慶祝顯示技術(shù)30年創(chuàng)新歷程

眾所周知，應(yīng)用材料公司最廣為人知的是為全球邏輯芯片和存儲芯片的生產(chǎn)提供設(shè)備，同時長期以來，我們也利用材料工程專長來解決相鄰終端市場的技術(shù)挑戰(zhàn)。

其中最佳示例之一就是我們的顯示業(yè)務(wù)。2024年10月，應(yīng)用材料公司慶祝顯示器制造設(shè)備創(chuàng)新30周年！我們在推動關(guān)鍵顯示技術(shù)變革方面有悠久的傳統(tǒng)，并且有能力在下一次重大技術(shù)變革中也處于領(lǐng)先地位——即將高端智能手機(jī)中先進(jìn)的OLED顯示技術(shù)應(yīng)用于成千上百萬的設(shè)備，從AR/VR頭顯到平板電腦、個人電腦和電視。

利用半導(dǎo)體技術(shù)打造顯示器

我們的顯示技術(shù)創(chuàng)新歷程始于20世紀(jì)90年代中期。當(dāng)時，計算機(jī)行業(yè)希望以更薄、更輕、更耐久、更節(jié)能的新一代顯示設(shè)備取代陰極射線管（CRT）顯示器。在應(yīng)用材料公司，我們意識到我們?yōu)樵诠杈A上制造晶體管而設(shè)計的一些半導(dǎo)體技術(shù)可以擴(kuò)展到用于制造消費電子產(chǎn)品液晶顯示（LCD）屏幕的玻璃基板上。

我們首款顯示產(chǎn)品是化學(xué)氣相沉積（CVD）系統(tǒng)，這對于制造控制LCD像素開關(guān)的晶體管至關(guān)重要。憑借應(yīng)用材料公司在介電沉淀技術(shù)領(lǐng)域的專長，我們協(xié)助顯示行業(yè)各個世代玻璃基板尺寸增大的規(guī)模生產(chǎn)，每次都降低了LCD技術(shù)的成本，使其適用于越來越大的筆記本電腦，最終適用于臺式顯示器和電視機(jī)。這場LCD革命對電視尺寸的增加產(chǎn)生了重大影響，因為CRT技術(shù)將顯示面積限制在40英寸左右。當(dāng)年最大的CRT電視——索尼PVM-4300擁有43英寸屏幕，重量超過400磅，與如今常見的接近100英寸的輕薄LCD電視相去甚遠(yuǎn)。

索尼PVM-4300的歷史圖片

在此過程中，我們又將物理氣相沉積（PVD）技術(shù)引入顯示市場，利用我們創(chuàng)新的旋轉(zhuǎn)陰極技術(shù)實現(xiàn)更快、更低功耗的顯示晶體管。我們還將電子束（eBeam）技術(shù)應(yīng)用于顯示制造，使客戶能夠檢測晶體管，并無損地查看和分析顯示器中的缺陷。我們實現(xiàn)了在線檢測，提高了制造生產(chǎn)率、良率和成本效益。

我們在材料工程和大規(guī)模量產(chǎn)制造方面的專業(yè)知識協(xié)助客戶創(chuàng)建了全球LCD顯示行業(yè)，最終將市場規(guī)模擴(kuò)大到每年數(shù)億臺。然而，這僅僅是個開始。

第二輪增長大潮在下一個十年隨著移動革命而來。智能手機(jī)市場迎來爆炸式增長，大家開始尋找新材料和新結(jié)構(gòu)，來生產(chǎn)出這些較小顯示屏所需的更高圖像分辨率，同時實現(xiàn)更薄的外形和更低的功耗以延長電池壽命。半導(dǎo)體行業(yè)開始不斷追求芯片性能、功耗、面積成本和上市時間（PPACt）的改進(jìn)。在此，應(yīng)用材料公司利用在改進(jìn)芯片晶體管和布線方面的專業(yè)知識，幫助全球領(lǐng)先品牌的高端智能手機(jī)實現(xiàn)導(dǎo)入新一代有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）顯示屏。

首先，我們協(xié)助實現(xiàn)一種名為“低溫多晶硅”（LTPS）的新型晶體管讓顯示性能得到顯著提升。盡管LTPS的制造比之前的技術(shù)更復(fù)雜，但它可以實現(xiàn)更高的OLED像素密度，從而提高分辨率。由于OLED材料脆弱易損，我們開發(fā)了CVD技術(shù)用于OLED薄膜封裝，能夠密封并保護(hù)OLED薄膜免受空氣和水氣的影響。

這些新技術(shù)導(dǎo)入促進(jìn)了OLED在智能手機(jī)這一最大銷量的消費電子產(chǎn)品類別中的普及應(yīng)用。對于材料工程規(guī)格要求更高的OLED顯示屏促進(jìn)了新一輪的工廠及設(shè)備投資，也增加了應(yīng)用材料公司的顯示收入，并幫助公司成為全球最大的顯示設(shè)備制造商之一，在其目標(biāo)市場領(lǐng)域中占據(jù)領(lǐng)導(dǎo)地位。

近年來，盡管顯示行業(yè)處于調(diào)整期，我們?nèi)岳^續(xù)投資鞏固自身的技術(shù)領(lǐng)先地位，并加強(qiáng)我們在CVD、PVD、薄膜封裝以及電子束測試與檢測領(lǐng)域的核心產(chǎn)品能力。我們還采用了半導(dǎo)體業(yè)務(wù)的另一概念：整合材料解決方案，將多個相鄰的工藝步驟結(jié)合在一個高真空系統(tǒng)中，來保護(hù)及精心設(shè)計出越來越薄的材料層之間的界面。這種“工廠中的工廠”方法正在幫助我們的顯示客戶開發(fā)新一代更快且功耗更低的晶體管，為未來制造出更多令人興奮的消費電子設(shè)備添磚加瓦。

為迎接下一輪增長而積極創(chuàng)新

過去30年的顯示創(chuàng)新主要集中在從CRT向LCD的過渡，將薄型顯示屏應(yīng)用從最小的筆記本電腦擴(kuò)展到最大的電視，并為高端智能手機(jī)提供最佳顯示技術(shù)。如今，顯示行業(yè)正處于另一個重大轉(zhuǎn)折點的邊緣：將OLED的滲透擴(kuò)展到每年銷售的數(shù)億臺平板電腦、筆記本電腦和IT顯示器。一旦OLED制造能夠?qū)崿F(xiàn)在這些顯示器中使用的更大玻璃面板的規(guī)模化，消費者可以期待更亮的顯示屏、更廣的視角、更高的分辨率和刷新率、更薄甚至可彎曲的屏幕，以及更低的功耗和更長的電池壽命。

將OLED技術(shù)引入這些IT類設(shè)備對顯示行業(yè)來說是一個巨大的機(jī)會，因為將每年此類LCD屏幕銷售數(shù)量乘以其中較大屏幕面積，意味著這是比智能手機(jī)大幾倍的市場機(jī)會。

加速這些終端市場中OLED的普及可能需要數(shù)十億美元的新工廠設(shè)備投資。將電視市場轉(zhuǎn)換為OLED技術(shù)將需要另一項巨大的新顯示制造能力投資，并需要多年高產(chǎn)量的生產(chǎn)。

隨著我們踏上下一個30年的旅程，應(yīng)用材料公司將始終專注于利用我們的材料工程和大規(guī)模制造專業(yè)知識為顯示行業(yè)帶來更多令人興奮的創(chuàng)新。在未來幾十年中，這個行業(yè)將變得更加充滿活力。

關(guān)于作者

馬克斯·麥丹尼爾先生現(xiàn)任應(yīng)用材料公司顯示及柔性技術(shù)事業(yè)群首席營銷官。他曾在高科技設(shè)備公司的工程、營銷及財務(wù)管理部門任職超過25年。麥丹尼爾先生于2003年加入應(yīng)用材料公司。在此之前，他在半導(dǎo)體和LCD設(shè)備制造商Watkins-Johnson公司任職超過12年，擔(dān)任研發(fā)、工程與市場等職務(wù)。麥丹尼爾先生擁有加州大學(xué)克魯茲分校的物理學(xué)學(xué)士學(xué)位，以及圣路易斯華盛頓大學(xué)工商管理碩士學(xué)位。