發布日期：2022-07-14 點擊率：85
目前,LCD和等離子面板仍主宰著電視屏幕市場,而且尺寸更大顯示效果更好的產品正在成為HDTV平板顯示器(FPD)的新選擇；但兩種新興技術有取代LCD和等離子之勢,那就是OLED和電子紙。
由于在蜂窩電話、MP3播放器和其他一些配件中獲得成功,OLED已擠身便攜顯示市場,并有望作為一種新電視屏幕進入家庭。同時,電子紙也正在分食便攜設備、消費電子和電子標識的市場蛋糕,這些領域都特別需要低功耗和更長的電池壽命。
在最近東京召開的2008顯示技術大會上,索尼展出了一款厚的OLED(在亞洲更通用的名稱是OEL,即有機電致發光)顯示器原型,這款新品比索尼去年12月推出的用于其OLED顯示器的 OLED顯示器XEL-1更輕巧。索尼還展出了一款目前最薄的厚OLED原型。此外,其演示的27英寸OLED顯示器可顯示1,920×1,080像素格式的高清視頻圖像。
輕和薄并非屏幕尺寸可達30英寸(對角線)OLED顯示器的唯一強項。OLED還有其它許多適合用做電視屏幕的特性,例如:高于NTSC規范的色彩還原性,以及幾微秒的快速響應時間。其最高亮度大于1,000cd/m2、對比度大于10,000:1。
電子紙的目標市場是手持設備而非電視,大多數類型的電子紙都是雙穩態的,也就是說,即使關閉電源,無需供電也可保持屏幕上的內容。電子紙是種反射式顯示器,它既不需LCD顯示器后的背光,也無需OLED的光發射機制,所以電子紙很適合對低功耗有特別要求的應用。之前由Kent Displays公司所掌握的膽甾相液晶顯示器(CH-LCD)電子紙技術,現在已經被富士通先端科技、精電國際與松下電器公司通過合作方式進行生產。電泳顯示器(EPD)技術也已經從E Ink公司和SiPix Imaging公司,擴大到包括Bridgestone公司在內,而且Nemoptic和ZBD Displays公司也正在配置雙穩態扭曲向列相(BTN)LCD。與此同時,Aveso已經實現了電鉻顯示器(ECD)的商用化,高通也實現了MEMS顯示器的商用化,Liquavista即將在市場上推出電潤濕顯示器(EWD)。在本次2008顯示技術大會上,E Ink、富士通和Bridgestone也都展出了各自在以輕、薄和省電著稱的電子紙顯示器方面的進展。
OLED戰局全面鋪開
三星早已加入OLED戰局。“到2010年,我們將生產采用OEL面板的40或42英寸電視。”三星SDI移動顯示部市場營銷副總裁Lee Woo Jong表示。今年底,三夏將量產用于筆記本電腦的14英寸OLED面板。
臺灣的顯示面板制造商奇晶光電(CMEL)也盯上了OLED。該公司將于2009年上半年商業化生產用于筆記本電腦的12.1英寸OEL顯示器,并計劃明年下半年量產用于電視機的32英寸面板,該公司副總裁Park Sung Soo說。
盡管有這些進展,但在使用OEL技術制造更大尺寸面板時仍存在問題。OLED面板是通過在玻璃基板上“編輯”薄膜晶體管(TFT),然后涂敷用于注入、發射及/或將電子和空穴重組的各有機層的方法制造出來的。在制造更大面板時,已證明無法借助最初為制造TFT或小OLED面板所開發的技術。
例如,在索尼首款11英寸OLED電視屏(XEL-1)中,該公司采用低溫多晶硅技術作為TFT的底基,采用小分子材料作為有機膜。但在其27英寸OLED原型中,索尼工程師采用的是先進的“微晶”硅TFT技術,并將該技術整合進索尼所謂的“激光誘導凝練模式(LIPWS)”技術。
索尼工藝技術部門主管Yoshi Ishibashi解釋說,有三種TFT生產工藝:激光退火、直接沉積和固相增長。“我們認為對大尺寸面板來說,在硅結晶過程中,激光退火是最好方法。”他說。
雖然微晶硅的電子遷移率比多晶硅遜色,但它有另一種重要優勢,Ishibashi指出,那就是當制造大尺寸基板時,微晶硅的平面均勻性非常高。
業界還沒有為制造有機膜找到更好方法。在索尼的XEL-1中,當熔爐內汽化的有機材料被汽相沉積在基板上作為RGB三基色素時,需要在基板下立即放置一個金屬掩膜。但是,當基板超過一定尺寸時,金屬掩膜會因自身重量發生形變或從熔爐中輻射熱量,從而帶來定位誤差、并惡化孔徑比(aperture ratio)和分辨率。
所以,索尼的工程團隊為自己的27英寸原型找到另一種技術。“就組合使用白色OEL材料與色彩濾光器來說,激光退火技術仍有吸引力。”Ishibashi說。采用色彩濾光器可實現超高密度,原因是當形成獨立的紅、綠和藍色亞像素時,就不再需要掩膜了。這樣做盡管降低了色彩純度、增加了功耗,但卻降低了制造成本。
壞像素數目與面板尺寸無關,不會改變。“所以,我們要竭盡所能規避導致壞像素的因素。”柯達OLED產品部的高級總監Takatoshi Tsujimura表示,“為實現該目標,組合使用白色OEL材料與色彩濾光器是最佳方法。”
Tsujimura介紹,通過在傳統RGB亞像素上安放白色像素的方法,發光效率成倍增加。“這是因白色素無需使用色彩濾光器,”他說,“這樣,沒什么東西阻止白光100%地射出。這就是之所以取得高光效的原因。”
除顯示領域外,OEL還可用于固態照明和太陽能電池等。產品線豐富的化學產品制造商Kaneka前不久宣布,它將于大阪大學合作進行OLED照明設備及有機薄膜太陽能電池的研究。
OLED的薄、輕和表面發光特性使其可用于照明應用。在汽車和飛機應用中,體積薄、重量輕具有特殊優勢。
“OEL顯示器已達到50流明/瓦的發光效率；到2010年預計可達100流明/瓦。”德國公司Novaled的CEO Gidas Sorin表示。相比較,電燈泡的最大發光效率約是20流明/瓦。
電子紙應用將起飛
如果說OLED技術是本屆2008顯示技術大會一個主旋律的話,那么電子紙就是另外一個。幾家公司演示了在電子紙技術方面取得的進步,電子紙已用在手機、電子書閱讀機、告示牌和標簽等應用中。
大多數電子紙顯示器都擁有三個特性:反射操作、雙穩態、柔性,這些特性將改變平板顯示器在人們心中的印象,并且會將其用途延伸到新一類產品中。在上面提到的幾種電子紙技術中,ECD基于電氣誘發的色彩變化；EPD利用電氣導致的帶點粒子運動；EWD則基于水與染色油介質間的感應變化。
在便攜式裝置方面,顯示面板是最大的功率消耗部分,因此也是操作時間最大的敵人。與放射式平板顯示(例如OLED)和穿透式平板顯示相比,反射式平板顯示汲取較少的能量。通過切斷電源,反射式顯示器大幅增加了電池供電設備的運行時間。
反射式平板顯示還可以消除當前產品中的關鍵不足,如:手機和筆記本電腦顯示屏在戶外喪失功能,因為其圖像在周圍光線下無法看清楚。在反射式電子紙顯示器上增加一個前置燈后,顯示器無論在黑暗的情況還是外界陽光照射情況下都可以正常工作。
雙穩態改善了顯示器的能量消耗。某個以EPD為基礎的電子書閱讀器制造商聲稱,在電池電量耗光之前,消費者可以閱讀大概7000頁文本形式的電子書。由于雙穩態顯示器只在屏幕內容更換時才會消耗能量,所以電池的使用時間可以在顯示內容變化頻率較低的情況下得到極大延長。一些電子貨架標簽(ESL)的生產商表示,其產品更換一次電池可以工作五年以上的時間。
為制造其EPD電子紙,電子紙先驅E Ink制造出一種在透明液體內包含微粒子膠囊的“薄片”；該薄片還包括一個電極以及一個可剝離層,顯示器制造商或OEM可將剝離層揭去以便將該薄片與背板粘合在一起。在膠囊內,是分別充以正電和負電的白色和黑色粒子。
E Ink的“薄片”技術已用在一千多萬部摩托羅拉手機上。在去年在美國市場推出的Kindle便攜閱讀機及其它7款正在生產的電子書閱讀機中,也都采用的是相同技術。
E Ink還展示了一款支持手寫輸入的電子紙設備。該設備基于E Ink和精工愛普生聯合開發的控制器芯片S1D13521B、以及E Ink的AM300開發套件和Wacom制造的內置電磁感應式書寫板。
Wacom專門開發出一款極薄、極輕的面板:厚、40g重,其厚度和重量分別是其上一代產品的一半。為減輕重量,Wacom的工程師利用PET膜取代了玻璃基板。
“我們預計,今夏將有5、6家公司推出基于AM300的產品。”E Ink的副總裁Ryosuke Kuwata說。
期間,富士通推出了一種多色膽甾型LCD電子紙技術。該面板并沒采用色彩濾光器,它采用的建構方法是將三個分別用于紅、綠和藍的堆疊顯示層整合起來。富士通展出了一款可顯示1,024×768像素的8英寸、全彩色PDA顯示面板。
而Bridgestone則致力于被稱為快速響應液體粉末顯示器(QR-LPD)的專屬EPD技術。QR-LPD技術基于兼有液體和傳統粉末狀固體特性的“電液粉末”。電液粉末的流動類似微粒的懸浮,它對電場極其敏感,從而保證極快的響應速度:響應時間可快達。該粉末包含分別帶正和負電的黑色和白色微粒。
Bridgestone展出了一款采用色彩濾光器、A3大小的全彩面板(4,096色)。該公司還聲稱已開發出一款可折疊顯示器。
當然,向柔性化發展的趨勢并非只出現在電子紙顯示器領域。事實上,柔性OLED正以一種近似“瘋狂”的步調向前發展。但是,電子紙似乎更有助于柔性顯示的實現,因為柔性OLED缺乏對極端環境的敏感性,而這種環境對封裝是一種考驗。
柔性平板顯示器相對于傳統顯示器來說,趨向于更薄、更亮、更結實且制造成本更低。在設計帶有平板顯示器的產品時,柔性特質還創造出了空前的設計自由度。從此以后,顯示器不再拘泥于是無法彎曲、平坦的矩形裝置。
David Lieberman對本文有所貢獻,Lieberman是位于美國北卡羅來納州教堂山(Chapel Hill)的自由撰稿人。
作者:Yoichiro Hata
