【有機(jī)EL新天地】（一）樹脂基板也可實(shí)現(xiàn)高清
[導(dǎo)讀]有機(jī)EL顯示屏的大型化技術(shù)和柔性化技術(shù)在得到共同的“援軍”——InGaZnO TFT的支持后，均取得了明顯的進(jìn)步。在柔性化領(lǐng)域面臨的劣化問(wèn)題方面，日本開發(fā)的技術(shù)有望成為突破口。
目前，大型有機(jī)EL顯示屏的制造技術(shù)
有機(jī)EL顯示屏的大型化技術(shù)和柔性化技術(shù)在得到共同的“援軍”——InGaZnO TFT的支持后，均取得了明顯的進(jìn)步。在柔性化領(lǐng)域面臨的劣化問(wèn)題方面，日本開發(fā)的技術(shù)有望成為突破口。
目前，大型有機(jī)EL顯示屏的制造技術(shù)處于前所未有的“群雄割據(jù)”狀態(tài)，標(biāo)準(zhǔn)制造工藝尚未確定，不同廠商、不同畫面尺寸的顯示屏所利用的制造技術(shù)各不相同（圖1）。
圖1：沒(méi)有在各個(gè)方面都達(dá)到最優(yōu)的方案
本圖為目前有機(jī)EL顯示屏面臨的主要課題及解決方法。很多情況下，對(duì)于某個(gè)問(wèn)題非常有用的對(duì)策對(duì)于其他問(wèn)題可能會(huì)適得其反。
原因在于，有機(jī)EL顯示屏的大型化及4K×2K等高精細(xì)化在最近一年才突然興起，局面稍顯混亂，而且制造難度高，不能用普通的方法生產(chǎn)。要解決的技術(shù)課題有很多，但即使在各項(xiàng)課題中選擇認(rèn)為最佳的技術(shù)也很難穩(wěn)定地生產(chǎn)，因此廠商必須要按照重視程度為要解決的課題排好優(yōu)先順序。實(shí)際上，不同廠商在有機(jī)EL顯示屏制造中采用的技術(shù)群組合也是不同的（表1）。
反復(fù)試驗(yàn)
例如，在大型有機(jī)EL顯示屏的產(chǎn)品化方面領(lǐng)先的LG Display公司（LGD）重視的是容易制造、尤其是容易支持進(jìn)一步的大型化和高精細(xì)化的技術(shù)群，TFT技術(shù)采用InGaZnO TFT，彩色顯示方式采用白色發(fā)光元件+彩色濾光片（WRGB），有機(jī)EL發(fā)光元件為容易制造的底部發(fā)光型。
不過(guò)，該公司在SID 2013上表示，做出這樣的選擇是經(jīng)過(guò)了多次試驗(yàn)決定的。比如，2010年以前是利用基于FMM*的RGB分涂技術(shù)開發(fā)有機(jī)EL顯示屏；TFT技術(shù)在2010年之前一直采用低溫多晶硅（LTPS）TFT，在嘗試過(guò)幾種不同的制造方法后，換成了該公司的研究所從2007年開始研發(fā)的InGaZnO TFT。
*FMM（Fine Metal Mask，精細(xì)金屬掩模）：用于RGB圖案、有很多微孔的金屬板。
彩色顯示方式也是如此，最初RGB分涂方式要比WRGB發(fā)光效率高，但從2010年前后開始，WRGB的發(fā)光效率反超了RGB分涂方式，原因是采用了發(fā)光單元為兩層的“串聯(lián)構(gòu)造”。
玻璃基板的尺寸在2010年年底由第二代（G2）過(guò)渡到了第八代（G8），同時(shí)，由鋁（Al）布線變成了銅（Cu）布線。但進(jìn)行PBTS試驗(yàn)*后發(fā)現(xiàn)，以前只有0.7V左右的閾值電壓變化量猛增到了1.72V左右。不過(guò)，“在2012年底之前又降到了0.49V左右”（LGD）。
*PBTS（Positive Bias Temperature Stress）試驗(yàn)：為TFT等加熱，然后在加載正電壓的條件下，測(cè)評(píng)閾值電壓變化量的試驗(yàn)。
LGD最近又做了幾項(xiàng)改進(jìn)（圖2）。例如，將用于TFT間布線的ITO換成了電阻值低的銅布線，估計(jì)這是為了降低2012年底時(shí)高達(dá)520W的55英寸有機(jī)EL電視的耗電量。另外，為了提高生產(chǎn)合格率，在InGaZnO TFT層的制造中使用的是G8玻璃基板，一次切出6塊背板，而在有機(jī)EL層的制造中使用尺寸為G8一半的玻璃基板，一次切出3塊。該公司表示，“近期打算把有機(jī)EL層也恢復(fù)為一次將G8玻璃基板切為6塊的制造方法。另外，還計(jì)劃用G8以上的玻璃基板制造55英寸以上的面板和4K×2K面板”。
圖2：為降低耗電量和提高合格率煞費(fèi)苦心
本圖為L(zhǎng)GD發(fā)布的為降低55英寸有機(jī)EL顯示屏的耗電量（a）和提高合格率（b）所采取的措施。
友達(dá)光電挑戰(zhàn)FMM開發(fā)
在SID 2013的會(huì)場(chǎng)，與率先實(shí)現(xiàn)大型有機(jī)EL顯示屏產(chǎn)品化的LGD一樣備受關(guān)注的，是友達(dá)光電（AUO）。LGD在演講中強(qiáng)調(diào)，制造55英寸有機(jī)EL顯示屏采用的工藝是“無(wú)FMM”。而隨后發(fā)表演講的友達(dá)光電宣布，利用基于FMM的RGB分涂技術(shù)制造了65英寸有機(jī)EL顯示屏（圖3）。一位術(shù)顧問(wèn)感嘆道：“友達(dá)光電的做法讓我震驚，竟然用FMM制造65英寸產(chǎn)品。難道采購(gòu)到了非常好的FMM？”
圖3：友達(dá)光電通過(guò)FMM挑戰(zhàn)大型化和高精細(xì)化
本圖為友達(dá)光電針對(duì)65英寸有機(jī)EL顯示屏的元件構(gòu)造所采取的措施（a），以及利用FMM制作的有機(jī)EL顯示屏的開發(fā)藍(lán)圖（b）。
通常，F(xiàn)MM會(huì)因應(yīng)變和熱膨脹導(dǎo)致狹縫位置改變，尺寸越大就越難實(shí)現(xiàn)RGB精密圖案。但友達(dá)光電在演講中稱該公司的開發(fā)品“均勻性很好，合格率沒(méi)有特別問(wèn)題”。
友達(dá)光電采取的戰(zhàn)略是，先制造最大型的65英寸面板，然后再提高精細(xì)度。具體計(jì)劃是，首先生產(chǎn)精細(xì)度為34ppi、尺寸為65英寸的全高清有機(jī)EL顯示屏，然后逐步全高清產(chǎn)品的精細(xì)度，當(dāng)精細(xì)度提高至2倍時(shí)開始開發(fā)65英寸4K×2K有機(jī)EL顯示屏。預(yù)定在2014年制造55英寸的4K×2K（精細(xì)度為80ppi）有機(jī)EL顯示屏，2015年制造40英寸的4K×2K（精細(xì)度為110ppi）產(chǎn)品。不過(guò)，友達(dá)光電沒(méi)有公布上述產(chǎn)品的上市計(jì)劃。
小型產(chǎn)品方面圍繞400ppi展開攻防戰(zhàn)
4～5英寸的小型有機(jī)EL顯示屏方面，采用FMM的RGB分涂方式從一開始就是主流。不過(guò)在最近，由于這種方式的精細(xì)度已高到極限，小型產(chǎn)品也采用WRGB方式的廠商開始增加。
這兩種技術(shù)的分歧點(diǎn)好像在400ppi附近。例如，日本顯示器公司在2012年的SID上發(fā)布的5.2英寸全高清有機(jī)EL顯示屏利用WRGB方式實(shí)現(xiàn)了421ppi的精細(xì)度。在SID 2013上，友達(dá)光電在演講中稱，4.4英寸全高清有機(jī)EL顯示屏“利用WRGB實(shí)現(xiàn)了真正的413ppi”（圖4）。這與三星電子的智能手機(jī)“Galaxy S4”的4.99英寸全高清有機(jī)EL顯示屏相當(dāng)于441ppi的精細(xì)度不分伯仲，三星屏幕的高精細(xì)度是通過(guò)采用“Diamond Pixel排列”*實(shí)現(xiàn)的。
*Diamond Pixel排列：三星顯示器公司開發(fā)的一種子像素排列方式，與一般被稱為“拜耳排列”的子像素排列方式很像。與PenTile排列的區(qū)別在于，以45度斜向排列，而且RGB各子像素的形狀和大小稍有不同。
生產(chǎn)該面板的三星顯示器介紹說(shuō)，Diamond Pixel排列“是最符合人眼對(duì)RGB感度的差異和視網(wǎng)膜構(gòu)造的子像素排列方式”。不過(guò)，從RGB圖案的角度來(lái)看，紅色和藍(lán)色子像素的間距比普通RGB排列要大，就技術(shù)角度而言更容易制造一些。
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圖4：高精細(xì)方面“實(shí)質(zhì)上的分辨率”與“真正的分辨率”展開競(jìng)爭(zhēng)
（a）為三星電子的“Galaxy S4”采用的精細(xì)度相當(dāng)于441ppi的子像素構(gòu)造，（b）為友達(dá)光電試制的精細(xì)度為413ppi的子像素構(gòu)造。
WRGB也分別制作共振器
選擇采用FMM的RGB分涂還是WRGB有時(shí)還關(guān)系到顯示屏的表現(xiàn)力。一位技術(shù)人員在SID 2013上比較了Galaxy S4的有機(jī)EL顯示屏和日本顯示器的421ppi有機(jī)EL顯示屏后表示，“在黑色的深度方面，三星電子的顯示屏看起來(lái)更勝一籌”。
關(guān)于這一點(diǎn)，友達(dá)光電的4.4英寸有機(jī)EL顯示屏在利用WRGB的同時(shí)，還通過(guò)改進(jìn)共振器構(gòu)造，增強(qiáng)或削弱特定波長(zhǎng)的光，從而降低了光損失并提高了色純度。具體方法是，對(duì)RGB各色元件采用不同厚度的ITO，使各色發(fā)光元件的共振器長(zhǎng)度不一。這樣一來(lái)，有機(jī)EL的層構(gòu)成雖然是面向白色發(fā)光，但射出光的波長(zhǎng)會(huì)偏向長(zhǎng)波長(zhǎng)（紅光）側(cè)和短波長(zhǎng)（藍(lán)光）側(cè)，從而能降低彩色濾光片的光損失，提高色純度?？梢哉f(shuō)，這種方法與SEL和夏普在2012年的SID上發(fā)布的技術(shù)相似。
中型4K×2K面板采用哪種方式
今后，在10英寸至40英寸的中型4K×2K有機(jī)EL顯示屏方面，彩色顯示方式選擇哪種技術(shù)將成為各廠商技術(shù)上的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)。WRGB方式基本不存在制造難易度因面板大小而異的情況，而采用FMM的RGB分涂方式是最難兼顧FMM尺寸和所需精細(xì)度的領(lǐng)域。
這個(gè)可以說(shuō)是“空白區(qū)”的產(chǎn)品群也許會(huì)意外地存在市場(chǎng)需求。比如，德國(guó)證券股票調(diào)查部高級(jí)分析師兼董事總經(jīng)理中根康夫指出，“如果面向22英寸左右的大型平板電腦開發(fā)4K×2K顯示屏，應(yīng)該會(huì)非常暢銷”。4K×2K對(duì)于因處理多任務(wù)而想要分割畫面使用的用戶來(lái)說(shuō)意義重大。（未完待續(xù)，記者：野澤哲生，《日經(jīng)電子》）
目前，大型有機(jī)EL顯示屏的制造技術(shù)處于前所未有的“群雄割據(jù)”狀態(tài)，標(biāo)準(zhǔn)制造工藝尚未確定，不同廠商、不同畫面尺寸的顯示屏所利用的制造技術(shù)各不相同（圖1）。
圖1：沒(méi)有在各個(gè)方面都達(dá)到最優(yōu)的方案
本圖為目前有機(jī)EL顯示屏面臨的主要課題及解決方法。很多情況下，對(duì)于某個(gè)問(wèn)題非常有用的對(duì)策對(duì)于其他問(wèn)題可能會(huì)適得其反。
原因在于，有機(jī)EL顯示屏的大型化及4K×2K等高精細(xì)化在最近一年才突然興起，局面稍顯混亂，而且制造難度高，不能用普通的方法生產(chǎn)。要解決的技術(shù)課題有很多，但即使在各項(xiàng)課題中選擇認(rèn)為最佳的技術(shù)也很難穩(wěn)定地生產(chǎn)，因此廠商必須要按照重視程度為要解決的課題排好優(yōu)先順序。實(shí)際上，不同廠商在有機(jī)EL顯示屏制造中采用的技術(shù)群組合也是不同的（表1）。
反復(fù)試驗(yàn)
例如，在大型有機(jī)EL顯示屏的產(chǎn)品化方面領(lǐng)先的LG Display公司（LGD）重視的是容易制造、尤其是容易支持進(jìn)一步的大型化和高精細(xì)化的技術(shù)群，TFT技術(shù)采用InGaZnO TFT，彩色顯示方式采用白色發(fā)光元件+彩色濾光片（WRGB），有機(jī)EL發(fā)光元件為容易制造的底部發(fā)光型。
不過(guò)，該公司在SID 2013上表示，做出這樣的選擇是經(jīng)過(guò)了多次試驗(yàn)決定的。比如，2010年以前是利用基于FMM*的RGB分涂技術(shù)開發(fā)有機(jī)EL顯示屏；TFT技術(shù)在2010年之前一直采用低溫多晶硅（LTPS）TFT，在嘗試過(guò)幾種不同的制造方法后，換成了該公司的研究所從2007年開始研發(fā)的InGaZnO TFT。
*FMM（Fine Metal Mask，精細(xì)金屬掩模）：用于RGB圖案、有很多微孔的金屬板。
彩色顯示方式也是如此，最初RGB分涂方式要比WRGB發(fā)光效率高，但從2010年前后開始，WRGB的發(fā)光效率反超了RGB分涂方式，原因是采用了發(fā)光單元為兩層的“串聯(lián)構(gòu)造”。
玻璃基板的尺寸在2010年年底由第二代（G2）過(guò)渡到了第八代（G8），同時(shí)，由鋁（Al）布線變成了銅（Cu）布線。但進(jìn)行PBTS試驗(yàn)*后發(fā)現(xiàn)，以前只有0.7V左右的閾值電壓變化量猛增到了1.72V左右。不過(guò)，“在2012年底之前又降到了0.49V左右”（LGD）。
*PBTS（Positive Bias Temperature Stress）試驗(yàn)：為TFT等加熱，然后在加載正電壓的條件下，測(cè)評(píng)閾值電壓變化量的試驗(yàn)。
LGD最近又做了幾項(xiàng)改進(jìn)（圖2）。例如，將用于TFT間布線的ITO換成了電阻值低的銅布線，估計(jì)這是為了降低2012年底時(shí)高達(dá)520W的55英寸有機(jī)EL電視的耗電量。另外，為了提高生產(chǎn)合格率，在InGaZnO TFT層的制造中使用的是G8玻璃基板，一次切出6塊背板，而在有機(jī)EL層的制造中使用尺寸為G8一半的玻璃基板，一次切出3塊。該公司表示，“近期打算把有機(jī)EL層也恢復(fù)為一次將G8玻璃基板切為6塊的制造方法。另外，還計(jì)劃用G8以上的玻璃基板制造55英寸以上的面板和4K×2K面板”。
圖2：為降低耗電量和提高合格率煞費(fèi)苦心
本圖為L(zhǎng)GD發(fā)布的為降低55英寸有機(jī)EL顯示屏的耗電量（a）和提高合格率（b）所采取的措施。
友達(dá)光電挑戰(zhàn)FMM開發(fā)
在SID 2013的會(huì)場(chǎng)，與率先實(shí)現(xiàn)大型有機(jī)EL顯示屏產(chǎn)品化的LGD一樣備受關(guān)注的，是友達(dá)光電（AUO）。LGD在演講中強(qiáng)調(diào)，制造55英寸有機(jī)EL顯示屏采用的工藝是“無(wú)FMM”。而隨后發(fā)表演講的友達(dá)光電宣布，利用基于FMM的RGB分涂技術(shù)制造了65英寸有機(jī)EL顯示屏（圖3）。一位術(shù)顧問(wèn)感嘆道：“友達(dá)光電的做法讓我震驚，竟然用FMM制造65英寸產(chǎn)品。難道采購(gòu)到了非常好的FMM？”
圖3：友達(dá)光電通過(guò)FMM挑戰(zhàn)大型化和高精細(xì)化
本圖為友達(dá)光電針對(duì)65英寸有機(jī)EL顯示屏的元件構(gòu)造所采取的措施（a），以及利用FMM制作的有機(jī)EL顯示屏的開發(fā)藍(lán)圖（b）。
通常，F(xiàn)MM會(huì)因應(yīng)變和熱膨脹導(dǎo)致狹縫位置改變，尺寸越大就越難實(shí)現(xiàn)RGB精密圖案。但友達(dá)光電在演講中稱該公司的開發(fā)品“均勻性很好，合格率沒(méi)有特別問(wèn)題”。
友達(dá)光電采取的戰(zhàn)略是，先制造最大型的65英寸面板，然后再提高精細(xì)度。具體計(jì)劃是，首先生產(chǎn)精細(xì)度為34ppi、尺寸為65英寸的全高清有機(jī)EL顯示屏，然后逐步全高清產(chǎn)品的精細(xì)度，當(dāng)精細(xì)度提高至2倍時(shí)開始開發(fā)65英寸4K×2K有機(jī)EL顯示屏。預(yù)定在2014年制造55英寸的4K×2K（精細(xì)度為80ppi）有機(jī)EL顯示屏，2015年制造40英寸的4K×2K（精細(xì)度為110ppi）產(chǎn)品。不過(guò)，友達(dá)光電沒(méi)有公布上述產(chǎn)品的上市計(jì)劃。
小型產(chǎn)品方面圍繞400ppi展開攻防戰(zhàn)
4～5英寸的小型有機(jī)EL顯示屏方面，采用FMM的RGB分涂方式從一開始就是主流。不過(guò)在最近，由于這種方式的精細(xì)度已高到極限，小型產(chǎn)品也采用WRGB方式的廠商開始增加。
這兩種技術(shù)的分歧點(diǎn)好像在400ppi附近。例如，日本顯示器公司在2012年的SID上發(fā)布的5.2英寸全高清有機(jī)EL顯示屏利用WRGB方式實(shí)現(xiàn)了421ppi的精細(xì)度。在SID 2013上，友達(dá)光電在演講中稱，4.4英寸全高清有機(jī)EL顯示屏“利用WRGB實(shí)現(xiàn)了真正的413ppi”（圖4）。這與三星電子的智能手機(jī)“Galaxy S4”的4.99英寸全高清有機(jī)EL顯示屏相當(dāng)于441ppi的精細(xì)度不分伯仲，三星屏幕的高精細(xì)度是通過(guò)采用“Diamond Pixel排列”*實(shí)現(xiàn)的。
*Diamond Pixel排列：三星顯示器公司開發(fā)的一種子像素排列方式，與一般被稱為“拜耳排列”的子像素排列方式很像。與PenTile排列的區(qū)別在于，以45度斜向排列，而且RGB各子像素的形狀和大小稍有不同。
生產(chǎn)該面板的三星顯示器介紹說(shuō)，Diamond Pixel排列“是最符合人眼對(duì)RGB感度的差異和視網(wǎng)膜構(gòu)造的子像素排列方式”。不過(guò)，從RGB圖案的角度來(lái)看，紅色和藍(lán)色子像素的間距比普通RGB排列要大，就技術(shù)角度而言更容易制造一些。
[!--empirenews.page--]
圖4：高精細(xì)方面“實(shí)質(zhì)上的分辨率”與“真正的分辨率”展開競(jìng)爭(zhēng)
（a）為三星電子的“Galaxy S4”采用的精細(xì)度相當(dāng)于441ppi的子像素構(gòu)造，（b）為友達(dá)光電試制的精細(xì)度為413ppi的子像素構(gòu)造。
WRGB也分別制作共振器
選擇采用FMM的RGB分涂還是WRGB有時(shí)還關(guān)系到顯示屏的表現(xiàn)力。一位技術(shù)人員在SID 2013上比較了Galaxy S4的有機(jī)EL顯示屏和日本顯示器的421ppi有機(jī)EL顯示屏后表示，“在黑色的深度方面，三星電子的顯示屏看起來(lái)更勝一籌”。
關(guān)于這一點(diǎn)，友達(dá)光電的4.4英寸有機(jī)EL顯示屏在利用WRGB的同時(shí)，還通過(guò)改進(jìn)共振器構(gòu)造，增強(qiáng)或削弱特定波長(zhǎng)的光，從而降低了光損失并提高了色純度。具體方法是，對(duì)RGB各色元件采用不同厚度的ITO，使各色發(fā)光元件的共振器長(zhǎng)度不一。這樣一來(lái)，有機(jī)EL的層構(gòu)成雖然是面向白色發(fā)光，但射出光的波長(zhǎng)會(huì)偏向長(zhǎng)波長(zhǎng)（紅光）側(cè)和短波長(zhǎng)（藍(lán)光）側(cè)，從而能降低彩色濾光片的光損失，提高色純度?？梢哉f(shuō)，這種方法與SEL和夏普在2012年的SID上發(fā)布的技術(shù)相似。
中型4K×2K面板采用哪種方式
今后，在10英寸至40英寸的中型4K×2K有機(jī)EL顯示屏方面，彩色顯示方式選擇哪種技術(shù)將成為各廠商技術(shù)上的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)。WRGB方式基本不存在制造難易度因面板大小而異的情況，而采用FMM的RGB分涂方式是最難兼顧FMM尺寸和所需精細(xì)度的領(lǐng)域。
這個(gè)可以說(shuō)是“空白區(qū)”的產(chǎn)品群也許會(huì)意外地存在市場(chǎng)需求。比如，德國(guó)證券股票調(diào)查部高級(jí)分析師兼董事總經(jīng)理中根康夫指出，“如果面向22英寸左右的大型平板電腦開發(fā)4K×2K顯示屏，應(yīng)該會(huì)非常暢銷”。4K×2K對(duì)于因處理多任務(wù)而想要分割畫面使用的用戶來(lái)說(shuō)意義重大。（未完待續(xù)，記者：野澤哲生，《日經(jīng)電子》）
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