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塑膠材料可望取代玻璃 更薄的可撓性顯示器即將問世

上網時間: 2004年05月28日  打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:塑料  塑膠  玻璃  Plastic  glass 

科幻小說的情節即將實現,在不遠的將來,數位顯示器可望被編織在衣物上,在行動設備上傳送穩定的內容,甚至在罐頭的側面提供視訊烹調妙方。這些情況有可能發生嗎?是的,塑膠材料將促成這些願景的實現。

飛利浦研究中心資深副總裁Peter Wierenga日前表示,該公司的顯示器研發重點將不再鎖定於採用玻璃的顯示器,因為這是一種易碎且製造費用高昂的材質;取而代之的是,目前其正在研究的採用塑膠材質的低成本製造技術。此外,飛利浦亦正將一系列原本針對電視開發的視訊處理技術應用於新型的顯示器,包括用於行動系統的螢幕。

Wierenga及其同事們在最近西雅圖舉行的資訊顯示大會(Society for Information Display conference)上展示了這些新技術。展示樣品包括13吋的PolyLED TV、可塗寫(paintable) LCD製程、自適應全彩映射視訊處理技術,以及整合飛利浦帶有即時3D繪圖軟體之透鏡技術的3D顯示器。

可撓性顯示器是顯示技術領域最熱門的趨勢之一,iSuppli/Stanford Resources技術與策略研究總監、專門研究主動矩陣有機LED顯示器的Kimberly Allen表示,「它們的重要性在於能夠滿足人類對新型顯示的幻想,顯示器不再是僵硬易碎四方型物體,而有可能是圓型或曲線型,可撓性更強的產品。」

「此外,它們還能幫助製造商打破LCD大手筆投資製造更大尺寸玻璃的沈悶周期。大多數LCD製造商都打算秘密退出此一領域,即使他們對外不願正式承認。」Allen表示。

確實,半導體產業由基板到微影技術均耗費鉅資投入製造廠建設的生態,已迫使顯示器供應商進入製程設備競賽。此重擔已驅使一些供應商,尤其是日本的廠商,必須藉由研發上的合縱連橫以維持其一定的競爭實力,並與台灣和韓國等供應商相抗衡。

POLED應用曙光初現

飛利浦研究中心針對更薄型顯示器的研究所使用的聚合物(polymer)技術主要分為兩大主題,分別是發光型(Emissive)與反射型(Reflective)顯示器。由飛利浦研究中心資助的育成公司Polymer Vision今年展出了超薄、反射型顯示器,此款可捲起的產品可應用於筆或行動電話上。該研究是與E Ink公司合作下的產物,其5吋有機VGA主動陣列顯示器,在一個塑膠基板上擁有80,000個薄膜電晶體。

針對發光型顯示器,飛利浦研究中心看好聚合物有機發光二極體(Polymer OLED)技術。Polymer OLED的主動式分子能懸浮在液體中,其作用是顯示色彩。這些分子可運用噴墨印刷技術塗佈在可撓式基板上。

稍早之前,飛利浦展示了其13吋PolyLED TV的原型產品。該公司在1991年開始研發Polymer OLED,早期製造出的小型顯示螢幕被使用在刮鬍刀與行動手持式產品中。新發佈的13吋產品擁有576 x 324的全彩解析度,該公司聲稱,未來此樣品的技術將可用來開發30吋、WXGA(1,365 x 768)解析度的大尺寸產品。

飛利浦希望這款13吋的原型能壓制顯示器產業中對Polymer OLED的懷疑聲浪。iSuppli/Stanford Resources的Allen表示,隨著幾款採用噴墨技術產品的問世與數款新產品的展示,「人們開始對Polymer OLED產生興趣,想知道何時才能量產。」

Allen進一步指出,「飛利浦的13吋原型產品顯示了在大尺寸螢幕中使用噴墨技術的可行性。」

製程問題

飛利浦的Wierenga表示,該公司一直致力開發Polymer OLED,而非小分子OLED等其他技術,「因為我們相信製程問題將獲得解決。」飛利浦預期PolyLED將在2006年運用在大螢幕電視領域中。

然而,與小分子OLED相比,聚合物技術尚未發展成熟。目前並沒有針對此項技術的標準製造設備,而面板與材料的價格仍居高不下。據iSuppli調查,2003年全球OLED面板市場約為2億5,000萬美元,其中98%為採用小分子技術的面板。iSuppli預期OLED市場今年將成長到4億7,000萬美元,2010年將成長到40億美元。

Pioneer、Samsung SDI、RiTdisplay與SK Display(由三洋與柯達合資的公司)均有銷售小尺寸的小分子OLED螢幕。但Allen表示,小分子技術在開發大尺寸螢幕時有侷限性,其使用的蔽蔭遮罩(shadow mask)技術可能會讓螢幕產生過熱或彎曲等情形。

「另一方面,Polymer OLED則具有長期發展潛力,」Allen說。因為與小分子技術的蒸鍍方法相比,噴墨技術更適於大尺寸螢幕應用。

這種技術也能實現更大的視角,飛利浦研究中心首席科學家Nijs van der Vaart說。他將飛利浦的PolyLED TV與當前的LCD電視相比,列舉了幾項優勢,包括更好的圖形對比(因為Polymer OLED為自發光顯示器);不需背光模組;更大的視角與更快的響應速度;以及超薄的特性。儘管新的PolyLED TV原型仍使用兩片玻璃基板,但飛利浦正嘗試開發僅採用一片玻璃基板的產品。

飛利浦研究中心同時開發了全新的噴墨處理技術──配備有256個壓電驅動噴嘴的「首個高解析度多噴墨頭列印技術」。該公司與PolyLED材料供應商和噴墨頭製造商Spectra合作,開發出墨水、噴墨頭、基板製程,以確保畫面的精準度,「這些技術可製造出24吋的顯示器,」van der Vaart說。

飛利浦相信,一旦OLED採用俗稱「捲對捲(roll-to-roll)」的技術進入量產後,其價格將足以和現有的LCD和電漿顯示器(PDP)競爭。產業顧問公司MJT總裁Malcolm Thompson表示,在邁入量產後,OLED將歷經一次「典範轉移(paradigm shift)」。Thompson認為,一旦開始量產,在15吋螢幕領域,XGA解析度的OLED面板將具有絕佳的成本優勢,而量產的時間點很有可能出現在明年。

但是,「捲對捲」製造技術在可撓性顯示器應用的前景仍不明朗,美國顯示器聯盟(USDC)技術長M. Robert Pinnel表示。這種製程必須更穩定,才能滿足量產需求。

「在目前的技術開發期間,這種情況顯然不利於可撓性顯示器的製造,」Pinnel在最近發佈的USDC報告上做了以上表示。「但我們絕不能放棄研究工作,」分析師Allen指出,許多對OLED的統計過早斷言它將成為LCD或PDP TV的「強大競爭者」。「但任何大尺寸OLED TV至少需要5年時間才能問世,而LCD和PDP,甚至DLP或其他投影機都比它早得多,」Allen表示,「OLED將成為顯示器市場中的強大競爭對手,但它不會成為電視領域中的最主要應用技術。」

另一家飛利浦在Polymer OLED領域中的強大競爭對手──Seike Epson,之前曾展示一款由四個20吋面板架構而成的40吋螢幕。對此飛利浦的van der Vaart表示,「透過採用新的捲軸(scrolling-bar)式視頻定址技術、稍微不同的材料,以及新的印刷方法,我們將開發出擁有更好影像品質的顯示器。」

作者:Junko Yoshida、Nicolas Mokhoff?EETimes





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