有機(jī)薄膜晶體管液晶顯示技術(shù)淺析

　　TFT-LCD

TFT-LCD是薄膜晶體管液晶顯示器。TFT-LCD技術(shù)是微電子技術(shù)與液晶顯示器技術(shù)巧妙結(jié)合的一種技術(shù)。人們利用在Si上進(jìn)行微電子精細(xì)加工的技術(shù)，移植到在大面積玻璃上進(jìn)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(yè)已成熟的LCD技術(shù)，形成一個液晶盒相結(jié)合，再經(jīng)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(jī)薄膜晶體管液晶顯示器。傳統(tǒng)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(jī)材料，具有可彎曲顯示的特點(diǎn)，因此不但耐沖擊，而且重量輕、體積小。這項(xiàng)技術(shù)的突破，不僅改變了顯示器的外觀，應(yīng)用環(huán)境也因此大為擴(kuò)展且多樣化。

2006年12月，中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)所承擔(dān)的“有機(jī)TFT器件研究”項(xiàng)目通過驗(yàn)收。“有機(jī)TFT器件”全稱是“有機(jī)薄膜晶體管液晶顯示器（OTFT-LCD）”。OTFT的出現(xiàn)，將對現(xiàn)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(shù)，使用柔性顯示技術(shù)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(shù)遭遇前所未有的挑戰(zhàn)，但是OTFT能否掀起顯示領(lǐng)域新一輪技術(shù)革命，還要看其是否能夠順利實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

OTFT器件研究取得突破

傳統(tǒng)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(jī)材料，具有可彎曲顯示的特點(diǎn)，因此不但耐沖擊，而且重量輕、體積小。這項(xiàng)技術(shù)的突破，不僅改變了顯示器的外觀，應(yīng)用環(huán)境也因此大為擴(kuò)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(chǎn)成本。

中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)所專家閆東航介紹說，OTFT的特點(diǎn)一是與TFT相比成本低，二是可以實(shí)現(xiàn)柔性顯示，目前OTFT最大的缺點(diǎn)是材料的遷移率比較低，穩(wěn)定性比較差。

盡管OTFT在性能和穩(wěn)定性等方面還無法與傳統(tǒng)的無機(jī)晶體管相比，但它具有質(zhì)輕、價廉、柔韌性好的優(yōu)點(diǎn)，在各種顯示裝置以及存儲器件方面顯示了較好的應(yīng)用前景。國際上開展OTFT研究已近20年，但如何設(shè)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(huán)境穩(wěn)定性的有機(jī)半導(dǎo)體材料等，一直是研究瓶頸。

中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)所專家閆東航在接受記者采訪時介紹說，他們的研究項(xiàng)目針對OTFT綜合性能提高和OTFT-LCD集成的需要，采用有機(jī)半導(dǎo)體金屬酞菁和新型器件結(jié)構(gòu)，對提高遷移率、穩(wěn)定性和集成加工工藝進(jìn)行了有成效的探索和研究。“金屬酞菁是很穩(wěn)定的材料，但遷移率低，我們選擇在穩(wěn)定的材料上提高遷移率的辦法研發(fā)產(chǎn)品，達(dá)到了目前這一比較理想的狀態(tài)，遷移率達(dá)到0.2cm2/Vs，完全可以與目前的非晶硅TFT媲美。歷經(jīng)多年的努力，我們在顯示器件加工工藝、有機(jī)薄膜制備、材料合成關(guān)鍵環(huán)節(jié)上都取得了突破。”

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

天津理工大學(xué)理學(xué)院院長印壽根在接受記者采訪時強(qiáng)調(diào)，OTFT可以說是引領(lǐng)下一代信息顯示的一次革命的技術(shù)，其應(yīng)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(lǐng)域的產(chǎn)品，推測出國外已經(jīng)在應(yīng)用了，但商業(yè)化應(yīng)用還沒有。“中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)所一直在做這方面的研究，這次通過鑒定表現(xiàn)出來的局部的指標(biāo)，應(yīng)該說在國際上也是領(lǐng)先的，所以對中科院長春應(yīng)用化學(xué)所的研究結(jié)果，我認(rèn)為其產(chǎn)生的作用是毋庸置疑的，今后如果產(chǎn)業(yè)化，對市場的拉動作用也是沒有問題的。”印壽根強(qiáng)調(diào)。

　　應(yīng)用可從低端產(chǎn)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(shù)，有人認(rèn)為這一技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化離我們還很遙遠(yuǎn)，對此，印壽根認(rèn)為，這個問題要從兩方面看，一方面是因?yàn)檫@一技術(shù)太前沿了，國際上到目前為止還沒有進(jìn)入到普通的商業(yè)化應(yīng)用，報道這一領(lǐng)域發(fā)展?fàn)顩r的文章也很少，從指標(biāo)上我們還看不到商業(yè)化的應(yīng)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(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用非常強(qiáng)勢，所以就有可能對新興的技術(shù)產(chǎn)生習(xí)慣性的排斥，認(rèn)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(shù)的產(chǎn)業(yè)化三五年內(nèi)不會解決，實(shí)際上，特別是做科學(xué)研究的人員，應(yīng)該更廣泛地看待這一問題，很多技術(shù)的突破都是我們無法想象的，我們自己必須突破自己，承認(rèn)新技術(shù)的發(fā)展。國家“863”計劃已經(jīng)在有意識地涉及這方面的研究，另外，2007年國家自然科學(xué)基金的重點(diǎn)項(xiàng)目也明確提出來，有機(jī)場效應(yīng)晶體管的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用探索。

OTFT現(xiàn)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(rèn)為，開拓應(yīng)用市場可能是科研人員和技術(shù)人員的弱項(xiàng)，因此必須要與生產(chǎn)廠家聯(lián)合起來，OTFT的應(yīng)用可以從簡單的低端產(chǎn)品切入，比如視頻應(yīng)用，如手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、MP3、MP4等，這些應(yīng)用要求不是很高，完全可以打進(jìn)去。OTFT有很多新的特點(diǎn)，超薄、省電、邏輯開關(guān)清晰、溫度要求低，如果生產(chǎn)穩(wěn)定，完全可以應(yīng)用于LCD中。我們知道TFT工藝復(fù)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(yīng)用就是柔性顯示。

作為新的技術(shù)，到目前為止，我國在研發(fā)方面并不落后，可以說還具有很多優(yōu)勢，如何發(fā)揮我們的優(yōu)勢更加科學(xué)地發(fā)展，印壽根認(rèn)為，從大的層面講，國家的技術(shù)創(chuàng)新要做更高層次的規(guī)劃，“我們在做科技創(chuàng)新時膽子不夠大，或說還是延續(xù)了以前的思路，比如，LED照明投了很多錢，我認(rèn)為，很有可能成為液晶的翻版、CPU的翻版，為什么這樣講，因?yàn)長ED的核心技術(shù)并沒有掌握在我們的手中，我們只是做一些下游的封裝，實(shí)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(shù)創(chuàng)新的，比如有機(jī)LED我們反而不投錢。如果OTFT的技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了現(xiàn)在報道的要求，在工藝的中試生產(chǎn)線中達(dá)到了要求穩(wěn)定性和可行性，進(jìn)一步到產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)線上，我覺得這是真正的科技創(chuàng)新的內(nèi)涵的體現(xiàn)，這才有意義，才有生命力。”印壽根強(qiáng)調(diào)。[!--empirenews.page--]

　　資金與政策支持很重要

OTFT正在邁入實(shí)用化階段，整體而言，國際上在柔性電子領(lǐng)域的研究尚在起步階段，擁有極大的技術(shù)突破和專利申請空間。對此，天津理工大學(xué)理學(xué)院院長印壽根希望國家對這一技術(shù)引起關(guān)注。“科技創(chuàng)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(chuàng)新發(fā)展走上健康的發(fā)展道路。”

中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)所專家閆東航強(qiáng)調(diào)，除了資金和人才，國家發(fā)展策略很重要，對于新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，國家如何導(dǎo)向，如何支持技術(shù)創(chuàng)新很重要。

目前國際上擁有非常強(qiáng)大的研發(fā)實(shí)力的公司并沒有在這方面有什么動作，對此，閆東航認(rèn)為，產(chǎn)業(yè)發(fā)展周期決定了他們不會大規(guī)模上這一技術(shù)，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(shù)能力比較強(qiáng)的這些企業(yè)，比如三星，他會研究這一技術(shù)，但他不會推翻他的非晶硅技術(shù)，他投了上千億美元，他能輕易推翻嗎，所以只有新企業(yè)才會去做這些事，只有沒有TFT技術(shù)的國家才去做這件事，“我們做了8年的時間，在基本器件結(jié)構(gòu)、原材料、基本工藝等方面都做了全面的創(chuàng)新，我們擁有20多項(xiàng)專利，圍繞這一系統(tǒng)進(jìn)行了全面的知識產(chǎn)權(quán)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(guān)注這一技術(shù)，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(fā)的路線，是與傳統(tǒng)工藝兼容的技術(shù)路線，這樣可生產(chǎn)性比較好。”閆東航介紹。

同時，閆東航強(qiáng)調(diào)：“我們現(xiàn)在做液晶的過程是一個追趕的過程，我們現(xiàn)在做5代線而人家已經(jīng)做8代了，我們原材料的價格與產(chǎn)品的銷售價格比較接近，利潤空間比較小，所以現(xiàn)有5代線的企業(yè)都非常困難，如果采用新的技術(shù)，無論是在知識產(chǎn)權(quán)上，還是在產(chǎn)品的價格方面，都具有非常強(qiáng)的競爭優(yōu)勢。”

就整個OTFT技術(shù)發(fā)展來看，還處在即將產(chǎn)業(yè)化的前夜，仍然存在很多的技術(shù)瓶頸，但是不可否認(rèn)，在這一領(lǐng)域我們是有話語權(quán)的，特別是在知識產(chǎn)權(quán)方面，我們的優(yōu)勢明顯，如何抓住優(yōu)勢，發(fā)展這一產(chǎn)業(yè)還需要國家和產(chǎn)業(yè)界的共同努力。