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涂布型树脂绝缘膜为降低成本开道

  在2011国际平板显示产业高峰论坛(FPD International CHINA 2011/Beijing Summit)第一天下午的技术演讲中,日本瑞翁(Zeon)电子材料事业推进部技术经理加藤丈佳以“瑞翁的显示屏用新型开发材料”为题,介绍了该公司开发的新型显示屏用涂布型透明绝缘材料“ZEOCOAT”。
  ZEOCOAT是以该公司自行生产的环烯烃聚合物为基础制成的绝缘材料。环烯烃聚合物是一种光学特性、电特性俱佳的材料。在光学方面,这种材料与丙烯一样,对于大范围波长的光线具有良好的透明性,在电特性方面,其相对介电常数为3.0~3.4,对于所有频率都具有极低的相对介电常数。
  在物理性质方面,该材料具有不易吸水的特性。吸水性仅为其他材料的1/10~1/100。在化学性质方面,该材料在有机物中具备高热耐性。如果从衡量有机材料耐热性的指标——重量减少5%的温度来看,ZEOCOAT为350℃,比丙烯高35℃,比聚酰亚胺还要高25℃。并且具有成膜后残留应力低的特点。
  促进FPD性能提高和成本降低的三个方案
发挥ZEOCOAT的优势,日本瑞翁为FPD企业展示了3个使用方案
  第一个是用作非晶Si-TFT的绝缘膜。ZEOCOAT可以取代过去利用CVD形成的硅氮化膜,通过涂布工艺取得相同的效果。第二个是形成TFT之后的平坦化。这是实现高精细显示屏不可或缺的技术。第三个是有机EL面板的像素分离。通过使用ZEOCOAT,可以实现透明的有机EL面板。为了进一步提高ZEOCOAT的特性,增加新的功能,日本瑞翁正在进行相关的技术开发。
  在用作涂布式绝缘膜时,ZEOCOAT可以作为削减背照灯耗电量的手段。现有的液晶面板在TFT阵列基板的上方形成了高折射率的硅氮化膜,因此界面会反射光线,导致亮度下降。而改换ZEOCOAT之后,因为折射率低,所以可以抑制反射。而且,ZEOCOAT还具备平坦化膜的功能,有望取得扩大开口部的效果。加藤表示,“模拟ZEOCOAT使用效果的结果显示,亮度可以提高15%”。
  而且,采用ZEOCOAT还有助于温室气体减排。在现在的CVD工艺中,确保形成高品质薄膜必须使用温室气体NF3进行清洗。而改用ZEOCOAT之后,使用此类气体的清洗可以省略。
  采用ZEOCOAT还能减少昂贵的生产设备——CVD装置的购置数量,还有助于减少设备投资额。“按照第8代工厂生产的单张的生产成本推算,大约可以减少17美元”(加藤)。
通过试制应用元件验证效果
  ZEOCOAT等涂布式绝缘膜能够带来优秀的效果,这一点早已尽人皆知。但实际上,这种绝缘到至今尚未投入实用。这是因为考虑到材料从硅氮化膜改换为树脂的风险,量产时元件的可靠性存在疑问。为了消除这一担忧,日本瑞翁自主试制TFT阵列,在上方形成涂布式绝缘膜,暴露在60℃的环境下进行了可靠性加速试验。结果确认,与绝缘膜采用硅氮化膜的陈列相同,TFT在关闭状态下经过150小时或500小时后,漏电流仍未增大。加藤呼吁厂商采用这种绝缘膜,表示“作为绝缘膜,ZEOCOAT已经达到了可以利用的状态”。
  根据推测,在智能手机等用途,屏幕将追求更加精细,窄边框化也将继续发展。开发这种显示屏的重点有两个。一个需要能够形成高精细的接触孔,扩大开口率的平坦化膜,而是需要适应窄边框化,能够与金属布线紧密贴合,防止金属布线劣化的平坦化层。
  经该公司实际确认,ZEOCOAT能够形成直径为2μm的接触孔。而且,ZEOCOAT与钛或硅氮化膜贴合性的调查结果显示,该材料的贴合性高于丙烯材料,并且长时间后的变化较小。
  面向有机EL面板的像素分离用途,该公司备有排放气体减少到了1/10以下的ZEOCOAT。这种材料符合有机EL元件在水分气体中劣化严重的特性。通过利用这种材料,可以制作出透明有机EL面板等前所未有的面板。日本瑞翁已经试制出在实际的像素分离中使用ZEOCOAT的有机EL元件,经确认,该材料确实具有抑制亮度劣化的作用。