中心議題：
- 軟性顯示器的構造
- 軟性顯示器的三大形態(tài)
- 軟性顯示器的應用舉例
- 薄型化玻璃基板
- 薄型金屬基板技術
- 塑料基板材料進展
邁入二十一世紀后，各國顯示器廠商開始思考第三代顯示器的技術開發(fā)，期望著各自研發(fā)的相關產品能夠成為繼TFT-LCD之后另一個明星產品。倍受關注的軟性顯示器是否能握緊這個接力棒，我們拭目以待。
平面顯示器的誕生改變了人們使用顯示器的習慣，由于其更輕更薄的特性，除了對既有市場產生替代的效應，新的應用領域亦應運而生，包括可攜帶式產品、信息產品及視訊產品等皆是平面顯示器的市場。邁入二十一世紀后，各國顯示器廠商開始思考第三代顯示器的技術開發(fā)，期望著各自研發(fā)的相關產品能夠成為繼TFTLCD（薄膜晶體管液晶顯示器）之后另一個明星產品。2003年之后，在許多顯示器的研討會上，陸續(xù)有廠商發(fā)表了關于軟性顯示器的技術成果，而這些廠商除了以研發(fā)為主的歐美公司之外，逐漸延伸到一些亞洲的顯示器廠商，如LG、三星、夏普與愛普生等。為此，DisplaySearch對這項新興技術進行了市場與技術趨勢的研究與調查。本文將針對軟性顯示器總體市場趨勢及其中一項關鍵技術的發(fā)展趨勢進行探討，介紹軟性顯示器技術未來可能的發(fā)展?jié)摿εc機會。
軟性顯示器的構造
軟性顯示器最為吸引人的特點包括：重量輕、厚度超薄、具備如報紙般可以彎曲的特性，消費者隨時隨地可將顯示器卷曲后帶走，還具備省電的特性。可以說，軟性顯示器的研發(fā)，創(chuàng)造出一種無可限量的應用機會。
首先，我們先針對軟性顯示器的構造進行了解，從圖1可以看到，軟性顯示器基本構造可以區(qū)分為基板（Substrate）、中間顯示介質與薄膜封裝（ThinFilmEncapsulation）等三層主要結構。基板方面可以選擇塑料、薄型金屬與超薄化玻璃基板等。中間層顯示材料則有更多選擇，從液晶材料、OLED材料、到EPD（電子紙張顯示）的材料都是選擇項目之一。此外，若是采用主動驅動的電路設計結構，針對軟性顯示器的低溫制程，目前廠商一共開發(fā)了a-SiTFT、LTPSTFT與采用有機材料的OTFT電路制程。
軟性顯示器的三大形態(tài)
目前依照使用的情況區(qū)分，軟性顯示器可以分為幾種型態(tài)：
1、具備紙張畫質的軟性顯示器（PaperReplacement）
未來所要取代的應用在于書本或是賣場的廣告刊板等應用市場。因此，在產品特性上需要具備輕薄、低耗電量，是否需要彎曲的特性則并非是重點，目前合適的技術有LCD、EPD與MEMS（微機電系統(tǒng)）。
2、具備微彎曲特性的軟性顯示器(Conformable)
須具備低耗電、厚度最好在0.5mm以下且具備較佳的畫面特性，顯示器彎曲程度的要求卻不需要很高。目前來說，EPD、OLED與LCD技術都極為適合發(fā)展。
3、卷曲式的軟式顯示器(Rollable)
須具備低耗電、厚度最好在0.5mm以下，且具備較佳的畫面特性，顯示器本身需要具備可以彎曲，甚至可以卷曲帶著走。EPD、OLED與LCD技術都極為適合發(fā)展。
從應用的角度分析，具備紙張畫質特性的軟性顯示器，本身潛在應用的機會在于戶外刊板與賣場的價格卷標。至于具備微彎的軟性顯示器目前則可用于更為廣泛的地方，從e-Book到MobileDevice（移動裝置）等都有很好的使用機會。而具備卷曲特性的軟性顯示器則可以用于報紙等相關產品。2010年達到5億美元。
由于軟性顯示器屬于新興顯示器技術，因此在某些產品市場，軟性顯示器的技術很有競爭力，例如：手機、PDA、車用顯示器等。此外，軟性顯示器另一個切入的應用機會在于一些新的產品，例如SmartCard（計算機智能卡）、電子標示顯示器或是軟性e-Book等產品。從圖2的資料顯示，軟性顯示器的產值將在2010年的時候達到5億美元，估計到了2015年將接近19億美元的關卡，其中手機、數字看板、e-Book與SmartCard將是最有機會切入的應用產品。接下來我們將針對其中幾項產品的應用機會進行細部的探討。
1、SmartCard
SmartCard產品是一種全新革命性的應用產品，可以讓許多數據儲藏在其中，并讓消費者可以應用于不同的地方。依照目前的使用型態(tài)區(qū)分，分別可以用于下列不同的地方:銀行提款卡與信用卡、停車或是票卷使用、身份辨識使用、收費站過路費使用。
提供上述這些功能，確實能給人們帶來使用上的便利，然而進一步思考，每個人身上將攜帶多少卡片呢?一般會包含信用卡、銀行提款卡甚至健保卡等數十張。然而每張卡片卻只能提供一種功能，基于這樣的理由，相關廠商正在積極開發(fā)一張可取代所有卡片的多功能智能卡片。基本上這張卡片可能需要包含簡單MCU（微控制單元）、內存甚至顯示器等組件。顯示器所要扮演的角色在于提供簡單的訊息讓使用者了解到目前這張卡片內有哪些數據，而這些數據的情況又是如何。我們預期顯示器本身并不需要具備彩色或是高畫質的要求，反而需要具備省電、可彎曲、成本低等特性需求。
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2、e-Book
理想中的e-Book也將提供許多過去產品所無法提供的優(yōu)點，主要包括：
（1）高分辨率：傳統(tǒng)的報紙分辨率約在65lpi～100lpi（lpi,每英寸的行數）左右，書本與雜志則在120lpi～150lpi，若是呈現藝術相關的書籍則要達到170lpi～250lpi。
（2）重量與厚度要求：產品自身的重量做到可以輕易攜帶，因此目前推出的幾款e-Book面板規(guī)格約在6～10英寸之間最為普遍。
（3）低耗電量：消費者在使用上，每次使用的時間可能達到1～2小時以上，如何在系統(tǒng)重量限制之下滿足長時間使用對低耗電的顯示器要求，成為面板廠商極力想解決的問題。
（4）面板畫質要求：顯示器若是能顯示單色灰階，原則上就已經可以開始使用，然而若是具備彩色功能，必將擴大使用的領域。
3、DigitalSigns（數字看板)
根據統(tǒng)計，美國廠商花費在各種型態(tài)的廣告費用高達數千億美元，其中各大賣場用于制作價格標簽、促銷產品看板等費用估計高達60億美元。此外，用于戶外的廣告板制作費用一年則高達63億美元之多。
由此可知，若有一種產品可以隨時提供每日最新的產品價格，甚至每隔一段時間可以變更顯示的圖案，并讓客戶隨時調整最新的價格策略，將可以大大降低客戶的廣告成本。相較于LCD產品，軟性顯示器具備更佳的成本優(yōu)勢，我們預期未來這些新的顯示器產品很有機會可以取代一部分的廣告市場。
從面板種類進行分析，EINK技術的軟性顯示器成長速度最為顯著。估計2011年將達到3.7億美元，2015年則有機會達到5.6億美元的規(guī)模，市場占有率接近3成。另一個被看好的技術是以OLED為基礎的軟性顯示器，估計2010年被動OLED顯示器將最先可以達到5700萬美元規(guī)模，主動式OLED則須延遲到2012年才會有產品推出，到了2015年兩者產值可望達到4.5億美元，緊隨于EINK之后。
三種基板技術的發(fā)展
從前面的內容我們了解到，軟性顯示器在結構上最大的差異是具備可以彎曲的特性，也因為這項特性要求，過去所采用的玻璃基板材質并不是最佳的選擇方案。為此各國紛紛展開其它材料的基板研究，依照目前發(fā)展來看，解決方案一共分為三種：開發(fā)超薄化玻璃基板、開發(fā)塑料基板材料與薄型化金屬基板。
1、薄型化玻璃基板
目前，由玻璃工廠所提供最薄的玻璃為0.5mm，隨著應用的不同，面板廠商逐漸開始試著將玻璃研磨到0.2mm或是更薄的厚度來使用。當厚度低于某種程度之后，可以看到玻璃基板開始具備可彎曲的特性，因此部份廠商開始嘗試開發(fā)搭配超薄玻璃基板的軟性顯示器。
從2006年日本橫濱展會場上我們可以清楚看到，許多廠商目前正積極開發(fā)超薄化TFTLCD，薄型化的技術包含了超薄背光板開發(fā)與超薄玻璃基板開發(fā)，以夏普的產品為例，LCD的面板厚度為0.89mm，若扣除背光板的厚度約為0.3mm～0.4mm，玻璃厚度估計只有0.2mm，已經達到具備彎曲的特性。
2、薄型金屬基板技術（Metal-Foil）
所謂的薄型金屬基板，其基板厚度低于0.1mm，采用這樣的基板主要在于金屬基板具備以下幾個優(yōu)點：
耐高溫制程：目前金屬基板的耐溫性遠高于塑料與玻璃，至少有1000℃以適合各種高溫的制程，與塑料相比，熱膨脹系數（CTE）更為接近玻璃，因此在電路圖樣定位方面比較不容易發(fā)生問題。
具備阻水阻氧的功能：由于金屬基板本身無法穿透空氣與水氣，不似塑料材料易讓水氣及氧氣穿透的問題發(fā)生，所以并不需要進行任何阻水阻氧鍍膜處理，降低處理步驟。
具備R2R(Roll-to-Roll)的制程可能性：金屬本身已經具備極佳的延伸性，因此極為適合利用R2R的生產流程。
成本低廉與取得方便：在材料成本方面，目前金屬的價格要遠比特殊耐高溫的塑料材料來得低（約是塑料的30％），而且用在平面顯示器上時，不需要鍍上許多特殊的防水氣防氧氣保護層，實際運用成本會比用塑料更低。
目前，采用此種基板的研究單位就屬美國的普林斯頓大學及里海大學最為積極，其中里海大學曾發(fā)表出利用金屬為基材并在上面進行TFT電路的制造，并且證實所得到的組件性能將更為優(yōu)良，也實際展出在不銹鋼上軟性顯示器成品及電性數據。然而，以金屬基板做為軟性顯示器最大的挑戰(zhàn)，就是材料表面粗糙度的克服，未來如果能克服表面粗糙度的問題，將可使采用金屬基板的相關研究成果大幅成長。
3、塑料基板材料進展
雖然薄型化玻璃幾乎已經達到可以商品化的階段，然而過高的拋光成本與無法搭配R2R的制程方式卻是嚴重的致命傷。金屬基板受限于表面處理技術仍有待開發(fā)，塑料基板則成為最多廠商選擇的材料。然而要達到可以商品化的階段，塑料基板須具備下列要求：
光學透射率須達到90％：須具備高的光學透射率，至少需要達到90％以上，同時希望在進行ITO層等鍍膜之后，透射率還能夠達到80％以上。
耐高溫與抗UV特性：能夠具備抗高溫的制程與抗UV老化的特性要求。
硬度要求（Hardness）：通常需要達到6H以上的要求。
ITO阻抗：對于AMOLED來說ITO阻抗須低于50歐。
氧阻水氣特性要求：阻氧特性至少須達到標準大氣壓下每天10-5cc/m2，阻水氣要求則是要達到每天1ug/m2。
表面平滑度（Roughness）：須達到2nmRMS之下。
低成本：我們預估最少在2010年須達到每平方米40美元～60美元的程度才具備價格競爭力。
在上述的基板特性要求中，其中最需要解決的問題在于提升塑料基板的耐熱性，以TFTLCD制程為例，整個過程中基板需要面臨300℃～400℃的高溫制程，每道制程對于塑料基板來說都是一大考驗，解決這個問題除了開發(fā)低溫薄膜制程之外，開發(fā)能夠耐高溫的塑料基板材料也是選擇方案。
傳統(tǒng)TFTLCD在部分制程中會遇到一系列高溫挑戰(zhàn)，比如:激活過程(ActivationProcess)可能會面臨到高達700℃，或在GateInsulatorDensification階段需要長時間將基板放于500℃高溫制程中達到1小時以上，面板生產過程中將面臨多次的高溫制程的挑戰(zhàn)。然而傳統(tǒng)的塑料材料受限于本身材質并不具備耐高溫的特性要求。
因此，有關廠商首先從現有的塑料材料中挑選幾款特性較佳的塑料材料進行研發(fā)，PET、PES與PEN等材料都有廠商嘗試作成塑料基板，然而其Tg溫度約在200℃甚至更低，難以抵擋高溫制程，雖然這些塑料材料廣泛用于傳統(tǒng)的塑料產業(yè)，成本上具備優(yōu)勢，但是由于耐熱性不佳，目前尚無法正式使用。
DuPont則是嘗試開發(fā)可以耐高溫的PI基板材料，初步測試其玻璃化轉變溫度Tg高達340℃、但本身的穿透率卻只有30％，與90％的要求相差過大。Sumitomo則是一種新開發(fā)的塑料基板材料(FRP)，其Tg可以達到350℃、CTE為14ppm/℃且穿透率也高達90％以上，是目前在各方面的性能表現都有望達到塑料基板的基本要求的產品，但是最佳解決方案的出現還需要更多資源的投入。
