光电工程师社区

标题: 柔性显示屏领域大有可为 [打印本页]

作者: update 时间: 2012-7-23 09:59
标题: 柔性显示屏领域大有可为
能够弯曲，甚至折叠、卷曲的显示屏一直是人们的梦想。在这个移动计算设备飞速发展的时代，柔性显示屏有着广阔的商业前景。因此，有许多厂商都在进行柔性显示技术的研发，但到目前为止，虽然有一些原型概念产品推出，柔性屏却一直没有真正进入商业化。

而现在，LG公司在此领域率先踏出了一步，其下属的LG display将大规模生产用于电子阅读器的柔性显示屏。这是一种屏幕为大小为6英寸、分辨率为1024×768的塑料电子纸显示屏。既然号称柔性屏，当然可以弯曲，如果以屏幕中央为准的话，它大约可以弯曲40度。因为用塑料代替了玻璃，因此这种显示屏也更轻更薄。与相同尺寸和分辨率的玻璃材质显示屏相比，LG的塑料电子纸显示屏至少薄1/3，仅有0.7毫米，而且重量也减少了一半，仅14克。

柔性带来的一大优点就是结实耐用，据统计，在目前的电子书使用者中，约有10%的用户会因为不小心的掉落或撞击造成电子书屏损坏。而在LG自己的测试中，不论从站立阅读高度（约1.5米）垂直下落，还是以及小型聚氨酯锤垂直砸到屏幕上，这种塑料电子纸显示屏都没有遭到损坏。

怎样在柔性的基质上制造薄膜晶体管？
据LG透露，这种柔性电子纸显示屏的量产得益于他们所特有的塑料基板薄膜晶体管（TFT）制造技术。而在此前困扰着广大厂商，妨碍柔性屏走向市场的一个重要因素，就是柔性基板的TFT在制造工艺上遭遇的困难。事实上，对于几种流行的平板显示技术来说，无论是E-ink为代表的电泳电子纸，还是液晶或OLED，显示介质本身都完全可以做成柔性的。问题在于驱动这些种显示技术的背板。

对于高性能的显示屏来说，要在不影响周围其他像素的前提下，控制每一个像素的开启和关闭。因此，加在每个像素上的电压都需要由一个单独的晶体管进行控制，整个屏幕需要大量晶体管所组成的阵列。要得到这样的阵列，目前最理想的方法就是把半导体材料通过溅射以及气相沉积等方法覆盖在基质上，形成薄膜状的晶体管。现在，应用于一般的液晶显示器的薄膜晶体管制造工艺已经相当成熟，问题是，这些TFT是制作在玻璃基板上的。对于没有柔性要求的屏幕来说，玻璃的确是理想的基板材料，不但容易加工、透明度高，而且适于半导体材料吸附。但以玻璃为基板而制成的TFT不能弯曲，在遭遇撞击时也容易碎裂。

在柔性基板上制造薄膜晶体管是实现柔性显示屏的关键

所以，制造柔性平板显示屏的关键在于怎样在柔性的基质上制造薄膜晶体管，以及怎样低成本大规模生产这样的TFT。目前通向柔性薄膜晶体管基板的路线有两条，LG的柔性电子纸显示屏，以及三星等其他显示屏厂商采用的是第一种方法：沿用与制造玻璃基板TFT相同的工艺，在塑料基板上沉积硅等半导体材料。这种方法的问题在于：把一般的无机半导体材料，例如硅等覆盖在基板上所用的气相沉积等方法都需要比较高的温度。视具体工艺不同，加工温度从350度到400甚至上千度。这样的温度对于玻璃来说没有问题，但塑料材质承受不了，会融化变形。

为了解决这样的问题，有的厂商求助于其他耐高温的柔性材料，例如延展性能很好的金属材料制成的箔片。金属虽然可以承受高温，但柔软性不如塑料，透明度也不足，不适用于透射式的显示屏。也有的厂商，例如LG是通过开发耐高温的塑料基板来克服半导体材料沉积时塑料变形的问题。虽未透露其塑料基板的具体成分，但LG表示，此次用于柔性电子纸屏幕的塑料基板可以承受350度的温度，因此可以用传统工艺在基板上覆盖半导体材料制成薄膜晶体管。

东芝改变半导体材料沉积工艺来制造柔性TFT

采取与玻璃基板TFT类似的工艺的好处是可以利用现有的生产设备，不需要投资建设新厂即可以大规模生产柔性显示面板。按照LG的计划，LG Display量产的塑料电子纸屏幕将首先供应给在中国的ODM厂商，成品则会投放欧洲市场。LG Display Mobile/OLED事业本部副社长吕相德说，塑料电子纸屏的量产经验也将加速OLED柔性显示屏的开发进程。彩色的OLED柔性屏将给平板显示市场带来更大的冲击。

除了采用耐热的柔性基板之外，改变工艺，在低温下向塑料基板上沉积半导体材料来制造薄膜晶体管也是一种可行的办法。东芝采用氧化物半导体材料，可以把TFT的制造温度控制在200度之内。专门从事柔性电子器件开发的Plastic Logic则采用有机半导体材料代替硅材料，从而可以在塑料基板可以承受的温度下进行沉积。有机薄膜晶体管和硅材料制成的晶体管的作用一样，完全可以驱动显示屏。

低成本制造工艺

除了克服柔性基板的耐热问题之外，开发柔性屏的厂商还需要寻找成本较低的制造工艺。一些厂商采用的方法是把塑料基板附在玻璃之上，再沉积上半导体材料，薄膜晶体管制造完毕后，把塑料基板剥离下来。采用这种方法的话，制造商只需要对他们现有的玻璃基板TFT生产线略作调整，就可以生产塑料柔性屏了。这样对原有生产设备的投资还能继续发挥作用，而且可以迅速的将产品推向市场。

但这样的生产方式不适于制造面积较大的TFT基板，例如用于电视和计算机显示器的。另外，其生产成本肯定要高于玻璃基板TFT。因此，惠普等厂商正在研究通过印刷的方法来连续制造薄膜晶体管的方法，直接把半导体材料印刷在滚动的塑料膜上形成晶体管阵列。这样的方法可以大幅度地降低生产成本。现在建造一座主动矩阵薄膜晶体管显示器生产厂需要相当庞大的资金。但如果可以采用印刷方法制造TFT，那么设备所需要的投资将减少很多。而且在生产出更多产品的同时消耗的材料也将减少。从而让显示器产品的价格极大地降低。

Plastic Logic的柔性屏背后是有机半导体材料的进展

除了TFT基板的材料以及制造工艺的问题，柔性显示屏的研发还面临着其他挑战。例如显示媒介的问题。虽然E-ink电子纸显示很容易制成为柔性显示屏，正如LG的产品，但OLED却存在一些问题，例如其中负责发光的有机材料容易氧化，所以需要有良好的密封措施；另外驱动OLED的需要的电压比LCD等显示更大，所以对薄膜晶体管背板有特殊要求。

虽然存在诸多问题与挑战，柔性屏的美好前景依然吸引着众多厂商投入很大的精力进行研发。毕竟柔性显示屏将会给平板显示市场带来颠覆性的变化。柔性屏带来的不只是轻薄耐用，屏幕的弯曲折叠本身还可能带来许多有趣的应用。东芝就曾经把屏幕本身的弯曲当作一种人机交流方式。随着LG的柔性电子纸屏幕的推出，曾经只会出现在展会中柔性屏幕将更快的走入市场与生活中。

该贴已经同步到 update的微博

作者: shangfangyu 时间: 2012-7-23 10:11

作者: 良哥 时间: 2012-7-23 15:49
这种OLED在国内也有做吧，听说京东方已经上线了，不知道质量咋样？

作者: mengfh 时间: 2012-7-23 16:54
柔性的国内应该还没有吧

作者: constant 时间: 2012-7-25 16:03
恩,学习了,多谢啦

作者: constant 时间: 2012-7-25 16:03
恩,学习了,多谢啦.

作者: kinefree 时间: 2012-7-30 13:41

作者: ztcwlj 时间: 2012-8-8 10:28

作者: xslaser 时间: 2012-8-11 15:13
柔性的不错

作者: shihy 时间: 2014-12-2 18:24
学习了，多谢了

欢迎光临光电工程师社区 (http://bbs.oecr.com/)