OLED從前途無(wú)量到前途有亮

— 專訪臺(tái)灣交通大學(xué) 陳金鑫教授

編者按：OLED被譽(yù)為顯示行業(yè)的奇葩，備受業(yè)界人士推崇，各個(gè)國(guó)家都在加緊研發(fā)，力圖占領(lǐng)下一代顯示技術(shù)的制高點(diǎn)。臺(tái)灣是全球OLED研究起步比較早的地區(qū)之一，在全球OLED市場(chǎng)占有一席之地。光電新聞網(wǎng)很榮幸地在“2008年廣東（中山）LED顯示照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會(huì)”上采訪了臺(tái)灣著名的OLED專家陳金鑫教授，就OLED的技術(shù)難點(diǎn)與前景，大陸該如何發(fā)展OLED產(chǎn)業(yè)等話題進(jìn)行了深入地探討。陳教授爽快的性格和敏捷的思維給我們留下了深刻的印象，他的很多精彩觀點(diǎn)值得我們?nèi)ゼ?xì)細(xì)品味。

臺(tái)灣交通大學(xué)顯示研究所 陳金鑫教授 饒初紅攝 來(lái)源：ofweek光電新聞網(wǎng)

陳金鑫教授簡(jiǎn)介：

1964年?yáng)|海大學(xué)化學(xué)系畢業(yè)，服完兵役后，陳金鑫即赴美深造，僅花四年時(shí)間他就拿到俄克拉何馬州立大學(xué)有機(jī)化學(xué)博士學(xué)位，隨后再進(jìn)入俄亥俄州州立大學(xué)及哈佛大學(xué)進(jìn)行博士后研究，在1973年進(jìn)入美國(guó)柯達(dá) (Kodak) 公司。由于陳金鑫的專長(zhǎng)為有機(jī)化學(xué)材料，在柯達(dá)服務(wù)的25年中，曾先后投入有機(jī)光導(dǎo)、電洞子輸送材料、雷射色素、熒光色料、光增感劑等研究，在柯達(dá)近70 篇有關(guān)OLED的專利中，陳金鑫個(gè)人就擁有高達(dá)25篇的專利；并與當(dāng)時(shí)來(lái)自香港的鄧青云及中國(guó)大陸的石建民號(hào)稱“華人三劍客”，也由于他們的杰出表現(xiàn)，為柯達(dá)奠定OLED界“始祖”的穩(wěn)固地位。

更詳細(xì)情況請(qǐng)點(diǎn)擊：/News/2008-12/2008122391249953.html

光電新聞網(wǎng)：請(qǐng)問(wèn)目前臺(tái)灣的OLED發(fā)展情況如何？

陳金鑫：臺(tái)灣的OLED產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)十年的發(fā)展，一路走來(lái)，的確不易，目前在材料，制程，模組，面板化整合的技術(shù)上，臺(tái)灣已經(jīng)具備了一定的基礎(chǔ)與實(shí)力。最近由于經(jīng)濟(jì)不景氣，加上液晶顯示面板降價(jià)階段市場(chǎng)的壓力，有很多公司采取了保守及觀望的態(tài)度，以前有好多家轟轟烈烈地搞被動(dòng)式的PM-OLED小尺寸面板，現(xiàn)在只有萊寶在還在堅(jiān)持。

光電新聞網(wǎng)：簡(jiǎn)單的說(shuō)，你覺(jué)得OLED的技術(shù)難點(diǎn)在哪里？

陳金鑫：無(wú)可否認(rèn)，目前的OLED正在朝主動(dòng)（AM）的方向發(fā)展，主動(dòng)式元件必需采用高性能的薄膜電晶體（如低溫多晶或微晶硅TFT），目前臺(tái)灣的TFT—LCD產(chǎn)業(yè)具備很大的優(yōu)勢(shì)。應(yīng)該說(shuō)現(xiàn)在OLED本身的技術(shù)已趨成熟且已沒(méi)有不能克服的問(wèn)題，剩下的問(wèn)題是在量產(chǎn)的價(jià)格及市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)及壓力。另外的一個(gè)主要配套元件就是在驅(qū)動(dòng)方面。主動(dòng)式OLED所采用的TFT主要有兩大功能：一個(gè)是開(kāi)關(guān)功能，另一個(gè)是控制所注入的電流的密度。因?yàn)镺LED的亮度跟電流的密度是成正比的，所以電流控制要很穩(wěn)，必須均勻，稍有變動(dòng)，OLED的亮度就會(huì)發(fā)生變化，人就可以感覺(jué)出來(lái)了。我覺(jué)得OLED有如一面照妖鏡，細(xì)微的顯像誤差都逃不過(guò)人的眼睛。反觀TFT—LCD那就寬松多了，因?yàn)樗怯秒妷候?qū)動(dòng)。搞有源的AMOLED，一般的液晶顯示用的無(wú)晶硅TFT是不能拿來(lái)直接用的，無(wú)晶型就是硅原子的堆疊沒(méi)有排列，影響了電子的遷移率變低。怎樣把無(wú)晶硅的TFT變成有晶硅的TFT呢？一般面板廠通常使用射頻鐳射掃描的方式，可以瞬間把硅融熔`，然后慢慢地退火再結(jié)晶，這樣就可以把無(wú)晶的TFT變成微晶或多晶硅的TFT了。多晶的TFT在局部區(qū)域內(nèi)存在有序的排列組合，電子遷移率可提高幾百倍，有了這么高的遷移率，實(shí)現(xiàn)全彩化中小尺寸AMOLED面板就沒(méi)有問(wèn)題了。但在大面積無(wú)晶硅的雷射轉(zhuǎn)晶還存在有許多局部不均勻的問(wèn)題有待克服，因?yàn)檫@些不均勻TFT的電性會(huì)影響并突出在TFT驅(qū)動(dòng)和OLED的整合及系統(tǒng)化的過(guò)程中。為了克服這個(gè)困難，一般面板廠商是用增加薄膜電晶體，及精密的電路設(shè)計(jì)來(lái)控制輸入電流密度并進(jìn)行補(bǔ)償。不過(guò)問(wèn)題又來(lái)了，薄膜電晶體增加了以后，屏幕的開(kāi)口率會(huì)因此而下降，因?yàn)楸∧る娋w把大部分的光給擋住了。原來(lái)2個(gè)薄膜電晶體的驅(qū)動(dòng)、現(xiàn)在設(shè)計(jì)變?yōu)?個(gè)甚至6個(gè)，開(kāi)口率從40%—50%，降到了20%以下。為了解決這個(gè)問(wèn)題，最常用的方法是把OLED的結(jié)構(gòu)從下發(fā)光改為頂發(fā)光（見(jiàn)圖一）。以前反射的陰極在上面，透明的玻璃在下為陽(yáng)極，光可從下面出來(lái)一點(diǎn)問(wèn)題都沒(méi)有，現(xiàn)在光要從上面本來(lái)不透明的陰極出光，問(wèn)題就比較復(fù)雜，首先低功函數(shù)的陰極必須做得很薄 （要薄到10 nm左右），才可以實(shí)現(xiàn)透光，但也不能像玻璃那樣做成全透明。另外陽(yáng)極也必須要反射，再說(shuō)陰極做得很薄的話，會(huì)導(dǎo)致有兩個(gè)問(wèn)題：一個(gè)是元件結(jié)構(gòu)復(fù)雜較難做，還有封裝也較難，會(huì)導(dǎo)致并影響產(chǎn)品的良率，工藝窗口也變得較窄。由于是半透光，一部分光透射，一部分反射，還有折射或繞射互相干擾，陰陽(yáng)極之間就會(huì)形成光學(xué)微共振腔效應(yīng)的有趣現(xiàn)象。從而衍生一門新的研發(fā)課題叫OLED光學(xué)，解決OLED中的光學(xué)問(wèn)題，要讓RGB能夠顯示出來(lái)且不影響它的亮度，光色及視角或灰階等。光學(xué)元件的設(shè)計(jì)及工藝的改良與創(chuàng)新是有一定的挑戰(zhàn)，要做成亮麗的全彩化OLED，因?yàn)镽GB的波長(zhǎng)不一樣，器件結(jié)構(gòu)會(huì)變得相當(dāng)復(fù)雜?？偨Y(jié)一下就是采取頂發(fā)光，良率難控制，工藝窗口變小，容易產(chǎn)生不合格商品，也因此價(jià)格變貴。這也是OLED大廠如韓國(guó)三星,一直都在努力提升良率及降低成本方面。

光電新聞網(wǎng)：對(duì)于大陸的OLED產(chǎn)業(yè)你有什么建議？

陳金鑫：對(duì)于大陸的OLED，我覺(jué)得可以多關(guān)注OLED固態(tài)照明方面的研發(fā)及應(yīng)用。我希望政府能夠好好重視這一點(diǎn)，現(xiàn)在全世界都在關(guān)心綠色及新興能源的開(kāi)發(fā)，雖然最近油價(jià)下降了一些，但遲早會(huì)再升上來(lái)，中國(guó)的人口那么多，又處于高速發(fā)展階段，普及高效率又合乎環(huán)保的OLED照明意義重大。話說(shuō)回來(lái)，大陸現(xiàn)在發(fā)展OLED面板的話，有幾個(gè)大問(wèn)題要面對(duì)，一個(gè)是國(guó)內(nèi)還沒(méi)有像樣且能夠自主的TFT生產(chǎn)基礎(chǔ)。臺(tái)灣的TFT產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在卻很發(fā)達(dá)，但不要忘了這是十幾年前幾千億砸下去的賭注與結(jié)果，在這方面，大陸很落后，不論是在人才，研發(fā)，生產(chǎn)，管理，設(shè)計(jì)各方面。要迎頭趕上不是不可能，但時(shí)間太緊也無(wú)法救急，因?yàn)槿毡镜氖鷱S明年要出貨，韓國(guó)已有八代廠，十代也在規(guī)劃中，臺(tái)灣友達(dá)由8代廠生產(chǎn)的面板也已出貨，但大陸還在建五，六代廠的規(guī)模，而且聽(tīng)說(shuō)技術(shù)還控制在日本手里，令人擔(dān)憂。但是中國(guó)假如要搞OLED照明的話，就不需要大量TFT的投資，我們可以直接把OLED的優(yōu)勢(shì)展現(xiàn)出來(lái)。在此我必須要強(qiáng)調(diào)的是：OLED是目前唯一可直接做“面”光源的顯示科技，一般熱熾燈或現(xiàn)在熱門的LED都為“點(diǎn)”光源，而含汞的螢光燈則多為“線“光源，包括許多家用的省電燈（它是將螢光線光源卷成一團(tuán)而已）。要搞照明，在英文里有一個(gè)叫Luminaire efficacy的概念，中文好像還沒(méi)有對(duì)應(yīng)的詞匯，可能是叫“可視照明度”吧。我可以解釋一下：比如看書，點(diǎn)光源的光照射面積太小，且不均勻，所以需用光照聚光，反射，擴(kuò)散等功能輔助才能把光投射出來(lái)，真正落到書上的已大大打了折扣，而面發(fā)光的OLED照明，它不需要耗損的擴(kuò)散與投射輔助，所以落在書上的光自然的就多很多，在光的利用效率方面可大大提高。OLED燈還可以直接控制明暗（Fully dimmable）且可做到柔性顯示，不一定要平的，可以用到多種場(chǎng)合及特殊需求（見(jiàn)圖二）。目前的熱熾燈（白熾燈）流明效率太低，熒光管里面又有水銀，污染環(huán)境，會(huì)逐漸被淘汰。日本已經(jīng)宣布2010年淘汰熱熾燈，臺(tái)灣也準(zhǔn)備在2012年跟進(jìn)。所以目前比較有前景的照明主要是LED燈和未來(lái)的OLED照明。[!--empirenews.page--]

光電新聞網(wǎng)：那么你覺(jué)得OLED照明跟LED相比又有什么優(yōu)缺點(diǎn)？

陳金鑫：LED技術(shù)發(fā)展比較早產(chǎn)業(yè)鏈也比較完整，目前臺(tái)灣不光有芯片廠，封裝廠也有三、四十家。前段時(shí)間很熱鬧，在奧運(yùn)會(huì)開(kāi)幕式上，LED出名了。其實(shí)LED照明還是有它的缺點(diǎn)，目前藍(lán)光高效率芯片很貴，發(fā)光效率會(huì)隨著溫度的上升急劇下滑，假如室內(nèi)使用的話，經(jīng)常要放風(fēng)扇，戶外的話就好一些，散熱問(wèn)題沒(méi)有解決好，也會(huì)影響壽命。所以假如要把LED做成“面”光源，問(wèn)題較多，一個(gè)是用到的LED顆粒數(shù)量多，二是大面積散熱問(wèn)題還要繼續(xù)努力，因?yàn)長(zhǎng)ED要變成面光源必須加上反射、擴(kuò)散板，均勻化及光罩，降低了LED實(shí)際的照度效率（Luminaire efficacy）而且成本會(huì)提高。但我們不能否認(rèn)LED照明是目前的寵兒，這要謝謝張藝謀先生的貢獻(xiàn)，OLED 要迎頭趕上，還有待國(guó)內(nèi)官產(chǎn)學(xué)研大家的共同努力。如果我有緣結(jié)識(shí)這位大導(dǎo)演，我會(huì)鼓勵(lì)他在2010年的上海世博會(huì)或廣州的亞運(yùn)會(huì)上用OLED照明做一些藝術(shù)的展示及表演，也可為OLED照明在中國(guó)的發(fā)揚(yáng)光大，盡一點(diǎn)心力。

總結(jié)：我覺(jué)得只要中國(guó)決定推動(dòng)任何科技項(xiàng)目，沒(méi)有不成功的。我們看到嫦娥已經(jīng)奔月，航天員已經(jīng)太空漫步，自造的飛機(jī)也已翱翔于天空，我不禁想起毛澤東充滿豪氣的《沁園春》，有感之下我將它改為“…數(shù)OLED照明，還看今朝”。

（采編：饒初紅 編輯：曾聰）