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有機EL元件傳喜訊低成本化又進一步

來源:日經(jīng)BP社 更新日期:2009-11-27 作者:佚名
在少有好消息的有機EL行業(yè),最近從日本傳來了兩則喜訊。

一是卡西歐計算機與凸版印刷為量產(chǎn)有機EL顯示器,將就中小尺寸顯示器業(yè)務(wù)展開合作。卡西歐一直致力于降低有機EL顯示器成本,在2004年的學會“SID”上,該公司發(fā)布了利用非晶硅(a-Si)TFT和噴墨技術(shù)形成的高分子型有機EL顯示器。如果采用該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn),將具有劃時代意義。

二是柯尼卡美能達將投建有機EL照明產(chǎn)品試產(chǎn)線。該公司計劃采用柔性底板,利用涂布型卷對卷方式量產(chǎn)。雖然技術(shù)難度很大,但得以實現(xiàn)的話可大幅降低成本。如果能將該技術(shù)應用于顯示器,有機EL顯示器的成本或許會更快降低。

另一方面,據(jù)韓國調(diào)查公司Displaybank表示,憑借有源矩陣型有機EL顯示器獨占鰲頭的韓國移動顯示器(SMD)已開始籌劃下一條生產(chǎn)線。將采用5.5代(1320mm×1500mm)尺寸的玻璃底板來生產(chǎn)30英寸電視。在擴大底板尺寸的同時提高生產(chǎn)能力并利用量產(chǎn)效應降低制約低成本化的瓶頸——有機EL材料價格,這正是三星式制勝策略。

但如果屆時采用的技術(shù)是原有技術(shù)的延伸,即使底板尺寸提高1代,恐怕在成本方面仍然無法與液晶顯示器正面較量。從10月份召開的學會“IMID”上公布的情況來看,TFT底板技術(shù)方面“SGS(Super Grain Silicon)”TFT和氧化物TFT都切實取得了進步,但“LITI(Laser Induced Thermal Imaging)”等有機EL元件制造技術(shù)方面,大尺寸化道路仍然崎嶇曲折。

有機EL顯示器全彩化技術(shù)的比較

有機EL顯示器全彩化技術(shù)的比較

實現(xiàn)全彩的方法包括:
(1)采用R、G、B各發(fā)光層的“3色分別涂布方式”(Side-by-side RGB sub-pixel)
(2)白色發(fā)光層與彩色濾光片配合使用的“彩色濾光片方式”
(3)藍色發(fā)光層與色轉(zhuǎn)換層配合獲得R、G光的“色轉(zhuǎn)換方式”。
不過,色轉(zhuǎn)換方式的效率低,難以實際應用,因此在該表中沒有出現(xiàn)。

另外,3色分別涂布方式有:
(a)在蒸鍍發(fā)光材料時三次用蔭罩分別涂布的“掩模蒸鍍法”
(b)通過噴墨等直接分別涂布溶于溶劑的發(fā)光材料的“涂布工藝”
(c)利用激光及升華工序部分轉(zhuǎn)錄發(fā)光材料的“轉(zhuǎn)錄工藝”等。

彩色濾光片方式方面,由于即使白色發(fā)光層的效率非常高仍會出現(xiàn)彩色濾光片吸收光的現(xiàn)象,因此存在顯示器耗電量比3色分別涂布方式增大的問題。而3色分別涂布方式雖然有利于降低耗電量,但必須在各像素中分別形成R、G、B發(fā)光層。這種有機EL發(fā)光層的分別涂布技術(shù)還存在很多制造技術(shù)課題,因此底板大尺寸化非常難以實現(xiàn)。

有機EL材料包括低分子材料和高分子(聚合物)材料。低分子材料呈粉末狀,因此基本上通過蒸鍍法進行堆積。要實現(xiàn)全彩化,只能物理切斷蒸鍍面然后有選擇地堆積。因此,要在貼緊“FMM(Fine Metal Mask)”蔭罩的同時逐色蒸鍍,2次錯開蔭罩,共用3次蒸鍍工序,形成R、G、B發(fā)光層。蔭罩采用金屬材料,定位精度為±15μm左右,采用這種方法,精細度最高為200ppi左右。現(xiàn)在已量產(chǎn)的有機EL顯示器大部分采用這種掩模蒸鍍法,蔭罩的最大尺寸為第4代玻璃底板尺寸(680mm×880mm及730mm×920mm等)。

另一方面,高分子材料屬于液體,能夠利用旋涂法等涂布。因此,如果溶于溶劑(墨水)后利用噴墨法等涂布,能夠直接形成圖案。基于噴墨的圖案形成技術(shù)作為液晶面板用彩色濾光片制造技術(shù)已經(jīng)量產(chǎn),定位精度良好,高達±10μm左右,并且直到第8代玻璃底板尺寸(2,160mm×2,460mm及2,200mm×2,500mm等)都有業(yè)績。因此,如果能開發(fā)出適于有機EL顯示器的高分子材料和墨水,很有可能成為大型有機EL顯示器制造的本命技術(shù)。但遺憾的是,現(xiàn)在的高分子有機EL材料、尤其藍色發(fā)光材料的色純度和可靠性遠遠差于低分子材料,要想實用化還需要很長時間。

轉(zhuǎn)錄工藝有多種方式。SMD與美國3M公司合作開發(fā)出了名為LITI(Laser Induced Thermal Imaging)的轉(zhuǎn)錄工藝。就是事先在名為供體膜的特殊薄膜上蒸鍍各色發(fā)光材料,然后將該供體膜層疊在TFT底板上,向必要部分照射激光以轉(zhuǎn)錄發(fā)光層。LITI比掩模蒸鍍更有可能實現(xiàn)大型化,且定位精度高,精細度也高達400ppi左右。SMD已采用該LITI工藝和SGS TFT試制出對角40英寸的全高清有機EL電視。

低成本化戰(zhàn)略

對現(xiàn)在量產(chǎn)中占主流的使用蔭罩的蒸鍍法而言,開口率×1/3(R,G,B)已是材料利用率的上限。比如,實現(xiàn)20%以上的材料利用率非常困難。本來,如果高價有機EL材料的利用率達不到1/5,降低成本將是極其困難的。并且,蔭罩本身也難以增大尺寸。

從降低成本的角度來看,涂布工藝最令人期待。因為有可能提高材料利用率,還能急劇提高生產(chǎn)能力。不過,如上所述,現(xiàn)在開發(fā)的材料特性不足,預計實現(xiàn)量產(chǎn)還需要很長時間。

有的企業(yè)采取以“白色有機EL+彩色濾光片”方式來實現(xiàn)大型化的戰(zhàn)略,比如:韓國LG顯示器。采用這種方式能將耗電量降到什么程度也備受關(guān)注。

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