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柔性LCD面板挑战AMOLED具备一定优势

目前,AMOLED利用其先进的柔性显示设计引领智能手机面板市场,如三星Galaxy Edge系列的弧形边缘显示面板。Apple也即将在其2017新iPhone中采用AMOLED。在移动终端市场, AMOLED持续挑战着TFT LCD技术。
发布时间:2017-03-17 13:56        来源:中国电子报        作者:中国电子报

目前,AMOLED利用其先进的柔性显示设计引领智能手机面板市场,如三星Galaxy Edge系列的弧形边缘显示面板。Apple也即将在其2017新iPhone中采用AMOLED。在移动终端市场, AMOLED持续挑战着TFT LCD技术,三星显示(SDC)已经在AMOLED市场占据了十年的主导地位。2016年三星显示AMOLED面板产能及出货量接近4亿片,并在2017年挑战5亿片以上。

为了赶上三星显示以及OLED的热潮,许多面板厂商, 尤其是中国大陆的面板厂如京东方、天马、华星、国显以及和辉等正在投资柔性AMOLED面板工厂,目标在2018以后陆续投入量产。然而,由于使用精细金属掩模的蒸镀工艺,实现AMOLED量产颇有难度。为了避免与三星显示直接竞争,JDI采取不一样的战略,在开发柔性OLED的同时也使用TFT LCD开发Full Active Flex面板,而非单纯锁定柔性AMOLED面板。

由于是自主发光技术,OLED可被用于具有柔性基板的显示器中。但是,TFT LCD不能轻易实现这一点,因为它是高温工序且需要LED背光。为了开发Full Active Flex,JDI改进了LCD面板和LCD模组组装过程的每个阶段,包括使用新材料和新技术。因此,JDI为Full Active Flex改进了多种新TFT面板技术。

一是新的柔性薄膜基板的开发。AMOLED由于是自发光结构,并不需要具有高透光度的薄膜基板。然而TFT LCD需要背光。TFT电池的薄膜基板要求高穿透率,但不能有颜色,否则会影响背光效率。同时一般用于柔性AMOLED基板的聚酰亚胺薄膜基板为橘色且穿透率较低;因此,柔性LCD面板不能使用常规的柔性聚酰亚胺薄膜。作为替代品,JDI为柔性LCD面板开发了新的薄膜基板。这种新薄膜基板不但可以抵挡高温TFT曝光工艺,而且穿透度高。同时JDI改进了薄膜基板处理工艺,因此这种新基板也不会影响LCD面板的双折射效应。JDI并未揭露这种新的薄膜基板材料的来源。IHS Markit推测是由日本许多不同的薄膜和化学材料制造商共同开发的透明和无色聚酰亚胺薄膜。

二是应用新的LTOS (低温金属氧化)TFT技术。即使使用可抵抗高温的基板,TFT阵列工艺中的退火工序也可能损坏薄膜基板。换言之,TFT阵列工序温度高于OLED的状况之下, 柔性基板无法抵抗如此高温。因此,JDI开发了最新的低温氧化物半导体工艺。目前液晶面板主流技术分为非晶硅(a-Si)、低温多晶硅(LTPS)以及金属氧化物(Oxide)等,而JDI的LTOS则是将低温多晶硅以及金属氧化物进行结合。

三是改进LCD成盒(Cell)工艺技术以达到曲面。通常,LCD成盒(Cell)工艺技术会阻碍制造曲面和柔性显示器。成盒工艺技术乃是将液晶封闭在Cell内,然而当面板弯曲时液晶分子会变得扭曲不均匀。因此,JDI改进了LCD Cell结构及其材料,以便即使在弯曲时也能保持液晶的均匀性。IHS Markit认为这是液晶上的一个重大突破。在技术上,JDI应用了IPS-NEO液晶技术,以提高弯曲时面板内液晶分子的均匀性。

JDI不仅将Full Active TFT LCD技术应用于柔性LCD显示器,而且也应用于刚性玻璃基板。

四是改进LED背光导光板。LED背光灯条则需要离显示区域有一定距离,才能保证光源均匀度。而该距离可影响LCD面板的边框宽度。 JDI改进了LED背光结构,优化了照明设计,以尽量减少该空间,以便TFT面板边框更窄。IHS Markit推测这种可达到超窄边框甚至边缘曲面的柔性背光板是与日本的Minebea Mitsumi联合开发的,Minebea Mitsumi是智能手机TFT LCD的LED背光板主要供应商。

五是改进了面板驱动芯片封装。LCD的驱动IC通常使用Chip On Glass(COG)技术,直接连接许多LCD面板的源极驱动端。因此边框宽度也受驱动IC芯片中的空间影响。因此,JDI将驱动IC组装结构从COG改变为COF(Chip On Flexible circuit),它弯曲到驱动IC的背面,使TFT面板窄边框内的接触最小化。

随着Full Active Flex进入量产,JDI希望能与柔性AMOLED竞争,并期望得到手机大厂的支持,JDI也正在开发柔性AMOLED。从TFT LCD到AMOLED的完全切换生产需要对OLED蒸发后端工艺进行大量投资。然而,柔性TFT LCD可以使用既有的LCD面板工艺,不需要任何额外投资。因此,JDI决定通过向智能手机手持机厂商提供柔性TFT LCD面板。

由于柔性OLED面板投资金额巨大,且工序上有许多良品率以及质量等问题必须克服,如JDI能够按照计划在2018年量产柔性LCD,将会引起其他在OLED上并无重大投资的液晶面板厂商如Sharp、友达、群创等面板厂的效仿;而柔性LCD最大优点是不需盖新厂, 只需改造既有LCD工序即可,在成本效益及面板良品率上将更有优势。 

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