有機(jī)EL面板的大型化之路已經(jīng)初現(xiàn)曙光

　　首先來(lái)看TFT的改進(jìn)方法。低成本化的前提是使用與電視液晶面板相同尺寸的玻璃底板來(lái)制造TFT。但大型液晶面板使用的非晶硅TFT和中小型液晶面板使用的低溫多晶硅（LTPS）TFT都難以直接用于有機(jī)EL。為此通過(guò)改進(jìn)大型有機(jī)EL面板的制造工藝，無(wú)需激光退火處理的多晶硅TFT以及非晶氧化物半導(dǎo)體TFT等有望得到采用。

圖8：大型化的關(guān)鍵是TFT材料

　　大型液晶面板采用的非晶硅和中小型液晶及有機(jī)EL面板采用的低溫多晶硅，難以實(shí)現(xiàn)玻璃底板的大型化。目前正在進(jìn)行將使用高溫工藝的多晶硅、微晶硅和非晶氧化物應(yīng)用于TFT面板的開(kāi)發(fā)。

　　非晶硅TFT無(wú)法使用的原因有二。首先，載子遷移率僅為1cm2/Vs左右，亮度不夠。其次，閾值電壓隨時(shí)間變化，會(huì)出現(xiàn)顯示圖像不均勻現(xiàn)象。

　　另一方面，LTPS TFT的載子遷移率高達(dá)100cm2/Vs左右，閾值電壓的變化也僅為非晶硅TFT的1/10左右，性能方面的問(wèn)題較少。因此被用于SMD開(kāi)發(fā)的31英寸試制品和正在量產(chǎn)的中小型有機(jī)EL面板。LTPS TFT的課題在于玻璃底板難以大型化。這是因?yàn)長(zhǎng)TPS TFT需要在非晶硅成膜完成后，通過(guò)激光退火處理進(jìn)行結(jié)晶化處理。這種方法晶體管特性的偏差容易增大。液晶面板中，第4代以上的玻璃底板已經(jīng)不采用這種方法。

　　因此，各面板廠商正在開(kāi)發(fā)新的TFT材料和制造工藝。具體方式包括改進(jìn)硅TFT制造工藝和采用非晶氧化物半導(dǎo)體。

　　使硅TFT支持到第6代玻璃底板——制造工藝的改進(jìn)是指不借助激光退火處理的非晶硅晶化方法。

　　例如，本文開(kāi)篇介紹的LG顯示器的15英寸量產(chǎn)品中就采用了名為SPC的高溫工藝。該方法需要對(duì)非晶硅施加700℃左右的熱處理，使之轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑Ч琛３善返妮d子遷移率為20cm2/Vs左右，閾值電壓變化量與LTPS相當(dāng)。這種方法雖然存在熱處理時(shí)會(huì)使玻璃底板收縮的問(wèn)題，“但已經(jīng)有望支持到第6代玻璃底板”（LG顯示器Kim）。也就是說(shuō)，使用該方法最大可以量產(chǎn)30英寸左右的產(chǎn)品。其面存在的課題是對(duì)第8代以上玻璃底板的支持。要想實(shí)現(xiàn)這一目的，“還需要繼續(xù)開(kāi)發(fā)新的裝置”（LG顯示器Kim）。

　　與之相比，SMD開(kāi)發(fā)的是名為“SGS（supergrain silicon）”的多晶硅TFT。該方法需要在非晶硅底板上涂布微量的鎳作為晶核，通過(guò)熱處理形成多晶硅。SMD在2008年10月首次公開(kāi)的40英寸試制品上就使用了SGS工藝 注5～6）。注5）SMD還在開(kāi)發(fā)名為“SLS”的激光退火處理技術(shù)。此外，索尼使用基于“dLTA”激光退火技術(shù)的微晶硅TFT，開(kāi)發(fā)出了27英寸試制品。注6）為了控制TFT開(kāi)電流誤差導(dǎo)致的亮度不均，在外置驅(qū)動(dòng)IC中內(nèi)置補(bǔ)償電路的開(kāi)發(fā)也正在進(jìn)行之中。主要開(kāi)發(fā)商有柯達(dá)、加拿大風(fēng)險(xiǎn)公司IGNIS等。

　　氧化物半導(dǎo)體的再現(xiàn)性存在問(wèn)題

　　在非晶氧化物半導(dǎo)體中，被認(rèn)為最有希望用作大型有機(jī)EL用TFT材料的是IGZO（In-Ga-Zn-O）。IGZO TFT的載子遷移率為10cm2/Vs左右，閾值電壓的變化也與LTPS相當(dāng)。其魅力在于能夠利用濺射法制造，應(yīng)用時(shí)無(wú)需對(duì)液晶面板生產(chǎn)線做較大改動(dòng)。未來(lái)，除濺射法外，IGZO TFT還有望使用涂布工藝制造。這將會(huì)使成本進(jìn)一步降低。

　　積極進(jìn)行氧化物半導(dǎo)體TFT開(kāi)發(fā)的主要是韓國(guó)和臺(tái)灣的面板廠商 注7）。在FPD International 2009上，有機(jī)EL面板和液晶面板試制品紛紛出現(xiàn)（表1）。其中以SMD的19英寸面板尺寸最大。展會(huì)上表明采用非晶IGZO的是LG顯示器和臺(tái)灣友達(dá)光電（AU Optronics）。三星集團(tuán)雖未公開(kāi)氧化物半導(dǎo)體的種類，但該公司一直在使用IGZO TFT進(jìn)行試制，展會(huì)上的展品很可能采用的也是這種材料。注7）日本廠商中，夏普和佳能正在開(kāi)發(fā)IGZO TFT。

　　氧化物半導(dǎo)體的課題在于制造工藝再現(xiàn)性差。但是，“通過(guò)在成膜后施加熱處理，這一情況有望得到某種程度的改善”（LG顯示器Kim）。