“台湾工业技术研究院”(以下简称工研院)是支持台湾高科技产业研发的半官半民研究机构。ITRI并不单单是一家研究所,作为旨在将技术与产业联系起来的组织,工研院为台湾高科技产业的增长做出了贡献。在工研院负责显示器研发的“影像显示科技中心”(简称显示中心)正致力于可自由弯曲的柔性显示器的研发。为何是柔性显示器?该中心采取哪些举措取得了成果?其目标又是什么?对此,本站记者采访了工研院显示中心主任程章林。
——显示中心正致力于可自由弯曲的柔性显示器研发,理由是什么?
我在6年前的2006年以主任身份加入工研院显示中心时,就考虑了显示器的未来。未来显示器的关键词是“Everywhere!! Any Shape!!”,也就是说可以在任何场所使用显示器。因此,未来的显示器必须能形成任何形状,比如窗户、挂画都将成为显示器。所以我们决定致力于柔性显示器的研发。
2006年12月,为再次创造显示器产业的新成长机会,我们开始研发新时代的柔性显示器。2007年采用了美国柯达的胆甾相液晶技术,2012年在日本的展会上公开了开发成果。
——柔性显示器的研发体制是什么?
工研院拥有多个领域的研究中心,柔性显示器的研发并不只是在我们显示中心进行,而是在工研院内的其他研究所的支持下高效推进的。例如,整体封装得到了“Electronics& Optoelectronics Research Lab.(EOL)”的帮助,制造装置得到了“ITRI South(IS)”和“Mechanical and Systems Research Lab.(MSL)”的支援,测定装置得到了“Center for Measurement Standards(CMS)”的支援,基板和材料借助了“Material and Chemical Research Lab.(MCL)”的力量。另外还得到了研究人员的支持。
此外,我们还与产业界和行政机构建立了合作体制。产业界方面,行业团体“台湾显示器产业联合总会”参加了我们的项目。行政机构方面,经济部工业局“影像显示产业推动办公室”(CIPO)为我们提够了研发投资和招商支援。我们收到了CIPO的研发费用,作为回报,会为CIPO提供优秀的人才。
我们中心拥有第二代基板(尺寸为370mm×470mm)试产线。无尘室的面积为3124m2。我们拥有基板涂覆工序中的涂覆装置和热处理装置,密封工序中的薄膜形成装置,液晶单元工序中的聚酰亚胺涂覆装置和排列装置,TFT工序中的激光结晶化装置、等离子CVD装置和离子淋浴(Ion Shower)装置,卷对卷工序中的丝网印刷机、激光蚀刻装置和覆膜机。
——具体的研发主题是什么?
未来显示器产业的关键词有“Digital Life”和“Go Green”两个。
作为实现Digital Life的产品,设想的是更加薄型、轻量、坚固的手机以及可以卷起来的柔性显示器。前者的开发主题选择了塑料基板技术,后者选择了可弯曲技术。比如,正在研发柔性电子纸、柔性有机EL、柔性触摸面板、柔性基板剥离以及柔性TFT基板等多种技术。
实现Go Green的产品方面,设想的是大屏幕数字标牌和低功耗电子纸。前者的开发主题选择的是卷对卷工艺,后者选择的是无纸双稳定显示。如大屏幕卷对卷胆甾相液晶、彩色胆甾相液晶、电润湿显示器、柔性基板剥离以及柔性TFT基板等多项技术。
其中,重点着力的是用于数字标牌的低功耗显示器、用于视频显示的有机EL和高性能TFT、可实现双向显示的系统整合这三方面。
——取得了什么研究成果?
在柯达的协助下开发出了大尺寸的卷对卷胆甾相液晶电子纸。具体来说,就是在树脂基板上形成ITO层,利用激光形成图案,然后在上面涂覆液晶材料,形成保护层和吸收层,之后再形成导电层,后切割成产品所需要的尺寸。另外,我们还在进行液晶材料设计、卷对卷激光蚀刻、坡流涂布(slide coating)及丝网印刷等技术的开发。
我们开发了光输入型及热输入型显示器。光输入型显示器的屏幕尺寸为3.5英寸×4.5英寸,分辨率为300dpi,采用2灰阶单色显色。热输入型的屏幕尺寸为3.5英寸×40英寸,分辨率为200dpi,采用2灰阶以上单色显示。可反复实施250灰阶以上的输入及删除。我们还试制了挂画式显示器,凭借该研究成果,我们获得了《R&D Magazine》的“2011年度百大科技研发奖(2011 R&D 100 Awards)”,以及《华尔街日报》的“2011年度科技创新奖(2011 Technology Innovation Awards)。我们设想了24cm×300cm、300dpi卷轴型显示器等新应用,试制了多种形状的显示器。
在基于胆甾相液晶的高亮度彩色电子纸方面,我们开发了无源矩阵型和有源矩阵型显示器。无源矩阵型显示器的屏幕尺寸为10.4英寸,分辨率为100ppi,采用4灰阶4096色显示,反射率超过35%,驱动电压在40V以下。有源矩阵型显示器的屏幕尺寸为5英寸,分辨率为80ppi,采用4灰阶4096色显示,驱动电压在40V以下,刷新率为30帧/秒。采用独创的单层双单元构造,与原来的3层构造相比,制造工序简单,有成本优势。
电润湿显示器方面,开发了6英寸段码式显示器以及有源矩阵驱动型半透射型显示器。6英寸段码式显示器有黑、蓝、绿、红4种颜色,反射率约为40%,对比度约为10:1。有源矩阵驱动型半透射型显示器的屏幕尺寸为3.5英寸,像素数为480×320。我们在此基础上试制了14英寸的“智能窗户”,设想像窗户玻璃那样使用,采用与太阳能电池单元一体化的设计。
在制造技术上,我们开发出了使用已有玻璃基板生产线的柔性显示器制造技术“FlexUP(Flexible Universal Plane)”。原来是在搬运用玻璃基板上涂粘合剂来粘贴树脂基板,这种方式在制作元件时容易发生错位,而且对之后的工艺温度也有制约。而FlexUP是在搬送用玻璃基板上形成剥离层,并在上面涂覆聚酰亚胺薄膜,然后将该聚酰亚胺薄膜作为基板,在其上制造TFT及 传感器 等元件。该方法可高精度形成元件,另外还可使用使元件特性稳定所需要的高温工艺。凭借这一研究成果,我们获得了《R&D Magazine》的“2010年度百大科技研发奖(2010 R&D 100 Awards),以及《华尔街日报》的“2010年度科技创新奖金奖(2010 Technology Innovation Awards:Gold Awards)”。