OLED从前途无量到前途有亮

— 专访台湾交通大学  陈金鑫教授

    编者按：OLED被誉为显示行业的奇葩，备受业界人士推崇，各个国家都在加紧研发，力图占领下一代显示技术的制高点。台湾是全球OLED研究起步比较早的地区之一，在全球OLED市场占有一席之地。光电新闻网很荣幸地在“2008年广东（中山）LED显示照明产业发展研讨会”上采访了台湾著名的OLED专家陈金鑫教授，就OLED的技术难点与前景，大陆该如何发展OLED产业等话题进行了深入地探讨。陈教授爽快的性格和敏捷的思维给我们留下了深刻的印象，他的很多精彩观点值得我们去细细品味。

台湾交通大学显示研究所  陈金鑫教授 饶初红摄 来源：ofweek光电新闻网

    陈金鑫教授简介：

    1964年东海大学化学系毕业，服完兵役后，陈金鑫即赴美深造，仅花四年时间他就拿到俄克拉何马州立大学有机化学博士学位，随后再进入俄亥俄州州立大学及哈佛大学进行博士后研究，在1973年进入美国柯达 (Kodak) 公司。由于陈金鑫的专长为有机化学材料，在柯达服务的25年中，曾先后投入有机光导、电洞子输送材料、雷射色素、荧光色料、光增感剂等研究，在柯达近70 篇有关OLED的专利中，陈金鑫个人就拥有高达25篇的专利；并与当时来自香港的邓青云及中国大陆的石建民号称“华人三剑客”，也由于他们的杰出表现，为柯达奠定OLED界“始祖”的稳固地位。

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    光电新闻网：请问目前台湾的OLED发展情况如何？

    陈金鑫：台湾的OLED产业经过十年的发展，一路走来，的确不易，目前在材料，制程，模组，面板化整合的技术上，台湾已经具备了一定的基础与实力。最近由于经济不景气，加上液晶显示面板降价阶段市场的压力，有很多公司采取了保守及观望的态度，以前有好多家轰轰烈烈地搞被动式的PM-OLED小尺寸面板，现在只有莱宝在还在坚持。

    光电新闻网：简单的说，你觉得OLED的技术难点在哪里？

    陈金鑫：无可否认，目前的OLED正在朝主动（AM）的方向发展，主动式元件必需采用高性能的薄膜电晶体（如低温多晶或微晶硅TFT），目前台湾的TFT—LCD产业具备很大的优势。应该说现在OLED本身的技术已趋成熟且已没有不能克服的问题，剩下的问题是在量产的价格及市场的竞争及压力。另外的一个主要配套元件就是在驱动方面。主动式OLED所采用的TFT主要有两大功能：一个是开关功能，另一个是控制所注入的电流的密度。因为OLED的亮度跟电流的密度是成正比的，所以电流控制要很稳，必须均匀，稍有变动，OLED的亮度就会发生变化，人就可以感觉出来了。我觉得OLED有如一面照妖镜，细微的显像误差都逃不过人的眼睛。反观TFT—LCD那就宽松多了，因为它是用电压驱动。搞有源的AMOLED，一般的液晶显示用的无晶硅TFT是不能拿来直接用的，无晶型就是硅原子的堆叠没有排列，影响了电子的迁移率变低。怎样把无晶硅的TFT变成有晶硅的TFT呢？一般面板厂通常使用射频镭射扫描的方式，可以瞬间把硅融熔`，然后慢慢地退火再结晶，这样就可以把无晶的TFT变成微晶或多晶硅的TFT了。多晶的TFT在局部区域内存在有序的排列组合，电子迁移率可提高几百倍，有了这么高的迁移率，实现全彩化中小尺寸AMOLED面板就没有问题了。但在大面积无晶硅的雷射转晶还存在有许多局部不均匀的问题有待克服，因为这些不均匀TFT的电性会影响并突出在TFT驱动和OLED的整合及系统化的过程中。为了克服这个困难，一般面板厂商是用增加薄膜电晶体，及精密的电路设计来控制输入电流密度并进行补偿。不过问题又来了，薄膜电晶体增加了以后，屏幕的开口率会因此而下降，因为薄膜电晶体把大部分的光给挡住了。原来2个薄膜电晶体的驱动、现在设计变为4个甚至6个，开口率从40%—50%，降到了20%以下。为了解决这个问题，最常用的方法是把OLED的结构从下发光改为顶发光（见图一）。以前反射的阴极在上面，透明的玻璃在下为阳极，光可从下面出来一点问题都没有，现在光要从上面本来不透明的阴极出光，问题就比较复杂，首先低功函数的阴极必须做得很薄 （要薄到10 nm左右），才可以实现透光，但也不能像玻璃那样做成全透明。另外阳极也必须要反射，再说阴极做得很薄的话，会导致有两个问题：一个是元件结构复杂较难做，还有封装也较难，会导致并影响产品的良率，工艺窗口也变得较窄。由于是半透光，一部分光透射，一部分反射，还有折射或绕射互相干扰，阴阳极之间就会形成光学微共振腔效应的有趣现象。从而衍生一门新的研发课题叫OLED光学，解决OLED中的光学问题，要让RGB能够显示出来且不影响它的亮度，光色及视角或灰阶等。光学元件的设计及工艺的改良与创新是有一定的挑战，要做成亮丽的全彩化OLED，因为RGB的波长不一样，器件结构会变得相当复杂。总结一下就是采取顶发光，良率难控制，工艺窗口变小，容易产生不合格商品，也因此价格变贵。这也是OLED大厂如韩国三星,一直都在努力提升良率及降低成本方面。

    光电新闻网：对于大陆的OLED产业你有什么建议？

    陈金鑫：对于大陆的OLED，我觉得可以多关注OLED固态照明方面的研发及应用。我希望政府能够好好重视这一点，现在全世界都在关心绿色及新兴能源的开发，虽然最近油价下降了一些，但迟早会再升上来，中国的人口那么多，又处于高速发展阶段，普及高效率又合乎环保的OLED照明意义重大。话说回来，大陆现在发展OLED面板的话，有几个大问题要面对，一个是国内还没有像样且能够自主的TFT生产基础。台湾的TFT产业现在却很发达，但不要忘了这是十几年前几千亿砸下去的赌注与结果，在这方面，大陆很落后，不论是在人才，研发，生产，管理，设计各方面。要迎头赶上不是不可能，但时间太紧也无法救急，因为日本的十代厂明年要出货，韩国已有八代厂，十代也在规划中，台湾友达由8代厂生产的面板也已出货，但大陆还在建五，六代厂的规模，而且听说技术还控制在日本手里，令人担忧。但是中国假如要搞OLED照明的话，就不需要大量TFT的投资，我们可以直接把OLED的优势展现出来。在此我必须要强调的是：OLED是目前唯一可直接做“面”光源的显示科技，一般热炽灯或现在热门的LED都为“点”光源，而含汞的萤光灯则多为“线“光源，包括许多家用的省电灯（它是将萤光线光源卷成一团而已）。要搞照明，在英文里有一个叫Luminaire efficacy的概念，中文好像还没有对应的词汇，可能是叫“可视照明度”吧。我可以解释一下：比如看书，点光源的光照射面积太小，且不均匀，所以需用光照聚光，反射，扩散等功能輔助才能把光投射出来，真正落到书上的已大大打了折扣，而面发光的OLED照明，它不需要耗损的扩散与投射辅助，所以落在书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灯还可以直接控制明暗（Fully dimmable）且可做到柔性显示，不一定要平的，可以用到多种场合及特殊需求（见图二）。目前的热炽灯（白炽灯）流明效率太低，荧光管里面又有水银，污染环境，会逐渐被淘汰。日本已经宣布2010年淘汰热炽灯，台湾也准备在2012年跟进。所以目前比较有前景的照明主要是LED灯和未来的OLED照明。

    光电新闻网：那么你觉得OLED照明跟LED相比又有什么优缺点？

    陈金鑫：LED技术发展比较早产业链也比较完整，目前台湾不光有芯片厂，封装厂也有三、四十家。前段时间很热闹，在奥运会开幕式上，LED出名了。其实LED照明还是有它的缺点，目前蓝光高效率芯片很贵，发光效率会随着温度的上升急剧下滑，假如室内使用的话，经常要放风扇，户外的话就好一些，散热问题没有解决好，也会影响寿命。所以假如要把LED做成“面”光源，问题较多，一个是用到的LED颗粒数量多，二是大面积散热问题还要继续努力，因为LED要变成面光源必须加上反射、扩散板，均匀化及光罩，降低了LED实际的照度效率（Luminaire efficacy）而且成本会提高。但我们不能否认LED照明是目前的宠儿，这要谢谢张艺谋先生的贡献，OLED 要迎头赶上，还有待国内官产学研大家的共同努力。如果我有缘结识这位大导演，我会鼓励他在2010年的上海世博会或广州的亚运会上用OLED照明做一些艺术的展示及表演，也可为OLED照明在中国的发扬光大，尽一点心力。

    总结：我觉得只要中国决定推动任何科技项目，没有不成功的。我们看到嫦娥已经奔月，航天员已经太空漫步，自造的飞机也已翱翔于天空，我不禁想起毛泽东充满豪气的《沁园春》，有感之下我将它改为“…数OLED照明，还看今朝”。

（采编：饶初红 编辑：曾聪）