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氧化物半導(dǎo)體+有機EL與實現(xiàn)進化的液晶

作者: 時間:2013-06-21 來源:hc360 收藏

  2013年國際顯示器會議“SID2013”的特點是,與顯示屏有關(guān)的論文發(fā)表數(shù)量比2012年大幅增加(圖1)。尤其是以(In-PlaneSwitching,平面轉(zhuǎn)換)為代表的利用橫向電場的模式,相關(guān)論文的發(fā)表接連不斷,讓人感覺方式模式已經(jīng)成為主流。在以為中心的屏的發(fā)展進程中,顯示特性的改善仍在繼續(xù),可以說其進步速度超過了有機EL顯示屏的開發(fā)速度。在本篇中,筆者將穿插IPS液晶屏的發(fā)展背景,介紹一下SID2013上發(fā)表的有關(guān)液晶面板的重要論文。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/146633.htm

  

 

  圖1:持續(xù)開發(fā)中的“氧化物半導(dǎo)體+有機EL屏”與追求更高性能的“液晶屏”

  本圖整理了SID2013上關(guān)于液晶屏和有機EL屏的口頭報告,不包括TFT單體和材料單體的報告,也不包括基于Si的微顯示器。該表由筆者制作。

  憑借IPS液晶屏和LTPS進攻的日本顯示器

  SID2013的一大特點是,日本顯示器表現(xiàn)積極,把論文發(fā)表和會場的展示聯(lián)系在了一起(參閱本站報道)。

  圖1中記載的日本顯示器的關(guān)于實現(xiàn)430ppi以上精細度的5英寸全高清和7英寸WQXGA等的6件發(fā)表,均以該公司的核心技術(shù)——IPS液晶屏和低溫多晶硅(LTPS)為基礎(chǔ)。利用橫向電場效應(yīng)的IPS模式在1992年被Bauer發(fā)現(xiàn)后,日立制作所的近藤等人組成的研究小組于1990年代將其實現(xiàn)了實用化。2000年以后,IPS模式作為電視機用廣角技術(shù),在與VA液晶屏競爭的過程中取得了巨大進步。從本屆學(xué)會可以明顯看出,該技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)被作為移動用超高精細顯示器不可或缺的技術(shù)了。

  LG顯示器的IPS液晶屏針對移動用途實現(xiàn)了超高精細

  LG顯示器公司(LGD)以“AH-IPS,SuperbDisplayforMobileDevice”(演講序號5.3)為題發(fā)表演講,介紹了IPS液晶屏與有機EL屏相比的優(yōu)勢。主要內(nèi)容包括,不斷發(fā)展之中的IPS構(gòu)造是適合超高精細的技術(shù),而且還利用“A-TW偏光板”(AdvancedTrueWidePolarizer)、負性液晶及光配向技術(shù)實現(xiàn)了不遜色于有機EL屏的顯示效果,完全能應(yīng)對仍在持續(xù)發(fā)展的400ppi以上的高精細化競爭。由此也可以看出該公司的自信。

  1990年代與日立同為IPS陣營實力戰(zhàn)將的LG顯示器在介紹IPS液晶屏的優(yōu)勢的同時,還對今后的業(yè)務(wù)開展表現(xiàn)出了強烈的自信,這讓人對液晶顯示器的進一步發(fā)展更加期待。

  半導(dǎo)體能源研究所通過組合IGZO和IPS削減耗電量

  日本半導(dǎo)體能源研究所以“DrivingMethodofFFS-ModeOS-LCDforReducingEyeStrain”(論文序號28.2)為題發(fā)表了演講。該研究所利用其大力開發(fā)的“氧化物半導(dǎo)體的TFT漏電流小”這一特點,提出了顯示靜止圖像時降低頻率以抑制耗電量的方式。為實現(xiàn)這一方式,抑制液晶屏的閃爍至關(guān)重要,因此必須要改善液晶顯示屏的保持特性。該公司選擇的是FFS(FringeFieldSwitching,邊緣場開關(guān))方式,原因是,相對于利用縱向電場的VA模式和TN模式,F(xiàn)FS的保持率更高。

  半導(dǎo)體能源研究所使用的FFS結(jié)構(gòu)是IBM公司的Kei-HsiungYang在1984年發(fā)明的。這種結(jié)構(gòu)利用在TFT基板上設(shè)置的電極形成的橫向電場,是最初的邊緣場開關(guān)方式。雖然這項專利現(xiàn)在已經(jīng)過期,不過最近的移動用IPS液晶屏有很多都采用這種結(jié)構(gòu),可見其對液晶顯示器開發(fā)的深遠影響。

  夏普為VA追加橫向電場效果,通過雙層ITO構(gòu)造使VA實現(xiàn)高速化

  夏普以“NovelSuper-Fast-Response,Ultra-WideTemperatureRangeVA-LCD”(論文序號34.1)為題,介紹了在-30℃的低溫下也能高速響應(yīng)的技術(shù)。通過為利用縱向電場的VA模式追加橫向電場模式,關(guān)閉時也可用電場力控制液晶分子復(fù)位,正性向列相液晶也能在低溫下高速動作。在開發(fā)人員見面會上,夏普通過視頻演示了這種顯示屏與傳統(tǒng)VA屏的差別。該技術(shù)預(yù)定2013年內(nèi)面向車載用途等實現(xiàn)產(chǎn)品化。

  友達光電為VA追加橫向電場效果,實現(xiàn)與IPS相當(dāng)?shù)膹V視角

  友達光電(AUO)發(fā)表了“ANovelVertically-alignedIn-plane-switchingLCDModewithGreatPictureQuality”(論文序號28.3)和“ANovelLiquidCrystalModeWithPremiumPictureQuality”(論文序號28.4)兩篇論文。該公司此前一直在開發(fā)VA模式的大屏幕電視機,在VA屏大屏幕化時,畫面的邊緣會出現(xiàn)色彩失真。為解決這個問題,該公司采用了一種低成本制造4K×2K大屏幕的方法,即利用為VA模式追加橫向電場電極的VA-IPS構(gòu)造,實現(xiàn)了色彩失真與IPS屏一樣少的面板。

  尊重前人的智慧,正確認識開發(fā)歷史有助于產(chǎn)業(yè)發(fā)展

  SID是顯示屏領(lǐng)域最尖端的學(xué)會,對有機EL顯示屏和氧化物半導(dǎo)體等新技術(shù)和應(yīng)用寄予厚望是理所當(dāng)然的,針對實用化展開熱烈的討論也在意料之中。另一方面,液晶顯示屏等支撐著產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)也沒有過時,目前仍在穩(wěn)步發(fā)展,依然處于最前沿。尤其是在著眼于2000年代的大尺寸電視機的開發(fā)中,IPS和VA展開過激烈的性能競爭,其技術(shù)成果在往屆SID上也被高調(diào)公開,成為技術(shù)發(fā)展的原動力。

  IPS因制造技術(shù)難度大而拜了VA后塵,據(jù)說甚至曾差點放棄開發(fā)。不過,最終還是在開發(fā)人員的努力下度過了危機,可以說正是這種努力與堅持才使得IPS現(xiàn)在被作為移動終端面板技術(shù)取得了巨大成功。尤其是發(fā)揮了超高精細、廣視角和低耗電量等特點,在智能手機和平板電腦中已經(jīng)是不可缺少的技術(shù)。

  在SID舉辦前一周的5月16日,日本全國發(fā)明獎獲獎名單揭曉。其中,“實現(xiàn)廣視角、低耗電量的IPS方式液晶顯示面板的發(fā)明(專利第4724339號等)”是首次獲得該獎的液晶顯示屏模式方面的發(fā)明,其發(fā)明者是曾在日立制作所利用IPS液晶開發(fā)大型電視機的小野記久雄等人。這項發(fā)明中的電場屏蔽構(gòu)造改善了IPS開發(fā)之初就存在的低透射率問題,成了各公司在本屆SID上發(fā)表的IPS液晶屏的基礎(chǔ),由此也可以感覺到這項發(fā)明獲獎并非偶然。

  筆者在聽取此次的一系列發(fā)表的同時,還向長年從事顯示器開發(fā)的多位人士詢問了意見,其中有一句話令筆者印象深刻。那就是,“最近發(fā)表的論文都沒怎么引用過去已經(jīng)公布的技術(shù)”。平板顯示器(FPD)的基礎(chǔ)開發(fā)于1970年前后在美國興起,之后在日本實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。很多從事研究開發(fā)和技術(shù)開發(fā)的人員在SID這個國際會議上彼此都很尊重他人的成果,并進行了深入的討論。其中有很多即使如今回想起來也非常珍貴的內(nèi)容。

  FPD目前仍在多種技術(shù)的競爭中不斷成長。在這一過程中,眾多研究人員和技術(shù)人員在彼此的發(fā)表和討論中受到啟發(fā)、有了新的開發(fā)或發(fā)明的契機,繼而催生出更加優(yōu)秀的技術(shù)和產(chǎn)品。雖然也有很多技術(shù)未能實用就夭折了,但這些技術(shù)卻是通往新技術(shù)開發(fā)的重要階梯。

  SID是多年來一直在液晶顯示屏的誕生地——美國舉辦的國際會議,有著悠久的歷史。現(xiàn)在,以液晶屏為首的FPD產(chǎn)業(yè)幾乎全部轉(zhuǎn)移到了亞洲,因此“在已經(jīng)沒有FPD產(chǎn)業(yè)的北美舉行的這個國際會議為何會吸引眾多與會者?”經(jīng)常成為討論的話題。筆者覺得,其原因之一就是筆者此次感受到的“技術(shù)的連續(xù)性”。最初發(fā)明的一項技術(shù)被很多人引用、改良,然后又催生出新的技術(shù)。SID至今仍能吸引眾多參加者也正是因為這種技術(shù)發(fā)展的連續(xù)性。

  筆者身為顯示器產(chǎn)業(yè)中的一員,多年連續(xù)參加SID,切身感受到了每年的變化。筆者在上一篇報道中曾提到,2013年還有來自中國大陸的口頭論文發(fā)表。FPD產(chǎn)業(yè)始于日本,由韓國和臺灣廠商發(fā)展壯大,今后來自中國大陸的發(fā)表可能還會增加。另外,從與會者來看,年輕工程師越來越多。要想在這種環(huán)境下推進FPD的開發(fā),催生新的顯示器技術(shù)和產(chǎn)品,技術(shù)的正確傳承至關(guān)重要。因此,不僅是時間上的技術(shù)發(fā)展,還必須要考慮地區(qū)性的技術(shù)發(fā)展。充分理解并尊重FPD一直以來的開發(fā)歷史自不必說,要想將技術(shù)在各地區(qū)推廣,不能單純地對外傳授技術(shù),而是要先明確各地區(qū)的合作和分工,筆者相信,這將引導(dǎo)FPD產(chǎn)業(yè)和技術(shù)走向正確的發(fā)展方向。



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