SID’08国际会议概况

时间:2022-07-09 11:25:59

SID’08国际会议概况

文章编号:1006-6268(2008)08-0005-11

摘要:报道了2008年5月8日~23日在美国洛山矶会议中心召开的第46届国际信息显示会议、讲座和展览会议的情况。这次会议是全球最大的信息显示会议。介绍了当前显示器件的动态和进展以及各种新技术新显示器件的概况。LCD、PDP技术已趋于成熟,OLED开始进入大规模生产阶段,同时各种中小屏幕LCD的新应用和新技术在展览会上展示出来,显示出显示技术在未来的无限生机。

关键词:液晶显示;等离子体显示;有机发光二极管;三维显示;投影显示;柔性显示;多功能触摸屏

中图分类号:TN873 文献标识码:B

Overview of sid Display Week 2008

TONG Lin-su

(Southeast University School of Electronic Science and Engineering,Nanjing 210018,China )

Abstract: The 46th annual SID Symposium, Seminar, and Exhibition held May 18-23 at the Los Angeles Convention Center in Los Angeles California has been reported in this paper. This Conference is the largest Information Display conference in the global. The trends and progresses of the current display devices and the various kinds of new display technologies and display devices are introduced. It is shown that LCDs、PDPs are getting to enter mature period,OLED starts to put into mass production stage, and the various of new applications and new technologies of the small、median size LCDs are shown everywhere on the exhibition, The display technologies reveal a full of vigor and vitality in the future.

Keywords: LCD;PDP;OLED;3D display;Projective display;Flexible display;multi-touch function screen

第46届国际信息显示会议、讲座和展览(SID'08)于2008年5月18日~23日在美国洛杉矶会议中心举行。本次会议有550个展台,参加会议人数超过8,000人,提交会议的论文数超过800篇,超过以往任何一届会议。论文来自中国大陆(5%)、台湾地区(19%)、欧洲(10%)、日本(10%)、美国(17%)以及韩国(30%)等22个国家和地区,这充分体现了本次会议的国际性质。

会议共设71个分组,约有290篇论文为口头宣读,260篇论文为张贴。 其邀论文56篇。论文中包括LCD、 PDP、 OLED、电子纸、投影、微显示、 柔性显示和三维显示等当今热门显示技术。此外,会议还设有短课程4门,专供初学者或显示行业转新型显示技术者学习。各种显示技术讲座12个,共分三组同时开讲。第一组包括宽视角透射式移动显示,LCD背光源光学薄膜,立体和三维显示技术以及移动显示技术;第二组包括TFT技术进展和先进性,LCD电子学,柔性电子学以及有机TFT,还有AMLCD的彩色校正及特性的优化;第三组是平板显示的测量,LCD笔记本电脑用的白色LED背光源,AMOLED及其商业化前景以及平板显示的市场。会议组织了6个应用指南教程着重在信息显示的应用和评价方面。

另外,会议还安排了2个重要的会议:“商务研讨会”和“投资者会议”。商务研讨会由国际上领头的显示产业单位的高级执行官发表演说。共有13位演讲。

1商务研讨会

商务研讨会着重讨论在显示产业快速发展和迅速变化的情况下,要把握住新的方向。现举例如下:

报告1.美国康宁副总裁兼副总经理Lisa Ferrero在"SID 2008"的商务研讨会[1]上主张 "对于TFT液晶面板,高附加值的玻璃是必不可少的",她说:"以碱性玻璃为代表的'低科技玻璃'会对制造工艺和面板性能造成负面影响。在热稳定性、热应变、光学特性、机械强度、离子污染造成画质降低等方面存在问题。因此,为了实现消费者期待的绝佳视觉体验和高可靠性,专为TFT液晶面板设计的高附加值玻璃必不可少。" Ferrero还谈到了高附加值玻璃引发的FPD技术革新。预言低温多晶硅(p-Si)、有机EL、触摸面板、超小型投影仪、单晶硅驱动显示器等革新性FPD技术,将因"高科技玻璃"而孕育并成长。 在低温p-Si领域,康宁公司建议采用可形成更精密功能电路的高性能玻璃底板"Jade"。Jade能够以移动产品的节能化、高画质化、薄型化、耐冲击性提高及减少部件数量等方式降低成本。另外,该公司还建议低温p-Si TFT驱动的有机EL面板采用玻璃密封剂"Vita"。与以往的环氧树脂封装相比,Vita能够更有效地阻隔水分和氧气,防止有机EL材料老化,有助于延长有机EL面板寿命。而且,由于无需干燥剂,因此有利于有机EL面板的薄型化、降低成本,以便实现大型化。 对触摸面板,康宁建议采用保护玻璃"Gorilla Glass"。利用该公司熔融工艺可以制造表面洁净的Gorilla Glass。其特点是强度高,即使强力按压及粗暴使用也不会损坏。 而对超小型投影仪,康宁公司建议采用绿色激光光源。激光投影仪与使用LED光源的投影仪相比,在电池寿命、高画质、小型化等方面均有利。而在此之前,在超小型投影仪用激光光源中,没有RGB三原色中绿色的优良光源,曾经是非常棘手的问题。 除此之外,康宁还介绍了面向新一代高性能电子产品,在玻璃底板上形成单晶硅的"SOG(Silicon on Glass)"技术。利用SOG技术可以在为低温p-Si正在开发的玻璃底板"Jade"上形成单晶硅。并具有高电子迁移率和均一性特征。还可以在单晶硅上形成TFT和驱动电路,并在其上制作显示器元件。该公司把此技术定位于3~11in中小型面板面向高端使用的技术。

报告2.美国DisplaySearch公司PC与大型业务用显示器副总裁Chris Connery在"SID 2008"的业务会议上认为"数字标牌用显示器业务的市场还未定型,所以有机会" [2] 。

Connery表示,在目前的数字标牌市场上,人们并不太在意使用的是哪种显示技术。2007财年第四季度的数字标牌市场中,PDP占60%,液晶占40%,彼此互相抗衡。在这种情况下,市场整体比上财年增长了15%。并且,现在的数字标牌市场上还混杂着电视用显示器和IT用显示器,众多家庭用电视也在作业务用显示器使用。 数字标牌显示器市场虽然如此混乱,但Connery认为"这是好事"。Connery解释说,市场环境复杂"意味着数字标牌用显示器还不是大宗商品"。因此,"还有进一步提高收益的余地"。

对于数字标牌用业务用大型FPD市场(液晶与PDP合计),Connery预测:"之前虽然进展不快,但今后将迅猛发展"。市场规模预计将从2005年的43万美元、2007年的110万美元增至2011年的370万美元和2015年的720万美元。并且,Connery还认为,到液晶和PDP开始取代由丙烯板和灯箱组成的现有电饰标牌之时,业务用大型FPD市场"还将进一步发展"。

报告3.韩国Displaybank公司执行副总裁Kenny Kim认为今后的PDP在50in以上尺寸将继续保持相对液晶面板的竞争力,50in以上市场将继续增长[3]。

从PDP与液晶面板的成本比较来看,42in、像素1,920×1,080全高清产品方面,液晶面板的成本更具竞争力,但50in的PDP与52in的液晶面板相比较,PDP更具成本竞争力。PDP通过发展50in以上的产品,"今后市场还会继续扩大"。据该公司预测,2007年PDP销量约1,200万台,而2011年将会超过2,500万台。

Displaybank还介绍了PDP厂商销售份额的变化。PDP厂商战略各异。松下电器产业、韩国三星SDI、韩国LG电子三家公司2008年第一季度合计的PDP销售份额为94%。而2006年第一季度三公司的销售份额为80%,相比提高了14%。同时由于2008年先锋退出PDP量产,该公司分析认为:"前三位公司市场占有率今后还将更大"。

不过,Kenny Kim指出:"三公司的市场战略大不相同"。松下电器产业除积极发展全高清产品外,还推出了37~103in的多种画面尺寸的产品。相比之下,韩国的两家公司则采用了限定市场目标的战略。韩国三星SDI采用了销售42~63inPDP的战略。这样,该公司2008年第一季度50in以上PDP供货量达到了35%。另一方面,韩国LG电子以BRIC地区(巴西、俄罗斯、印度、中国)为中心销售32inPDP。该公司2008年第一季度32inPDP的供货量为41%。

报告4.美国iSuppli的显示器调查部副总裁Paul Semenza在"SID 2008"商务会议上公布了美国消费者购买行为的调查结果[4] 。在美国消费者购买电视的行为模式中,无论"高档品牌"还是"大众品牌",画质均为最优先考虑的因素。该公司将电视购买理由分为"画质"、"品牌名称"、"价格"、"显示装置种类"以及"肯定评价"等几项,对美国消费者购买行为进行了调查。调查结果显示,2008年第一季度高档品牌和大众品牌方面,选择"画质"的消费者均占到约36%,排在首位。

高档品牌和大众品牌的不同从第二位选择理由开始。在高档品牌中,排在第二位的选择理由是"品牌名称",而大众品牌则是"价格"。大众品牌方面,购买理由选择"品牌名称"的消费者在整体中只占约5%,作为购买决定因素的优先度非常低。

大众品牌方面,购买理由选择"显示装置种类"的消费者骤减。2007年第一季度选择这一理由的消费者曾占到整体的约44%,但在1年后的2008年第一季度却减至约9%。与"液晶或等离子"相比,消费者会更优先考虑"画质"。调查结果分别是:

高档品牌的购买理由:

第一位:画质(约36%)

第二位:品牌名称(约31%)

第三位:价格(约15%)

第四位:显示装置的种类(约7%)

第五位:肯定评价(约3%)

大众品牌的购买理由:

第一位:画质(约36%)

第二位:价格(约32%)

第三位:显示装置的种类(约9%)

第四位:品牌名称(约5%)

第五位:肯定评价(约5%)

另外,显示装置种类方面,不管收入多少,大部分消费层都会购买液晶电视。但是,在高收入阶层中,大尺寸等离子电视也颇受欢迎。

电视购买费用方面,高档品牌中,消费"3,000美元以上"者在整体中占到10%。而大众品牌中,消费"600~999美元"者在整体中占42%。消费"1,499美元以下"者在整体中占到90%。关于购买地点,高档品牌中从零售店购买的消费者最多,而大众品牌中,80%的消费者是从批发店购买。

2主题演讲

5月19日开始的显示周报告会上,有三个主题演讲。其中令人关注的是日本索尼电视事务本部、E业务开发部统括部长白石由人在"SID 2008"上发表题为"Sony's Challenge to be the First Out with OLED TVs"的主题演讲,介绍了该公司有机EL面板的开发历史、性能以及今后的展望等[5]。

2007年12月,索尼上市了全球首台11in有机EL电视"XEL-1"。白石介绍说,在有机EL电视的开发过程中,"试制品每3个月会变更一次",配置更新之快可见一斑。

关于有机EL面板的性能,白石用大量的幻灯资料,对液晶面板和有机EL面板进行了对比度、伽马特性、耗电量等性能比较。对于耗电量,白石展示了与该公司液晶电视"BRAVIA"所进行的比较。白石在逐一展示二者在播放新闻、电视剧和娱乐节目等各种内容时的耗电量后称"有机EL面板的优点多于液晶面板"。

像素数为960×540,相当于全高清的1/4。显示性能相关指标方面,由于对比度达到1,000,000:1以上,"索尼拥有的测定器无法测量"。亮度为600cd/m2,色彩表现范围为NTSC规格的110%,响应时间为数微秒。 寿命方面,从初期亮度到亮度减半的时间为30,000hr。耗电量为45W。

电视的厚度方面,为了突出有机EL"薄"的魅力,索尼在产品形状上下了功夫,把最薄部分的厚度减小到了3mm。比如把图像处理电路、调谐器、电源电路都收纳在底座部分,显示部分仅组合了面板和尽可能精简的外壳。显示部分和底座部分通过支架连接。支架中配置了所需的布线。面板自身的厚度为1.4mm。由两张0.7mm厚的玻璃底板粘贴而成。

面板为STLCD生产。生产线与索尼2004年9月上市的PDA"CLIE"配备的有机EL面板相同。为了进行电视机的组装,该公司还在索尼EMCS的稻泽技术中心新设了生产线。

最后,白石谈了索尼有机EL业务今后的发展。该公司已于2008年2月19日宣布,将斥资约220亿日元实现20in有机EL面板的量产。

关于20万日元的价格设定,索尼执行副总裁井原胜美介绍说:"价格是在画质、设计、商品竞争力后决定的。没有考虑是否获利"。

在对此进行介绍的同时,白石还表示,包括高装饰性的产品在内,今后索尼还将继续开发能够给用户提供新生活方式的产品。

关于今后的业务开拓,索尼表示将以屏幕的大尺寸化为目标,但没有透露具体内容。但索尼同时也表示,"将利用几年时间来认真销售该产品,收集市场评价。不会迅速上市新产品。 一般认为,2008年是OLED电视大生产的元年。从此又一种新的电视机出现在市场上。

3显示周报告会

显示周报告会共设71个分组,约有290篇论文为口头宣读,260篇论文为张贴。 其邀论文56篇。论文中包括LCD、PDP、OLED、电子纸、投影、微显示、柔性显示和三维显示等当今热门显示技术。这是会议的主体。 有关电子纸的会议从2007年的2场增加为4场,由此反映出此新产业正在稳步扩大。有机EL领域也新增了2场,名为"White OLEDs",有望也成为此次的焦点。与上届相同,触摸面板、3D(三维)显示器、MEMS仍然是会议的热点。关于3D领域还设了特别会议,名为"3-D in Cinema"。

围绕显示器行业经常会听到这样一种声音:"FPD产业正逐渐成熟。以后不会再有大的发展"。其主要原因是认为"FPD电视市场的发展将从2010年左右开始增长放缓"。

但是,在参加本届SID之后,"FPD产业还将继续发展"的感觉愈发强烈。十年一次的技术革命正在显示器行业萌芽,新的革命浪潮正在逼近FPD产业。

蓝相(Blue Phase)、轮转印刷、3枚掩膜、氧化物半导体TFT等等。优于传统电视,并能够以低成本制造的超大屏幕、超高清的显示器技术让本届SID目不暇接。这些技术进一步发展壮大的话,普通家庭室内的墙壁和窗户都变成显示器将不再是梦想。不只是室内,即便是在户外,在街道上,显示器也有可能变得随处可见。

3.1OLED显示技术的进展

此次SID会场的另一焦点,是展场上各家发表的OLED技术,自从2007年12月,Sony上市第1台11in有机OLED电视“XEL-1”,OLED技术就开始从理论进入到实用化领域。2008年可以认为是OLED批量生产的元年。

关于有机OLED面板的性能,在对比度、耗电量等方面都优于LCD面板,只是大型化和电路配置课题上,仍有许多改进的空间尚待努力。

韩国三星与LG 两家大厂,分别发表了关于OLED面板的新技术,三星导入数码驱动理论制作面板,LG则是用新的结构去制造OLED,实现大型化可能。

采用模拟驱动技术的有机OLED面板,需复杂电路确保发光均衡性,原因是使用模拟驱动时,TFT容易导致各像素的亮度明/亮偏差,需要在每像素内加入补偿电路。

数码驱动方式,由于驱动TFT只需操纵电流开关即可,通过调变直接可有不同灰阶输出,即使驱动用TFT特性出现些微偏差,各像素的亮度也不致受到影响。

虽说数码驱动优点多多,但若换成大尺寸应用时,面板如以高频率驱动,将出现耗电量过高的问题,这个技术瓶颈仍须加强改善。

3.1.1 LG针对有机OLED面板,开发出新型面板结构DOD(Dual-plate OLED Display),并在会场展示使用新结构15in有机OLED面板[6]。DOD结构由2块玻璃基板构成,在1块玻璃底板上形成TFT(薄膜晶体管),而另1块玻璃基板上形成有机OLED元件,分别在不同基板上形成TFT阵列和有机EL元件,然后再将2块玻璃基板粘合。LG认为,这种新的制程能够分别单独检查元件,因此与原来在1块玻璃基板上形成TFT阵列和有机OLED元件的面板相比,可以有效提高良率、减低生产成本(图1)。

15in有机EL面板的像素为1,024×768像素。像素间距为96μm×297μm,分辨率为85.5ppi。像素开口率为52%。采用从TFT底板相反一侧的底板(形成了有机EL元件的底板)获取光的顶部发光结构。

3.1.2韩国三星SDI首次在有机EL面板中导入了数字驱动。其目的是尽快实现300ppi级小型高精细有机EL面板的量产。该公司试制出了这种数字驱动的3inWVGA(800×480像素)有机EL面板[7]。并在"SID 2008"展会上进行了展示。

原来模拟驱动的有机EL面板需要复杂的像素电路来确保均衡性。其原因是驱动用TFT的特性偏差直接导致各像素(子像素)的亮度偏差,需要在像素内嵌入补偿电路。因此,要实现300ppi级的高精细化,必须推进设计工艺的微细化。

而利用此次的数字驱动,驱动用TFT只需操纵电流开关即可。通过脉冲宽度调制,来实现灰阶显示。因此,即使驱动用TFT的特性出现偏差,各像素的亮度也不会受到影响。因此,即使是对每个像素(子像素)的晶体管个数仅为2个的单纯像素电路,也可以确保高度的均衡性。而且该数字驱动无需改变生产线,只是利用现行设计工艺的生产线就可以量产300ppi级有机EL面板。另外,在此次SID上展示的3inWVGA有机EL面板可实现RGB各色10bit的灰阶显示。每个像素内的晶体管个数为2个。

数字驱动面临的课题是如何解决类似于图像残留的残像现象。关于这一点,韩国三星SDI表示,"我们正在开发解决该问题的技术"该公司研发中心显示器实验室显示器1组首席工程师松枝洋二郎称,"已经提出了很多技术方案,很可能会选择成本竞争力高的技术"。

另外,该公司除小型面板外,还在推进电视用大尺寸面板的开发。由于这种大尺寸面板以高频率驱动,使用数字驱动时,将出现耗电量问题。因此,松枝洋二郎称"比较适合采用模拟驱动"。

众所周知,与低温多晶硅(p-Si)TFT等硅半导体相比,氧化物半导体TFT的生产工艺简单,并且制造成本也非常低廉。由于有机EL面板在成本竞争能力上较液晶面板弱,因此,利用氧化物半导体TFT开发有机EL面板成为降低成本的一个重要手段。另外,氧化物半导体TFT的电子移动速度比非晶硅(a-Si)TFT高20倍,因此显示性能也较高,并可以实现图像的高分辨率。韩国三星SDI利用氧化物半导体TFT,开发出了笔记本电脑(PC)用12.1in(对角尺寸为30.7cm)WXGA(1280×768像素)有机EL面板。在使用了氧化物半导体TFT制成的面板中,该产品的尺寸及分辨率均为最大。

3.1.3韩国三星SDI开发出了采用氧化物半导体IGZO(In-Ga-Zn-O)材料的TFT12.1in有机EL面板[8],该面板在玻璃底板上形成了采用氧化物半导体的有源矩阵型TFT阵列和有机EL元件。这是本次会议的焦点之一。此次研讨会增加了氧化物半导体TFT和有机TFT相关的会议,与会者会就此展开热烈讨论。

此次开发的有机EL面板为1,280×768像素(WXGA),分辨率为123ppi。亮度为300cd/m2,对比度为20,000:1。采用底部发光结构,光从TFT底板侧取得。有机EL材料采用的是低分子材料。但红色用磷光材料,绿色和蓝色采用荧光材料。

FT的掩膜数量为7片。像素间距为69μm×207μm,像素电路由2个TFT和1个电容器构成。采用底栅结构,栅极、源极及漏极的电极材料采用Mo,栅极绝缘膜采用SiOx/SiNx,并使用了现有的光刻制造技术。IGZO TFT的迁移率为17.2cm2/V・s,开关比为108以上,亚阈值斜率(S值)为0.28V/decade。

三星SDI指出,采用IGZO的TFT其优势在于可以着手量产大尺寸玻璃底板。使用此次的TFT制作方法,甚至可以支持第8代底板。

3.1.4韩国科学技术院(KAIST)使用MEMS开关代替驱动有机EL的TFT[9]。此举旨在打破以往使用的Si TFT在大屏幕制作和可靠性方面存在的制约。

现在通常使用Si TFT对有机EL进行驱动。然而目前作为主流的低温多晶Si TFT在对再结晶工序中使用的激光退火装置的大画面支持方面还存在问题。此外,最近不断提出的非晶硅和微晶硅的TFT则存在着其阈值电压会随时间变化而变化的问题。为了解决这些问题,KAIST此次提出了MEMS开关技术。MEMS开关是通过脉冲宽度调制的数字驱动来使有机EL工作的。

此次KAIST试制了50μm×10μm的MEMS开关。将该开关与有机EL元件连接并进行驱动,证实了数字灰度显示的可能性。获得的结果是:在电压VDD为10V、脉冲频率为60Hz的条件下,最大辉度为1781cd/m2,功率比为50%的辉度为914cd/m2,功率比为5%的辉度为98.27cd/m2。

围绕本次研讨会的焦点之一的"氧化物半导体IGZO(In-Ga-Zn-O)",日本也只有佳能和东京工业大学小组发表的1篇,其他全部来自韩国的企业和研究机构。而且韩国厂商的发表目的明确:"实现大屏幕有机EL电视必需的大面积TFT底板"(韩国三星SDI)、"实现82in4K×2K TFT液晶面板的240Hz驱动"(韩国三星电子)。尽管IGZO材料是东工大教授细野秀雄开发出来的日本技术,但为推动该技术在显示器上的应用而积极地进行研究和开发的却不是日本而是韩国。

3.1.5 OLED的新应用

MicroEmissive Displays Group公司已将0.24in的彩色聚合物OLED QVGA显示器整合到太阳镜中,并且可通过耳机连接到iPod上。MicroEmissive的协创人兼聚合物OLED微型显示技术的合伙发明人Ian Underwood表示,"你在闲逛时可以随时随地地看热映电影,而你旁边的人可能以为你在听流行音乐。"

由于采用的技术是发射性的,而且不需要背光,因此该公司的ME3204可以用于视频眼镜或头戴式显示器、电子取景器以及夜视系统等便携式应用。微型 显示器与放大光学系统整合在一起,以便产生大的虚拟图像,这些图像在人眼看来和电视屏幕或计算机显示器上的图片大小相等。ME3204具有数字视频接口, 集成了显示器驱动器,并无需额外的驱动器IC。

微型显示器开发商Kopin展出了自己3001AD的2D虚拟现实游戏Trimersion――这是一个与Xbox、Playstation、Game Cube、PC或Mac相连的无线装置。

3.2非矩形和其他形状面板的液晶技术的出现

3.2.1 NEC液晶技术公司的研究部和设备开发部Yoshihiro Nonaka等人开发出了能够使液晶面板实现多曲线以及向面板内侧形成凹角等复杂形状的技术。并试制了采用该技术的心形和其他形状彩色液晶面板[10]。

虽然心形只是由两个圆弧和两条直线构成,不过,通过在周边配置门电路和数据电路,减少构成显示器的门线和数据线的重叠,还可实现更加复杂的形状。这种电路优化设计技术由NEC液晶技术公司开发。采用该技术时,是沿着画面显示部在玻璃底板上形成驱动电路的。此前,也曾试作过圆形和椭圆形的特殊面板,不过,实现具有180°以上凹角的形状还属首次。以往的一部分形状中,栅极线与数据线重叠,而此次开发的心形形状中则没有重叠(图2)。

此次试制的液晶面板为低温多晶硅(p-Si)TFT液晶面板,宽4cm、高3.6cm,像素间距为174μm,分辨率为146ppi,边框宽度约为2mm。

3.2.2韩国LG显示器开发出了椭圆形和圆形的液晶面板。椭圆形面板的长径为131.4mm,短径为78.8mm,为全球最大尺寸。圆形面板的直径为35.5mm(图3)。

两款产品均可以262,000色显示,视角接近160°。椭圆形面板可用于相框、汽车仪表盘及家电产品。另外,圆形面板可用于手机、钟表以及游戏机等小型装置。两款产品都在SID显示周上展出。

3.3新型液晶技术

3.3.1触摸液晶屏仍是热点

2007年SID 显示周上展出了一款还处于开发阶段的触摸屏,据称能够应对加州收费亭这类"恶劣"环境。除了先进的触摸屏,SID大会同样成为3D全息显示器和OLED屏幕最新进展的舞台。美国加州2008年举行的信息显示大会(SID)上QSI公司的InfiniTouch技术,据称可以使任意的半刚性物质对触摸产生感应,这些半刚性物质包括金属、玻璃、木材、石材、陶瓷、塑料或者这些材料的任意组合。QSI公司首席营运官兼InfiniTouch合作开发者James Elwell表示:"近40年来,工程师们一直在开发商业上可行的、基于受力信息的技术。QSI凭借InfiniTouch获得了成功。"

Elwell介绍,InfiniTouch技术解决了如何处理触摸的非正交本性,以及如何针对力度变化进行调整这两大难题。InfiniTouch 是唯一可以直接测量用户触摸力度的技术,而不是采用复杂的、依靠转换的间接方法。位置和力度由接近触摸屏角落的四个力传感器决定。任何形状的半刚性材料都可以变得对触摸敏感。

InfiniTouch正在加州Orange County运输走廊商(TCA)的收费公路上接受现场测试。每个收费亭的值班人员平均一个月要在屏幕上按压100,000次。

"事实证明,传统触摸屏无法承受像TCA收费处这么巨大的连续使用量。"Elwell表示,"感应点很快就被磨损,从而导致触摸屏失效。但是, InfiniTouch Force Panel技术的玻璃触摸表面以及传感器配置,却能在多次触碰后保持始终如一的100%性能。" 同时,Immersion公司针对便携式设备推出了TouchSense触觉反馈技术。TouchSense由电路和机械特性、固件、应用编程接口(API)、振动或触知"效果"库组成,可以对小型机电激励器进行高速控制,就像在手机中一样。 利用TouchSense API,可对便携式设备的软件应用进行编程,以便通过调用运行在后台中的主处理器上的TouchSense可执行程序,来对触摸输入做出响应。可执行程序 通过Immersion指定的驱动电路产生信号,这些信号控制着安装在显示屏侧后方的激励器的振动。这些微调的振动可使用户产生一种类似按下或释放按钮时 的触觉。

TouchSense系统可与对角尺寸6in左右(或重量大约在200g)的触摸屏协同工作。此外,Immersion还提供用于较大触摸屏设计的同类技术。

RPO公司的数字波导触摸产品已经能够集成到各种信息系统中。RPO的聚合物光波导具备低功率半导体光源的性能,这种光源可以通过多个波导把红外光 散布到平板显示器的屏上。接着,光通过自由空间被投射出来,并照亮显示屏后的互逆波导。光束的任何中断都会被光传感器相机即时检测到。

聚合物的化学成分使得RPO能够以一种专有的制造工艺来处理波导,这种工艺对LCD和电信产业的制造技术非常有利。该公司CEO Malcolm J. Thompson表示:"对显示器产业来说,使用波导是种新技术,它是从手指到检测器的真正的数字解决方案。"

在SID 显示周2008上,精工爱普生公司发表了该公司开发的内置触摸传感器的液晶面板[11]。液晶面板采用该公司的低温多晶硅TFT技术,在内部形成传感器从而实现了触摸功能。该传感器以四个像素为单位检验加载在液晶分子上的电荷容量用手和输入笔等在面板表面施加应力,会使液晶分子的分布状态发生变化,从而导致液晶分子的电荷容量发生变化所以可通过检测电荷容量变化实现触摸输入。该公司展示了配备触摸传感功能的4in试制品,并演示了在PC上显示检测到的手指按压部分。试制品的像素为640 x 480 像素(VGA)。因形成传感器使开口率降低了0~30%左右。显示模式采用的是利用横向电场来控制液晶分子FFS方式。还支持VA模式及TN模式等利用纵向电场来控制液晶分子的方式。玻璃厚度单侧为0.5mm,即使为0.2mm,也照样正常工作。

精工爱普生指出了这种方式的触摸传感器所面临的课题是对图像显示的影响。由于改变了液晶分子的分布状态会使图像在某种程度上产生紊乱。

液晶面板内置触摸传感器功能的形成方式,除精工开发的方式外,还有光方式和电阻膜方式。精工认为精工的内置触摸传感方式最好。

3.3.2三星开发82in全高清4倍像素液晶面板

韩国三星电子使用拥有4倍于全高清的3,840×2,160像素的82in液晶面板,试制成功了120Hz倍速驱动的液晶电视,该公司将该液晶面板称为"超清晰级"[12] ,背光源采用LED。色彩表现范围实现了NTSC标准的150%。可显示4K x 2K影像。通过120Hz驱动,提高了影像性能。

另外,该公司还展示了同样使用该液晶面板、并配备多点触控面板功能的液晶电子黑板"e-Board"。可用于公共场所及店面信息显示(图4)。

3.3.3韩国LG显示器公司开发出可在玻璃底板正反两面显示不同图像的反射型液晶面板。显示方式采用反射型的ECB(电控双折射)模式,不仅无需背光源,由于提高了室外的视认性,还可用于便携设备。一块液晶面板即可承担手机主屏和副屏的功能。另外,ECB模式是一种利用液晶双折射效果的显示方式,已经应用于普通的反射型面板和半透过型液晶面板[13]。

为了在两面显示图像,对面板的结构做了两大改变。一是在彩色过滤器底板内部新增加了反射层(图 5)。从TFT阵列底板一侧看图像时,该反射层反射光。另一方面,同原来的液晶面板一样,从彩色过滤器一侧看图像时,由在TFT阵列上形成的反射电极反射光。

另一个改变是TFT阵列的结构。通过在像素内形成两个晶体管 ,从而在内外两侧显示不同的图像(图6 )。

LG显示器公司已试制了采用该构造的2.2in和15in的液晶面板(图6 )。反射率均为20%。2.2in试制品的像素为160×120,开口率为43%。R(红)、G(绿)、B(蓝)三色呈条状排列。 15in试制品的像素为2,048×1,536,开口率为46%。采用在RGB三色基础上增加W(白色)的四色子像素排列。

但是,LG显示器公司没有在展会现场及作者见面会(Authors interview)上公开上述试制品。

3.4柔性显示的新应用

索尼日前声称,已经开发出首款基于柔性塑料基底的、全彩色的有源矩阵OLED显示器。玻璃基底上的有机薄膜晶体管背板,也被复制到塑料薄膜上。索尼 采用了C22H14并五苯材料,来制造迁移率为0.1cm2/Vs的有机晶体管。其原型为120x160像素、8位灰阶的2.5in显示器,可以呈示全部 的1,680万色。电极装在有机TFT层前面,不会损坏半导体层(图7)。

从飞利浦独立出来的公司Liquavista,正在开发基于其专利HEOS技术的显示器。该公司在两种理念上展示了自己的ColorMatch平台:手表和大面积的标志产品。Liquavista业务发展副总裁Anthony Slack介绍道,"我们展出了自己的第一代手表模块,这种手表由商用硅驱动,并由常规的手表电池供电。" 该公司CEO Mark Gostick表示:"我们的工程师已经开发出能数量级地降低功耗的驱动器方案,对手表这样'总处于上电状态'的应用非常有利。"

3.5具备"写入"功能的电子纸

美国E Ink亚洲区副总裁表示:"电子纸如果有了'写入'功能,便可不要键盘。对于电子纸,'写入'功能是必须的"。就该公司近期与精工爱普生、和冠(WACOM)合作开发的电子纸笔输入功能桑田良辅认为"这是电子纸发展的重要里程碑"。 这种笔书写输入功能融合了精工爱普生具有输入功能的控制器IC与和冠的笔输入技术,E Ink将从6月开始销售其开发套件。"实现了输入功能,笔记本电脑(PC)就不再是只能在显示器浏览,而且还可以手写做笔记,并即时存入PC。这是笔记本PC一直以来的追求,现在终于有了实用化的可能"。

桑田还介绍,该公司接下来的开发目标依次为:(1)提高对比度和反射率,降低成本,提高响应速度;(2)柔性化;(3)彩色化。彩色化的排序下降了一位。这是由于以彩色滤光片方式实现鲜艳的色彩还比较困难。但E Ink仍然希望开辟新电子纸市场:"在液晶面板覆盖不到的领域,如果能从不同于现有显示器的大型化、薄型化、低价格化的视角另辟蹊径,就能开创高利润率的业务"。

3.6元太推出触控电子纸产品

元太所推出的创新触控方案,是使用创新的“压力感应式(force sensing)”触控技术。元太指出,该方案的优点,在于不需一般触控方案必须将触控面板放在显示器的上方,因此,不会影响电子纸面板的反射率,并且寿命的表现将远优于电阻式触控面板;价格上,该方案与电阻式相当,更远低于电容式,无论在功能及价格上的表现,皆远较其它技术具有竞争力,也更加适合电子纸。

元太强调,发表的Touch EPD产品,是元太与美国触控面板厂商F-Origin共同开发,元太目前持有F-Origin近两成的股权;除电子纸触控方案外,与F-Origin将于明年第一季之前,发表采用压力感应触控技术的LCD面板。

3.73D显示

SID会上较独特的研究成果中,还包括SeeReal Technologies公司为电视和投影仪所用的计算机生成全息技术而推出的革命性方法。SeeReal首席科学官Armin Schwerdtner表示:"由于全息术是能够完美替代人眼观察的唯一选择,因此SeeReal在过去四年中一直致力于开发一种技术,来克服那些历史上 曾阻碍全息术成为主流显示技术的障碍。"

比较引人注目的3D显示是全息成像[14]。SeeReal在"人眼-跟踪显示窗口"中进行全息成像,并且将象素尺寸限制为HDTV应用的等级。与亚全息图的实时编码相结合后,该技术能在降低实时计 算要求的同时消除多余的元件。这种思路的实质是将大的全息图分解成较小的部分,然后进行处理以便能够直接显示(桌上型电脑或电视)或者用于投影成像。

4展览会

展览会的主角也是韩国、台湾。韩国三星电子、韩国LG显示器、台湾友达光电(AU Optronics)、台湾奇美电子(Chi Mei Optoelectronics)4家公司在会场入口附近设置大型展位,积极宣传他们的新技术。

4.1韩国三星电子试制出令专家惊叹的"Blue Phase(蓝相)模式液晶面板"

韩国三星电子(Samsung Electronics)展出的"Blue Phase模式液晶面板"获得液晶面板专业技术人员在"SID 2008"展会上齐声称赞。这种面板并未像2007年索尼有机EL显示器那样,引得人们蜂拥而至、争相一睹真容。然而,这种面板却受到了专业技术人员的极大关注,因为他们知道,如果能够得以实用化,"那将是10年、20年一遇的革命性技术"。

Blue Phase模式液晶面板的特点是:超高速响应、超宽视角并且无需配向膜。液晶面板专业人员评价说:"此液晶面板对电场的响应时间比OCB模式更快,视角比IPS模式更宽。无论在哪方面都可与CRT以及PDP媲美"。另外,其单元结构也很简单,不仅不需要配向膜,而且无需偏光板以外的光学膜片。许多技术人员都为该面板得以试制成功并进行视频演示而惊叹。领导三星电子液晶面板开发工作的Jun H. Souk也自豪地表示:"这是此次展会中最大的亮点"。

Blue Phase为液晶相的一种,出现在手征丝状相(Chiral Nematic Phase)与液体状态之间的狭小温度范围中。此前人们认为,该温度范围非常窄,只有2~3℃,因此很难应用于显示器。某日本的液晶面板技术人员甚至坦承:"我曾经以为,面板试制成功需要用20年的时间"。此次,三星电子大幅扩大了出现Blue Phase的温度范围,从而成功地试制出了面板。温度范围估计被"扩大到了50℃左右"。

这次展出的Blue Phase模式液晶面板借助电场控制液晶层的双折射性。电场为零时,液晶层为光学各向同性。通过外加横电场,液晶层可具有光学各向异性。不过,"一般情况下这种光学各向异性极其微弱,如果直接加以利用,需要将单元间隙(Cell Gap)做得非常大"。因此,估计三星电子在试制Blue Phase模式液晶面板时,进行了某种特殊处理。对于此次的面板试制,该公司仅表示:"我们在优化液晶材料及工艺的同时,还导入了特殊的电极以及电路设计"。

该公司在展会上展出的试制面板,尚存在明显缺陷。虽然点缺陷以及线缺陷等阵列缺陷不是本质性问题,但看似配向不良造成的"斑点"状缺陷仍较为显眼。另外,画质也不够漂亮。看过试制面板的日本液晶技术专家分析说:"此面板目前尚处于基础阶段,今后韩国三星电子应该会为实现量产而制订开发计划。通过此次试制,开发人员应该已经发现了量产面临的具体问题。

4.2韩国LG Display开发TFT与彩色滤光片均以轮转印刷制成的15in液晶面板

韩国LG Display在"SID 2008"上了TFT液晶面板所有各层均由轮转印刷形成的技术[15]。另外,该公司还展出了采用该技术生产的15in液晶面板成品,以及对栅极线进行了图案加工的阵列底板和彩色滤光片底板的实物。

该公司的技术是运用反转胶印法将光刻胶从作为图案原版的铅版转印到底板上。不仅考虑了形成的图案和印刷方向,还对墨水的凝固力以及铅版的沟槽形状等进行了优化,因而可以实现边缘形状平滑的印刷图案。此次,还实现了6μm的印刷精度。运用该方法制成的TFT及彩色滤光片,其特性丝毫不亚于以往采用曝光技术制作的产品。 在此次的展会上,该公司不仅展示了已完成的15inXGA-TFT液晶面板实物,还分别展示了阵列底板及彩色滤色片底板。在展示的两块15in液晶面板中,TN模式面板在TFT工序与彩色滤光工序中均使用了轮转印刷法。而IPS模式面板则在彩色滤色片工序中采用了轮转印刷法,在TFT工序中采用了原来的工艺。

4.3基于微晶硅TFT的32in液晶面板

友达光电(AUO)使用由第6代大尺寸底板生产线的等离子CVD装置形成的微晶硅,试制出了32in电视用TFT液晶面板。该公司在展会上展出了这种新面板,并在研讨会上介绍了其技术内容[16]。

与非晶硅(a-Si)TFT相比,采用微晶Si-TFT有可能获得更高的迁移率。另外,还可实现用多晶硅(p-Si)TFT难以实现的、基于第5代以后大尺寸底板的工艺。使用微晶硅制成的TFT,只需等离子CVD工序即可形成,而且近年来其在薄膜太阳能电池领域的应用也越来越广泛,这些都推动了微晶Si-TFT的开发。

在硅氮化膜上形成微晶硅时,通过实施真空中的界面处理,可消除界面附近产生的多孔质层,得到平滑的膜。通过拉曼(Raman)分光分析后显示,这种平滑膜的结晶度达到60%,与不进行界面处理时的17%相比,有大幅改善。应力试验的结果也表明,与不进行界面处理时相比,获得了更稳定的特性。

在此次试制中,迁移率仍较低,仅为0.5cm2・V-1・s-1,但该公司今后将力争实现比a-Si更高的迁移率,并同时集成电路。目前面临的课题是进一步提高结晶度。 友达光电在展会上展出了使用这种微晶硅制成的32inWXGA电视用TFT液晶面板。

参展商中,韩国和台湾等亚洲势力也占多数,远远超过日本。一位来自日本的会议组织者表示,在此次会议投稿中,担负着未来的学生的论文投稿数量同样是韩国和台湾居多。因未达到刊登水平而遭拒的投稿也非常多,但日本学生几乎没有论文投稿,所以连遭拒的机会都没有。

5观感

从展示一周的五光十色、琳琅满目的各种显示器来看,不难看到一些令人深思的问题。或者看到显示器的一些发展新动向。例如,这次展览会上既没有一台PDPTV参展,也没有大于80in的 LCD TV参展,而且高世代LCD面板厂建设不热火。这可能是和资金有关,因为大屏幕PDP、LCDTV的运输费用很高,加上各国经济状况都不很好所致。但是,2008年可以说是OLED开始大规模生产的元年;中小屏幕LCD的应用现出生机,新的显示技术十分活跃(3D、柔性显示、触摸屏技术等),说明显示行业还处于转型期,但是目前仍以LCD技术为主。

当然,只从SID会上的表现并不能断言各国各地区的技术竞争力。其实,液晶面板底板大型化的领头羊还是日本厂商,在中小型面板的技术能力上,也是日本厂商略胜一筹。装置构件基础设施的能力依然是日本的优势。不容忽视的是韩国和我国台湾的显示产业正在迎头赶上。

参考文献

[1] Lisa Ferrero,et al,"More Behind the Glaa",SID 08 Bussiness Conference BC-5/1-22,2008

[2] Chris Connery, et al, "Large Format Digital Signage",SID 08 Business Conference BC -6/1-20,2008

[3] Kenny Lim,et al,"Global Display Market Dyna -mics and perspective",SID 08 Business Conference BC-2/1-20

[4] Paul Semenza,et al,"The TV Market and its Impact on the Display",SID 08 Business Conference BC-4/1-16

[5] Yoshito Shiraishi,"SONY's Challenge to be the First Out with OLED TVs",SID 08 DIGEST,Keynote Session 2.3,2008

[6]Chang-Wook Han,et al,"15-in XGA Dual-Plate OLED Display(DOD)based on Amorphous Silicon(a-Si)TFT Back Plane",SID 08 DIGEST,p.5,2008

[7]Sang Teol Kim,et al,"A 30-in 308ppi WVGA AMOLED by Top-Emitting White OLED with Color Filter",SID 08 DIGEST,p.937,2008

[8]Jae Kyeong Jeong,et al,"12.1-in WXGA AMOLED Display Drive by Indium -Gallium -Zinc Oxide TFTs Array",SID 08 DIGEST p.1,2008

[9] Jun-Bo Yoon,et al,"A Novel Use of MEMS Switches in Driving AMOLEDs",SID 08 DIGEST p.13,2008

[10]Yoshihiro Nonaka,et al,"A Non-Rectangular Heart-Shaped SOG-LCD" SID 08 DIGEST, p.951, 2008

[11]Eiji Kanda,et al," Integrated Active-Matrix Capacitive sensors for touch-panel LTPS-TFT LCDs", SID 08 DIGEST, P.834,2008

[12]Sang-Soo Kim,et al,"An 82-in Ultra-Definition LCD Using New Driving Scheme and Advanced Super-PVA Technology",SID 08 DIGEST,p.196,2008

[13]Sohaeng Cho, et al,"Double-Sided Reflective LCD (DSRL)",SID 08 DIGEST, p.171,2008

[14]Armin Schwerdtner,et al,"Eye-Tracking Solutions for Real-Time Holographie 3D Display",SID 08 DIGEST,p.345,2008

作者简介:童林夙(1933-),男,上海市人,1955年毕业于北京大学物理系,现为东南大学显示技术研究中心教授,博士生导师,主要研究方向为显示科学与技术,新型显示器件的研究与开发等,E-mail: lstong@seu.省略。

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