有機(jī)EL電視商品化指日可待？

SONY副社長日前在公開場(chǎng)所宣布，該公司將在2007年推出有機(jī)EL（OLED）電視，立即在顯示器業(yè)界引發(fā)一陣嘩然，業(yè)界普遍認(rèn)為SONY終于發(fā)揮引爆劑角色，新世代電視可望透過有機(jī)EL脫離紙上作業(yè)獲得實(shí)現(xiàn)。

有機(jī)EL面板基板結(jié)構(gòu)問世至今歷經(jīng)20年摸索歲月，PIONEER公司在10年前推出全球首度的有機(jī)EL面板應(yīng)用商品，小尺寸被動(dòng)式矩陣驅(qū)動(dòng)有機(jī)EL面板成為可以顯示文字的次組件，廣泛應(yīng)用在行動(dòng)電話與MP3等攜帶式電子機(jī)器等領(lǐng)域。

雖然被動(dòng)式矩陣驅(qū)動(dòng)有機(jī)EL顯示器的市場(chǎng)拓展達(dá)到巔峰狀態(tài)，不過單價(jià)卻急遽下跌，美國iSuppli市調(diào)公司甚至大膽預(yù)測(cè)，2009年被動(dòng)式矩陣驅(qū)動(dòng)有機(jī)EL顯示器的市場(chǎng)成長會(huì)停止。

一般認(rèn)為主動(dòng)式矩陣驅(qū)動(dòng)有機(jī)EL顯示器，未來可望扮演市場(chǎng)成長牽引的重責(zé)大任，尤其是動(dòng)式有機(jī)EL顯示器持續(xù)高精細(xì)化、大畫面化進(jìn)化的結(jié)果，有機(jī)EL顯示器已經(jīng)可以作文字與動(dòng)態(tài)影像顯示，因此國外業(yè)者計(jì)劃以有機(jī)EL顯示器進(jìn)軍大型電視市場(chǎng)，加上SONY副社長公開宣布加入戰(zhàn)局，未來有機(jī)EL市場(chǎng)可能會(huì)出現(xiàn)爆炸性擴(kuò)大。

SONY祭出殺手锏

長久以來家電霸主SONY公司一直利用獨(dú)自開發(fā)的顯示器技術(shù)，在電視機(jī)領(lǐng)域中縱橫數(shù)十年，2002年該公司的電視機(jī)事業(yè)收益達(dá)到巔峰之后，未順利跨入平面顯示器時(shí)代潮流，陷入經(jīng)營苦戰(zhàn)局面，直到2005年與韓國合資設(shè)立S-LCD公司之后，才逐漸扭轉(zhuǎn)惡況事業(yè)收益也暫時(shí)復(fù)原，在此前提下，有機(jī)EL顯示器成為SONY擺脫現(xiàn)狀達(dá)成完全復(fù)活的重要籌碼。

事實(shí)上SONY早在10年前就已經(jīng)展開有機(jī)EL顯示器的開發(fā)，當(dāng)時(shí)電視主流為CRT，因此SONY同時(shí)開發(fā)有機(jī)EL顯示器與場(chǎng)發(fā)射顯示器（FED: Field Emission Display），2001年開發(fā)13吋有機(jī)EL顯示器時(shí)，首度采用高輝度化技術(shù)改善顯示器面內(nèi)的輝度分布不均問題，透過電流程序方式的分布不均補(bǔ)償電路，可以同時(shí)獲得高精細(xì)、高穿透率雙重效果，2003年SONY使用4片12.1吋組合彩色濾光膜片與微型槽穴結(jié)構(gòu)，制作24吋大型顯示器。

2007年SONY的11吋寬銀幕有機(jī)EL顯示器商品化，主要原因是SONY認(rèn)為低溫復(fù)晶硅TFT基板與光罩蒸鍍等成熟技術(shù)，適合應(yīng)用在1024×600畫素有機(jī)EL面板的制作。

有關(guān)有機(jī)EL顯示器的使用壽命，SONY表示除了已經(jīng)完全排除技術(shù)問題達(dá)到實(shí)用化階段，與有機(jī)EL材料大廠出光興業(yè)共同開發(fā)也發(fā)揮重大貢獻(xiàn)。2007年兩公司同意相互共享包含有機(jī)EL材料與組件專利，并持續(xù)進(jìn)行新技術(shù)的開發(fā)。

SONY將有機(jī)EL電視視為殺手锏（Killer Application），該公司采用垂直整合方式開發(fā)有機(jī)EL顯示器，相較之下，其它有機(jī)EL顯示器開發(fā)廠商則采取水平分工方式，主要原因是這類廠商比照其它顯示組件與半導(dǎo)體發(fā)展模式，計(jì)劃未來大量提供面板給為數(shù)眾多的下游系統(tǒng)廠商，不過這種經(jīng)營模式除了必需主動(dòng)提供客戶殺手锏產(chǎn)品之外，同時(shí)還需要提供可以滿足客戶需求的面板數(shù)量。

OLED TV商品化先克服四大課題

有機(jī)EL顯示器拓展市場(chǎng)時(shí)，面臨成本比液晶電視高的嚴(yán)苛挑戰(zhàn)，因此首要條件除了輕巧、高畫質(zhì)之外，還需創(chuàng)造具有說服力的革命性優(yōu)勢(shì)。

有機(jī)EL顯示器主要特征并不是主動(dòng)發(fā)光、輕巧、高畫質(zhì)，而是具備在樹脂膜片形成有機(jī)EL膜層，制作可撓曲全彩電視的發(fā)展?jié)摿?，進(jìn)而透過印刷、噴墨技術(shù)輕易達(dá)成這類要求。

不易在價(jià)格上決定勝負(fù)的有機(jī)EL電視，提供有魅力、高附加價(jià)值的商品，反而成為各系統(tǒng)廠商可以自由發(fā)揮的空間。

SONY認(rèn)為，有機(jī)EL電視的商品化必需克服大型化、性能、成本、使用壽命四大課題，這四大課題涉及：TFT基板技術(shù)、制程技術(shù)、驅(qū)動(dòng)技術(shù)、有機(jī)EL材料技術(shù)等四大領(lǐng)域。

有關(guān)TFT基板技術(shù)，它要求擺脫傳統(tǒng)利用準(zhǔn)分子雷射退火技術(shù)制作低溫復(fù)晶硅TFT基板的方式，主要原因是準(zhǔn)分子雷射退火設(shè)備無法制作20吋以上大型基板，30吋以上基板必需開發(fā)全新材料。

有關(guān)有機(jī)EL的制程技術(shù)，主要原因是蒸鍍用光罩大型化、精細(xì)化已經(jīng)接近極限，必需開發(fā)可以低成本制作30吋以上面板的制程技術(shù)。

有關(guān)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，TFT特性分布不均、峰值電壓漂移補(bǔ)償技術(shù)必需進(jìn)行改善，主要原因是隨著畫面大型化，未來無法維持分布特性的均勻性，尤其是電流驅(qū)動(dòng)的有機(jī)EL，它的TFT特性分布均勻性直接影響輝度的均勻性，因此扮演補(bǔ)償功能驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)技巧成為成敗關(guān)鍵。

有關(guān)有機(jī)EL材料技術(shù)，基于長使用壽命的需求必需持續(xù)開發(fā)材料，尤其是抑制輝度劣化，開發(fā)高耐久性材料，即使微少電流也能夠以高電流效率發(fā)光的材料非常重要。

SONY在SID 2007同時(shí)發(fā)表了：利用微結(jié)晶（μC-Si，Micro Crystal）的TFT基板技術(shù)，以及利用LIPS（Laser Induced Pattern wise Sablimation）雷射轉(zhuǎn)寫法的制程技術(shù)，2007年CES首度公布的27.3吋有機(jī)EL電視試作機(jī)型，就是采用這兩項(xiàng)技術(shù)

有機(jī)EL近期技術(shù)發(fā)展

隨著SONY的有機(jī)EL電視商品化宣布，該公司非常積極進(jìn)行材料與制作設(shè)備的開發(fā)，此外還加快步伐與出光興業(yè)共同開發(fā)熒光材料。

有關(guān)制作設(shè)備的開發(fā)，有機(jī)EL制作設(shè)備大廠TOKKI公司利用平行擊發(fā)（Parallel shot）蒸鍍?cè)醇夹g(shù)，開發(fā)600 × 720mm大型基板用高材料利用效率的蒸鍍長膜設(shè)備，該蒸鍍長膜設(shè)備最大特征，是15％～20％的材料使用效率是傳統(tǒng)設(shè)備的2～4倍，由于該設(shè)備設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)蒸鍍?cè)?，即使基板靠近蒸鍍?cè)匆材軌蚓S持長膜的均勻性。

為拓展有機(jī)EL的應(yīng)用，可撓曲化與印刷技術(shù)的開發(fā)正積極展開。SONY在SID 2007發(fā)表樹脂膜片制成的2.5吋120 × 160畫素，分辨率80 ppi的有機(jī)EL TFT驅(qū)動(dòng)彩色面板。

上述有機(jī)EL TFT驅(qū)動(dòng)彩色面板的有機(jī)半導(dǎo)體材料為五苯（Pentacene），樹脂膜片材料為厚200μm的聚琥珀酸二乙酯（PES；Poly Ether Sulfone），SONY發(fā)表該有機(jī)EL面板主要目的，是要證實(shí)TFT絕緣膜改用有機(jī)材料，即使彎曲狀態(tài)仍然可以顯示影像。

SONY還開發(fā)有機(jī)TFT的微細(xì)加工、不使用溶媒的加工技術(shù)，具體開發(fā)內(nèi)容是直接與無傷害性的半導(dǎo)體層、有機(jī)TFT的電流層接觸時(shí)，可以降低寄生阻抗的電極結(jié)構(gòu)，以及經(jīng)過微細(xì)化制程仍具備有機(jī)絕緣膜，可以實(shí)現(xiàn)1670萬色全彩顯示等等。

傳統(tǒng)液晶電視用液晶面板制造設(shè)備已經(jīng)跨入第八代（2200 × 2500mm），低溫復(fù)晶硅面板制造設(shè)備卻停留在第四代（730 × 920mm），40吋面板第八代設(shè)備可能取8片，第四代只能取1片，換句話說，利用低溫復(fù)晶硅（p-Si）制作有機(jī)EL時(shí)，它的制作成本勢(shì)必比液晶面板高，如果改用一般非晶硅（a-Si）制作TFT有機(jī)EL面板，TFT的峰值電壓漂移非常大，不易使有機(jī)EL長時(shí)間穩(wěn)定發(fā)光，因此SONY利用dLTA（diode Laser Thermal Anneal）的紅外雷射二極管對(duì)非晶硅進(jìn)行退火處理，藉此提高硅的結(jié)晶性，因?yàn)榉逯惦妷旱木w管特性穩(wěn)定度，對(duì)硅材料的結(jié)晶性有依存性。[!--empirenews.page--]

上述利用微結(jié)晶（μC-Si）制作的TFT基板，它的峰值電壓漂移比傳統(tǒng)非晶硅（a-Si）低一位數(shù)，穩(wěn)定性幾乎與低溫復(fù)晶硅（p-Si）相同。

三星/飛利浦公司在SID 2007發(fā)表利用固相長膜技術(shù)，取代準(zhǔn)紛子雷射退火方式制成的有機(jī)EL面板，由于固相長膜技術(shù)可以獲得p通道（channel）TFT特性，因此該公司認(rèn)為固相長膜技術(shù)適合應(yīng)用在所有尺寸的有機(jī)EL面板制作。

有關(guān)使用金屬觸媒促進(jìn)玻璃基板面內(nèi)方向長晶的MILC（Metal Induced Crystallization）技術(shù)發(fā)展，由于制作后金屬觸媒會(huì)殘留在TFT組件內(nèi)部，造成TFT可靠性劣化，因此香港科技大學(xué)在SID2007發(fā)表解決技術(shù)，它是在鈍化層（Passivation）設(shè)置孔穴，利用該孔穴去除鎳金屬觸媒。

實(shí)用化有機(jī)EL面板大多透過遮光光罩在真空中進(jìn)行蒸鍍，依序涂布RGB三種有機(jī)EL材料，隨著有機(jī)EL面板的大型化，遮光光罩歪曲變形問題越來越嚴(yán)重，無法維持涂布圖案要求的精度，因此SONY開發(fā)LIPS（Laser Induced Pattern wise Sablimation）雷射轉(zhuǎn)技術(shù)，它是在將雷射照射在已經(jīng)涂布發(fā)光材料的玻璃表面所構(gòu)成寄生體（donor）基板使發(fā)光材料升華，接著再轉(zhuǎn)印到設(shè)置在對(duì)向位置的TFT基板表面，此時(shí)若對(duì)長膜部位照射選擇性雷射，可以獲得無光罩的圖案。

不過，LIPS法是在大氣中直接將發(fā)光材料轉(zhuǎn)印到TFT基板表面，因此會(huì)有水份、氣體混入造成特性劣化的困擾，必需在真空中使寄生基板密貼于TFT基板，接著使TFT基板上的PDL，亦即包圍在外壁的內(nèi)部減壓，消除造成劣化要因的混入。

美國杜邦顯示器公司則發(fā)表溶液化有機(jī)EL材料涂布技術(shù)。以往大多使用容易溶解于溶媒的高分子系有機(jī)EL材料，不過高分子系有機(jī)EL材料的發(fā)光效率與使用壽命，都比低分子系有機(jī)EL材料低。

杜邦公司發(fā)現(xiàn)可以溶解于溶媒的低分子系有機(jī)EL材料，同時(shí)開發(fā)可以同時(shí)進(jìn)行長膜與圖案化的溶液涂布技術(shù)，它是透過有機(jī)EL材料底部聚合物層的濕潤性控制，在已經(jīng)提高濕潤性領(lǐng)域可以涂布有機(jī)EL發(fā)光材料，同時(shí)進(jìn)行長膜與圖案化作業(yè)。

該公司利用上述涂布技術(shù)，在SID2007發(fā)表6.1吋，420 × 240畫素，分辨率80ppi的低分子系主動(dòng)型矩陣驅(qū)動(dòng)有機(jī)EL面板。

杜邦公司曾經(jīng)試算采取溶液涂布技術(shù)的制作成本削減效果，發(fā)現(xiàn)雖然有機(jī)EL面板的制作成本比傳統(tǒng)光罩蒸鍍法高，不過改用溶液涂布方式反而比液晶顯示器低，而且隨著玻璃基板的大型化，反而更容易發(fā)揮溶液涂布方式的成本優(yōu)勢(shì)。

三星則舍棄三色有機(jī)EL材料的依序涂布方式，采用白光有機(jī)EL與彩色濾光膜片組合，這種使用彩色濾光膜片的方式會(huì)犧牲光線穿透率，為克服該缺點(diǎn)該公司采用RGB加上白色的4四次畫素（sub pixel）構(gòu)成的色彩配列，藉此彌補(bǔ)光線穿透率降低的缺點(diǎn)。

該公司利用上述新技術(shù)制作14.1吋，1280 × 768畫素，與80％以上NTSC色再現(xiàn)范圍特性。

有關(guān)TFT特性分布與峰值電壓漂移的補(bǔ)償技術(shù)，主要是將外置的驅(qū)動(dòng)IC內(nèi)建于補(bǔ)償電路。LG飛利浦與柯達(dá)兩公司在SID 2007發(fā)表GMC（Global Mura Compensation）補(bǔ)償技術(shù)，同時(shí)還推出利用該技術(shù)制作的3吋低溫復(fù)晶硅（p-Si）TFT驅(qū)動(dòng)有機(jī)EL面板。

由于補(bǔ)償電路內(nèi)崁單結(jié)晶硅芯片，因此適應(yīng)于任何邏輯電路，它可以輕易支持所有輝度不均（MURA）問題，而且不需追加TFT電路可以使畫素結(jié)構(gòu)單純化，對(duì)TFT面板的制作成本削減非常有利。

柯達(dá)公司利用上述技術(shù)完成有機(jī)EL面板的量產(chǎn)化與客戶評(píng)鑒，根據(jù)評(píng)鑒結(jié)果顯示幾乎所有客戶都認(rèn)為有機(jī)EL面板的輝度均勻性與傳統(tǒng)液晶面板一致。

九州島大學(xué)服部勵(lì)治助教認(rèn)為外置校正用記憶IC，可以更精確進(jìn)行輝度均勻性補(bǔ)償，尤其是大型面板若與小尺寸面板比較時(shí)，這種方法可以使面板整體的周邊LSI成本比率大幅降低，對(duì)抑制面板制作成本非常有效。

上述適合應(yīng)用在30吋以上有機(jī)EL面板的制作技術(shù)與驅(qū)動(dòng)技術(shù)定案之后，接著焦點(diǎn)幾乎都集中在發(fā)光效率與使用壽命兩課題。

事實(shí)上，材料業(yè)者并未袖手旁觀，例如對(duì)發(fā)光材料開發(fā)與周邊有機(jī)材料改善都非常積極的出光興產(chǎn)，采用全新的電子輸送材料與電洞注入材料，獲利驅(qū)動(dòng)電壓降低、輝度的電流效率提升等多重效益。

該公司透過有機(jī)EL組件膜層結(jié)構(gòu)的最佳化設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)可以使組件壽命延長的方法。

此外，有機(jī)EL面板廠商同時(shí)與復(fù)數(shù)材料廠商合作，組件廠商提示組件結(jié)構(gòu)并鎖定開發(fā)項(xiàng)目，合作業(yè)者則提供最擅長的技術(shù)，藉此縮短開發(fā)過程。例如SONY與出光興產(chǎn)的合作案例，出光興產(chǎn)的開發(fā)成果可以提供給SONY以外的廠商，主要理由是材料廠商拓展商機(jī)可以加速開發(fā)時(shí)程，組件廠商也能夠獲得新材料，這比以往獨(dú)占開發(fā)成果更容易獲得商業(yè)利益。