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谈谈有机薄膜晶体管液晶显示技术
日期:2011-09-05

TFT-LCD
               TFT-LCD是薄膜晶体管 液晶显示  器。TFT-LCD技术是微电子技术与液晶显示器技术巧妙结合的一种技术。人们利用在Si上进行微电子精细加工的技术,移植到在大面积玻璃上进行TFT阵列的加工,再将该阵列基板与另一片带彩色滤色膜的基板,利用与业已成熟的LCD技术,形成一个液晶盒相结合,再经过后工序如偏光片贴覆等过程,最后形成液晶显示器(屏)。

OTFT-LCD                
      OTFT-LCD是有机薄膜晶体管液晶显示器。传统的TFT-LCD受材料的影响,只能以平面方式显示,无法做到很有弹性的弯曲显示。OTFT-LCD由于使用有机材料,具有可弯曲显示的特点,因此不但耐冲击,而且重量轻  、体积小。这项技术的突破,不仅改变了显示器的外观,应用环境也因此大为扩展且多样化。
              
      2006年12月,中国科学院长春应用化学所承担的“有机TFT器件研究”项目通过验收。“有机TFT器件”全称是“有机薄膜晶体管液晶显示器(OTFT-LCD)”。OTFT的出现,将对现有非晶硅TFT形成有力竞争是不言而喻的。不仅如此,它还将是新一代柔性显示的核心技术,使用柔性显示技术制造的显示屏可以像画布一样卷曲,并可能像液晶显示器一样成为未来显示器世界的重要一员。OTFT研究的突破,使TFT技术遭遇前所未有的挑战,但是OTFT能否掀起显示领域新一轮技术革命,还要看其是否能够顺利实现产业化。

              

 OTFT器件研究取得突破                
      传统的TFT-LCD受材料的影响,只能以平面方式显示,无法做到很有弹性的弯曲显示。相对的,OTFT-LCD由于使用有机材料,具有可弯曲显示的特点,因此不但耐冲击,而且重量轻、体积小。这项技术的突破,不仅改变了显示器的外观,应用环境也因此大为扩展且多样化。同时,采用类似于报纸印刷工艺的卷带式工艺将显示器印刷在塑料薄片上,可极大地降低生产成本。 

              
      中国科学院长春应用化学所专家闫东航介绍说,OTFT的特点一是与TFT相比成本低,二是可以实现柔性显示,目前OTFT最大的缺点是材料的迁移率比较低,稳定性比较差。

              
      尽管OTFT在性能和稳定性等方面还无法与传统的无机晶体管相比,但它具有质轻、价廉、柔韧性好的优点,在各种显示装置以及存储器件方面显示了较好的应用前景。国际上开展OTFT研究已近20年,但如何设计与加工高功能的器件、如何降低加工工艺成本、如何合成兼具高迁移率与环境稳定性的有机半导体材料等,一直是研究瓶颈。

              
      中国科学院长春应用化学所专家闫东航在接受记者采访时介绍说,他们的研究项目针对OTFT综合性能提高和OTFT-LCD集成的需要,采用有机半导体金属酞菁和新型器件结构,对提高迁移率、稳定性和集成加工工艺进行了有成效的探索和研究。“金属酞菁是很稳定的材料,但迁移率低,我们选择在稳定的材料上提高迁移率的办法研发产品,达到了目前这一比较理想的状态,迁移率达到0.2cm2/Vs,完全可以与目前的非晶硅TFT媲美。历经多年的努力,我们在显示器件加工工艺、有机薄膜制备、材料合成关键环节上都取得了突破。”

              
      专家认为,研发OTFT主要的原因是信息技术的发展对新技术提出了更高的要求。无论是现有的市场还是今后一些潜在的市场以及特殊行业的需求,对新的显示技术都提出了更高的要求,实际上国外也一直在研究OTFT技术,但都没有特别大的突破。

 
      天津理工大学理学院院长印寿根在接受记者采访时强调,OTFT可以说是引领下一代信息显示的一次革命的技术,其应用前景非常广泛,虽然国外报道很少,但我们可以通过航空航天以及军事领域的产品,推测出国外已经在应用了,但商业化应用还没有。“中国科学院长春应用化学所一直在做这方面的研究,这次通过鉴定表现出来的局部的指标,应该说在国际上也是领先的,所以对中科院长春应用化学所的研究结果,我认为其产生的作用是毋庸置疑的,今后如果产业化,对市场的拉动作用也是没有问题的。”印寿根强调。
              

应用可从低端产品切入
              
      记者在采访中了解到,到目前为止,OTFT在国际上也属于前沿技术,有人认为这一技术的产业化离我们还很遥远,对此,印寿根认为,这个问题要从两方面看,一方面是因为这一技术太前沿了,国际上到目前为止还没有进入到普通的商业化应用,报道这一领域发展状况的文章也很少,从指标上我们还看不到商业化的应用,这也就影响了我们对这一问题的判断。另一方面,目前传统技术的应用非常强势 ,所以就有可能对新兴的技术产生习惯性的排斥,认同感不够。正是由于这两方面的原因,使很多人觉得这一技术的产业化三五年内不会解决,实际上,特别是做科学研究的人员,应该更广泛地看待这一问题,很多技术的突破都是我们无法想象的,我们自己必须突破自己,承认新技术的发展。国家“863”计划已经在有意识地涉及这方面的研究,另外,2007年国家自然科学基金的重点项目也明确提出来,有机场效应晶体管的基础研究和应用探索。

              
      OTFT现在的作用很明显,更重要的是未来的作用更是不可估量。印寿根认为,开拓应用市场可能是科研人员和技术人员的弱项,因此必须要与生产厂家联合起来,OTFT的应用可以从简单的低端产品切入,比如视频应用,如手机、数码相机、MP3、MP4等,这些应用要求不是很高,完全可以打进去。OTFT有很多新的特点,超薄、省电、逻辑开关清晰、温度要求低,如果生产稳定,完全可以应用于LCD中。我们知道TFT工艺复杂,价格高,如果OTFT替代TFT用在液晶中,那么价格就可以下降很多。另外,OTFT最适合的应用就是柔性显示。

              
      作为新的技术,到目前为止,我国在研发方面并不落后,可以说还具有很多优势,如何发挥我们的优势更加科学地发展,印寿根认为,从大的层面讲,国家的技术创新要做更高层次的规划,“我们在做科技创新时胆子不够大,或说还是延续了以前的思路,比如,LED照明投了很多钱,我认为,很有可能成为液晶的翻版、CPU的翻版,为什么这样讲,因为LED的核心技术并没有掌握在我们的手中,我们只是做一些下游的封装,实际上这样做毫无意义,但是各地方还在拼命投钱,真正在做技术创新的,比如有机LED我们反而不投钱。如果OTFT的技术指标达到了现在报道的要求,在工艺的中试生产线中达到了要求稳定性和可*性,进一步到产业化的生产线上,我觉得这是真正的科技创新的内涵的体现,这才有意义,才有生命力。”印寿根强调。

 

 资金与政策支持很重要
              
      OTFT正在迈入实用化阶段,整体而言,国际上在柔性电子领域的研究尚在起步阶段,拥有极大的技术突破和专利申请空间。对此,天津理工大学理学院院长印寿根希望国家对这一技术引起关注。“科技创新需要长期的投入,不能今天种个东西,明天就要摘果子,希望通过各方努力,使我们的科技创新发展走上健康的发展道路。”

        中国科学院长春应用化学所专家闫东航强调,除了资金和人才,国家发展策略很重要,对于新技术产业,国家如何导向,如何支持技术创新很重要。

              
        目前国际上拥有非常强大的研发实力的公司并没有在这方面有什么动作,对此,闫东航认为,产业发展周期决定了他们不会大规模上这一技术,像钢铁是60年一个周期,你刚建起来一个钢厂,不可能把钢炉推了重新上新钢号,所以目前技术能力比较强的这些企业,比如三星,他会研究这一技术,但他不会推翻他的非晶硅技术,他投了上千亿美元,他能轻易推翻吗,所以只有新企业才会去做这些事,只有没有TFT技术的国家才去做这件事,“我们做了8年的时间,在基本器件结构、原材料、基本工艺等方面都做了全面的创新,我们拥有20多项专利,围绕这一系统进行了全面的知识产权覆盖。”闫东航说.“目前国际上飞利浦公司以及日本、韩国等公司都在关注这一技术,他们采用的工艺路线是印刷路线,我们没有采用印刷路线,而是走了蒸发的路线,是与传统工艺兼容的技术路线,这样可生产性比较好。”闫东航介绍。

               
      同时,闫东航强调:“我们现在做液晶的过程是一个追赶的过程,我们现在做5代线而人家已经做8代了,我们原材料的价格与产品的销售价格比较接近,利润空间比较小,所以现有5代线的企业都非常困难,如果采用新的技术,无论是在知识产权上,还是在产品的价格方面,都具有非常强的竞争优势。”


 就整个OTFT技术发展来看,还处在即将
      产业化的前夜,仍然存在很多的技术瓶颈,但是不可否认,在这一领域我们是有话语权的,特别是在知识产权方面,我们的优势明显,如何抓住优势,发展这一产业还需要国家和产业界的共同努力。