子用非易失性存儲(chǔ)器（論文序號(hào)：AMD3-1）。這是曾在特邀演講（Invited Address）中介紹過的石墨烯的一個(gè)應(yīng)用案例?，F(xiàn)已確認(rèn)了采用硅基板的全球首個(gè)石墨烯通道非易失性存儲(chǔ)器的基本工作情況，可確保9V以上的儲(chǔ)存器窗口（Memory Windows）。據(jù)介紹，將來完全有望用作柔性電子用非易失性存儲(chǔ)器。
有機(jī)EL：討論新材料、涂布型和透明面板
在有機(jī)EL（OLED）的分會(huì)上，首先由九州大學(xué)的安達(dá)教授就“TADF（Thermally Activated Delayed Fluorescence）”發(fā)表了演講（論文序號(hào)：OLED4-1）。原來的熒光材料具有出色的高電流密度特性和材料選擇多樣性等優(yōu)點(diǎn)，但75％的三線態(tài)激子（Triplet Exciton）會(huì)出現(xiàn)熱失活，只有25％的單線態(tài)激子（Singlet Exciton）可以用于發(fā)光。而磷光材料中單線態(tài)激子和三線態(tài)激子以1：3的比例生成，而且從單重態(tài)能級(jí)到三重態(tài)能級(jí)（Triplet Level）的系統(tǒng)間交叉會(huì)以100％的概率發(fā)生，因此三線態(tài)激子的生成效率可達(dá)到100％。不過，在高電流密度范圍內(nèi)存在如下問題：會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)致發(fā)光效率迅速減少的三線態(tài)激子失活，以及化合物只限定于含有銥（Ir）和鉑（Pt）等貴金屬的化合物等。也就是說價(jià)格非常昂貴。
TADF考慮到熒光和磷光這兩種工藝的優(yōu)點(diǎn)，由于能夠高效實(shí)現(xiàn)從三重態(tài)能級(jí)到單重態(tài)能級(jí)的逆向能量移動(dòng)，因此在理論上熒光工藝可以實(shí)現(xiàn)25％以上的激子生成效率。筆者認(rèn)為，要想實(shí)現(xiàn)有機(jī)EL顯示器的全面發(fā)展，這種突破是必要的，看到有機(jī)EL顯示器正在穩(wěn)步發(fā)展，筆者感到很高興。
索尼繼續(xù)就在2011年5月學(xué)會(huì)“SID”上發(fā)布過的涂布型3英寸有機(jī)EL面板發(fā)表了演講（論文序號(hào)：OLED5-1）。只有紅色和綠色通過涂布型材料形成圖案，關(guān)于藍(lán)色方面，采用通過蒸鍍法形成的混合元件構(gòu)造作為通用層。在該構(gòu)造中混合連接層（HCL層）較為關(guān)鍵，索尼此次就HCL層對(duì)有機(jī)EL特性的影響，進(jìn)行了更為詳細(xì)的介紹。據(jù)悉，通過該HCL層的優(yōu)化，用涂布型材料形成的紅色和綠色發(fā)光的色純度和效率得到了改善。
臺(tái)灣友達(dá)光電（AUO）就在2011年10月展會(huì)“FPD International”上展示過的6英寸透明有機(jī)EL面板（參閱本站報(bào)道）進(jìn)行了發(fā)布（論文序號(hào)：OLED5-3）。TFT采用固相生長(zhǎng)（SPC）的低溫多晶硅（LTPS），而非準(zhǔn)分子激光退火（Excimer Laser Anneal，ELA）。透視模式的透射率因有機(jī)EL器件的設(shè)計(jì)而異，大概在24.2～39.2％（550nm）。在FPD International上演示的面板，其畫面尺寸為6英寸，像素為400×300，透射率為36％，亮度為400cd/m2。SPC TFT的遷移率為15cm2/Vs，S值為0.5V/dec，確保了良好的飽和特性范圍。就Vth偏差的3σ值進(jìn)行比較的話，ELA為0.6V左右，而SPC僅為0.2V多，在實(shí)際的面板顯示中不均現(xiàn)象并不明顯。
電子紙：惠普發(fā)布全新概念的全彩電子紙
在電子紙分會(huì)上，美國(guó)惠普（HP）發(fā)布了全新概念的全彩電子紙（論文序號(hào)：EP4-1）。在類似于蜂窩的六角形單元中配置黃色、青色和洋紅墨水，并將如下兩種狀態(tài)分開使用：墨水暈染到整個(gè)單元的狀態(tài)；以及將墨水聚集到單元中配置的離散點(diǎn)上，結(jié)果幾乎全部變白的狀態(tài)。背板采用IGZO TFT。(特約撰稿人：松枝 洋二郎，友達(dá)光電）
圖1：惠普的電子紙（論文序號(hào)：EP4-1）
正在進(jìn)行單色演示。通過電路擦寫后經(jīng)過幾十秒，對(duì)比度就會(huì)下降，因此要想將圖像保持住，目前需要更新驅(qū)動(dòng)。（點(diǎn)擊放大）
有源矩陣：涂布型氧化物TFT以及基于氧化物TFT的柔性有機(jī)EL等
比利時(shí)IMEC、Katholieke大學(xué)、Gent大學(xué)、德國(guó)Evonik Degussa和荷蘭Holst Center，發(fā)布了在250℃低溫下形成的涂布型氧化物TFT(論文序號(hào):FLX1/AMD2-2)。遷移率為2cm2/Vs，導(dǎo)通截止比為8位數(shù)，性能較高。涂布型氧化物TFT在聚酰亞胺基板上直接形成。開態(tài)電流的偏差在近區(qū)范圍為5.8％，在整個(gè)基板上為14.4％。通過組合使用并五苯TFT，還試制出了CMOS電路。
東芝移動(dòng)顯示器（TMD）發(fā)布了在塑料基板上形成的非晶IGAO（a-IGZO）TFT(論文序號(hào)：FLX1/AMD2-3)。采用的方法不是在柔性基板上直接形成TFT，而是在玻璃基板上涂布聚酰亞胺，待TFT形成后將其從玻璃基板上剝離。采用該方法的話，現(xiàn)有生產(chǎn)線幾乎可以直接使用，因此具有可輕松轉(zhuǎn)為量產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。該TFT采用具有蝕刻終止層（Etching Stopper）的底柵構(gòu)造，退火溫度在300℃以下。玻璃基板上的TFT和聚酰亞胺上的TFT在初期特性上沒有差別。另外，剝離后的特性也沒有變化。通過將IGZO形成時(shí)的壓力降至1mTorr左右，抑制了正向BTS的偏移量（Shift Amount），退火溫度在260～290℃的范圍時(shí)，溫度越高偏移量越少。將玻璃基板與聚酰亞胺基板進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，BTS測(cè)試結(jié)果幾乎沒有差別，在2000秒內(nèi)為23mV。
東芝移動(dòng)顯示器還采用該TFT試制出了柔性有機(jī)EL面板。畫面尺寸為3英寸，像素為160×120。該面板為底部發(fā)光型，采用白色有機(jī)EL＋彩色濾光片方式。設(shè)計(jì)圖中陽極配置在彩色濾光片層上，不過考慮到工藝的整合性，在彩色濾光片層上夾有平坦化層的可能性較高。在展示圖像顯示實(shí)例的照片中，雖然很遺憾有幾處線缺陷，不過卻實(shí)現(xiàn)了全彩顯示。
產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所和信越化學(xué)工業(yè)采用推送涂布（Push Coating）這種新型涂布法試制出了有機(jī)TFT（論文序號(hào)：FLX1/AMD2-4L）。據(jù)介紹，可通過在疏水性基板上采用PDMS印章將聚合物攤開這種極為簡(jiǎn)單的涂布工藝，形成分辨率高達(dá)200ppi的TFT陣列圖案。還試制出了采用P3HT的底柵極底接觸（Bottom Gate Bottom Contact）型TFT，實(shí)現(xiàn)了0.47cm2/Vs的遷移率。據(jù)悉，通過X射線衍射分析發(fā)現(xiàn)，推送涂布法可以獲得比旋涂法更為出色的結(jié)晶性。
美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校（University of California, Los Angeles，簡(jiǎn)稱UCLA）和韓國(guó)三星電子發(fā)布了采用石墨烯的柔性電子用非易失性存儲(chǔ)器（論文序號(hào)：AMD3-1）。這是曾在特邀演講（Invited Address）中介紹過的石墨烯的一個(gè)應(yīng)用案例?，F(xiàn)已確認(rèn)了采用硅基板的全球首個(gè)石墨烯通道非易失性存儲(chǔ)器的基本工作情況，可確保9V以上的儲(chǔ)存器窗口（Memory Windows）。據(jù)介紹，將來完全有望用作柔性電子用非易失性存儲(chǔ)器。
有機(jī)EL：討論新材料、涂布型和透明面板
在有機(jī)EL（OLED）的分會(huì)上，首先由九州大學(xué)的安達(dá)教授就“TADF（Thermally Activated Delayed Fluorescence）”發(fā)表了演講（論文序號(hào)：OLED4-1）。原來的熒光材料具有出色的高電流密度特性和材料選擇多樣性等優(yōu)點(diǎn)，但75％的三線態(tài)激子（Triplet Exciton）會(huì)出現(xiàn)熱失活，只有25％的單線態(tài)激子（Singlet Exciton）可以用于發(fā)光。而磷光材料中單線態(tài)激子和三線態(tài)激子以1：3的比例生成，而且從單重態(tài)能級(jí)到三重態(tài)能級(jí)（Triplet Level）的系統(tǒng)間交叉會(huì)以100％的概率發(fā)生，因此三線態(tài)激子的生成效率可達(dá)到100％。不過，在高電流密度范圍內(nèi)存在如下問題：會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)致發(fā)光效率迅速減少的三線態(tài)激子失活，以及化合物只限定于含有銥（Ir）和鉑（Pt）等貴金屬的化合物等。也就是說價(jià)格非常昂貴。
TADF考慮到熒光和磷光這兩種工藝的優(yōu)點(diǎn)，由于能夠高效實(shí)現(xiàn)從三重態(tài)能級(jí)到單重態(tài)能級(jí)的逆向能量移動(dòng)，因此在理論上熒光工藝可以實(shí)現(xiàn)25％以上的激子生成效率。筆者認(rèn)為，要想實(shí)現(xiàn)有機(jī)EL顯示器的全面發(fā)展，這種突破是必要的，看到有機(jī)EL顯示器正在穩(wěn)步發(fā)展，筆者感到很高興。
索尼繼續(xù)就在2011年5月學(xué)會(huì)“SID”上發(fā)布過的涂布型3英寸有機(jī)EL面板發(fā)表了演講（論文序號(hào)：OLED5-1）。只有紅色和綠色通過涂布型材料形成圖案，關(guān)于藍(lán)色方面，采用通過蒸鍍法形成的混合元件構(gòu)造作為通用層。在該構(gòu)造中混合連接層（HCL層）較為關(guān)鍵，索尼此次就HCL層對(duì)有機(jī)EL特性的影響，進(jìn)行了更為詳細(xì)的介紹。據(jù)悉，通過該HCL層的優(yōu)化，用涂布型材料形成的紅色和綠色發(fā)光的色純度和效率得到了改善。
臺(tái)灣友達(dá)光電（AUO）就在2011年10月展會(huì)“FPD International”上展示過的6英寸透明有機(jī)EL面板（參閱本站報(bào)道）進(jìn)行了發(fā)布（論文序號(hào)：OLED5-3）。TFT采用固相生長(zhǎng)（SPC）的低溫多晶硅（LTPS），而非準(zhǔn)分子激光退火（Excimer Laser Anneal，ELA）。透視模式的透射率因有機(jī)EL器件的設(shè)計(jì)而異，大概在24.2～39.2％（550nm）。在FPD International上演示的面板，其畫面尺寸為6英寸，像素為400×300，透射率為36％，亮度為400cd/m2。SPC TFT的遷移率為15cm2/Vs，S值為0.5V/dec，確保了良好的飽和特性范圍。就Vth偏差的3σ值進(jìn)行比較的話，ELA為0.6V左右，而SPC僅為0.2V多，在實(shí)際的面板顯示中不均現(xiàn)象并不明顯。
電子紙：惠普發(fā)布全新概念的全彩電子紙
在電子紙分會(huì)上，美國(guó)惠普（HP）發(fā)布了全新概念的全彩電子紙（論文序號(hào)：EP4-1）。在類似于蜂窩的六角形單元中配置黃色、青色和洋紅墨水，并將如下兩種狀態(tài)分開使用：墨水暈染到整個(gè)單元的狀態(tài)；以及將墨水聚集到單元中配置的離散點(diǎn)上，結(jié)果幾乎全部變白的狀態(tài)。背板采用IGZO TFT。(特約撰稿人：松枝 洋二郎，友達(dá)光電）
圖1：惠普的電子紙（論文序號(hào)：EP4-1）
正在進(jìn)行單色演示。通過電路擦寫后經(jīng)過幾十秒，對(duì)比度就會(huì)下降，因此要想將圖像保持住，目前需要更新驅(qū)動(dòng)。（點(diǎn)擊放大）
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