移动显示的未来是什么

下一波智能手机和可穿戴设备正在入侵市场。这些系统将采用一种新的高分辨率显示器，在不久的将来，显示器将变得可折叠和可滚动，尽管这项技术仍然存在一些挑战。

可以肯定的是，移动显示技术在几个方面都在进步。例如，在一个方面，苹果和其他系统供应商继续推动传统LCD手机显示技术的极限。事实上，索尼最近推出了全球首款4K超高清(UHD)分辨率智能手机，将液晶显示器推向了新的高度。

不过，总的来说，移动oem正在转向一种与之竞争的显示技术，即有机发光二极管(oled)。为此,三星美国在OLED领域处于领先地位，而中国的原始设备制造商也在接受这项技术。分析人士称，苹果公司(Apple Watch)计划在2017年和2018年之前，在iPhone上使用OLED显示屏。

oled使用一系列薄的发光薄膜，这使得显示比lcd更亮。而且与液晶显示器不同，oled是灵活的。事实上，在未来两到三年内，oem希望提供基于oled的移动显示屏的智能手机，这种显示屏实际上是可折叠、可滚动和可拉伸的。

例如，未来派的OLED显示器可以像纸一样折叠，而且很容易携带。“你可以展开这种类型的显示器。然后，突然之间，你的手机可以变成平板电脑，”詹姆斯肖说，副总裁兼CVD和EPG部门总经理应用材料AKT Display Business Group。“这将为显示器创造许多新的应用和市场细分。”

不过，oem和显示器制造商在当前和未来的oled上仍面临一些挑战。与液晶显示器相比，OLED显示器价格昂贵，制造难度大。事实上，生产大屏OLED电视并以具有竞争力的价格出售是很困难的。另一方面，小型显示器的OLED制造成本正在下降，使其成为汽车和移动应用的理想选择。

这个问题?OLED晶圆厂产能不足。如今，为自己的移动产品生产OLED显示屏的三星也将其30%的OLED工厂产能用于其他原始设备制造商。另一家公司LG Display也采取了类似的策略。

此外，越来越多来自中国、日本、台湾和美国的显示器制造商也在开发OLED显示器。但除了LG和三星之外，其他厂商还需要一段时间才能提高oled的产量。

因此，今天的OLED晶圆厂可以支持目前的市场需求，但远远不足以满足苹果的巨大需求。市场研究公司Touch Display Research的首席执行官詹妮弗·科尔格罗夫(Jennifer Colegrove)说，“目前，OLED的容量对苹果的iPhone来说还不够。”因此，苹果公司在2017/2018年之前不会推出OLED显示屏的iPhone，科尔格罗夫说。

为什么oled
显示器制造商正争相进入OLED市场，这是有充分理由的。液晶显示器技术仍然主导着显示器领域，但竞争非常激烈，液晶显示器供应商在这一业务中赚得很少或根本赚不到钱。

相比之下，oled是利润率更高的产品，增长速度快于整体显示市场。根据IHS的数据，包括手机和电视在内的OLED显示屏市场预计将从2015年的129亿美元增长到2016年的137亿美元。

除了电视和手机，oled正在向其他领域进军。三星显示器副社长张勋(音)表示，“将加强透明(电视)、陀螺、头戴式显示器、汽车显示器等(oled)新用途的技术开发，确保新的增长动力。”

lcd和oled是不同的技术。LCD由背板组成。背板由薄膜晶体管(TFTs)组成，它决定了显示器的分辨率。
晶体管位于玻璃基板上。在基材的底部，有一个背光。在晶体管背板的顶部，有一个液晶层，接着是一个红绿蓝(RGB)滤色器和一个偏光器。

在操作中，对液晶施加电压。这会影响面板的透光率。据日本显示器公司(Japan display Inc.)称，它还能改变从背光到正面显示屏的光量。

JDI先进技术研发部总经理Akira Sakaigawa表示:“高分辨率移动液晶显示器的最大问题是功耗，在过去3年里增加了2倍。”JDI成立于2012年，当时日立(Hitachi)、索尼(Sony)和东芝(Toshiba)合并了它们的小型显示器部门。

为了帮助解决电源问题，JDI设计了一种技术，在LCD的RGB像素中引入额外的白色亚像素。这提高了透光率，并减少了高达40%的背光功耗。

JDI和其他日本公司也在开发oled。Sakaigawa说:“oled非常难制造。“oled每像素需要两到三个晶体管。液晶显示器只需要一个。oled的量产能力也很有限。”

与液晶显示器(lcd)不同，有机发光二极管(OLED)是两个导体之间的一系列有机薄膜。在晶体管背板上，OLED由以下几层组成，从下到上依次是阳极;有机层;导电层;RGB发射层;还有阴极。

“OLED是一种完全不同的设备，”应用材料公司(Applied Materials)显示业务部门总监兼首席营销官马克斯·麦克丹尼尔(Max McDaniel)说。“用oled就不用背光了。你有一个红色，绿色和蓝色的OLED材料沉积在玻璃上。当你给它通电时，它就会自己亮起来。”

液晶显示器的制造工艺成熟且价格低廉。相比之下，OLED的制造流程非常复杂。而且OLED材料非常昂贵，尤其是发射层。“另一个挑战是如何延长荧光粉的使用寿命，特别是蓝色OLED材料，”应用材料公司的肖说。

在基本的OLED制造流程中，晶体管是在基板上制造的。然后，基板被移到OLED晶圆厂的单独制造流程中。基本上，OLED流程包括三个主要步骤-沉积，制模和封装。

制造oled的一种常见方法是使用真空蒸发工艺，有时称为气相沉积，带有阴影掩膜。基本上，在OLED的衬底上放置一个掩模或模板。然后，RGB发射极材料在腔室中加热并在衬底上冷凝。材料出现在不被掩模覆盖的基板上。

应用材料公司的麦克丹尼尔说:“这种模式是通过精细的金属掩膜蒸发OLED材料完成的。”“这是一个1:1的物理面具。然后你要覆盖它。所以你用红色的物理面具。当你想做绿色时，它必须被移动(到另一个位置)。你把绿色和它旁边的像素对齐。而当你画蓝色的时候，这是一个单独的步骤。”

然而，这个过程有时效率很低。一些关键材料被浪费了。精确地绘制发射材料的图样是困难的。

出于这个原因，显示器制造商也在使用各种有竞争力的工艺，如小掩模扫描、喷墨和喷嘴打印。每一种都有其优点和缺点。

然后，OLED经历了可以说是最关键的一步薄膜封装(TFE)。整个OLED结构必须封装。这是因为oled不能暴露在水或氧气中;它们也容易受到污染和温度的影响。

封装OLED的方法有几种，如ALD、PECVD、喷墨等。为此，我们的想法是用氮化硅薄膜形成多个阻挡层。

接下来是什么?
与此同时，第一代OLED显示器是基于坚硬的玻璃基板。虽然刚性oled仍在出货，但三星和其他公司的新款移动设备是基于塑料衬底的。

塑料衬底比玻璃更灵活。它们允许显示器弯曲。“在开发塑料基板的过程中存在重大的技术挑战，”OLED材料供应商Universal Display Corp.的业务发展副总裁迈克·哈克(Mike Hack)说。“这与封装有关。开发灵活的屏障层是一项挑战。这个挑战已经得到了解决。”

下一件大事是制造可折叠、可弯曲和可滚动的OLED显示器。为此，挑战在于设计出一种新的技术，尤其是更加灵活的阻隔膜。哈克说:“接下来的事情是让这些屏障膜在一个相当窄的曲率半径内弯曲。”“不仅仅是oled必须做到这一点。它也是模块。这是一个带有触摸功能和圆形偏振器的OLED。堆栈中的每一层都必须弯曲和折叠。然后它必须被保护起来。所以，用一个机械屏障来保护它，并且是可折叠的，这不是一件小事。”

还有其他要求。台湾工业技术研究院(ITRI)研究员李成中(Cheng-Chung Lee)表示，对于消费者来说，可折叠OLED显示器必须能承受至少10万次折叠展开循环，而不会破坏或降低其机制。

由于这些和其他技术挑战，真正的可折叠OLED显示器预计至少在两到三年内不会上市。

尽管如此，仍有许多实体在研究这项技术。根据半导体能源实验室(SEL)的说法，制造真正的可折叠OLED显示器有两个基本过程——直接和间接。

一种直接工艺是基于卷对卷技术。例如，Fraunhofer已经开发了一种卷对卷系统，可以在一个基于真空的单元内制造可折叠的oled。系统的关键是流中的封装过程。利用反应性双磁控溅射技术，该系统可以沉积基于锌-锡-氧化物层和杂化聚合物中间层的多层封装屏障。

与此同时，日本SEL开发了一种间接制造工艺。据SEL的研究员Kazunori Watanabe说，在实验室里，该公司设计了几种oled，包括一个8.67英寸的可折叠显示屏，带有一个单元内触摸传感器。

SEL的间接工艺流程始于两个独立的玻璃基板。TFTs和OLED在同一个衬底上。传感器和滤色器在另一边。在流中，两个基片是相连的。然后，拆卸上下玻璃部分。最后，柔性基板附着在结构的底部和顶部。

还有其他方法。例如，工研院已经开发出了所谓的柔性通用平面(FlexUP)技术。利用脱粘技术，开发了集成柔性触摸传感器的6英寸可折叠OLED。

可以肯定的是，该行业应该密切关注这些以及其他方面的发展。利用相同的制造技术，该行业还在开发柔性太阳能电池和可弯曲LED照明产品。当然，还有大屏幕OLED电视，可能有一天会从t台上起飞。