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(chǎng),并有望作為一種新電視屏幕進(jìn)入家庭。同時(shí),電子紙也正在分食便攜設(shè)備、消費(fèi)電子和電子標(biāo)識(shí)的市場(chǎng)蛋糕,這些領(lǐng)域都特別需要低功耗和更長(zhǎng)的電池壽命。
在最近東京召開(kāi)的2008顯示技術(shù)大會(huì)上,索尼展出了一款0.3mm厚的OLED(在亞洲更通用的名稱是OEL,即有機(jī)電致發(fā)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1.4mm OLED顯示器XEL-1更輕巧。索尼還展出了一款目前最薄的0.2mm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(dá)30英寸(對(duì)角線)OLED顯示器的唯一強(qiáng)項(xiàng)。OLED還有其它許多適合用做電視屏幕的特性,例如:高于NTSC規(guī)范的色彩還原性,以及幾微秒的快速響應(yīng)時(shí)間。其最高亮度大于1,000cd/m2、對(duì)比度大于10,000:1。
電子紙的目標(biāo)市場(chǎng)是手持設(shè)備而非電視,大多數(shù)類型的電子紙都是雙穩(wěn)態(tài)的,也就是說(shuō),即使關(guān)閉電源,無(wú)需供電也可保持屏幕上的內(nèi)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(wú)需OLED的光發(fā)射機(jī)制,所以電子紙很適合對(duì)低功耗有特別要求的應(yīng)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(shù),現(xiàn)在已經(jīng)被富士通先端科技、精電國(guó)際與松下電器公司通過(guò)合作方式進(jìn)行生產(chǎn)。電泳顯示器(EPD)技術(shù)也已經(jīng)從E Ink公司和SiPix Imaging公司,擴(kuò)大到包括Bridgestone公司在內(nèi),而且Nemoptic和ZBD Displays公司也正在配置雙穩(wěn)態(tài)扭曲向列相(BTN)LCD。與此同時(shí),Aveso已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了電鉻顯示器(ECD)的商用化,高通也實(shí)現(xiàn)了MEMS顯示器的商用化,Liquavista即將在市場(chǎng)上推出電潤(rùn)濕顯示器(EWD)。在本次2008顯示技術(shù)大會(huì)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(jìn)展。
OLED戰(zhàn)局全面鋪開(kāi)
三星早已加入OLED戰(zhàn)局?！暗?010年,我們將生產(chǎn)采用OEL面板的40或42英寸電視?！比荢DI移動(dòng)顯示部市場(chǎng)營(yíng)銷副總裁Lee Woo Jong表示。今年底,三夏將量產(chǎn)用于筆記本電腦的14英寸OLED面板。
臺(tái)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(yè)化生產(chǎn)用于筆記本電腦的12.1英寸OEL顯示器,并計(jì)劃明年下半年量產(chǎn)用于電視機(jī)的32英寸面板,該公司副總裁Park Sung Soo說(shuō)。
盡管有這些進(jìn)展,但在使用OEL技術(shù)制造更大尺寸面板時(shí)仍存在問(wèn)題。OLED面板是通過(guò)在玻璃基板上“編輯”薄膜晶體管(TFT),然后涂敷用于注入、發(fā)射及/或?qū)㈦娮雍涂昭ㄖ亟M的各有機(jī)層的方法制造出來(lái)的。在制造更大面板時(shí),已證明無(wú)法借助最初為制造TFT或小OLED面板所開(kāi)發(fā)的技術(shù)。
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(shù)作為TFT的底基,采用小分子材料作為有機(jī)膜。但在其27英寸OLED原型中,索尼工程師采用的是先進(jìn)的“微晶”硅TFT技術(shù),并將該技術(shù)整合進(jìn)索尼所謂的“激光誘導(dǎo)凝練模式(LIPWS)”技術(shù)。
索尼工藝技術(shù)部門主管Yoshi Ishibashi解釋說(shuō),有三種TFT生產(chǎn)工藝:激光退火、直接沉積和固相增長(zhǎng)?！拔覀冋J(rèn)為對(duì)大尺寸面板來(lái)說(shuō),在硅結(jié)晶過(guò)程中,激光退火是最好方法。”他說(shuō)。
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(yōu)勢(shì),Ishibashi指出,那就是當(dāng)制造大尺寸基板時(shí),微晶硅的平面均勻性非常高。
業(yè)界還沒(méi)有為制造有機(jī)膜找到更好方法。在索尼的XEL-1中,當(dāng)熔爐內(nèi)汽化的有機(jī)材料被汽相沉積在基板上作為RGB三基色素時(shí),需要在基板下立即放置一個(gè)金屬掩膜。但是,當(dāng)基板超過(guò)一定尺寸時(shí),金屬掩膜會(huì)因自身重量發(fā)生形變或從熔爐中輻射熱量,從而帶來(lái)定位誤差、并惡化孔徑比(aperture ratio)和分辨率。
所以,索尼的工程團(tuán)隊(duì)為自己的27英寸原型找到另一種技術(shù)?！熬徒M合使用白色OEL材料與色彩濾光器來(lái)說(shuō),激光退火技術(shù)仍有吸引力?！盜shibashi說(shuō)。采用色彩濾光器可實(shí)現(xiàn)超高密度,原因是當(dāng)形成獨(dú)立的紅、綠和藍(lán)色亞像素時(shí),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?cái)?shù)目與面板尺寸無(wú)關(guān),不會(huì)改變?！八?我們要竭盡所能規(guī)避導(dǎo)致壞像素的因素?！笨逻_(dá)OLED產(chǎn)品部的高級(jí)總監(jiān)Takatoshi Tsujimura表示,“為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo),組合使用白色OEL材料與色彩濾光器是最佳方法?！?p>
Tsujimura介紹,通過(guò)在傳統(tǒng)RGB亞像素上安放白色像素的方法,發(fā)光效率成倍增加?！斑@是因白色素?zé)o需使用色彩濾光器,”他說(shuō),“這樣,沒(méi)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?！?p>
除顯示領(lǐng)域外,OEL還可用于固態(tài)照明和太陽(yáng)能電池等。產(chǎn)品線豐富的化學(xué)產(chǎn)品制造商Kaneka前不久宣布,它將于大阪大學(xué)合作進(jìn)行OLED照明設(shè)備及有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池的研究。
OLED的薄、輕和表面發(fā)光特性使其可用于照明應(yīng)用。在汽車和飛機(jī)應(yīng)用中,體積薄、重量輕具有特殊優(yōu)勢(shì)。
“OEL顯示器已達(dá)到50流明/瓦的發(fā)光效率；到2010年預(yù)計(jì)可達(dá)100流明/瓦?！钡聡?guó)公司Novaled的CEO Gidas Sorin表示。相比較,電燈泡的最大發(fā)光效率約是20流明/瓦。
電子紙應(yīng)用將起飛
如果說(shuō)OLED技術(shù)是本屆2008顯示技術(shù)大會(huì)一個(gè)主旋律的話,那么電子紙就是另外一個(gè)。幾家公司演示了在電子紙技術(shù)方面取得的進(jìn)步,電子紙已用在手機(jī)、電子書(shū)閱讀機(jī)、告示牌和標(biāo)簽等應(yīng)用中。
大多數(shù)電子紙顯示器都擁有三個(gè)特性:反射操作、雙穩(wěn)態(tài)、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(huì)將其用途延伸到新一類產(chǎn)品中。在上面提到的幾種電子紙技術(shù)中,ECD基于電氣誘發(fā)的色彩變化；EPD利用電氣導(dǎo)致的帶點(diǎn)粒子運(yùn)動(dòng)；EWD則基于水與染色油介質(zhì)間的感應(yīng)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(shí)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(guò)切斷電源,反射式顯示器大幅增加了電池供電設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間。
反射式平板顯示還可以消除當(dāng)前產(chǎn)品中的關(guān)鍵不足,如:手機(jī)和筆記本電腦顯示屏在戶外喪失功能,因?yàn)槠鋱D像在周圍光線下無(wú)法看清楚。在反射式電子紙顯示器上增加一個(gè)前置燈后,顯示器無(wú)論在黑暗的情況還是外界陽(yáng)光照射情況下都可以正常工作。
雙穩(wěn)態(tài)改善了顯示器的能量消耗。某個(gè)以EPD為基礎(chǔ)的電子書(shū)閱讀器制造商聲稱,在電池電量耗光之前,消費(fèi)者可以閱讀大概7000頁(yè)文本形式的電子書(shū)。由于雙穩(wěn)態(tài)顯示器只在屏幕內(nèi)容更換時(shí)才會(huì)消耗能量,所以電池的使用時(shí)間可以在顯示內(nèi)容變化頻率較低的情況下得到極大延長(zhǎng)。一些電子貨架標(biāo)簽(ESL)的生產(chǎn)商表示,其產(chǎn)品更換一次電池可以工作五年以上的時(shí)間。
為制造其EPD電子紙,電子紙先驅(qū)E Ink制造出一種在透明液體內(nèi)包含微粒子膠囊的“薄片”；該薄片還包括一個(gè)電極以及一個(gè)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(nèi),是分別充以正電和負(fù)電的白色和黑色粒子。
E Ink的“薄片”技術(shù)已用在一千多萬(wàn)部摩托羅拉手機(jī)上。在去年在美國(guó)市場(chǎng)推出的Kindle便攜閱讀機(jī)及其它7款正在生產(chǎn)的電子書(shū)閱讀機(jī)中,也都采用的是相同技術(shù)。
E Ink還展示了一款支持手寫(xiě)輸入的電子紙?jiān)O(shè)備。該設(shè)備基于E Ink和精工愛(ài)普生聯(lián)合開(kāi)發(fā)的控制器芯片S1D13521B、以及E Ink的AM300開(kāi)發(fā)套件和Wacom制造的內(nèi)置電磁感應(yīng)式書(shū)寫(xiě)板。
Wacom專門開(kāi)發(fā)出一款極薄、極輕的面板:0.35mm厚、40g重,其厚度和重量分別是其上一代產(chǎn)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(yù)計(jì),今夏將有5、6家公司推出基于AM300的產(chǎn)品?！盓 Ink的副總裁Ryosuke Kuwata說(shuō)。
期間,富士通推出了一種多色膽甾型LCD電子紙技術(shù)。該面板并沒(méi)采用色彩濾光器,它采用的建構(gòu)方法是將三個(gè)分別用于紅、綠和藍(lán)的堆疊顯示層整合起來(lái)。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B(niǎo)ridgestone則致力于被稱為快速響應(yīng)液體粉末顯示器(QR-LPD)的專屬EPD技術(shù)。QR-LPD技術(shù)基于兼有液體和傳統(tǒng)粉末狀固體特性的“電液粉末”。電液粉末的流動(dòng)類似微粒的懸浮,它對(duì)電場(chǎng)極其敏感,從而保證極快的響應(yīng)速度:響應(yīng)時(shí)間可快達(dá)0.2ms。該粉末包含分別帶正和負(fù)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(kāi)發(fā)出一款可折疊顯示器。
當(dāng)然,向柔性化發(fā)展的趨勢(shì)并非只出現(xiàn)在電子紙顯示器領(lǐng)域。事實(shí)上,柔性O(shè)LED正以一種近似“瘋狂”的步調(diào)向前發(fā)展。但是,電子紙似乎更有助于柔性顯示的實(shí)現(xiàn),因?yàn)槿嵝設(shè)LED缺乏對(duì)極端環(huán)境的敏感性,而這種環(huán)境對(duì)封裝是一種考驗(yàn)。
柔性平板顯示器相對(duì)于傳統(tǒng)顯示器來(lái)說(shuō),趨向于更薄、更亮、更結(jié)實(shí)且制造成本更低。在設(shè)計(jì)帶有平板顯示器的產(chǎn)品時(shí),柔性特質(zhì)還創(chuàng)造出了空前的設(shè)計(jì)自由度。從此以后,顯示器不再拘泥于是無(wú)法彎曲、平坦的矩形裝置。
David Lieberman對(duì)本文有所貢獻(xiàn),Lieberman是位于美國(guó)北卡羅來(lái)納州教堂山(Chapel Hill)的自由撰稿人。
作者:Yoichiro Hata
（電子工程專輯）
