在2017年年初，日本顯示器（JDI）宣布開(kāi)發(fā)被稱之為Full Active Flex的技術(shù)。該技術(shù)在液晶面板中采用塑料基板，因此達(dá)成柔性TFT LCD設(shè)計(jì)。它將首先應(yīng)用于智能手機(jī)的5.5’’ Full HD LCD面板。JDI已經(jīng)在其技術(shù)展會(huì)上展示了樣品。JDI計(jì)劃在2018年開(kāi)始量產(chǎn)Full Active Flex的柔性LCD面板。
JDI挑戰(zhàn)Full Active Flex的柔性AMOLED面板
目前，AMOLED利用其先進(jìn)的柔性顯示設(shè)計(jì)引領(lǐng)著智能手機(jī)面板市場(chǎng)，如三星Galaxy Edge系列的弧形邊緣顯示面板。Apple也即將在其2017新iPhone中采用AMOLED。在行動(dòng)裝置市場(chǎng), AMOLED持續(xù)挑戰(zhàn)著TFT LCD技術(shù)，三星顯示（SDC）已經(jīng)在AMOLED市場(chǎng)占據(jù)了十年的主導(dǎo)地位。2016年三星顯示AMOLED面板產(chǎn)能及出貨達(dá)到了近4億片，并在2017年挑戰(zhàn)5億片以上。
為了趕上三星顯示以及OLED的熱潮，許多面板廠商, 尤其是中國(guó)大陸的面板廠如京東方、天馬、華星，國(guó)顯、以及和輝等等正在投資柔性的AMOLED面板工廠，目標(biāo)在2018以后陸續(xù)投入量產(chǎn)。然而，由于使用精細(xì)金屬掩模的蒸鍍工藝，實(shí)現(xiàn)AMOLED量產(chǎn)頗有難度。為了避免與三星顯示直接競(jìng)爭(zhēng)，JDI采取不一樣的戰(zhàn)略，在開(kāi)發(fā)柔性O(shè)LED的同時(shí)也使用TFT LCD開(kāi)發(fā)Full Active Flex面板，而非單純鎖定柔性屏在AMOLED。
Full Active Flex面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)
由于自主發(fā)光技術(shù)，OLED可被用于具有柔性（聚酰亞胺, 也就是Polyimide）基板的顯示器中。但是，TFT LCD不能輕易實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，因?yàn)樗歉邷毓ば蚯倚枰狶ED背光。為了開(kāi)發(fā)Full Active Flex，JDI改進(jìn)了LCD面板和LCD模組組裝過(guò)程的每個(gè)階段，包括使用新材料和新技術(shù)。IHS Markit針對(duì)JDI的新技術(shù)進(jìn)行了極其詳盡的分析。
首先, JDI為Full Active Flex改進(jìn)了多種新TFT面板技術(shù)如下。
新的柔性薄膜基板的開(kāi)發(fā)
AMOLED由于自發(fā)光結(jié)構(gòu)，并不需要具有高透光度的薄膜基板。然而TFT LCD需要背光。TFT電池的薄膜基板要求高穿透率，但不能有顏色，否則影響背光效率。同時(shí)一般用于柔性AMOLED基板的的聚酰亞胺(Polyimide) 薄膜基板為橘色且穿透率較低；因此，柔性LCD面板不能使用常規(guī)的柔性聚酰亞胺(Polyimide)薄膜。
作為替代品，JDI為柔性LCD面板開(kāi)發(fā)了新的薄膜基板。這種新薄膜基板不但可以抵擋高溫的TFT嚗光工藝，而且穿透度高。同時(shí)JDI改進(jìn)了薄膜基板處理工藝，因此這種新基板也不會(huì)有影響LCD面板的雙折射效應(yīng)。
JDI并未對(duì)這種新的薄膜基板材料揭露供應(yīng)來(lái)源。IHS Markit推測(cè)是由日本的許多不同的薄膜和化學(xué)材料制造商共同開(kāi)發(fā)的透明和無(wú)色聚酰亞胺(Polyimide)薄膜。
應(yīng)用新的LTOS (低溫金屬氧化)TFT技術(shù)
即使使用了可抵抗高溫的基板，TFT陣列工藝中的退火工序也可能損壞薄膜基板。換言之, TFT的陣列工序溫度高于OLED的狀況之下, 柔性基板無(wú)法抵抗如此高溫。因此，JDI開(kāi)發(fā)了最新的低溫氧化物半導(dǎo)體（Low Temperature Oxide Semiconductor LTOS）工藝。
目前液晶面板主流技術(shù)分為非晶硅(a-Si), 低溫多晶硅(LTPS)以及金屬氧化物(Oxide) 等, 而JDI的LTOS則是將低溫多晶硅以及金屬氧化物進(jìn)行結(jié)合。
雖然被稱為“低溫”，但是目前主流的低溫多晶硅（LTPS）TFT工藝在退火工藝中需要大約500度以使多晶硅結(jié)晶。 LTOS使用了可以在不退火的情況下達(dá)到高電子遷移率的氧化物半導(dǎo)體。 這確保了結(jié)晶工序不會(huì)損壞薄膜基材。
2016年5月，JDI宣布與日本的半導(dǎo)體能源實(shí)驗(yàn)室（SEL）簽署聯(lián)合技術(shù)協(xié)議，該公司以前與Sharp共同開(kāi)發(fā)了IGZO（銦鎵鋅氧化物）TFT技術(shù)。有了SEL的加入，JDI將開(kāi)發(fā)用于在較低溫度工藝中沉積的LTOS TFT陣列。
改進(jìn)LCD成盒(Cell)工藝技術(shù)以達(dá)到曲面
通常，LCD成盒(Cell)工藝技術(shù)會(huì)阻礙制造曲面和柔性顯示器。成盒工藝技術(shù)乃是將液晶封閉在Cell 內(nèi)，然而當(dāng)面板彎曲時(shí)液晶分子會(huì)變得扭曲不均勻。 因此，JDI改進(jìn)了LCD Cell結(jié)構(gòu)及其材料，以便即使在彎曲時(shí)也保持液晶的均勻性。IHS Markit認(rèn)為這是一個(gè)液晶上的重大突破。 在技術(shù)上， JDI應(yīng)用了IPS-NEO液晶技術(shù)，以提高彎曲時(shí)面板內(nèi)液晶分子的均勻性。
JDI不僅將Full Active TFT LCD技術(shù)應(yīng)用于柔性LCD顯示器，而且也應(yīng)用于剛性玻璃基板。 為了生產(chǎn)Full Active TFT LCD面板，JDI使用了以下技術(shù)在LCD模組組裝工藝中：
改進(jìn)LED背光導(dǎo)光板
LCD需要背光, 而OLED則不用。LED背光燈條則需要離顯示區(qū)域有一定距離，才能統(tǒng)一光源均勻度。 而該距離可影響LCD面板的邊框?qū)挾取?JDI改進(jìn)了LED背光結(jié)構(gòu)，優(yōu)化了照明設(shè)計(jì)，以盡量減少該空間，以便TFT面板邊框更窄。
IHS Markit推測(cè)這種可達(dá)到超窄邊框甚至邊緣曲面的柔性背光板是與日本的Minebea Mitsumi的聯(lián)合開(kāi)發(fā)，Minebea Mitsumi是智能手機(jī)TFT LCD的LED背光板主要供應(yīng)商。
改進(jìn)了面板驅(qū)動(dòng)芯片封裝
LCD的驅(qū)動(dòng)IC通常使用Chip On Glass (COG) 技術(shù)，直接連接許多LCD面板的源極驅(qū)動(dòng)端。 因此邊框?qū)挾纫彩茯?qū)動(dòng)IC芯片中的空間影響。 因此，JDI將驅(qū)動(dòng)IC組裝結(jié)構(gòu)從COG改變?yōu)镃OF（Chip On Flexible circuit），它彎曲到驅(qū)動(dòng)IC的背面，使TFT面板窄邊框內(nèi)的接觸最小化。
COF需要驅(qū)動(dòng)IC和LCD面板源極電極之間的細(xì)間距接觸，牽涉到相當(dāng)精細(xì)的工藝，但是面板和驅(qū)動(dòng)IC制造商正在全力開(kāi)發(fā)COF封裝方式，使其成為無(wú)邊框顯示器的標(biāo)準(zhǔn)，包括使用AMOLED面板也是如此。因此不管是柔性O(shè)LED亦或柔性LCD，COF將變?yōu)橹髁鳌?/P>
柔性LCD最大優(yōu)點(diǎn): 不需蓋新廠, 只需改造既有LCD工序
隨著Full Active Flex在2018年進(jìn)入量產(chǎn)，JDI希望能與柔性AMOLED競(jìng)爭(zhēng)。并期望得到手機(jī)大廠如Apple, 華為等等的支持，JDI也正在為下一代iPhone顯示器開(kāi)發(fā)柔性AMOLED。從TFT LCD到AMOLED的完全切換生產(chǎn)需要對(duì)OLED蒸發(fā)后端工藝進(jìn)行大量投資。然而，柔性TFT LCD可以使用既有的LCD面板工藝，不需要任何額外投資。 因此，JDI決定通過(guò)向智能手機(jī)手持機(jī)廠商提供柔性TFT LCD面板，以備與柔性AMOLED競(jìng)爭(zhēng)。
IHS Markit 在深入研究JDI的柔性LCD技術(shù)后發(fā)現(xiàn)，由于柔性O(shè)LED的面板生產(chǎn)投資金額巨大，且工序上許多良品率以及質(zhì)量等問(wèn)題必須克服，如JDI真如其計(jì)劃般在2018年量產(chǎn)柔性LCD，將會(huì)引起其他在OLED上并無(wú)重大投資的液晶面板廠商如Sharp、友達(dá)、群創(chuàng)等面板廠的效尤；而柔性LCD最大優(yōu)點(diǎn): 不需蓋新廠, 只需改造既有LCD工序即可，在成本效益及面板良品率上將較柔性O(shè)LED具有優(yōu)勢(shì)。
此外，JDI還希望將Full Active Flex擴(kuò)展到其它應(yīng)用中。 例如，柔性TFT LCD可以滲透到汽車顯示器市場(chǎng)，特別是因?yàn)榍?a href=http://www.ds-360.com/company/14.htm target=_blank>顯示器可以改善汽車儀表板顯示設(shè)計(jì)。AMOLED仍然難以承受汽車顯示器的寬溫度和長(zhǎng)壽命操作要求，但液晶則無(wú)此顧慮，柔性LCD的出現(xiàn)可能會(huì)對(duì)車載面板造成影響。
|
