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談談有機薄膜晶體管液晶顯示技術
日期:2011-09-05

TFT-LCD
               TFT-LCD是薄膜晶體管 液晶顯示  器。TFT-LCD技術是微電子技術與液晶顯示器技術巧妙結合的一種技術。人們利用在Si上進行微電子精細加工的技術,移植到在大面積玻璃上進行TFT陣列的加工,再將該陣列基板與另一片帶彩色濾色膜的基板,利用與業已成熟的LCD技術,形成一個液晶盒相結合,再經過后工序如偏光片貼覆等過程,最后形成液晶顯示器(屏)。

OTFT-LCD                
      OTFT-LCD是有機薄膜晶體管液晶顯示器。傳統的TFT-LCD受材料的影響,只能以平面方式顯示,無法做到很有彈性的彎曲顯示。OTFT-LCD由于使用有機材料,具有可彎曲顯示的特點,因此不但耐沖擊,而且重量輕  、體積小。這項技術的突破,不僅改變了顯示器的外觀,應用環境也因此大為擴展且多樣化。
              
      2006年12月,中國科學院長春應用化學所承擔的“有機TFT器件研究”項目通過驗收。“有機TFT器件”全稱是“有機薄膜晶體管液晶顯示器(OTFT-LCD)”。OTFT的出現,將對現有非晶硅TFT形成有力競爭是不言而喻的。不僅如此,它還將是新一代柔性顯示的核心技術,使用柔性顯示技術制造的顯示屏可以像畫布一樣卷曲,并可能像液晶顯示器一樣成為未來顯示器世界的重要一員。OTFT研究的突破,使TFT技術遭遇前所未有的挑戰,但是OTFT能否掀起顯示領域新一輪技術革命,還要看其是否能夠順利實現產業化。

              

 OTFT器件研究取得突破                
      傳統的TFT-LCD受材料的影響,只能以平面方式顯示,無法做到很有彈性的彎曲顯示。相對的,OTFT-LCD由于使用有機材料,具有可彎曲顯示的特點,因此不但耐沖擊,而且重量輕、體積小。這項技術的突破,不僅改變了顯示器的外觀,應用環境也因此大為擴展且多樣化。同時,采用類似于報紙印刷工藝的卷帶式工藝將顯示器印刷在塑料薄片上,可極大地降低生產成本。 

              
      中國科學院長春應用化學所專家閆東航介紹說,OTFT的特點一是與TFT相比成本低,二是可以實現柔性顯示,目前OTFT最大的缺點是材料的遷移率比較低,穩定性比較差。

              
      盡管OTFT在性能和穩定性等方面還無法與傳統的無機晶體管相比,但它具有質輕、價廉、柔韌性好的優點,在各種顯示裝置以及存儲器件方面顯示了較好的應用前景。國際上開展OTFT研究已近20年,但如何設計與加工高功能的器件、如何降低加工工藝成本、如何合成兼具高遷移率與環境穩定性的有機半導體材料等,一直是研究瓶頸。

              
      中國科學院長春應用化學所專家閆東航在接受記者采訪時介紹說,他們的研究項目針對OTFT綜合性能提高和OTFT-LCD集成的需要,采用有機半導體金屬酞菁和新型器件結構,對提高遷移率、穩定性和集成加工工藝進行了有成效的探索和研究。“金屬酞菁是很穩定的材料,但遷移率低,我們選擇在穩定的材料上提高遷移率的辦法研發產品,達到了目前這一比較理想的狀態,遷移率達到0.2cm2/Vs,完全可以與目前的非晶硅TFT媲美。歷經多年的努力,我們在顯示器件加工工藝、有機薄膜制備、材料合成關鍵環節上都取得了突破。”

              
      專家認為,研發OTFT主要的原因是信息技術的發展對新技術提出了更高的要求。無論是現有的市場還是今后一些潛在的市場以及特殊行業的需求,對新的顯示技術都提出了更高的要求,實際上國外也一直在研究OTFT技術,但都沒有特別大的突破。

 
      天津理工大學理學院院長印壽根在接受記者采訪時強調,OTFT可以說是引領下一代信息顯示的一次革命的技術,其應用前景非常廣泛,雖然國外報道很少,但我們可以通過航空航天以及軍事領域的產品,推測出國外已經在應用了,但商業化應用還沒有。“中國科學院長春應用化學所一直在做這方面的研究,這次通過鑒定表現出來的局部的指標,應該說在國際上也是領先的,所以對中科院長春應用化學所的研究結果,我認為其產生的作用是毋庸置疑的,今后如果產業化,對市場的拉動作用也是沒有問題的。”印壽根強調。
              

應用可從低端產品切入
              
      記者在采訪中了解到,到目前為止,OTFT在國際上也屬于前沿技術,有人認為這一技術的產業化離我們還很遙遠,對此,印壽根認為,這個問題要從兩方面看,一方面是因為這一技術太前沿了,國際上到目前為止還沒有進入到普通的商業化應用,報道這一領域發展狀況的文章也很少,從指標上我們還看不到商業化的應用,這也就影響了我們對這一問題的判斷。另一方面,目前傳統技術的應用非常強勢 ,所以就有可能對新興的技術產生習慣性的排斥,認同感不夠。正是由于這兩方面的原因,使很多人覺得這一技術的產業化三五年內不會解決,實際上,特別是做科學研究的人員,應該更廣泛地看待這一問題,很多技術的突破都是我們無法想象的,我們自己必須突破自己,承認新技術的發展。國家“863”計劃已經在有意識地涉及這方面的研究,另外,2007年國家自然科學基金的重點項目也明確提出來,有機場效應晶體管的基礎研究和應用探索。

              
      OTFT現在的作用很明顯,更重要的是未來的作用更是不可估量。印壽根認為,開拓應用市場可能是科研人員和技術人員的弱項,因此必須要與生產廠家聯合起來,OTFT的應用可以從簡單的低端產品切入,比如視頻應用,如手機、數碼相機、MP3、MP4等,這些應用要求不是很高,完全可以打進去。OTFT有很多新的特點,超薄、省電、邏輯開關清晰、溫度要求低,如果生產穩定,完全可以應用于LCD中。我們知道TFT工藝復雜,價格高,如果OTFT替代TFT用在液晶中,那么價格就可以下降很多。另外,OTFT最適合的應用就是柔性顯示。

              
      作為新的技術,到目前為止,我國在研發方面并不落后,可以說還具有很多優勢,如何發揮我們的優勢更加科學地發展,印壽根認為,從大的層面講,國家的技術創新要做更高層次的規劃,“我們在做科技創新時膽子不夠大,或說還是延續了以前的思路,比如,LED照明投了很多錢,我認為,很有可能成為液晶的翻版、CPU的翻版,為什么這樣講,因為LED的核心技術并沒有掌握在我們的手中,我們只是做一些下游的封裝,實際上這樣做毫無意義,但是各地方還在拼命投錢,真正在做技術創新的,比如有機LED我們反而不投錢。如果OTFT的技術指標達到了現在報道的要求,在工藝的中試生產線中達到了要求穩定性和可*性,進一步到產業化的生產線上,我覺得這是真正的科技創新的內涵的體現,這才有意義,才有生命力。”印壽根強調。

 

 資金與政策支持很重要
              
      OTFT正在邁入實用化階段,整體而言,國際上在柔性電子領域的研究尚在起步階段,擁有極大的技術突破和專利申請空間。對此,天津理工大學理學院院長印壽根希望國家對這一技術引起關注。“科技創新需要長期的投入,不能今天種個東西,明天就要摘果子,希望通過各方努力,使我們的科技創新發展走上健康的發展道路。”

        中國科學院長春應用化學所專家閆東航強調,除了資金和人才,國家發展策略很重要,對于新技術產業,國家如何導向,如何支持技術創新很重要。

              
        目前國際上擁有非常強大的研發實力的公司并沒有在這方面有什么動作,對此,閆東航認為,產業發展周期決定了他們不會大規模上這一技術,像鋼鐵是60年一個周期,你剛建起來一個鋼廠,不可能把鋼爐推了重新上新鋼號,所以目前技術能力比較強的這些企業,比如三星,他會研究這一技術,但他不會推翻他的非晶硅技術,他投了上千億美元,他能輕易推翻嗎,所以只有新企業才會去做這些事,只有沒有TFT技術的國家才去做這件事,“我們做了8年的時間,在基本器件結構、原材料、基本工藝等方面都做了全面的創新,我們擁有20多項專利,圍繞這一系統進行了全面的知識產權覆蓋。”閆東航說.“目前國際上飛利浦公司以及日本、韓國等公司都在關注這一技術,他們采用的工藝路線是印刷路線,我們沒有采用印刷路線,而是走了蒸發的路線,是與傳統工藝兼容的技術路線,這樣可生產性比較好。”閆東航介紹。

               
      同時,閆東航強調:“我們現在做液晶的過程是一個追趕的過程,我們現在做5代線而人家已經做8代了,我們原材料的價格與產品的銷售價格比較接近,利潤空間比較小,所以現有5代線的企業都非常困難,如果采用新的技術,無論是在知識產權上,還是在產品的價格方面,都具有非常強的競爭優勢。”


 就整個OTFT技術發展來看,還處在即將
      產業化的前夜,仍然存在很多的技術瓶頸,但是不可否認,在這一領域我們是有話語權的,特別是在知識產權方面,我們的優勢明顯,如何抓住優勢,發展這一產業還需要國家和產業界的共同努力。        

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