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沒錢買別墅？可黏式螢幕讓你輕鬆享受無敵海景

撰文者：竹居智久、田中直樹

日經科技報 2013.08.05

來源：Moyan Brenn@Flickr, CC BY 2.0

本文由日經BP社提供

可自由彎曲的樹脂基板軟性顯示器已經以「薄型、輕量、不易破裂」為目標展開了開發。未來將實現「可黏貼顯示器」。首先將從反射型開始實用化，然後通過自發光型有機EL支援彩色視訊顯示。

在身邊的所有物體上黏貼顯示器，在上面顯示影像，實現自由更換物體的外觀。例如，把家中的牆壁和地板換成森林浴式或海邊度假式。不只是牆壁和地板等平面，在傢具、窗簾等表面凹凸不平或者柔軟物體的表面也可以黏貼顯示器。有望實現這種全新用途的顯示器技術正在開發之中。

可黏貼顯示器技術已經以「薄型輕量、不易破裂」為目標展開了開發。基板由玻璃板換成了合成樹脂（塑膠）板注1）。另外，未來通過把塑膠板減薄至薄膜狀，也就是製成柔性基板，將實現除平面以外還可以自由改變形狀的「可黏貼顯示器」（圖1）。

圖1：「可黏貼」的直視型顯示器的技術開發。可黏貼的直視型顯示器技術以「薄型、輕量、不易破裂」為目標展開了開發。最近，把基板由玻璃換成塑膠、TFT背板由矽類換成氧化物類和有機物類的顯示器逐漸開始實用化。將通過提高塑膠基板、TFT背板、有機EL前板等的性能，實現可黏貼顯示器。

注1）實現顯示器的薄型輕量化和曲面形狀，還有研磨玻璃基板使之變薄的方法。例如，台灣工業技術研究院（ITRI）與美國康寧公司共同開發了在厚度為100μm的玻璃基板上，以連續捲軸式方式形成電路的技術。另外，還有像筱田電漿開發的曲面顯示器那樣，通過並列配置玻璃管構成平面的產品。不過，要想實現能在任何形狀的物體上黏貼的薄型顯示器，還是塑膠基板最合適。本文將對採用塑膠基板的顯示器進行討論。採用塑膠基板的無源矩陣驅動顯示器以前就存在，不過本文將主要聚焦適合高精細、高畫質顯示的主動矩陣驅動顯示器。

改變了形狀的顯示器方面，2013年南韓廠商接連上市了畫面彎曲的有機EL電視，但是彎曲畫面的形狀還是固定的。而可黏貼顯示器則能自由改變形狀，可黏貼在各種曲面上。

以反射型和自發光型為中心

可黏貼顯示器的前板（顯示方式）以反射型電子紙和反射型液晶，以及自發光型有機EL為主。這是因為，這些方式無需像透射型液晶那樣使用背照燈，容易實現薄型輕量化和靈活性（圖2、圖3）。

圖2：「可黏貼」顯示器的要素技術選項。有多個選項，其中前板採用反射型電子紙和液晶以及自發光型有機EL，背板採用氧化物TFT和有機TFT，基板採用塑膠的顯示器開發比較活躍。

圖3：前板的比較。雖然僅限於單色顯示，不過在耗電量優先的用途，反射型電子紙佔優勢。而在彩色視訊顯示用途，無需背照燈、容易實現薄型輕量化、形狀靈活性也比較高的自發光型有機EL的開發很活躍。（圖由《日經電子》根據東芝的資料製作）

可根據用途選擇反射型和自發光型。彩色視訊顯示需求極有可能需要自發光型有機EL。中小型有機EL已經實現實用化，但大型產品方面，很多觀點認為可靠性的確保依然存在課題。而只需單色圖片的用途則可使用反射型電子紙和液晶。另外，在重視低耗電量的用途中，反射型比自發光型更適合。

氧化物和有機半導體的開發日益活躍

另外，驅動可黏貼顯示器的背板（TFT技術）也有多種選擇。有非晶矽（a-Si）、低溫多晶矽（LTPS）、InGaZnO等氧化物半導體以及有機半導體四種候選。其中，以在塑膠基板上直接形成背板為目標，工藝溫度在350℃以下的氧化物TFT和有機TFT的開發比較活躍（圖4（a））。

圖4：背板的比較。工藝溫度在350℃以下的氧化物TFT和有機TFT的開發比較活躍（a）。氧化物TFT的載流子遷移率較高，適合驅動自發光型有機EL。今後的課題是確保可靠性（b）。有機TFT的工藝溫度較低，在200℃以下。雖然載流子遷移率比無機類低，但驅動反射型電子紙足夠了。（圖（b）為東芝的數據）

氧化物TFT的特點是，載流子遷移率比較高，還可用於需要電流驅動的有機EL驅動。不過，亮度和色彩均勻性等會對畫質造成影響的TFT可靠性還很低，今後需要加以改善（圖4（b））。

有機TFT的特點是，不但工藝溫度在200℃以下，而且容易實現溶液化，因此適合低價位的塗佈印刷工藝。雖然載流子遷移率低於其他無機類，但驅動反射型電子紙的話性能足夠了。

另外，柔性基板的候補除了塑膠外，還有磨薄的玻璃和金屬箔。但要想實現能貼在所有形狀的物體上的薄型顯示器，需要能夠彎曲的可變形塑膠柔性基板。

電子紙率先實用化

採用這種柔性基板的顯示器率先從反射型電子紙開始實用化注2）。最近，索尼為2013年度下半年實施驗證實驗的「Digital Paper」終端，配備了採用柔性基板的13.3吋電子紙。背板利用a-Si TFT 注3）。索尼採用該技術並不是為了實現彎曲，而是為了實現薄型、輕量和不易破裂。

注2）英國Plastic Logic公司2011年9月在俄羅斯上市的電子書配備了基板採用塑膠的電子紙。

注3）該柔性TFT基板由索尼進行技術開發，為實施量產把技術轉讓給了台灣E Ink Holdings。由E Ink Holdings負責製造。

另外，為降低成本，背板採用適合印刷工藝的有機TFT的柔性基板電子紙也在加緊開發。凸版印刷于2012年夏季，試製出了全部採用印刷工藝的5.35吋VGA（640×480畫素）電子紙（圖5（a）），期待通過像紙製印刷物一樣製造電子紙來降低成本。此外，為了支援平板終端，現在凸版印刷正在試製10.7吋的XGA（1024×768畫素）電子紙。

圖5：有機TFT驅動的電子紙。2012年夏季，凸版印刷試製了5.35吋的產品（a）。2013年，凸版印刷與Plastic Logic公司共同開發了拼接16張10.7吋的電子紙的42吋顯示器（b）。（（a）由凸版印刷拍攝）

其特點是，採用了載流子遷移率高的有機低分子材料。載流子遷移率為0.48cm2/Vs，確保了與a-Si相同的性能。低分子材料的溶液一般比高分子材料的溶液黏度低，因此轉印圖案的膜厚和形狀容易不均勻。凸版印刷通過優化轉印速度和壓力等工藝條件，解決了這個課題。「要素技術已經取得眉目，因此今後將致力於生產技術的確立，計劃2015年實現實用化」（該公司）。

另外，該公司與英國Plastic Logic公司針對市場調查用途，共同開發了通過柔性基板實現彎曲、尺寸相當於42吋的電子紙，並在2013年3月的展會上進行了展示。該產品拼接了16張10.7吋的電子紙。背板的有機TFT基板在Plastic Logic公司的德勒斯登工廠製造（圖5（b））。

柔性基板液晶亮相

通過反射型挑戰視訊顯示的是日本長岡技術科學大學工學部電氣系副教授木村宗弘。木村開發出了可用於視訊顯示的液晶軟性顯示器。他利用狹縫塗佈機在PET（Polyethylene Terephthalate）基板上製作了IPS液晶單元。

該顯示器的特點是，無需使用配向膜即可穩定保持液晶配向。由於無需形成配向膜的部材和裝置，不但能壓縮製造成本，還可省去配向膜的高溫燒結程序，有望降低實現柔性基板顯示器的門檻。

一般情況下，如果不使用配向膜，液晶分子的配向就不整齊，導致圖像無法顯示。木村此次通過使液晶材料具備配向膜功能，只需塗佈液晶材料就能自發統一配向注4）。

注4）從噴嘴向水平移動的基板噴出的液晶會被施加剪切應力，因此液晶分子的配向能統一。不過，很快就會失去配向性。因此，為固定液晶分子的配向，為液晶材料添加了光聚合性液晶單體。通過在液晶塗佈過程中發生光聚合反應，使單體實現高分子化，作為固定液晶分子配向的配向膜發揮作用。