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OLED從前途無量到前途有亮 ————專訪臺灣交通大學陳金鑫教授

來源:光電新聞網(wǎng)        編輯:數(shù)字音視工程    2009-07-27 00:00:00     加入收藏    咨詢

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OLED從前途無量到前途有亮

  編者按:OLED被譽為顯示行業(yè)的奇葩,備受業(yè)界人士推崇,各個國家都在加緊研發(fā),力圖占領(lǐng)下一代顯示技術(shù)的制高點。臺灣是全球OLED研究起步比較早的地區(qū)之一,在全球OLED市場占有一席之地。光電新聞網(wǎng)很榮幸地在“2008年廣東(中山)LED顯示照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會”上采訪了臺灣著名的OLED專家陳金鑫教授,就OLED的技術(shù)難點與前景,大陸該如何發(fā)展OLED產(chǎn)業(yè)等話題進行了深入地探討。陳教授爽快的性格和敏捷的思維給我們留下了深刻的印象,他的很多精彩觀點值得我們?nèi)ゼ毤毱肺丁?/p>

臺灣交通大學顯示研究所 陳金鑫教授 

陳金鑫教授簡介:

  1964年東海大學化學系畢業(yè),服完兵役后,陳金鑫即赴美深造,僅花四年時間他就拿到俄克拉何馬州立大學有機化學博士學位,隨后再進入俄亥俄州州立大學及哈佛大學進行博士后研究,在1973年進入美國柯達 (Kodak) 公司。由于陳金鑫的專長為有機化學材料,在柯達服務(wù)的25年中,曾先后投入有機光導、電洞子輸送材料、雷射色素、熒光色料、光增感劑等研究,在柯達近70 篇有關(guān)OLED的專利中,陳金鑫個人就擁有高達25篇的專利;并與當時來自香港的鄧青云及中國大陸的石建民號稱“華人三劍客”,也由于他們的杰出表現(xiàn),為柯達奠定OLED界“始祖”的穩(wěn)固地位。

  記者:請問目前臺灣的OLED發(fā)展情況如何?


  陳金鑫:臺灣的OLED產(chǎn)業(yè)經(jīng)過十年的發(fā)展,一路走來,的確不易,目前在材料,制程,模組,面板化整合的技術(shù)上,臺灣已經(jīng)具備了一定的基礎(chǔ)與實力。最近由于經(jīng)濟不景氣,加上液晶顯示面板降價階段市場的壓力,有很多公司采取了保守及觀望的態(tài)度,以前有好多家轟轟烈烈地搞被動式的PM-OLED小尺寸面板,現(xiàn)在只有萊寶在還在堅持。

  記者:簡單的說,你覺得OLED的技術(shù)難點在哪里?

  陳金鑫:無可否認,目前的OLED正在朝主動(AM)的方向發(fā)展,主動式元件必需采用高性能的薄膜電晶體(如低溫多晶或微晶硅TFT),目前臺灣的TFT—LCD產(chǎn)業(yè)具備很大的優(yōu)勢。應(yīng)該說現(xiàn)在OLED本身的技術(shù)已趨成熟且已沒有不能克服的問題,剩下的問題是在量產(chǎn)的價格及市場的競爭及壓力。另外的一個主要配套元件就是在驅(qū)動方面。主動式OLED所采用的TFT主要有兩大功能:一個是開關(guān)功能,另一個是控制所注入的電流的密度。因為OLED的亮度跟電流的密度是成正比的,所以電流控制要很穩(wěn),必須均勻,稍有變動,OLED的亮度就會發(fā)生變化,人就可以感覺出來了。我覺得OLED有如一面照妖鏡,細微的顯像誤差都逃不過人的眼睛。

  反觀TFT—LCD那就寬松多了,因為它是用電壓驅(qū)動。搞有源的AMOLED,一般的液晶顯示用的無晶硅TFT是不能拿來直接用的,無晶型就是硅原子的堆疊沒有排列,影響了電子的遷移率變低。怎樣把無晶硅的TFT變成有晶硅的TFT呢?一般面板廠通常使用射頻鐳射掃描的方式,可以瞬間把硅融熔`,然后慢慢地退火再結(jié)晶,這樣就可以把無晶的TFT變成微晶或多晶硅的TFT了。多晶的TFT在局部區(qū)域內(nèi)存在有序的排列組合,電子遷移率可提高幾百倍,有了這么高的遷移率,實現(xiàn)全彩化中小尺寸AMOLED面板就沒有問題了。但在大面積無晶硅的雷射轉(zhuǎn)晶還存在有許多局部不均勻的問題有待克服,因為這些不均勻TFT的電性會影響并突出在TFT驅(qū)動和OLED的整合及系統(tǒng)化的過程中。

  為了克服這個困難,一般面板廠商是用增加薄膜電晶體,及精密的電路設(shè)計來控制輸入電流密度并進行補償。不過問題又來了,薄膜電晶體增加了以后,屏幕的開口率會因此而下降,因為薄膜電晶體把大部分的光給擋住了。原來2個薄膜電晶體的驅(qū)動、現(xiàn)在設(shè)計變?yōu)?個甚至6個,開口率從40%—50%,降到了20%以下。為了解決這個問題,最常用的方法是把OLED的結(jié)構(gòu)從下發(fā)光改為頂發(fā)光。以前反射的陰極在上面,透明的玻璃在下為陽極,光可從下面出來一點問題都沒有,現(xiàn)在光要從上面本來不透明的陰極出光,問題就比較復(fù)雜,首先低功函數(shù)的陰極必須做得很薄 (要薄到10 nm左右),才可以實現(xiàn)透光,但也不能像玻璃那樣做成全透明。

  另外陽極也必須要反射,再說陰極做得很薄的話,會導致有兩個問題:一個是元件結(jié)構(gòu)復(fù)雜較難做,還有封裝也較難,會導致并影響產(chǎn)品的良率,工藝窗口也變得較窄。由于是半透光,一部分光透射,一部分反射,還有折射或繞射互相干擾,陰陽極之間就會形成光學微共振腔效應(yīng)的有趣現(xiàn)象。從而衍生一門新的研發(fā)課題叫OLED光學,解決OLED中的光學問題,要讓RGB能夠顯示出來且不影響它的亮度,光色及視角或灰階等。光學元件的設(shè)計及工藝的改良與創(chuàng)新是有一定的挑戰(zhàn),要做成亮麗的全彩化OLED,因為RGB的波長不一樣,器件結(jié)構(gòu)會變得相當復(fù)雜。總結(jié)一下就是采取頂發(fā)光,良率難控制,工藝窗口變小,容易產(chǎn)生不合格商品,也因此價格變貴。這也是OLED大廠如韓國三星,一直都在努力提升良率及降低成本方面。

  記者:對于大陸的OLED產(chǎn)業(yè)你有什么建議?

  陳金鑫:對于大陸的OLED,我覺得可以多關(guān)注OLED固態(tài)照明方面的研發(fā)及應(yīng)用。我希望政府能夠好好重視這一點,現(xiàn)在全世界都在關(guān)心綠色及新興能源的開發(fā),雖然最近油價下降了一些,但遲早會再升上來,中國的人口那么多,又處于高速發(fā)展階段,普及高效率又合乎環(huán)保的OLED照明意義重大。話說回來,大陸現(xiàn)在發(fā)展OLED面板的話,有幾個大問題要面對,一個是國內(nèi)還沒有像樣且能夠自主的TFT生產(chǎn)基礎(chǔ)。臺灣的TFT產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在卻很發(fā)達,但不要忘了這是十幾年前幾千億砸下去的賭注與結(jié)果,在這方面,大陸很落后,不論是在人才,研發(fā),生產(chǎn),管理,設(shè)計各方面。要迎頭趕上不是不可能,但時間太緊也無法救急,因為日本的十代廠明年要出貨,韓國已有八代廠,十代也在規(guī)劃中,臺灣友達由8代廠生產(chǎn)的面板也已出貨,但大陸還在建五,六代廠的規(guī)模,而且聽說技術(shù)還控制在日本手里,令人擔憂。

  但是中國假如要搞OLED照明的話,就不需要大量TFT的投資,我們可以直接把OLED的優(yōu)勢展現(xiàn)出來。在此我必須要強調(diào)的是:OLED是目前唯一可直接做“面”光源的顯示科技,一般熱熾燈或現(xiàn)在熱門的LED都為“點”光源,而含汞的螢光燈則多為“線“光源,包括許多家用的省電燈(它是將螢光線光源卷成一團而已)。要搞照明,在英文里有一個叫Luminaire efficacy的概念,中文好像還沒有對應(yīng)的詞匯,可能是叫“可視照明度”吧。我可以解釋一下:比如看書,點光源的光照射面積太小,且不均勻,所以需用光照聚光,反射,擴散等功能輔助才能把光投射出來,真正落到書上的已大大打了折扣,而面發(fā)光的OLED照明,它不需要耗損的擴散與投射輔助,所以落在書上的光自然的就多很多,在光的利用效率方面可大大提高。OLED燈還可以直接控制明暗(Fully dimmable)且可做到柔性顯示,不一定要平的,可以用到多種場合及特殊需求(見圖二)。目前的熱熾燈(白熾燈)流明效率太低,熒光管里面又有水銀,污染環(huán)境,會逐漸被淘汰。日本已經(jīng)宣布2010年淘汰熱熾燈,臺灣也準備在2012年跟進。所以目前比較有前景的照明主要是LED燈和未來的OLED照明。

  記者:那么你覺得OLED照明跟LED相比又有什么優(yōu)缺點?

  陳金鑫:LED技術(shù)發(fā)展比較早產(chǎn)業(yè)鏈也比較完整,目前臺灣不光有芯片廠,封裝廠也有三、四十家。前段時間很熱鬧,在奧運會開幕式上,LED出名了。其實LED照明還是有它的缺點,目前藍光高效率芯片很貴,發(fā)光效率會隨著溫度的上升急劇下滑,假如室內(nèi)使用的話,經(jīng)常要放風扇,戶外的話就好一些,散熱問題沒有解決好,也會影響壽命。所以假如要把LED做成“面”光源,問題較多,一個是用到的LED顆粒數(shù)量多,二是大面積散熱問題還要繼續(xù)努力,因為LED要變成面光源必須加上反射、擴散板,均勻化及光罩,降低了LED實際的照度效率(Luminaire efficacy)而且成本會提高。但我們不能否認LED照明是目前的寵兒,這要謝謝張藝謀先生的貢獻,OLED 要迎頭趕上,還有待國內(nèi)官產(chǎn)學研大家的共同努力。如果我有緣結(jié)識這位大導演,我會鼓勵他在2010年的上海世博會或廣州的亞運會上用OLED照明做一些藝術(shù)的展示及表演,也可為OLED照明在中國的發(fā)揚光大,盡一點心力。

  總結(jié):我覺得只要中國決定推動任何科技項目,沒有不成功的。我們看到嫦娥已經(jīng)奔月,航天員已經(jīng)太空漫步,自造的飛機也已翱翔于天空,我不禁想起毛澤東充滿豪氣的《沁園春》,有感之下我將它改為“…數(shù)OLED照明,還看今朝”。

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