OLED TV技术动向一览

有机EL电视商品化指日可待？

SONY副社长日前在公开场所宣布，该公司将在2007年推出有机EL（OLED）电视，立即在显示器业界引发一阵哗然，业界普遍认为SONY终于发挥引爆剂角色，新世代电视可望透过有机EL脱离纸上作业获得实现。

有机EL面板基板结构问世至今历经20年摸索岁月，PIONEER公司在10年前推出全球首度的有机EL面板应用商品，小尺寸被动式矩阵驱动有机EL面板成为可以显示文字的次组件，广泛应用在行动电话与MP3等携带式电子机器等领域。

虽然被动式矩阵驱动有机EL显示器的市场拓展达到巅峰状态，不过单价却急遽下跌，美国iSuppli市调公司甚至大胆预测，2009年被动式矩阵驱动有机EL显示器的市场成长会停止。

一般认为主动式矩阵驱动有机EL显示器，未来可望扮演市场成长牵引的重责大任，尤其是动式有机EL显示器持续高精细化、大画面化进化的结果，有机EL显示器已经可以作文字与动态影像显示，因此国外业者计划以有机EL显示器进军大型电视市场，加上SONY副社长公开宣布加入战局，未来有机EL市场可能会出现爆炸性扩大。

SONY祭出杀手锏

长久以来家电霸主SONY公司一直利用独自开发的显示器技术，在电视机领域中纵横数十年，2002年该公司的电视机事业收益达到巅峰之后，未顺利跨入平面显示器时代潮流，陷入经营苦战局面，直到2005年与韩国合资设立S-LCD公司之后，才逐渐扭转恶况事业收益也暂时复原，在此前提下，有机EL显示器成为SONY摆脱现状达成完全复活的重要筹码。

事实上SONY早在10年前就已经展开有机EL显示器的开发，当时电视主流为CRT，因此SONY同时开发有机EL显示器与场发射显示器（FED: Field Emission Display），2001年开发13吋有机EL显示器时，首度采用高辉度化技术改善显示器面内的辉度分布不均问题，透过电流程序方式的分布不均补偿电路，可以同时获得高精细、高穿透率双重效果，2003年SONY使用4片12.1吋组合彩色滤光膜片与微型槽穴结构，制作24吋大型显示器。

2007年SONY的11吋宽银幕有机EL显示器商品化，主要原因是SONY认为低温复晶硅TFT基板与光罩蒸镀等成熟技术，适合应用在1024×600画素有机EL面板的制作。

有关有机EL显示器的使用寿命，SONY表示除了已经完全排除技术问题达到实用化阶段，与有机EL材料大厂出光兴业共同开发也发挥重大贡献。2007年两公司同意相互共享包含有机EL材料与组件专利，并持续进行新技术的开发。

SONY将有机EL电视视为杀手锏（Killer Application），该公司采用垂直整合方式开发有机EL显示器，相较之下，其它有机EL显示器开发厂商则采取水平分工方式，主要原因是这类厂商比照其它显示组件与半导体发展模式，计划未来大量提供面板给为数众多的下游系统厂商，不过这种经营模式除了必需主动提供客户杀手锏产品之外，同时还需要提供可以满足客户需求的面板数量。

OLED TV商品化先克服四大课题

有机EL显示器拓展市场时，面临成本比液晶电视高的严苛挑战，因此首要条件除了轻巧、高画质之外，还需创造具有说服力的革命性优势。

有机EL显示器主要特征并不是主动发光、轻巧、高画质，而是具备在树脂膜片形成有机EL膜层，制作可挠曲全彩电视的发展潜力，进而透过印刷、喷墨技术轻易达成这类要求。

不易在价格上决定胜负的有机EL电视，提供有魅力、高附加价值的商品，反而成为各系统厂商可以自由发挥的空间。

SONY认为，有机EL电视的商品化必需克服大型化、性能、成本、使用寿命四大课题，这四大课题涉及：TFT基板技术、制程技术、驱动技术、有机EL材料技术等四大领域。

有关TFT基板技术，它要求摆脱传统利用准分子雷射退火技术制作低温复晶硅TFT基板的方式，主要原因是准分子雷射退火设备无法制作20吋以上大型基板，30吋以上基板必需开发全新材料。

有关有机EL的制程技术，主要原因是蒸镀用光罩大型化、精细化已经接近极限，必需开发可以低成本制作30吋以上面板的制程技术。

有关驱动技术，TFT特性分布不均、峰值电压漂移补偿技术必需进行改善，主要原因是随着画面大型化，未来无法维持分布特性的均匀性，尤其是电流驱动的有机EL，它的TFT特性分布均匀性直接影响辉度的均匀性，因此扮演补偿功能驱动电路设计技巧成为成败关键。

有关有机EL材料技术，基于长使用寿命的需求必需持续开发材料，尤其是抑制辉度劣化，开发高耐久性材料，即使微少电流也能够以高电流效率发光的材料非常重要。

SONY在SID 2007同时发表了：利用微结晶（μC-Si，Micro Crystal）的TFT基板技术，以及利用LIPS（Laser Induced Pattern wise Sablimation）雷射转写法的制程技术，2007年CES首度公布的27.3吋有机EL电视试作机型，就是采用这两项技术

有机EL近期技术发展

随着SONY的有机EL电视商品化宣布，该公司非常积极进行材料与制作设备的开发，此外还加快步伐与出光兴业共同开发荧光材料。

有关制作设备的开发，有机EL制作设备大厂TOKKI公司利用平行击发（Parallel shot）蒸镀源技术，开发600 × 720mm大型基板用高材料利用效率的蒸镀长膜设备，该蒸镀长膜设备最大特征，是15％～20％的材料使用效率是传统设备的2～4倍，由于该设备设有复数个蒸镀源，即使基板靠近蒸镀源也能够维持长膜的均匀性。

为拓展有机EL的应用，可挠曲化与印刷技术的开发正积极展开。SONY在SID 2007发表树脂膜片制成的2.5吋120 × 160画素，分辨率80 ppi的有机EL TFT驱动彩色面板。

上述有机EL TFT驱动彩色面板的有机半导体材料为五苯（Pentacene），树脂膜片材料为厚200μm的聚琥珀酸二乙酯（PES；Poly Ether Sulfone），SONY发表该有机EL面板主要目的，是要证实TFT绝缘膜改用有机材料，即使弯曲状态仍然可以显示影像。

SONY还开发有机TFT的微细加工、不使用溶媒的加工技术，具体开发内容是直接与无伤害性的半导体层、有机TFT的电流层接触时，可以降低寄生阻抗的电极结构，以及经过微细化制程仍具备有机绝缘膜，可以实现1670万色全彩显示等等。

传统液晶电视用液晶面板制造设备已经跨入第八代（2200 × 2500mm），低温复晶硅面板制造设备却停留在第四代（730 × 920mm），40吋面板第八代设备可能取8片，第四代只能取1片，换句话说，利用低温复晶硅（p-Si）制作有机EL时，它的制作成本势必比液晶面板高，如果改用一般非晶硅（a-Si）制作TFT有机EL面板，TFT的峰值电压漂移非常大，不易使有机EL长时间稳定发光，因此SONY利用dLTA（diode Laser Thermal Anneal）的红外雷射二极管对非晶硅进行退火处理，藉此提高硅的结晶性，因为峰值电压的晶体管特性稳定度，对硅材料的结晶性有依存性。[!--empirenews.page--]

上述利用微结晶（μC-Si）制作的TFT基板，它的峰值电压漂移比传统非晶硅（a-Si）低一位数，稳定性几乎与低温复晶硅（p-Si）相同。

三星/飞利浦公司在SID 2007发表利用固相长膜技术，取代准纷子雷射退火方式制成的有机EL面板，由于固相长膜技术可以获得p通道（channel）TFT特性，因此该公司认为固相长膜技术适合应用在所有尺寸的有机EL面板制作。

有关使用金属触媒促进玻璃基板面内方向长晶的MILC（Metal Induced Crystallization）技术发展，由于制作后金属触媒会残留在TFT组件内部，造成TFT可靠性劣化，因此香港科技大学在SID2007发表解决技术，它是在钝化层（Passivation）设置孔穴，利用该孔穴去除镍金属触媒。

实用化有机EL面板大多透过遮光光罩在真空中进行蒸镀，依序涂布RGB三种有机EL材料，随着有机EL面板的大型化，遮光光罩歪曲变形问题越来越严重，无法维持涂布图案要求的精度，因此SONY开发LIPS（Laser Induced Pattern wise Sablimation）雷射转技术，它是在将雷射照射在已经涂布发光材料的玻璃表面所构成寄生体（donor）基板使发光材料升华，接着再转印到设置在对向位置的TFT基板表面，此时若对长膜部位照射选择性雷射，可以获得无光罩的图案。

不过，LIPS法是在大气中直接将发光材料转印到TFT基板表面，因此会有水份、气体混入造成特性劣化的困扰，必需在真空中使寄生基板密贴于TFT基板，接着使TFT基板上的PDL，亦即包围在外壁的内部减压，消除造成劣化要因的混入。

美国杜邦显示器公司则发表溶液化有机EL材料涂布技术。以往大多使用容易溶解于溶媒的高分子系有机EL材料，不过高分子系有机EL材料的发光效率与使用寿命，都比低分子系有机EL材料低。

杜邦公司发现可以溶解于溶媒的低分子系有机EL材料，同时开发可以同时进行长膜与图案化的溶液涂布技术，它是透过有机EL材料底部聚合物层的湿润性控制，在已经提高湿润性领域可以涂布有机EL发光材料，同时进行长膜与图案化作业。

该公司利用上述涂布技术，在SID2007发表6.1吋，420 × 240画素，分辨率80ppi的低分子系主动型矩阵驱动有机EL面板。

杜邦公司曾经试算采取溶液涂布技术的制作成本削减效果，发现虽然有机EL面板的制作成本比传统光罩蒸镀法高，不过改用溶液涂布方式反而比液晶显示器低，而且随着玻璃基板的大型化，反而更容易发挥溶液涂布方式的成本优势。

三星则舍弃三色有机EL材料的依序涂布方式，采用白光有机EL与彩色滤光膜片组合，这种使用彩色滤光膜片的方式会牺牲光线穿透率，为克服该缺点该公司采用RGB加上白色的4四次画素（sub pixel）构成的色彩配列，藉此弥补光线穿透率降低的缺点。

该公司利用上述新技术制作14.1吋，1280 × 768画素，与80％以上NTSC色再现范围特性。

有关TFT特性分布与峰值电压漂移的补偿技术，主要是将外置的驱动IC内建于补偿电路。LG飞利浦与柯达两公司在SID 2007发表GMC（Global Mura Compensation）补偿技术，同时还推出利用该技术制作的3吋低温复晶硅（p-Si）TFT驱动有机EL面板。

由于补偿电路内崁单结晶硅芯片，因此适应于任何逻辑电路，它可以轻易支持所有辉度不均（MURA）问题，而且不需追加TFT电路可以使画素结构单纯化，对TFT面板的制作成本削减非常有利。

柯达公司利用上述技术完成有机EL面板的量产化与客户评鉴，根据评鉴结果显示几乎所有客户都认为有机EL面板的辉度均匀性与传统液晶面板一致。

九州岛大学服部励治助教认为外置校正用记忆IC，可以更精确进行辉度均匀性补偿，尤其是大型面板若与小尺寸面板比较时，这种方法可以使面板整体的周边LSI成本比率大幅降低，对抑制面板制作成本非常有效。

上述适合应用在30吋以上有机EL面板的制作技术与驱动技术定案之后，接着焦点几乎都集中在发光效率与使用寿命两课题。

事实上，材料业者并未袖手旁观，例如对发光材料开发与周边有机材料改善都非常积极的出光兴产，采用全新的电子输送材料与电洞注入材料，获利驱动电压降低、辉度的电流效率提升等多重效益。

该公司透过有机EL组件膜层结构的最佳化设计，发现可以使组件寿命延长的方法。

此外，有机EL面板厂商同时与复数材料厂商合作，组件厂商提示组件结构并锁定开发项目，合作业者则提供最擅长的技术，藉此缩短开发过程。例如SONY与出光兴产的合作案例，出光兴产的开发成果可以提供给SONY以外的厂商，主要理由是材料厂商拓展商机可以加速开发时程，组件厂商也能够获得新材料，这比以往独占开发成果更容易获得商业利益。