1.前言

　　很多人一提起柔性顯示器，就認(rèn)為是有機(jī)EL，不過(guò)在5月份舉行的顯示領(lǐng)域最大規(guī)模的學(xué)會(huì)“SID 2016”（5月22日～5月27日，美國(guó)舊金山）上，柔性液晶屏的發(fā)布非常引人矚目。下面就來(lái)介紹日本和臺(tái)灣的兩家代表性企業(yè)的演講內(nèi)容。

　　2.日本顯示器公司的柔性TFT液晶

　　日本顯示器公司（JDI）在SID 2016的研討會(huì)上，發(fā)布了柔性TFT液晶顯示器，并在展區(qū)內(nèi)演示了試制品。液晶為IPS模式。

　　2.1 柔性有機(jī)EL與樹(shù)脂液晶的比較

　　表1是兩種液晶顯示器與柔性有機(jī)EL顯示器的比較。比較的項(xiàng)目包括亮度、色彩表現(xiàn)范圍、對(duì)比度、柔性、曲面、可靠性及視角。柔性顯示器現(xiàn)在的主流——有機(jī)EL除了可靠性外，其他項(xiàng)目全部為良（Good）或者優(yōu)（Excellent），但可靠性較差（Fair）。而樹(shù)脂基板液晶屏與柔性有機(jī)EL屏相比，有望實(shí)現(xiàn)出色的可靠性，但存在視角窄的缺點(diǎn)。

　　表1：兩種液晶顯示器與柔性有機(jī)EL顯示器的比較

　　2.2 基板材料的選擇

　　表2比較了基板材料。進(jìn)行比較的基板材料有玻璃、聚碳酸酯（PC）、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）、三醋酸纖維素（TAC）、纖維強(qiáng)化樹(shù)脂（FRP）及無(wú)色聚酰亞胺（PI）。比較的特性包括透過(guò)率、耐熱性、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（℃）、柔性及相位差。

　　表2：基板材料的比較

　　無(wú)色PI的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高達(dá)250℃，其他特性也為良，只有相位差比較大。無(wú)色PI的正面折射率各向異性為nx＝ny。不過(guò)，側(cè)面的話，配向型為nz＜nx＝ny，熱膨脹系數(shù)（CTE：Coefficient of Thermal Expansion）較小。而非晶型為nz≒nx＝ny，CTE較大。因此選擇了CTE較小的配向型，但該材料的相位差較大。

　　無(wú)色PI膜是涂到傳送用玻璃基板上并燒結(jié)形成的。涂層太厚則相位差會(huì)變大，因此越薄越好，但如果厚度不到10μm，在利用激光從玻璃基板上剝離的工序中，PI膜會(huì)產(chǎn)生裂紋。所以，通過(guò)在PI膜上層疊積相位差為零的丙烯樹(shù)脂，解決了這一問(wèn)題。PI膜厚3.4μm，丙烯樹(shù)脂厚6.6μm，合計(jì)為10μm。作為阻氣層，利用CVD裝置在丙烯層上形成了無(wú)機(jī)膜。

　　2.3 單元結(jié)構(gòu)和工藝流程

　　試制的單元結(jié)構(gòu)如圖1所示。工藝流程如下：首先在TFT及彩色濾光片（CF）基板上涂布配向膜，利用偏光UV實(shí)施光配向處理，單元厚3.2μm。單元完成后，剝離CF基板一側(cè)的玻璃，貼上偏光板和相位差膜。然后進(jìn)行COG（Chip on Glass）安裝及FOG（Film on Glass）安裝。接下來(lái)，剝離TFT基板側(cè)的玻璃，貼上偏光板和相位差膜。關(guān)于相位差的值Rth，由于PI基板為+450nm，因此采用了Rth為-450nm的“正C-板”。

　　圖1：試制單元的截面結(jié)構(gòu)

　　2.4 試制的薄膜液晶屏的特性

　　表3是試制的“薄膜液晶屏”的性能參數(shù)。畫(huà)面尺寸為2.95英寸，像素為數(shù)640×480（VGA），精細(xì)度為271ppi，液晶的元件結(jié)構(gòu)為FFS，面板厚400μm，色彩表現(xiàn)性為NTSC比72％，對(duì)比度為860比1。薄膜液晶顯示器的層結(jié)構(gòu)和顯示示例見(jiàn)圖2。圖3是在演示面板的視角依賴(lài)性，可以看出為大視角。

　　表3：試制的“薄膜液晶”的性能參數(shù)

　　圖2：薄膜液晶的層結(jié)構(gòu)和顯示示例

　　圖3：演示面板的視角依賴(lài)性

　　圖4比較了IPS模式樹(shù)脂液晶顯示器、IPS玻璃基板液晶顯示器及VA模式液晶顯示器的色偏?？梢钥闯鰳?shù)脂液晶屏的色偏與采用普通玻璃基板的IPS模式液晶屏為相同水平。

　　圖4：色偏的比較

　　圖5比較了對(duì)比度的視角依賴(lài)性。采用樹(shù)脂基板的IPS模式液晶面板與采用普通玻璃基板的IPS模式液晶面板為同等水平。實(shí)施了光學(xué)補(bǔ)償?shù)臉?shù)脂液晶顯示器實(shí)現(xiàn)了大視角。

　　圖5：對(duì)比度的視角依賴(lài)性

　　3.友達(dá)光電的柔性液晶

　　臺(tái)灣友達(dá)光電（AUO）在SID 2016研討會(huì)的特邀演講上，介紹了曲率半徑為20㎜的卷繞型TFT液晶顯示器的材料、制造工序及試制面板的特性。

　　3.1 樹(shù)脂基板顯示器的技術(shù)比較

　　表4為樹(shù)脂基板顯示器的比較。進(jìn)行比較的樹(shù)脂基板顯示器為液晶、有機(jī)EL和電子紙（電泳顯示器）。比較項(xiàng)目包括色彩、響應(yīng)速度、分辨率、柔性、耗電量、成本、可靠性、工藝及WVTR/OTR（水蒸氣和氧氣的透過(guò)率）。從表中可以看出，AUO認(rèn)為樹(shù)脂液晶顯示器與其他顯示器相比，雖然柔性稍差一些，但可靠性、工藝及WVTR/OTR比較出色。

　　表4：樹(shù)脂顯示器的技術(shù)比較

　　3.2 基板材料的選擇

　　選擇的基板材料為無(wú)色聚酰亞胺（CPI，Colorless Polyimide）。這種CPI基板的厚度為10μm，熱膨脹系數(shù)（CTE）為10～20ppm/℃，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg在350℃以上，熱解溫度Td在350℃以上，各色域透過(guò)率為90％以上，雙折射率為中等水平。

　　CPI的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg與相位差Rth為此消彼長(zhǎng)的關(guān)系。如何實(shí)現(xiàn)高Tg低Rth的CPI成為開(kāi)發(fā)目標(biāo)。

　　3.3 樹(shù)脂液晶屏的單元結(jié)構(gòu)與制造工序

　　液晶屏的顯示模式是該公司稱(chēng)為“AHVA（Advanced Hyper-Viewing Angle）”的IPS模式。為了支持樹(shù)脂基板，新優(yōu)化了間隙控制材料（PS）的設(shè)計(jì)和材料?；宓奶幚砼cJDI一樣，在玻璃基板上涂布并燒結(jié)CPI液體。玻璃基板與CPI膜的剝離使用激光剝離法。液晶驅(qū)動(dòng)用TFT在220℃的基板溫度下制作，獲得了穩(wěn)定的TFT特性。已確認(rèn)，剝離之前和之后的TFT特性沒(méi)有太大差別。

　　3.4 樹(shù)脂液晶屏的光學(xué)特性

　　CPI膜具備負(fù)C-板的特性，因此如圖6所示，利用正C-板實(shí)施了光學(xué)補(bǔ)償。從該圖中可以看出，實(shí)施了光學(xué)補(bǔ)償?shù)腃PI基板液晶顯示器實(shí)現(xiàn)了與普通玻璃基板液晶顯示器為同等水平的廣視角。

　　圖6：采用無(wú)色聚酰亞胺（CPI）的液晶顯示器的光學(xué)補(bǔ)償

　　3.5 樹(shù)脂液晶屏的背照燈單元

　　圖7是AUO的樹(shù)脂液晶顯示器用背照燈單元（BLU）的開(kāi)發(fā)歷程。該公司在SID 2015上已經(jīng)發(fā)布了任何方向都能獲得均勻特性的彎曲型BLU。導(dǎo)光材料采用PC（聚碳酸酯），通過(guò)優(yōu)化棱鏡膜和導(dǎo)光膜，開(kāi)發(fā)出了這種彎曲型BLU，曲率半徑R為44mm。在2016年的SID上，該公司發(fā)布了采用柔性材料開(kāi)發(fā)的卷繞型BLU。與1年前的彎曲型BLU相比，此次該公司將其定位為柔性BLU，曲率半徑R為20mm。

　　圖7：AUO的樹(shù)脂液晶用背照燈單元開(kāi)發(fā)歷程

　　3.6 卷繞型TFT液晶顯示器

　　開(kāi)發(fā)的卷繞型TFT液晶顯示器的性能參數(shù)和演示圖片見(jiàn)圖8。畫(huà)面尺寸為3.5英寸，像素為320×480（VGA），驅(qū)動(dòng)TFT為a-Si，色彩表現(xiàn)范圍為NTSC比55％，分辨率為166ppi，液晶模式為AHVA（IPS），驅(qū)動(dòng)IC的安裝方式為COG，面板重0.92g，樹(shù)脂基板采用無(wú)色聚酰亞胺（CPI），不包括偏光板在內(nèi)的CPI單元厚度在25μm以下，包含偏光板在內(nèi)為175μm以下，曲率半徑為20㎜。

　　圖8：卷繞型TFT液晶顯示器的演示

　　4. 結(jié)束語(yǔ)

　　本文介紹了兩種樹(shù)脂液晶顯示器的開(kāi)發(fā)報(bào)告。都是在傳送用玻璃基板上涂布并燒結(jié)無(wú)色的聚酰亞胺（PI）膜，制成柔性液晶顯示器用基板。液晶屏的驅(qū)動(dòng)采用a-Si TFT，因此要求基板的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg在200℃以上。PI膜與玻璃的剝離采用激光剝離法。這些工序與柔性有機(jī)EL相同。不過(guò)，兩公司都實(shí)際制作了采用樹(shù)脂基板的液晶顯示器，并確認(rèn)其特性與采用玻璃基板的液晶顯示器沒(méi)有差異，這一點(diǎn)值得好評(píng)。

　　在SID 2016的主題演講中，JDI執(zhí)行董事大島弘之（高級(jí)研究員兼首席技術(shù)官）斷言“柔性顯示器就是有機(jī)EL”，實(shí)際真的是這樣嗎？另外，目前領(lǐng)先的韓國(guó)廠商是否勝券在握？這些問(wèn)題還存在很大的疑問(wèn)。

　　筆者認(rèn)為當(dāng)務(wù)之急是基板采用納米紙、驅(qū)動(dòng)采用有機(jī)薄膜晶體管、單元工藝采用狹縫涂布，實(shí)現(xiàn)卷對(duì)卷工藝。