氧化物半導(dǎo)體+有機(jī)EL與實(shí)現(xiàn)進(jìn)化的液晶

　　2013年國(guó)際顯示器會(huì)議“SID2013”的特點(diǎn)是，與液晶顯示屏有關(guān)的論文發(fā)表數(shù)量比2012年大幅增加(圖1)。尤其是以IPS(In-PlaneSwitching，平面轉(zhuǎn)換)為代表的利用橫向電場(chǎng)的模式，相關(guān)論文的發(fā)表接連不斷，讓人感覺IPS方式液晶模式已經(jīng)成為主流。在以IPS為中心的液晶屏的發(fā)展進(jìn)程中，顯示特性的改善仍在繼續(xù)，可以說(shuō)其進(jìn)步速度超過(guò)了有機(jī)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。

　　圖1：持續(xù)開發(fā)中的“氧化物半導(dǎo)體+有機(jī)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(jī)EL屏的口頭報(bào)告，不包括TFT單體和材料單體的報(bào)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(jìn)攻的日本顯示器

　　SID2013的一大特點(diǎn)是，日本顯示器表現(xiàn)積極，把論文發(fā)表和會(huì)場(chǎng)的展示聯(lián)系在了一起(參閱本站報(bào)道)。

　　圖1中記載的日本顯示器的關(guān)于實(shí)現(xiàn)430ppi以上精細(xì)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(chǎng)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(shí)現(xiàn)了實(shí)用化。2000年以后，IPS模式作為電視機(jī)用廣角技術(shù)，在與VA液晶屏競(jìng)爭(zhēng)的過(guò)程中取得了巨大進(jìn)步。從本屆學(xué)會(huì)可以明顯看出，該技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)被作為移動(dòng)用超高精細(xì)顯示器不可或缺的技術(shù)了。

　　LG顯示器的IPS液晶屏針對(duì)移動(dòng)用途實(shí)現(xiàn)了超高精細(xì)

　　LG顯示器公司(LGD)以“AH-IPS,SuperbDisplayforMobileDevice”(演講序號(hào)5.3)為題發(fā)表演講，介紹了IPS液晶屏與有機(jī)EL屏相比的優(yōu)勢(shì)。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(xì)的技術(shù)，而且還利用“A-TW偏光板”(AdvancedTrueWidePolarizer)、負(fù)性液晶及光配向技術(shù)實(shí)現(xiàn)了不遜色于有機(jī)EL屏的顯示效果，完全能應(yīng)對(duì)仍在持續(xù)發(fā)展的400ppi以上的高精細(xì)化競(jìng)爭(zhēng)。由此也可以看出該公司的自信。

　　1990年代與日立同為IPS陣營(yíng)實(shí)力戰(zhàn)將的LG顯示器在介紹IPS液晶屏的優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，還對(duì)今后的業(yè)務(wù)開展表現(xiàn)出了強(qiáng)烈的自信，這讓人對(duì)液晶顯示器的進(jìn)一步發(fā)展更加期待。

　　半導(dǎo)體能源研究所通過(guò)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(hào)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(diǎn)，提出了顯示靜止圖像時(shí)降低頻率以抑制耗電量的方式。為實(shí)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(chǎng)開關(guān))方式，原因是，相對(duì)于利用縱向電場(chǎng)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(chǎng)，是最初的邊緣場(chǎng)開關(guān)方式。雖然這項(xiàng)專利現(xiàn)在已經(jīng)過(guò)期，不過(guò)最近的移動(dòng)用IPS液晶屏有很多都采用這種結(jié)構(gòu)，可見其對(duì)液晶顯示器開發(fā)的深遠(yuǎn)影響。

　　夏普為VA追加橫向電場(chǎng)效果，通過(guò)雙層ITO構(gòu)造使VA實(shí)現(xiàn)高速化

　　夏普以“NovelSuper-Fast-Response,Ultra-WideTemperatureRangeVA-LCD”(論文序號(hào)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(guò)為利用縱向電場(chǎng)的VA模式追加橫向電場(chǎng)模式，關(guān)閉時(shí)也可用電場(chǎng)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(dòng)作。在開發(fā)人員見面會(huì)上，夏普通過(guò)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(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化。

　　友達(dá)光電為VA追加橫向電場(chǎng)效果，實(shí)現(xiàn)與IPS相當(dāng)?shù)膹V視角

　　友達(dá)光電(AUO)發(fā)表了“ANovelVertically-alignedIn-plane-switchingLCDModewithGreatPictureQuality”(論文序號(hào)28.3)和“ANovelLiquidCrystalModeWithPremiumPictureQuality”(論文序號(hào)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(jī)，在VA屏大屏幕化時(shí)，畫面的邊緣會(huì)出現(xiàn)色彩失真。為解決這個(gè)問(wèn)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(chǎng)電極的VA-IPS構(gòu)造，實(shí)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(rèn)識(shí)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(huì)，對(duì)有機(jī)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(duì)實(shí)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(guò)時(shí)，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(jī)的開發(fā)中，IPS和VA展開過(guò)激烈的性能競(jìng)爭(zhēng)，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(dòng)力。

　　IPS因制造技術(shù)難度大而拜了VA后塵，據(jù)說(shuō)甚至曾差點(diǎn)放棄開發(fā)。不過(guò)，最終還是在開發(fā)人員的努力下度過(guò)了危機(jī)，可以說(shuō)正是這種努力與堅(jiān)持才使得IPS現(xiàn)在被作為移動(dòng)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(xì)、廣視角和低耗電量等特點(diǎn)，在智能手機(jī)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(guó)發(fā)明獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)名單揭曉。其中，“實(shí)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(hào)等)”是首次獲得該獎(jiǎng)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(jī)的小野記久雄等人。這項(xiàng)發(fā)明中的電場(chǎng)屏蔽構(gòu)造改善了IPS開發(fā)之初就存在的低透射率問(wèn)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(xiàng)發(fā)明獲獎(jiǎng)并非偶然。

　　筆者在聽取此次的一系列發(fā)表的同時(shí)，還向長(zhǎng)年從事顯示器開發(fā)的多位人士詢問(wèn)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(guò)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(guó)興起，之后在日本實(shí)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(gè)國(guó)際會(huì)議上彼此都很尊重他人的成果，并進(jìn)行了深入的討論。其中有很多即使如今回想起來(lái)也非常珍貴的內(nèi)容。

　　FPD目前仍在多種技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)中不斷成長(zhǎng)。在這一過(guò)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(jī)，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(shí)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(lái)一直在液晶顯示屏的誕生地——美國(guó)舉辦的國(guó)際會(huì)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(gè)國(guó)際會(huì)議為何會(huì)吸引眾多與會(huì)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(xiàng)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?yàn)檫@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(bào)道中曾提到，2013年還有來(lái)自中國(guó)大陸的口頭論文發(fā)表。FPD產(chǎn)業(yè)始于日本，由韓國(guó)和臺(tái)灣廠商發(fā)展壯大，今后來(lái)自中國(guó)大陸的發(fā)表可能還會(huì)增加。另外，從與會(huì)者來(lái)看，年輕工程師越來(lái)越多。要想在這種環(huán)境下推進(jìn)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(shí)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(lái)的開發(fā)歷史自不必說(shuō)，要想將技術(shù)在各地區(qū)推廣，不能單純地對(duì)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。