TMD采用氧化物TFT试制出柔性有机EL面板
时间：2012-04-25 14:31:00
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[导读]本文将挑选显示器国际会议“18th International Display Workshops（IDW '11）”（2011年12月7～9日，名古屋国际会议厅）第二天的内容，尤其是在有源矩阵、有机EL以及电子纸分会上笔者较为感兴趣的发布为读者进行介绍
本文将挑选显示器国际会议“18th International Display Workshops（IDW '11）”（2011年12月7～9日，名古屋国际会议厅）第二天的内容，尤其是在有源矩阵、有机EL以及电子纸分会上笔者较为感兴趣的发布为读者进行介绍。
有源矩阵：涂布型氧化物TFT以及基于氧化物TFT的柔性有机EL等
比利时IMEC、Katholieke大学、Gent大学、德国Evonik Degussa和荷兰Holst Center，发布了在250℃低温下形成的涂布型氧化物TFT(论文序号:FLX1/AMD2-2)。迁移率为2cm2/Vs，导通截止比为8位数，性能较高。涂布型氧化物TFT在聚酰亚胺基板上直接形成。开态电流的偏差在近区范围为5.8％，在整个基板上为14.4％。通过组合使用并五苯TFT，还试制出了CMOS电路。
东芝移动显示器（TMD）发布了在塑料基板上形成的非晶IGAO（a-IGZO）TFT(论文序号：FLX1/AMD2-3)。采用的方法不是在柔性基板上直接形成TFT，而是在玻璃基板上涂布聚酰亚胺，待TFT形成后将其从玻璃基板上剥离。采用该方法的话，现有生产线几乎可以直接使用，因此具有可轻松转为量产的优点。该TFT采用具有蚀刻终止层（Etching Stopper）的底栅构造，退火温度在300℃以下。玻璃基板上的TFT和聚酰亚胺上的TFT在初期特性上没有差别。另外，剥离后的特性也没有变化。通过将IGZO形成时的压力降至1mTorr左右，抑制了正向BTS的偏移量（Shift Amount），退火温度在260～290℃的范围时，温度越高偏移量越少。将玻璃基板与聚酰亚胺基板进行比较发现，BTS测试结果几乎没有差别，在2000秒内为23mV。
东芝移动显示器还采用该TFT试制出了柔性有机EL面板。画面尺寸为3英寸，像素为160×120。该面板为底部发光型，采用白色有机EL＋彩色滤光片方式。设计图中阳极配置在彩色滤光片层上，不过考虑到工艺的整合性，在彩色滤光片层上夹有平坦化层的可能性较高。在展示图像显示实例的照片中，虽然很遗憾有几处线缺陷，不过却实现了全彩显示。
产业技术综合研究所和信越化学工业采用推送涂布（Push Coating）这种新型涂布法试制出了有机TFT（论文序号：FLX1/AMD2-4L）。据介绍，可通过在疏水性基板上采用PDMS印章将聚合物摊开这种极为简单的涂布工艺，形成分辨率高达200ppi的TFT阵列图案。还试制出了采用P3HT的底栅极底接触（Bottom Gate Bottom Contact）型TFT，实现了0.47cm2/Vs的迁移率。据悉，通过X射线衍射分析发现，推送涂布法可以获得比旋涂法更为出色的结晶性。
美国加州大学洛杉矶分校（University of California, Los Angeles，简称UCLA）和韩国三星电子发布了采用石墨烯的柔性电子用非易失性存储器（论文序号：AMD3-1）。这是曾在特邀演讲（Invited Address）中介绍过的石墨烯的一个应用案例。现已确认了采用硅基板的全球首个石墨烯通道非易失性存储器的基本工作情况，可确保9V以上的储存器窗口（Memory Windows）。据介绍，将来完全有望用作柔性电子用非易失性存储器。
有机EL：讨论新材料、涂布型和透明面板
在有机EL（OLED）的分会上，首先由九州大学的安达教授就“TADF（Thermally Activated Delayed Fluorescence）”发表了演讲（论文序号：OLED4-1）。原来的荧光材料具有出色的高电流密度特性和材料选择多样性等优点，但75％的三线态激子（Triplet Exciton）会出现热失活，只有25％的单线态激子（Singlet Exciton）可以用于发光。而磷光材料中单线态激子和三线态激子以1：3的比例生成，而且从单重态能级到三重态能级（Triplet Level）的系统间交叉会以100％的概率发生，因此三线态激子的生成效率可达到100％。不过，在高电流密度范围内存在如下问题：会出现导致发光效率迅速减少的三线态激子失活，以及化合物只限定于含有铱（Ir）和铂（Pt）等贵金属的化合物等。也就是说价格非常昂贵。
TADF考虑到荧光和磷光这两种工艺的优点，由于能够高效实现从三重态能级到单重态能级的逆向能量移动，因此在理论上荧光工艺可以实现25％以上的激子生成效率。笔者认为，要想实现有机EL显示器的全面发展，这种突破是必要的，看到有机EL显示器正在稳步发展，笔者感到很高兴。
索尼继续就在2011年5月学会“SID”上发布过的涂布型3英寸有机EL面板发表了演讲（论文序号：OLED5-1）。只有红色和绿色通过涂布型材料形成图案，关于蓝色方面，采用通过蒸镀法形成的混合元件构造作为通用层。在该构造中混合连接层（HCL层）较为关键，索尼此次就HCL层对有机EL特性的影响，进行了更为详细的介绍。据悉，通过该HCL层的优化，用涂布型材料形成的红色和绿色发光的色纯度和效率得到了改善。
台湾友达光电（AUO）就在2011年10月展会“FPD International”上展示过的6英寸透明有机EL面板（参阅本站报道）进行了发布（论文序号：OLED5-3）。TFT采用固相生长（SPC）的低温多晶硅（LTPS），而非准分子激光退火（Excimer Laser Anneal，ELA）。透视模式的透射率因有机EL器件的设计而异，大概在24.2～39.2％（550nm）。在FPD International上演示的面板，其画面尺寸为6英寸，像素为400×300，透射率为36％，亮度为400cd/m2。SPC TFT的迁移率为15cm2/Vs，S值为0.5V/dec，确保了良好的饱和特性范围。就Vth偏差的3σ值进行比较的话，ELA为0.6V左右，而SPC仅为0.2V多，在实际的面板显示中不均现象并不明显。
电子纸：惠普发布全新概念的全彩电子纸
在电子纸分会上，美国惠普（HP）发布了全新概念的全彩电子纸（论文序号：EP4-1）。在类似于蜂窝的六角形单元中配置黄色、青色和洋红墨水，并将如下两种状态分开使用：墨水晕染到整个单元的状态；以及将墨水聚集到单元中配置的离散点上，结果几乎全部变白的状态。背板采用IGZO TFT。(特约撰稿人：松枝 洋二郎，友达光电）
图1：惠普的电子纸（论文序号：EP4-1）
正在进行单色演示。通过电路擦写后经过几十秒，对比度就会下降，因此要想将图像保持住，目前需要更新驱动。（点击放大）
有源矩阵：涂布型氧化物TFT以及基于氧化物TFT的柔性有机EL等
比利时IMEC、Katholieke大学、Gent大学、德国Evonik Degussa和荷兰Holst Center，发布了在250℃低温下形成的涂布型氧化物TFT(论文序号:FLX1/AMD2-2)。迁移率为2cm2/Vs，导通截止比为8位数，性能较高。涂布型氧化物TFT在聚酰亚胺基板上直接形成。开态电流的偏差在近区范围为5.8％，在整个基板上为14.4％。通过组合使用并五苯TFT，还试制出了CMOS电路。
东芝移动显示器（TMD）发布了在塑料基板上形成的非晶IGAO（a-IGZO）TFT(论文序号：FLX1/AMD2-3)。采用的方法不是在柔性基板上直接形成TFT，而是在玻璃基板上涂布聚酰亚胺，待TFT形成后将其从玻璃基板上剥离。采用该方法的话，现有生产线几乎可以直接使用，因此具有可轻松转为量产的优点。该TFT采用具有蚀刻终止层（Etching Stopper）的底栅构造，退火温度在300℃以下。玻璃基板上的TFT和聚酰亚胺上的TFT在初期特性上没有差别。另外，剥离后的特性也没有变化。通过将IGZO形成时的压力降至1mTorr左右，抑制了正向BTS的偏移量（Shift Amount），退火温度在260～290℃的范围时，温度越高偏移量越少。将玻璃基板与聚酰亚胺基板进行比较发现，BTS测试结果几乎没有差别，在2000秒内为23mV。
东芝移动显示器还采用该TFT试制出了柔性有机EL面板。画面尺寸为3英寸，像素为160×120。该面板为底部发光型，采用白色有机EL＋彩色滤光片方式。设计图中阳极配置在彩色滤光片层上，不过考虑到工艺的整合性，在彩色滤光片层上夹有平坦化层的可能性较高。在展示图像显示实例的照片中，虽然很遗憾有几处线缺陷，不过却实现了全彩显示。
产业技术综合研究所和信越化学工业采用推送涂布（Push Coating）这种新型涂布法试制出了有机TFT（论文序号：FLX1/AMD2-4L）。据介绍，可通过在疏水性基板上采用PDMS印章将聚合物摊开这种极为简单的涂布工艺，形成分辨率高达200ppi的TFT阵列图案。还试制出了采用P3HT的底栅极底接触（Bottom Gate Bottom Contact）型TFT，实现了0.47cm2/Vs的迁移率。据悉，通过X射线衍射分析发现，推送涂布法可以获得比旋涂法更为出色的结晶性。
美国加州大学洛杉矶分校（University of California, Los Angeles，简称UCLA）和韩国三星电子发布了采用石墨烯的柔性电子用非易失性存储器（论文序号：AMD3-1）。这是曾在特邀演讲（Invited Address）中介绍过的石墨烯的一个应用案例。现已确认了采用硅基板的全球首个石墨烯通道非易失性存储器的基本工作情况，可确保9V以上的储存器窗口（Memory Windows）。据介绍，将来完全有望用作柔性电子用非易失性存储器。
有机EL：讨论新材料、涂布型和透明面板
在有机EL（OLED）的分会上，首先由九州大学的安达教授就“TADF（Thermally Activated Delayed Fluorescence）”发表了演讲（论文序号：OLED4-1）。原来的荧光材料具有出色的高电流密度特性和材料选择多样性等优点，但75％的三线态激子（Triplet Exciton）会出现热失活，只有25％的单线态激子（Singlet Exciton）可以用于发光。而磷光材料中单线态激子和三线态激子以1：3的比例生成，而且从单重态能级到三重态能级（Triplet Level）的系统间交叉会以100％的概率发生，因此三线态激子的生成效率可达到100％。不过，在高电流密度范围内存在如下问题：会出现导致发光效率迅速减少的三线态激子失活，以及化合物只限定于含有铱（Ir）和铂（Pt）等贵金属的化合物等。也就是说价格非常昂贵。
TADF考虑到荧光和磷光这两种工艺的优点，由于能够高效实现从三重态能级到单重态能级的逆向能量移动，因此在理论上荧光工艺可以实现25％以上的激子生成效率。笔者认为，要想实现有机EL显示器的全面发展，这种突破是必要的，看到有机EL显示器正在稳步发展，笔者感到很高兴。
索尼继续就在2011年5月学会“SID”上发布过的涂布型3英寸有机EL面板发表了演讲（论文序号：OLED5-1）。只有红色和绿色通过涂布型材料形成图案，关于蓝色方面，采用通过蒸镀法形成的混合元件构造作为通用层。在该构造中混合连接层（HCL层）较为关键，索尼此次就HCL层对有机EL特性的影响，进行了更为详细的介绍。据悉，通过该HCL层的优化，用涂布型材料形成的红色和绿色发光的色纯度和效率得到了改善。
台湾友达光电（AUO）就在2011年10月展会“FPD International”上展示过的6英寸透明有机EL面板（参阅本站报道）进行了发布（论文序号：OLED5-3）。TFT采用固相生长（SPC）的低温多晶硅（LTPS），而非准分子激光退火（Excimer Laser Anneal，ELA）。透视模式的透射率因有机EL器件的设计而异，大概在24.2～39.2％（550nm）。在FPD International上演示的面板，其画面尺寸为6英寸，像素为400×300，透射率为36％，亮度为400cd/m2。SPC TFT的迁移率为15cm2/Vs，S值为0.5V/dec，确保了良好的饱和特性范围。就Vth偏差的3σ值进行比较的话，ELA为0.6V左右，而SPC仅为0.2V多，在实际的面板显示中不均现象并不明显。
电子纸：惠普发布全新概念的全彩电子纸
在电子纸分会上，美国惠普（HP）发布了全新概念的全彩电子纸（论文序号：EP4-1）。在类似于蜂窝的六角形单元中配置黄色、青色和洋红墨水，并将如下两种状态分开使用：墨水晕染到整个单元的状态；以及将墨水聚集到单元中配置的离散点上，结果几乎全部变白的状态。背板采用IGZO TFT。(特约撰稿人：松枝 洋二郎，友达光电）
图1：惠普的电子纸（论文序号：EP4-1）
正在进行单色演示。通过电路擦写后经过几十秒，对比度就会下降，因此要想将图像保持住，目前需要更新驱动。（点击放大）
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