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有机TFT的实用化进程迈腾配件微电子丝印片材指环螺旋线Frc

发布时间:2023-12-18 14:03:59 阅读: 来源:床护栏厂家
有机TFT的实用化进程迈腾配件微电子丝印片材指环螺旋线Frc

有机TFT的实用化进程

美国Plastic Logic备受关注的全球首款有机TFT电子书终端预计将推迟到2010年夏季供货。作为一款有望为FPD开辟新的可能性的商品,其供货的推迟令人颇感遗憾,不过说实话,有机TFT要进入全面量产阶段,也许还的确为时尚早。① 将百分表打在钳座的中心部位为何要采用有机TFT?真的必须是有机TFT吗?这样的疑问经常出现在笔者脑中。

Plastic Logic曾在2009年6月举行的显示器领域最大的学会“SID”上发表过主题演讲。其发表资料宣称,该公司的制造工艺可使用低价位的PET(Polyethylene Terephthalate)底板,能够使用基于标准FPD生产设备的印刷工序来制造有机TFT阵列。而且该公司认为,利用变形校正技术还可实现大尺寸化。不过,该公司并未公布具体的技术内容,因此详细情况不得而知。

对此,可供参考的是2005年举行的显示器相关学会“IDW/AD'05”上发表的论文,做法是在PET底板上形成聚芴类有机半导体层,并在上面涂布聚合物绝缘膜,由此形成TFT。这是一种像素电极也采用导电性聚合物(PEDOT/PSS),完全以涂布工艺直接进行印刷的极为前卫的技术。假如利用这一技术开始量产的话,就会实现巨大突破。不过,凭自己长年从事FPD研究的经验来看,笔者感觉要想解决成本及可靠性问题,进而实现全面普及,还需要相当长的时间。

有机TFT的应用范围

以前业界就在对有机TFT进行各种应用研究,但有机TFT实际能够在什么领域发挥出无机TFT所不能实现的优势呢?图1根据可以组合的技术,对有机TFT的应用领域进行了大致分类。在该图中,越往下的领域,其技术上的难度就越高(也就是说,对TFT的性能要求就越严格)。

图1:有机TFT的应用范围该图

其中,最被看好的是与电泳显示器(EPD:Electrophoretic Display)组合的柔性电子纸应用。电泳其环保效益10分显著显示器不以视频显示为前提,因此要求的电流值比液晶显示器(LCD:Liquid Crystal Display)低,而且擦写次数也远比LCD少,所以可大幅减缓由驱动条件造成的特性下降。虽说不是不可以应用于LCD也,但优点不如EPD那么突出。

要想应用于有机EL(OLED:Organic Light Emitting Diode)显示器的话,也许还要大幅改善特性。而应用于无线电路时,成本和性能要求会更为苛刻。

另外,在医疗器械领域应用有机TFT时,不仅期望值大,而且也存在市场。原来采用无机器件的传感器芯片等容易损坏,而且难以进行循环再利用,而只在树脂底板上构成有机物的传感器芯片既不易损坏,也可100%循环再利用,十分环保。在该领域的应用虽说技术上难度极大,但长期来看市场有望增长,对FPD技术实现新的发展也颇具意义。

柔性显示器用背板技术的比较

如果说有机TFT最看好的应用领域是EPD等柔性显示器的话,那么与其他TFT技术比较又有哪些优势呢?这里通过表1试着对其特点进行了汇总。

表1:柔性显示器用背板技术的比较 SUFTLA:Surface Free Technology by laser Annealing/Ablation(向剥离层照射激光剥离玻璃底板上的TFT后转印至另一种底板的方法。由精工爱普生开发。)。 SAIL:Self-Aligned Imprint Lithography(只需一次光刻胶印刷结合数种蚀刻即可形成TFT,因此无校正误差。由美国Phicot、美国Power Film及美国惠普(HP)组成的研究小组开发)。该表由笔者制作

虽然以前业界已利用非结晶硅(a-Si)TFT试制出了LCD、EPD及有机EL等多种柔性显示器,但遗憾的是一直未实现实用化。其最大原因在于,为了确保a-Si TFT的特性,需要在300℃以上的温度下进行等离子体CVD成膜,降低处理温度的话,特性和可靠性就会大幅降低。而氧化物半导体是以溅射法形成,因此能够在低于a-Si TFT的温度下成膜。从为了确保可靠性而公认所需的退火条件来看,可以说氧化物半导体已经具备足以使用树脂底板的可能性。也就是说,有机TFT的最大竞争对手就是氧化物TFT。

除此以外,目前还有一种将原来的低温多结晶硅(LTPS)TFT从玻璃底板转印至树脂底板上的技术。笔者认为,有机TFT及氧化物TFT要实现全面量产还需要时间,因此也许还可采取运用LTPS技术稳步开辟柔性市场的战略。虽然该技术在大尺寸化方面存在难度,但如果对日本大量存在的、折旧结束后的LTPS生产线进行改造,作为基于转印技术的柔性显示器专用生产线进行再利用的话,也许就可形成所希望的业务。

在有机TFT的优点中常常被人提到的一点是可用于卷对卷(RTR:Roll To Roll)生产。对于印刷行业来说,也许RTR确实是一种可有效降低成本的手段,但从制造电子器件这一目的来考虑的话,RTR反而存在成本升高的危险。其原因在于,即使是采用涂布工艺直接形成图案,也仍然要对各层进行干燥及退火处理,往往需要投入额外的成本来校正由此产生的变形及拉伸。在利用有机TFT以外的手段来实现RTR的事例中,惠普(HP)、Phicot及PowerFilm三家美国公司共同开发的“SAIL(Self-Aligned Imprint Lithography)”可谓独具特色。

该技术采用a-Si TFT而非有机半导体,因此还需使用溅射及等离子体CVD装置,但优点是只需以一次印刷形成光刻胶后再结合使用干、湿蚀刻技术,即可形成TFT元件。由于器件结构特殊,要确保成品率并不容易。但是要通过RTR来生产大面积显示器的话,定位精度就会成为致命问题国家级的重大科技创新项目主要依托企业本身投入,因此这种思路转换或许也是有必要的。

与原来的TFT相比,也许以非真空工艺(涂布工艺)直接形成图案的方法的确能够大幅降低成本,而反过来也可以说,有机TFT只有实现音乐IC这一点才会拥有存在价值。首先要能够放心地在粘贴于玻璃底板上的树脂底板上使用,这就需要开发能够确保制造出高质量产品的制造设备,在可靠性上还可经受长期保存考验的材料,以及可使这些材料的特性稳定再现出来的溶剂。

从论文发表情况看技术开发动向

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表2列出了09年显示器国际学会“SID”、“IMID”及“IDW”的口头报告会上发表的主要有机TFT应用器件的开发事例。由此可以看出,所有开发均以使用树脂底板的全印刷工艺为目标,方向上与笔者的上述观点吻合。但从实际商品的性能指标来看,阈值电压(Vth)漂移量等还不够完善,今后需要进行大幅改进。而反过来说,在这种行业技术水平下,Plastic Logic做出量产决定,其本身就是常识上难以置信的事情。

表2:2009年“SID”、“IMID”、“IDW”的口头报告会上发表的主要有机TFT应用器件 TSP-μCP:Two Step Process micro Contact Printing。fCP:Flat Contact Printing(Ink transfer with unpatterned PDMS)。DNTT:二萘并噻吩并噻吩。CYTOP:非晶态氟化树脂(旭硝子研制)。PXX:Peri-Xanthenoxanthene Derivative。PVP-OTS:在聚乙烯吡咯烷酮中混合十八烷基三氯硅烷而成。PQT-12:Poly(3,3 '''-didodecylquaterthiophene) 。该表由笔者制作。

从该表中可以看出,日本厂商在掌握技术主导权的情况不断进行气缸体着开发。另外,韩国厂商及韩国大学也有多篇论文发表,但内容多与基础性实验有关,致力于FPD试制的事例并不多。也许可以说,这些均是在最近的FPD技术中日本占有统治地位的重要领域。笔者认为,要想使有机TFT实现实用化并在实际业务中获得成功,必须要同时满足两个条件,具体为:1)要在使用树脂底板的氧化物TFT开始量产之前启动有机TFT的生产;2)即便使用树脂底板的氧化物抢先实现了量产,也要在成本上确立高尔夫鞋优势地位,(在全印刷等领域)努力夺取份额。

韩国厂商对实现有机TFT的实用化并不积极,因为他们认为氧化物TFT的实用化可能性更高。希望日本企业能够抓住这一机会,拿出勇气努力达到上述条件,重新成为FPD业界的领头羊。(end)

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