9月18-19日，日經(jīng)BP社與中國光學(xué)光電子行業(yè)協(xié)會(huì)液晶分會(huì)在北京國家會(huì)議中心共同主辦了“中國北京2012國際平板顯示產(chǎn)業(yè)高峰論壇”。來自中國大陸、臺(tái)灣、日本、韓國和美國的近40家面板、材料和設(shè)備廠商，6所大學(xué)代表，約300位專業(yè)人士參加了本次峰會(huì)。

有機(jī)EL在2018年后成熟

有機(jī)EL以全固態(tài)、主動(dòng)發(fā)光、高對(duì)比度、超薄、低功耗、無視角限制、響應(yīng)速度快、工作溫度范圍寬和柔性化的特點(diǎn)，正作為新一代顯示技術(shù)快速崛起。

圖1 AM有機(jī)EL比TFT LCD的感知亮度高100-150cd/m2

對(duì)于相同亮度的影像，根據(jù)Bartleson-Breneman效應(yīng)，當(dāng)背景變暗時(shí)，圖像顯得更亮，即灰度更?。划?dāng)背景變亮?xí)r，圖像顯得更暗，即灰度更大。由于高對(duì)比度和高色域，有機(jī)EL比LCD的感知亮度更高（見圖1）。這也意味著前者的功耗更低，且有機(jī)EL的功耗基本只隨著顯示圖像的亮度變化。

三菱電子和先鋒于2011年合作開發(fā)了6m直徑的有機(jī)EL顯示球，及2012年建在東京成田機(jī)場(chǎng)的1.9m高、9.6m寬的有機(jī)EL顯示墻（見圖2）。

Tech&Biz總經(jīng)理北原洋明預(yù)計(jì)，AM有機(jī)EL電視市場(chǎng)將在2014年左右興起，到2018年，其占整個(gè)FPD市場(chǎng)的份額約11%。隨后將進(jìn)入市場(chǎng)成熟期。LCD與OLED的性能對(duì)比如圖3所示。

索尼曾于2007年12月1日推出了全球第一臺(tái)有機(jī)EL電視XEL-1，但在其后的商業(yè)化時(shí)遇到了極大困難，導(dǎo)致有機(jī)EL電視長期在市場(chǎng)上沉寂。4年后，LG和三星在2012CES上分別展示了55英寸金屬氧化物和LTPS材料的有機(jī)EL電視。這似乎預(yù)示著第五次顯示浪潮即將來臨。

圖2 三菱電子和先鋒于2011年合作開發(fā)了6m直徑的球形有機(jī)EL顯示屏，及2012年建在東京成田機(jī)場(chǎng)的1.9m高、9.6m寬的有機(jī)EL顯示墻。

圖3 LCD與OLED的性能對(duì)比

目前，三星以累計(jì)量產(chǎn)2億片AM有機(jī)EL面板居于行業(yè)扛鼎地位。全球幾乎沒有其他廠商在大尺寸面板上能達(dá)到較高的生產(chǎn)良率，這也是韓國廠商的特別優(yōu)勢(shì)。

不過有機(jī)EL電視發(fā)展的不利之處在于1萬多美元的高價(jià)格和制造設(shè)施投資較高。LGD中國區(qū)產(chǎn)品推廣總經(jīng)理樸昌赫表示，將用白光加彩膜（WRGB）有機(jī)EL技術(shù)在60英寸以上、不閃式窄邊框或無邊框、超高清3D電視市場(chǎng)推廣。

中國有機(jī)EL的布局與挑戰(zhàn)

中國工信部電子信息司副司長刁石京指出，中國廠商已在有機(jī)EL方面布局。例如，京東方（BOE）已在鄂爾多斯完成5.5代AM有機(jī)EL生產(chǎn)線的樁基工程，預(yù)計(jì)2013年底量產(chǎn)。目前已開發(fā)出4英寸氧化物OLED和LTPS材料的AM有機(jī)EL屏。天馬也把原有的4.5代TFT-LCD生產(chǎn)線改建為AM有機(jī)EL，2013年1月啟用5.5代線廠房。維信諾方面，清華大學(xué)與昆山市政府簽署了建設(shè)5.5代AM有機(jī)EL量產(chǎn)線的框架協(xié)議，計(jì)劃投資150億元。

他認(rèn)為，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈需同步發(fā)展，大企業(yè)要起帶動(dòng)作用。雖然政府不能行政推動(dòng)，但將來行業(yè)整合是必然趨勢(shì)。

中國OLED聯(lián)盟副秘書長高宏玲提醒業(yè)界，目前，精工愛普生、三星、LG和索尼等國外廠商已在全球各自擁有數(shù)千項(xiàng)技術(shù)專利，三星SDI、精工愛普生、日本半導(dǎo)體能源、友達(dá)光電等在中國也分別申請(qǐng)了數(shù)百項(xiàng)專利。這也凸顯了中國大陸有機(jī)EL產(chǎn)業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)布局落后，今后會(huì)面臨侵權(quán)風(fēng)險(xiǎn)和準(zhǔn)入難度巨大等問題。

有機(jī)EL制造工藝的演進(jìn)

索尼高級(jí)顧問占部哲夫認(rèn)為，由LCD過渡到有機(jī)EL時(shí)電子設(shè)備技術(shù)進(jìn)步的必然結(jié)果。有機(jī)EL要想快速進(jìn)入市場(chǎng)，必須利用現(xiàn)有TFT LCD的量產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施。有機(jī)EL實(shí)現(xiàn)柔性顯示和卷對(duì)卷（RtoR）生產(chǎn)還需一段時(shí)間，但是一旦實(shí)現(xiàn)，將給人們帶來完全不同的嶄新顯示世界。

他介紹了該公司在SID2012上展示的打印加真空工藝的混合型有機(jī)EL技術(shù)（見圖4），并比較了LCD和有機(jī)EL的工藝和材料成本，如圖5所示。

圖4 索尼在SID2012上展示的打印加真空蒸鍍工藝的混合型有機(jī)EL技術(shù)

圖5 LCD和有機(jī)EL的工藝和材料成本比較

圖6 真空蒸鍍與噴墨打印方法的比較

東京電子（TEL）執(zhí)行董事松浦次彥指出，有機(jī)EL電視在發(fā)展過程中還面臨一些技術(shù)挑戰(zhàn)。與FMM(精細(xì)金屬掩膜)和W-有機(jī)EL+CF(白光OLED加彩色濾光片)工藝相比，噴墨打印工藝簡(jiǎn)單，材料利用率高于90%，因此更適于低成本、規(guī)?；?代線生產(chǎn)。不足之處是材料性能方面。目前有廠商正在利用真空蒸鍍或噴墨打印方法開發(fā)兩種沉積制造設(shè)備（見圖6）。

松浦強(qiáng)調(diào)，面板、材料與制造設(shè)備廠商密切合作對(duì)有機(jī)EL電視的發(fā)展非常重要。

氧化物與LTPS材料嶄露頭角

美國應(yīng)用材料公司AKT顯示事業(yè)部中國區(qū)客戶總經(jīng)理史小宏表示，顯示行業(yè)正處在近20年來最重要的技術(shù)轉(zhuǎn)型過程中。顯示屏越來越高的分辨率和開關(guān)速度要求更高的電子遷移率。

非晶硅（a-Si）材料的電子遷移率較低，不到1cm2/Vs，而金屬氧化物材料的電子遷移率是其10倍，LTPS材料是其100倍。因此，2011年起，出現(xiàn)了用金屬氧化物和低溫多晶硅（LTPS）等晶體管材料取代非晶硅的趨勢(shì)。“不過，取代并不是個(gè)短期過程，需要3、5年以上的時(shí)間。”史小宏認(rèn)為。[!--empirenews.page--]

金屬氧化物材料的成本比LTPS的低，故前者的市場(chǎng)在大尺寸顯示屏，后者在小尺寸移動(dòng)屏上有用武之地。

史小宏表示，AKT的等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD）薄膜技術(shù)、包括IGZO（銦鎵鋅氧化物）沉積在內(nèi)的金屬氧化物的物理氣相沉積（PVD）的制造設(shè)備，可以提升高分辨率平板電腦和電視顯示屏的良率，并降低成本。

東京工業(yè)大學(xué)細(xì)野秀雄教授在分析TAOS(InGaZnOx) a-IGZO TFT氧化物材料特性時(shí)，指出了其3個(gè)優(yōu)勢(shì)，①電子遷移率高于10cm2/Vs；②關(guān)斷電流低于10-13A，較寬的帶隙，接近VB狀態(tài)的高密度，不會(huì)反向工作；③S值小于0.2eV/dec，工作電壓低于2V?？赏ㄟ^低于350℃退火溫度改善TFT特性。但其長期穩(wěn)定性是個(gè)復(fù)雜的問題，減少背溝道（back channel）缺陷是改進(jìn)TFT穩(wěn)定性的關(guān)鍵。

除了LG的55英寸金屬氧化物材料有機(jī)EL電視外，新iPad采用了夏普基于IGZO TFT氧化物材料的高分辨率量產(chǎn)化顯示屏。

細(xì)野還分析了采用雙柵極結(jié)構(gòu)的雙極型SnO-TFT材料的輸出特性（見圖7），并介紹了基于雙極型氧化物晶體管的CMOS逆變器（inverter），如圖8所示。目前，已研究出3.1eV低Φ值、惰性傳導(dǎo)緩沖正極的有機(jī)EL。

圖7 雙極型SnO-TFT材料的輸出特性

圖8 基于雙極型氧化物晶體管的CMOS逆變器的結(jié)構(gòu)及輸入/輸出特性

移動(dòng)顯示中的有機(jī)EL

三星于2011年9月上市的Galaxy S II高清LTE智能手機(jī)已經(jīng)應(yīng)用了4.7英寸OLED屏。AKT的史小宏認(rèn)為，三星在與蘋果進(jìn)行的知識(shí)產(chǎn)權(quán)官司之后，很可能會(huì)加大OLED方面的發(fā)展力度，以強(qiáng)化差異化競(jìng)爭(zhēng)的核心能力。三星開發(fā)的柔性有機(jī)EL智能手機(jī)原型將會(huì)印證這種看法。

圖9 全球4.5和5代線生產(chǎn)線情況（數(shù)據(jù)來源：天馬微電子）

圖10 white Magic技術(shù)

天馬微電子副總經(jīng)理歐陽旭認(rèn)為，2013年，中小面板規(guī)模會(huì)突破30億片，產(chǎn)能增速將高于17%，智能手機(jī)和平板電腦所用面板占中小面板產(chǎn)能的50%。全球4.5和5代生產(chǎn)線將形成5億片的產(chǎn)能，如圖9所示。天馬的LTPS生產(chǎn)線也將于2013年量產(chǎn)。

日本顯示公司（JDI）首席技術(shù)官大島弘之給出了該公司綜合Display Search數(shù)據(jù)后對(duì)移動(dòng)顯示市場(chǎng)的預(yù)測(cè)，2010-2015年，中小尺寸顯示屏的年平均增長率約為19%，2015年的市場(chǎng)規(guī)模約450億美元。同期，智能手機(jī)和平板電腦的年平均增長率分別約為57%和73%。

除智能手機(jī)外，高像素密度和分辨率的平板電腦也需要LTPS技術(shù)。因此，LTPS在2012年需求增長后，2013年的供需形勢(shì)還會(huì)很嚴(yán)峻。

大島認(rèn)為，移動(dòng)顯示模塊將集成IPS-NEO、LTPS、窄邊框、white Magic（見圖10）、Pixel Eyes（見圖11）和薄背光技術(shù)。未來，移動(dòng)顯示會(huì)演進(jìn)到薄片（sheet）顯示（見圖12）。

圖11 Pixel Eyes技術(shù)

圖12 未來移動(dòng)顯示會(huì)演進(jìn)到薄片顯示

臺(tái)灣大學(xué)吳忠?guī)媒淌诮榻B了把有機(jī)EL與太陽能電池應(yīng)用在移動(dòng)顯示終端的概念。其原理是，裝在有機(jī)EL屏下面的太陽能電池板吸收環(huán)境光和非耦合輸出的有機(jī)EL發(fā)射光，并轉(zhuǎn)換成電能（見圖13）。這樣就可實(shí)現(xiàn)自我供電，并減少電池體積。另外，還可在有機(jī)EL、玻璃或塑料基板與太陽能電池板之間加上TTFT氧化物材料層。

圖13 把有機(jī)EL與太陽能電池應(yīng)用在移動(dòng)顯示終端

柔性AM有機(jī)EL技術(shù)

韓國慶熙大學(xué)張震教授稱，未來的高清移動(dòng)終端和大尺寸薄片型（sheet-type）電視都會(huì)用到柔性顯示屏。柔性顯示基板可采用金屬、塑料或薄玻璃材料。

用塑料做基板時(shí)，采用了卷對(duì)卷工藝，把塑料在載體玻璃上壓膜，對(duì)PI進(jìn)行溶液涂層，然后分離。

友達(dá)已開發(fā)出0.3mm厚，分辨率240x320，彎曲半徑10mm的柔性AM有機(jī)EL屏，采用了底發(fā)射結(jié)構(gòu)。制造過程如下：首先在玻璃基板上形成一層樹脂基板（PI），然后在PI上形成驅(qū)動(dòng)器和有機(jī)EL單元，驅(qū)動(dòng)器基于a-IGZO TFT，采用真空蒸鍍工藝。張震認(rèn)為，驅(qū)動(dòng)器單元表示像素電路沒有集成柵極驅(qū)動(dòng)器。之后，玻璃基板和樹脂基板進(jìn)行分離，最終形成很薄的薄膜封裝。

圖14為索尼用氧化物TFT做的柔性AM有機(jī)EL基板。東芝也在SID2012上展示了11.7英寸的柔性AM有機(jī)EL顯示技術(shù)，用了白光OLED和彩色濾光片，底發(fā)射結(jié)構(gòu)，采用塑料基板從載體玻璃上脫粘的工藝。柔性面板由裝在透明聚酰亞胺（polyimide）薄膜上的a-IGZO TFT驅(qū)動(dòng)。

張震表示，帶傳導(dǎo)緩沖層的塑料基板上的TFT基板具有一定的堅(jiān)固性。脫離前后，a-IGZO TFT性能基本保持一致。即使平面很薄，PI基板上的TFT陣列也可保持自由直立（standing）。TFT具有很強(qiáng)的抗拉應(yīng)力性（見圖15）和ESD保護(hù)能力。

圖14 索尼用氧化物TFT作柔性AM有機(jī)EL基板[!--empirenews.page--]

圖15 彎曲后的TFT性能

液晶顯示新技術(shù)

松下液晶顯示公司商品開發(fā)中心顧問小野記久雄介紹了實(shí)現(xiàn)低功耗高ppi液晶顯示的IPS技術(shù)。采用屏蔽型（shield）IPS(In-Plane Switching，平面轉(zhuǎn)換)像素結(jié)構(gòu)提高了開口率，這種結(jié)構(gòu)被稱為IPS-Pro Next。其基本原理是，通過共用電極功能在復(fù)數(shù)像素上覆蓋絕緣膜，可動(dòng)態(tài)改進(jìn)開口率（見圖16）。降低面板功耗的技術(shù)如圖17所示。

圖16 松下液晶顯示用屏蔽型IPS像素結(jié)構(gòu)提高開口率

圖17 松下液晶顯示降低面板功耗的技術(shù)

目前，光增亮膜技術(shù)基本被3M掌控。德國Merck公司曾試圖打破這種狀況，利用荷蘭科學(xué)家D.J.Broer的光誘導(dǎo)手性化合物的擴(kuò)散引起薄膜內(nèi)形成螺距梯度的技術(shù)，制備N*相光增亮膜。但這種方法面臨的問題是難于取向。

北京大學(xué)工學(xué)院材料系楊槐教授提出了新研究出的兩種液晶顯示光增亮膜制備方法。

第一種方法是，通過加入合成的手性離子液體（CIL），增加電場(chǎng)，解決增亮膜的取向難問題。制備原理如圖18所示。

圖18 北京大學(xué)楊槐教授制備液晶顯示光增亮膜方法一的原理

圖19 北京大學(xué)楊槐教授制備液晶顯示光增亮膜方法二的原理

第二種方法是，通過在薄膜中同時(shí)產(chǎn)生扭曲晶粒邊界相和膽甾相，形成超大螺距梯度，制備屏蔽超寬紅外光波段的增亮膜。制備原理如圖19所示。