解析台工研院研发的可弯曲柔性显示器

【中国数字视听网讯】“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，工研院显示中心主任程章林接受了采访。

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，最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）”。

在支持影像显示的有源矩阵型柔性显示器方面，我们首先于2007年开发出了7英寸TFT液晶面板。然后又在2008年开发出了4.1英寸单色有机EL面板，2009年开发出了4.1英寸彩色有机EL面板和单色电子纸，2010年开发出了6英寸彩色有机EL面板和组合使用柔性触摸面板的6英寸彩色有机EL面板。2011年利用耐水性较差的有机EL面板进行了水中显示的演示，这也是一款6英寸的柔性有机EL面板。

工研院的研究所有哪些特点和优势？

工研院在世界上也是独一无二的研究所。研发资金有50％为政府提供，剩余50％为自筹，是一所半官半民的研究所。除了对自己的专利实施授权之外，也转让自主开发的技术。在技术开发上，企业一般只考虑1～2年后，而工研院则瞄准了3～5年后。台湾有很多小公司，这些公司无法挤出费用来开展瞄准3～5年后的研究。因此，台湾“行政院”设立工研院，实现了这些研究，之后再向工业界转让技术。这样一来，工研院不再是单纯的研究所，而是变成了将技术与工业联系起来的组织。因此，工研院的名称以“工业”打头。

台湾工研院设立于1973年，总部位于新竹。在2012年4月时拥有5743名员工，其中有博士学位的有1296人。主要研究领域为信息通信、电子·光电子、材料·化学·纳米技术、清洁能源·环境、机械·系统以及医疗·生物。

显示中心的定位是什么？

工研院有涉足各领域的多种研究中心，其中之一就是我所在的影像显示科技中心。显示中心的主要任务是在显示器方面构筑研发战略，开发工艺及系统以及进行技术整合。员工数量为230人。

显示中心设在工研院的15号楼，这是一栋对工研院甚至台湾都十分重要的建筑物。这栋楼里设有半导体试产线，台湾的半导体产业就发祥于此，台湾代表性半导体厂商台积电及联华电子可以说就是在这里诞生的。

我们一直致力的柔性显示器定位于实现“数字生活（Digital Life）”和“走向绿色（Go Green）”所必需的技术。工研院拥有可为新一代显示器开发提供支持的多种资源（人才、设备、资金等）和渠道（人脉等），而且还拥有显示器研究设施和卷对卷制造设备。工研院十分欢迎以双赢为目的的国际合作。