中心議題：
- 軟性顯示器的構(gòu)造
- 軟性顯示器的三大形態(tài)
- 軟性顯示器的應(yīng)用舉例
- 薄型化玻璃基板
- 薄型金屬基板技術(shù)
- 塑料基板材料進(jìn)展
邁入二十一世紀(jì)后，各國顯示器廠商開始思考第三代顯示器的技術(shù)開發(fā)，期望著各自研發(fā)的相關(guān)產(chǎn)品能夠成為繼TFT-LCD之后另一個(gè)明星產(chǎn)品。倍受關(guān)注的軟性顯示器是否能握緊這個(gè)接力棒，我們拭目以待。
平面顯示器的誕生改變了人們使用顯示器的習(xí)慣，由于其更輕更薄的特性，除了對(duì)既有市場產(chǎn)生替代的效應(yīng)，新的應(yīng)用領(lǐng)域亦應(yīng)運(yùn)而生，包括可攜帶式產(chǎn)品、信息產(chǎn)品及視訊產(chǎn)品等皆是平面顯示器的市場。邁入二十一世紀(jì)后，各國顯示器廠商開始思考第三代顯示器的技術(shù)開發(fā)，期望著各自研發(fā)的相關(guān)產(chǎn)品能夠成為繼TFTLCD（薄膜晶體管液晶顯示器）之后另一個(gè)明星產(chǎn)品。2003年之后，在許多顯示器的研討會(huì)上，陸續(xù)有廠商發(fā)表了關(guān)于軟性顯示器的技術(shù)成果，而這些廠商除了以研發(fā)為主的歐美公司之外，逐漸延伸到一些亞洲的顯示器廠商，如LG、三星、夏普與愛普生等。為此，DisplaySearch對(duì)這項(xiàng)新興技術(shù)進(jìn)行了市場與技術(shù)趨勢的研究與調(diào)查。本文將針對(duì)軟性顯示器總體市場趨勢及其中一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行探討，介紹軟性顯示器技術(shù)未來可能的發(fā)展?jié)摿εc機(jī)會(huì)。
軟性顯示器的構(gòu)造
軟性顯示器最為吸引人的特點(diǎn)包括：重量輕、厚度超薄、具備如報(bào)紙般可以彎曲的特性，消費(fèi)者隨時(shí)隨地可將顯示器卷曲后帶走，還具備省電的特性?？梢哉f，軟性顯示器的研發(fā)，創(chuàng)造出一種無可限量的應(yīng)用機(jī)會(huì)。
首先，我們先針對(duì)軟性顯示器的構(gòu)造進(jìn)行了解，從圖1可以看到，軟性顯示器基本構(gòu)造可以區(qū)分為基板（Substrate）、中間顯示介質(zhì)與薄膜封裝（ThinFilmEncapsulation）等三層主要結(jié)構(gòu)?；宸矫婵梢赃x擇塑料、薄型金屬與超薄化玻璃基板等。中間層顯示材料則有更多選擇，從液晶材料、OLED材料、到EPD（電子紙張顯示）的材料都是選擇項(xiàng)目之一。此外，若是采用主動(dòng)驅(qū)動(dòng)的電路設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，針對(duì)軟性顯示器的低溫制程，目前廠商一共開發(fā)了a-SiTFT、LTPSTFT與采用有機(jī)材料的OTFT電路制程。
軟性顯示器的三大形態(tài)
目前依照使用的情況區(qū)分，軟性顯示器可以分為幾種型態(tài)：
1、具備紙張畫質(zhì)的軟性顯示器（PaperReplacement）
未來所要取代的應(yīng)用在于書本或是賣場的廣告刊板等應(yīng)用市場。因此，在產(chǎn)品特性上需要具備輕薄、低耗電量，是否需要彎曲的特性則并非是重點(diǎn)，目前合適的技術(shù)有LCD、EPD與MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）。
2、具備微彎曲特性的軟性顯示器(Conformable)
須具備低耗電、厚度最好在0.5mm以下且具備較佳的畫面特性，顯示器彎曲程度的要求卻不需要很高。目前來說，EPD、OLED與LCD技術(shù)都極為適合發(fā)展。
3、卷曲式的軟式顯示器(Rollable)
須具備低耗電、厚度最好在0.5mm以下，且具備較佳的畫面特性，顯示器本身需要具備可以彎曲，甚至可以卷曲帶著走。EPD、OLED與LCD技術(shù)都極為適合發(fā)展。
從應(yīng)用的角度分析，具備紙張畫質(zhì)特性的軟性顯示器，本身潛在應(yīng)用的機(jī)會(huì)在于戶外刊板與賣場的價(jià)格卷標(biāo)。至于具備微彎的軟性顯示器目前則可用于更為廣泛的地方，從e-Book到MobileDevice（移動(dòng)裝置）等都有很好的使用機(jī)會(huì)。而具備卷曲特性的軟性顯示器則可以用于報(bào)紙等相關(guān)產(chǎn)品。2010年達(dá)到5億美元。
由于軟性顯示器屬于新興顯示器技術(shù)，因此在某些產(chǎn)品市場，軟性顯示器的技術(shù)很有競爭力，例如：手機(jī)、PDA、車用顯示器等。此外，軟性顯示器另一個(gè)切入的應(yīng)用機(jī)會(huì)在于一些新的產(chǎn)品，例如SmartCard（計(jì)算機(jī)智能卡）、電子標(biāo)示顯示器或是軟性e-Book等產(chǎn)品。從圖2的資料顯示，軟性顯示器的產(chǎn)值將在2010年的時(shí)候達(dá)到5億美元，估計(jì)到了2015年將接近19億美元的關(guān)卡，其中手機(jī)、數(shù)字看板、e-Book與SmartCard將是最有機(jī)會(huì)切入的應(yīng)用產(chǎn)品。接下來我們將針對(duì)其中幾項(xiàng)產(chǎn)品的應(yīng)用機(jī)會(huì)進(jìn)行細(xì)部的探討。
1、SmartCard
SmartCard產(chǎn)品是一種全新革命性的應(yīng)用產(chǎn)品，可以讓許多數(shù)據(jù)儲(chǔ)藏在其中，并讓消費(fèi)者可以應(yīng)用于不同的地方。依照目前的使用型態(tài)區(qū)分，分別可以用于下列不同的地方:銀行提款卡與信用卡、停車或是票卷使用、身份辨識(shí)使用、收費(fèi)站過路費(fèi)使用。
提供上述這些功能，確實(shí)能給人們帶來使用上的便利，然而進(jìn)一步思考，每個(gè)人身上將攜帶多少卡片呢?一般會(huì)包含信用卡、銀行提款卡甚至健?？ǖ葦?shù)十張。然而每張卡片卻只能提供一種功能，基于這樣的理由，相關(guān)廠商正在積極開發(fā)一張可取代所有卡片的多功能智能卡片?；旧线@張卡片可能需要包含簡單MCU（微控制單元）、內(nèi)存甚至顯示器等組件。顯示器所要扮演的角色在于提供簡單的訊息讓使用者了解到目前這張卡片內(nèi)有哪些數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)的情況又是如何。我們預(yù)期顯示器本身并不需要具備彩色或是高畫質(zhì)的要求，反而需要具備省電、可彎曲、成本低等特性需求。
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2、e-Book
理想中的e-Book也將提供許多過去產(chǎn)品所無法提供的優(yōu)點(diǎn)，主要包括：
（1）高分辨率：傳統(tǒng)的報(bào)紙分辨率約在65lpi～100lpi（lpi,每英寸的行數(shù)）左右，書本與雜志則在120lpi～150lpi，若是呈現(xiàn)藝術(shù)相關(guān)的書籍則要達(dá)到170lpi～250lpi。
（2）重量與厚度要求：產(chǎn)品自身的重量做到可以輕易攜帶，因此目前推出的幾款e-Book面板規(guī)格約在6～10英寸之間最為普遍。
（3）低耗電量：消費(fèi)者在使用上，每次使用的時(shí)間可能達(dá)到1～2小時(shí)以上，如何在系統(tǒng)重量限制之下滿足長時(shí)間使用對(duì)低耗電的顯示器要求，成為面板廠商極力想解決的問題。
（4）面板畫質(zhì)要求：顯示器若是能顯示單色灰階，原則上就已經(jīng)可以開始使用，然而若是具備彩色功能，必將擴(kuò)大使用的領(lǐng)域。
3、DigitalSigns（數(shù)字看板)
根據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國廠商花費(fèi)在各種型態(tài)的廣告費(fèi)用高達(dá)數(shù)千億美元，其中各大賣場用于制作價(jià)格標(biāo)簽、促銷產(chǎn)品看板等費(fèi)用估計(jì)高達(dá)60億美元。此外，用于戶外的廣告板制作費(fèi)用一年則高達(dá)63億美元之多。
由此可知，若有一種產(chǎn)品可以隨時(shí)提供每日最新的產(chǎn)品價(jià)格，甚至每隔一段時(shí)間可以變更顯示的圖案，并讓客戶隨時(shí)調(diào)整最新的價(jià)格策略，將可以大大降低客戶的廣告成本。相較于LCD產(chǎn)品，軟性顯示器具備更佳的成本優(yōu)勢，我們預(yù)期未來這些新的顯示器產(chǎn)品很有機(jī)會(huì)可以取代一部分的廣告市場。
從面板種類進(jìn)行分析，EINK技術(shù)的軟性顯示器成長速度最為顯著。估計(jì)2011年將達(dá)到3.7億美元，2015年則有機(jī)會(huì)達(dá)到5.6億美元的規(guī)模，市場占有率接近3成。另一個(gè)被看好的技術(shù)是以O(shè)LED為基礎(chǔ)的軟性顯示器，估計(jì)2010年被動(dòng)OLED顯示器將最先可以達(dá)到5700萬美元規(guī)模，主動(dòng)式OLED則須延遲到2012年才會(huì)有產(chǎn)品推出，到了2015年兩者產(chǎn)值可望達(dá)到4.5億美元，緊隨于EINK之后。
三種基板技術(shù)的發(fā)展
從前面的內(nèi)容我們了解到，軟性顯示器在結(jié)構(gòu)上最大的差異是具備可以彎曲的特性，也因?yàn)檫@項(xiàng)特性要求，過去所采用的玻璃基板材質(zhì)并不是最佳的選擇方案。為此各國紛紛展開其它材料的基板研究，依照目前發(fā)展來看，解決方案一共分為三種：開發(fā)超薄化玻璃基板、開發(fā)塑料基板材料與薄型化金屬基板。
1、薄型化玻璃基板
目前，由玻璃工廠所提供最薄的玻璃為0.5mm，隨著應(yīng)用的不同，面板廠商逐漸開始試著將玻璃研磨到0.2mm或是更薄的厚度來使用。當(dāng)厚度低于某種程度之后，可以看到玻璃基板開始具備可彎曲的特性，因此部份廠商開始嘗試開發(fā)搭配超薄玻璃基板的軟性顯示器。
從2006年日本橫濱展會(huì)場上我們可以清楚看到，許多廠商目前正積極開發(fā)超薄化TFTLCD，薄型化的技術(shù)包含了超薄背光板開發(fā)與超薄玻璃基板開發(fā)，以夏普的產(chǎn)品為例，LCD的面板厚度為0.89mm，若扣除背光板的厚度約為0.3mm～0.4mm，玻璃厚度估計(jì)只有0.2mm，已經(jīng)達(dá)到具備彎曲的特性。
2、薄型金屬基板技術(shù)（Metal-Foil）
所謂的薄型金屬基板，其基板厚度低于0.1mm，采用這樣的基板主要在于金屬基板具備以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
耐高溫制程：目前金屬基板的耐溫性遠(yuǎn)高于塑料與玻璃，至少有1000℃以適合各種高溫的制程，與塑料相比，熱膨脹系數(shù)（CTE）更為接近玻璃，因此在電路圖樣定位方面比較不容易發(fā)生問題。
具備阻水阻氧的功能：由于金屬基板本身無法穿透空氣與水氣，不似塑料材料易讓水氣及氧氣穿透的問題發(fā)生，所以并不需要進(jìn)行任何阻水阻氧鍍膜處理，降低處理步驟。
具備R2R(Roll-to-Roll)的制程可能性：金屬本身已經(jīng)具備極佳的延伸性，因此極為適合利用R2R的生產(chǎn)流程。
成本低廉與取得方便：在材料成本方面，目前金屬的價(jià)格要遠(yuǎn)比特殊耐高溫的塑料材料來得低（約是塑料的30％），而且用在平面顯示器上時(shí)，不需要鍍上許多特殊的防水氣防氧氣保護(hù)層，實(shí)際運(yùn)用成本會(huì)比用塑料更低。
目前，采用此種基板的研究單位就屬美國的普林斯頓大學(xué)及里海大學(xué)最為積極，其中里海大學(xué)曾發(fā)表出利用金屬為基材并在上面進(jìn)行TFT電路的制造，并且證實(shí)所得到的組件性能將更為優(yōu)良，也實(shí)際展出在不銹鋼上軟性顯示器成品及電性數(shù)據(jù)。然而，以金屬基板做為軟性顯示器最大的挑戰(zhàn)，就是材料表面粗糙度的克服，未來如果能克服表面粗糙度的問題，將可使采用金屬基板的相關(guān)研究成果大幅成長。
3、塑料基板材料進(jìn)展
雖然薄型化玻璃幾乎已經(jīng)達(dá)到可以商品化的階段，然而過高的拋光成本與無法搭配R2R的制程方式卻是嚴(yán)重的致命傷。金屬基板受限于表面處理技術(shù)仍有待開發(fā)，塑料基板則成為最多廠商選擇的材料。然而要達(dá)到可以商品化的階段，塑料基板須具備下列要求：
光學(xué)透射率須達(dá)到90％：須具備高的光學(xué)透射率，至少需要達(dá)到90％以上，同時(shí)希望在進(jìn)行ITO層等鍍膜之后，透射率還能夠達(dá)到80％以上。
耐高溫與抗UV特性：能夠具備抗高溫的制程與抗UV老化的特性要求。
硬度要求（Hardness）：通常需要達(dá)到6H以上的要求。
ITO阻抗：對(duì)于AMOLED來說ITO阻抗須低于50歐。
氧阻水氣特性要求：阻氧特性至少須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下每天10-5cc/m2，阻水氣要求則是要達(dá)到每天1ug/m2。
表面平滑度（Roughness）：須達(dá)到2nmRMS之下。
低成本：我們預(yù)估最少在2010年須達(dá)到每平方米40美元～60美元的程度才具備價(jià)格競爭力。
在上述的基板特性要求中，其中最需要解決的問題在于提升塑料基板的耐熱性，以TFTLCD制程為例，整個(gè)過程中基板需要面臨300℃～400℃的高溫制程，每道制程對(duì)于塑料基板來說都是一大考驗(yàn)，解決這個(gè)問題除了開發(fā)低溫薄膜制程之外，開發(fā)能夠耐高溫的塑料基板材料也是選擇方案。
傳統(tǒng)TFTLCD在部分制程中會(huì)遇到一系列高溫挑戰(zhàn)，比如:激活過程(ActivationProcess)可能會(huì)面臨到高達(dá)700℃，或在GateInsulatorDensification階段需要長時(shí)間將基板放于500℃高溫制程中達(dá)到1小時(shí)以上，面板生產(chǎn)過程中將面臨多次的高溫制程的挑戰(zhàn)。然而傳統(tǒng)的塑料材料受限于本身材質(zhì)并不具備耐高溫的特性要求。
因此，有關(guān)廠商首先從現(xiàn)有的塑料材料中挑選幾款特性較佳的塑料材料進(jìn)行研發(fā)，PET、PES與PEN等材料都有廠商嘗試作成塑料基板，然而其Tg溫度約在200℃甚至更低，難以抵擋高溫制程，雖然這些塑料材料廣泛用于傳統(tǒng)的塑料產(chǎn)業(yè)，成本上具備優(yōu)勢，但是由于耐熱性不佳，目前尚無法正式使用。
DuPont則是嘗試開發(fā)可以耐高溫的PI基板材料，初步測試其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg高達(dá)340℃、但本身的穿透率卻只有30％，與90％的要求相差過大。Sumitomo則是一種新開發(fā)的塑料基板材料(FRP)，其Tg可以達(dá)到350℃、CTE為14ppm/℃且穿透率也高達(dá)90％以上，是目前在各方面的性能表現(xiàn)都有望達(dá)到塑料基板的基本要求的產(chǎn)品，但是最佳解決方案的出現(xiàn)還需要更多資源的投入。
