LCD技術未來發(fā)展方向是柔性現(xiàn)實，開辟新的設計維度

盡管液晶顯示（LCD）技術獲得業(yè)界廣泛采用已經有二十幾年，仍然占據現(xiàn)今顯示器出貨量的90%以上。雖然各種替代顯示技術不斷出現(xiàn)，但LCD一次又一次地證明了它的多功能適應性和自我完善的能力。在過去的二十年間，LCD越來越薄、重量越來越輕、尺寸越來越大；同時LCD的顯示性能也在不斷提高，包括分辨率、顏色、對比度、亮度和更新率等。LCD技術演進的下一個篇章將是柔性顯示，將為各種應用和產品帶來前所未有的優(yōu)勢和靈活性。

柔性OLCD

雖然柔性OLED現(xiàn)在已廣泛應用于旗艦型智能型手機和智能手表等產品，到目前為止還沒有一種低成本的替代顯示技術，可以為需要大尺寸顯示器的主流應用（例如智能家庭設備、車載顯示器和數字廣告牌）提供曲面顯示器。然而，柔性有機LCD （OLCD）技術的最新發(fā)展，為更廣闊的顯示市場開辟了一個新的設計維度。

與玻璃基板LCD不同，OLCD使用有機材料作為基板，而不是非晶硅（amorphous silicon）晶體管。生產這些有機晶體管所需的溫度要低得多，因此可以使用薄至40微米的柔性生物基板──例如三乙酰纖維素（triacetyl cellulose，TAC）──以獲得貼合、可塑的輕薄OLCD，不僅無損其光學顯示性能，并且具有與玻璃LCD一樣的規(guī)?；瘮U展性。

OLCD不僅可實現(xiàn)更具美感的產品外觀，其柔軟性還可以將邊沿折迭到顯示器后面，以實現(xiàn)超窄邊框。這為筆記本電腦和平板計算機等應用帶來了巨大優(yōu)勢，無邊框意味著相同尺寸的裝置可實現(xiàn)更大的顯示尺寸。OLCD技術還能夠制造出具有真正像素級調光功能的超高對比度雙單元顯示（dual cell display），從而以極低的成本提供類似OLED的性能。

與玻璃顯示器相比，極薄的OLCD基板在成本、視角和模塊厚度方面均具有優(yōu)勢，同時還保留了各種應用所需的靈活性，比如表面整合式車用顯示器。這項新技術代表了顯示器產業(yè)的一大進步，OLCD在亞洲地區(qū)已經進入大規(guī)模生產，并且首次在柔性基板上同時制造出大屏幕和小屏幕。

低溫制造

從玻璃向柔性基板的轉變，將會帶來難以估量的巨大收益。從歷史發(fā)展來看，使用玻璃的原因有很多，包括其化學惰性、光學透明度，以及能夠承受300~500°C的耐高溫特性，這些都是構建硅基薄膜晶體管（TFT）所必需的。

硅TFT生產中涉及的許多過程──退火、濺射、反應性離子蝕刻、離子注入和化學氣相沉積（CVD）──都需要大量能源，使得高溫制程變得十分復雜。出于經濟和環(huán)境方面的考慮，業(yè)界需要更節(jié)能的生產方法，OLCD正好提供了一種很有吸引力的替代方案。這要歸功于其前所未有的低溫制程（整個OTFT流程可以保持在100°C以下），因為它采用溶液處理制程的有機TFT。

除了降低了處理溫度之外，OTFT的制程還繞過了與硅相關的高能耗制造流程。例如，可以使用簡單的溶液涂布制程替代CVD。業(yè)界專家估計，從硅TFT轉移到蒸鍍OTFT可以將制程的能耗降低數十倍，而使用溶液處理制程的OTFT可以進一步降低能耗。

低成本生物基板

實際上，OLCD制程的溫度相當低，以至于可以選擇多種薄膜來作柔性基板，包括生物基（非油基）和可生物降解（biodegradable）的薄膜。OLCD制程使用一種透明的柔性薄膜，即三乙酰纖維素（TAC）；顧名思義，這實際上是一種纖維素，通常是由木漿制成——換句話說，TAC是由與紙張相同的天然原料制成的。實際上，作為食品包裝中塑料的環(huán)保替代品，纖維素薄膜的使用已經越來越普遍。

TAC已在顯示器產業(yè)供應鏈中使用了數十年，通常是在玻璃顯示器兩側的偏光片中使用，你平時閱讀文件的裝置顯示器可能就采用了TAC。之所以使用TAC，是因為它具有優(yōu)異的光學性能，而且制造成本低，現(xiàn)今每年制造的TAC薄膜高達數億平方公尺。

在制造過程中，TAC膜會粘貼到平面顯示玻璃上。在此一制程的最后，TAC可透過非常簡單的「釋放」過程從玻璃上撕下來，無需使用昂貴的設備。這個簡單的流程是OLCD具有低成本的關鍵因素——不僅良率高，而且平面玻璃載體可以重復使用。

由專業(yè)柔性顯示制造商FlexEnable開發(fā)的這種TFT制程，是迄今已經工業(yè)化量產的最低溫度晶體管制程。低溫不但可以節(jié)能，而且可以選擇多種基板材料，包括那些環(huán)保材料，從而降低柔性顯示器的成本。

高性能OTFT

到目前為止，LCD一直在玻璃上使用以硬質陶瓷基板材料制成的主動式矩陣背板，這構成了晶體管技術的基礎。而低溫制造方法可以使用柔軟、靈活的有機材料來代替硬質陶瓷材料。使用高性能、高質量的有機材料一直是開發(fā)OTFT顯示設備的重點。用于制造OLCD的OTFT材料被稱為FlexiOM，這種材料最初由默克（Merck）研發(fā)，后來被FlexEnable收購。

用于OLCD的主動式矩陣背板至少使用了三層FlexiOM：第一層是FE-S500，是一種近乎無定形的半導體聚合物，能量紊亂程度較低。其上一層是FE-D320，這是一種低k介電材料，可作為半導體的原始接口。最后的有機層是可交聯(lián)的介電材料FE-D048X，可提高電氣耐用性。

當把它們放在一起進行處理時，可以實現(xiàn)最先進的性能，包括接近0V的閾值和大于106的開/關比。其場效應遷移率大于1.5 cm2/Vs，這個數值高于大多數TFT-LCD玻璃顯示中普遍使用的非晶硅TFT技術。

多種設計可能性

LCD顯示器被廣泛采用，但其純平面的局限性使得工程師從一開始設計產品就受到顯示器的限制。電子產品通常要屈就顯示器的平面特性來設計，這有點本末倒置。由于柔性基板易于切割，因此使用這些基板來取代玻璃便可消除這一設計約束，并提供了創(chuàng)建具有獨特顯示形狀和曲面顯示器的諸多機會。

智能家庭裝置

不含玻璃的OLCD很容易加工為凸面或凹面，向下彎曲的半徑可達10mm且不會影響顯示器的韌性。例如市面上的高階智能音箱產品現(xiàn)在都配備顯示器，但是這些平面玻璃屏幕是整合顯示器并使其融入整體產品設計之間的折衷方案。使用OLCD能夠使顯示器設計成「環(huán)繞」音箱的形狀，從而創(chuàng)建全新的視聽使用案例效果。

車用顯示器

汽車應用為柔性OLCD提供了巨大的機會?，F(xiàn)代的汽車內裝設計往往以彎曲流線型為主格調，一片平坦的顯示器會影響整體美觀；實際上，顯示器通常是車內唯一的平面部份。這類應用對于曲面顯示的需求很大，但是目前還沒有可行的顯示技術完全符合要求。

LCD已經在汽車領域成功使用了很多年，盡管有著嚴苛的要求（LCD業(yè)界為了滿足這些要求而訂定了適合車用顯示零件的質量標準），但LCD產業(yè)已克服挑戰(zhàn)，并成為車內顯示應用的默認選擇。任何柔性OLCD實作方案都可以建立在這個供應鏈基礎之上，透過使用現(xiàn)有零件使得將新型顯示技術導入車用市場的工作不再困難。

筆記型與平板計算機

柔性OLCD的成本結構類似于玻璃LCD——除了玻璃，它使用了許多相同的低成本組件，使得筆記本電腦顯示器的重量減輕了100g，厚度則減少了0.5mm。此外，OLCD還可以實現(xiàn)無邊框顯示器，讓筆記本電腦和平板計算機具有更大的顯示器，而不會增加重量。

電視機和監(jiān)視器

液晶電視的成本較低，在電視市場上獨領風騷，但無法實現(xiàn)OLED電視的超高對比度性能。玻璃LCD技術的最新發(fā)展是透過將兩片LCD彼此堆棧，形成雙單元LCD，以提高LCD對比度。盡管這種方法顯著提高了顯示器的對比度，但由于需要四片玻璃板，使得顯示器厚度變高，也增加了模塊的成本，并且需要更亮的背光照明，亦無法提供真正的像素級調光功能。

使用雙顯示單元OLCD技術可以克服厚度增加和缺乏真正像素級局部調光的問題。構建OLCD的TAC膜比玻璃薄了十倍，意味著這兩個顯示單元能夠以比電視的像素間距小得多的間距聚集在一起。另外，顯示器架構變得更薄，并且能夠以更簡便的方式（與雙單元玻璃LCD或OLED相較）、更低的成本制造，并且具有更高的光學性能。

數位廣告牌

當屏幕由玻璃制作，重量就成為大型顯示設備的重要考慮因素，因為大型顯示器通常需要堅固的支撐架或框架，這限制了在建筑物內和物體頂部安裝玻璃顯示器的位置和方式。OLCD技術在亮度、色彩性能、視訊傳輸速率和成本方面具備了LCD技術作為廣告賣點的全部好處，而其顯著優(yōu)勢則是無需玻璃、輕薄且貼合。OLCD技術可以擴展到大尺寸顯示器，甚至可以使大型數字廣告牌顯示器與支柱、街道擺設、車輛外觀設計和零售商店內裝融為一體。

與OLED的比較

過去幾年，業(yè)界已經在柔性OLED技術上投入大量資金，特別是在亞洲地區(qū)，這讓業(yè)界考慮是否需要OLCD和OLED并存，以解決柔性顯示應用需求的問題。

透過仔細研究每種技術的制造和性能屬性，可以發(fā)現(xiàn)實際上它們針對的市場領域不同。柔性OLED顯示器在對比度、顏色和反應速度方面提供了出色的性能，但在使用壽命、成本和尺寸可擴展性方面存在限制。OLED屏幕的壽命與亮度成反比，因此它們不太適合同時需要高亮度和長壽命的應用。

OLED還具有復雜的制程，從而導致較高的資本支出和材料成本，并帶來了很高的整體制造成本。最重要的是，其中數個制程步驟使得柔性OLED難以擴展到大尺寸，因此它們的應用目前幾乎完全集中在旗艦智能型手機和智慧手表上。

另一方面，OLCD的生產過程則更簡單，其復雜性與非晶硅LCD相似，并且可以擴展到相同的大尺寸。所以可以使用現(xiàn)有的TFT / LCD生產線來制造OLCD，從而生產出像素密度、對比度、顏色和反應速度都媲美同類玻璃產品的塑料LCD。OLCD的制造成本也接近玻璃LCD，因為OLCD可以使用現(xiàn)有供應鏈中的許多組件，比如偏光片和背光模塊。

最后，與任何LCD一樣，OLCD縱使亮度調得非常高，也不會影響其使用壽命。綜合起來，這些特性使得合格的OLCD非常適合需要較大尺寸和/或較長使用壽命的應用，如智能家電和消費性電子產品、汽車、筆記本電腦和平板計算機，甚至是電視和數字廣告牌。因此OLCD和柔性OLED是互補的技術，兩者相輔相成，可為顯示市場的所有主要細分市場帶來靈活性。

顯示器邁向「柔性」未來

透過利用現(xiàn)有的LCD制造技術，現(xiàn)有的顯示器制造廠能夠迅速進行OLCD生產。更好的美學效果一直是電子產品早期接受者的主要購買動機，這驅使很多設計人員從平面轉向可彎曲的新型顯示技術，以實現(xiàn)新穎的屏幕形狀和設計。

從顯示器制造商的角度來看，隨著越來越多的10.5代面板生產線投入使用，關閉或重新調整老式小型LCD生產設備用途的壓力將會越來越大。OLCD經過專門設計，可以利用舊有顯示器生產線快速轉向柔性OLCD制造，同時保留現(xiàn)有供應鏈中成本經過優(yōu)化的環(huán)節(jié)。