OLED、电子纸技术广泛应用挑战主流显示技术

2009年12月07日11:43:35 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

液晶显示器(LCD)和电浆显示器(PDP)是当今电视屏幕的主流技术，同时，LCD也几乎是任何应用的首选。然而，较近市场上出现了两种亟欲挑战其主导地位的新兴技术──有机发光二极管(OLED)和电子纸(e-paper)。OLED早已跻身可携式显示器市场，并可能进入家庭中作为一种新兴的电视显示技术。同时，电子纸也正在分食可携式设备、消费性电子和电子卷标等特别需要低功耗和更长电池寿命的市场领域。

较近在东京召开的2008显示技术大会上，E Ink、富士通(Fujitsu)和Bridgestone等公司分别展出其于轻、薄且省电的电子纸显示器较新进展。Sony展出了一款0.3mm厚的OLED显示器原型，它在亚洲通称为‘有机电致发光’(OEL)显示器。这款新品比Sony去年12月针对其OLED电视显示器XEL-1而设计的1.4mm OLED面板还更轻巧。Sony还展出了目前较薄的一款OLED原型，其厚度仅0.2mm。此外，该公司还展示了一款27吋OLED电视显示器，可显示1,920×1,080画素格式的高解析视讯影像。

电子纸的目标市场是手持设备而非电视，大多数的电子纸都是双稳态的，也就是说，即使电源关闭后，无需供电也可保持屏幕上的内容。电子纸是一种反射式显示器，它既不需要传导式LCD显示器的背光，也无需OLED的发光机制，因此，电子纸很适合特别需要低功耗的应用。

既轻且薄并非OLED显示器的唯一强项，OLED显示器的屏幕尺寸可达30英吋(对角线)，而且还有许多适合应用于电视屏幕的其它特性，包括超越NTSC规格的色彩重现，以及仅约几微秒的快速反应时间。其较高亮度也超过1,000cd/m2，对比度大于10,000:1。

OLED战争开打

三星早已加入OLED战局。“我们将在2010年以前生产采用OEL面板的40或42吋电视。”三星SDI行动显示部营销部门副总裁Lee Woo Jong表示。此外，三星也将在今年年底前量产用于笔记型计算机的14吋OLED面板。

显示面板制造商奇晶光电(CMEL)也盯上了OLED。该公司将于2009年上半年商业化生产用于笔记型计算机的12.1吋OEL显示器，并计划于明年下半年量产用于电视机的32吋面板，该公司副总裁Park Sung Soo说。

尽管该领域已取得相当的进展，但要将OEL技术应用到更大尺寸的面板仍存在着许多问题。OLED面板是由聚合在玻璃基板上的薄膜晶体管(TFT)、然后再经过一连串的有机层注入、输送并重组电子与电洞的过程而生产的。针对更大型面板的生产，目前已无法再使用原本为小型OLED面板制造薄膜晶体管或发光层所开发的制造技术。

例如，在开发11吋的首款OLED电视XEL-1时，Sony采用低温多晶硅(LTP)技术作为TFT的基底，并以小分子材料作为有机薄膜。但在其27吋OLED原型中，Sony的工程师采用的是先进的‘微晶’(microcrystal)硅薄晶体管技术，并导入一种Sony称之为‘laser-induced pattern-wise sublimation’(LIPWS)的雷射转印技术。

Sony制程技术部门主管Yoshi Ishibashi解释道，目前有三种TFT的生产制程技术──雷射退火、直接沈积和固相生长。“我们认为就大尺寸面板而言，在硅结晶过程中，雷射退火是较佳选择。”他说。

虽然微晶硅的电子迁移率较多晶硅逊色些，但它有另一种重要的优势，Ishibashi指出，那就是在制造大尺寸基板时，微晶硅的平面均匀性非常高。

业界还未能在制造有机薄膜方面找到较佳化的方法。在Sony的XEL-1产品中，从熔炉内蒸发的有机材料在RGB画素位置被汽相沈积时，就必须立即在基板下方置放金属光罩。但当基板超过一定尺寸时，金属光罩会因本身的重量而产生变形，或自熔炉中辐射热量，因而导致定位误差、降低开口率(aperture ratio)和分辨率。

所以，Sony的工程团队为其27吋原型产品的开发寻求另一种技术。“对于结合白色OEL材料与彩色滤光片来说，雷射退火技术仍有其吸引力。”Ishibashi说。采用彩色滤光片可实现超高密度，原因是不需再使用光罩来形成独立的红、绿和蓝色子画素图案。因此，虽然可能降低色彩纯度并增加功耗，但却可降低制造成本。

与面板尺寸无关，画素的‘坏点’数目是不会改变的。“所以，我们必须尽量避免导致画素坏点的因素。”柯达公司OLED产品部门资深总监Takatoshi Tsujimura表示，“为了实现此一目标，结合使用白色OEL材料与彩色滤光片是较佳途径。”

Tsujimura介绍，透过在传统RGB三原色子画素上置入白色画素的方法，可改善两倍发光效率。“这是因为白色画素无需使用彩色滤光片之故，”他说，“因此，也就没有任何影响白光100%发射的阻碍，这就是它之所以能够实现高发光效率的原因。”

照明应用

除了显示器领域以外，OEL还适用于固态照明和太阳能电池等多种应用。化学产品制造商Kaneka公司日前宣布，该公司将与日本大阪大学共同合作，进行OLED照明设备及有机薄膜太阳能电池的研究。

OLED的薄、轻和表面自发光等特性使其相当适用于照明应用。在汽车和飞机应用中，体积薄、重量轻特别具有优势。

“OEL显示器已达到每瓦50流明的发光效率，预计到了2010年时其发光效率可达100流明/瓦。”德国Novaled公司CEO Gidas Sorin表示。相形之下，灯泡的较大发光效率约为20流明/瓦。

电子纸应用起飞

除了OLED技术以外，电子纸成为Display 2008大会上的另一个主角。有好几家公司都展示了在电子纸技术方面所取得的进步，这些产品已应用在手机、电子书阅读器、告示牌和卷标等产品中。

为制造其电泳显示(EPD)电子纸，E Ink公司制造了一种在透明液体内包含微胶囊粒子的‘薄片’；该薄片还包括一个共通电极与一个剥离层，显示器制造商或OEM可将剥离层揭去，以便将薄片与背板层压在一起。在该胶囊内包括了正电荷白粒子和负电荷黑粒子。

E Ink的‘薄片’技术已用在一千多万部摩托罗拉的手机上。亚马逊(Amazon.com)去年在美国市场推出的Kindle可携式电子书阅读器以及其它7款生产中的电子书阅读机均采用了相同技术。

E Ink还展示了一款支持手写输入的电子纸设备。该设备基于E Ink和精工爱普生(Seiko Epson)共同开发的控制器芯片S1D13521B、以及E Ink的AM300开发套件，以及一款Wacom所制造的内建电磁感应式书写板。

Wacom开发出一款极薄、极轻的面板：0.35mm厚、40g重，其厚度和重量分别是其上一代产品的一半。为了减轻重量，Wacom的工程师们利用PET膜取代了玻璃基板。

“我们预计，今夏将有5、6家公司推出采用AM300开发套件的产品。”E Ink公司副总裁Ryosuke Kuwata说。

同时，富士通推出了一种彩色的胆固醇LCD电子纸技术。该面板并未采用彩色滤光片，而是整合分别用于红、绿和蓝的三个堆栈显示层所建构。富士通展出了一款可显示1,024×768画素的8英吋、全彩PDA显示面板。

而Bridgestone则致力于一种称为‘快速响应液态粉显示器’(QR-LPD)的专有EPD技术。QR-LPD技术基于兼具液态和传统粉末状固体特性的‘电液粉末’。电液粉末的流动类似微粒的悬浮，它对于电场极其敏感，可确保极快的反应速度：反应时间可达0.2ms。该粉末包含了正电黑色微粒和负电的白色微粒。

Bridgestone展出了一款采用彩色滤光片、A3大小的全彩面板(4,096色)。该公司并声称已开发出一款可折迭显示器。

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