1.前言
很多人一提起柔性显示器，就认为是OLED，不过在5月份举行的显示领域最大规模的学会“SID 2016”（5月22日～5月27日，美国旧金山）上，柔性液晶屏的发布非常引人瞩目。下面就来介绍日本和台湾的两家代表性企业的演讲内容。
2.日本显示器公司的柔性TFT液晶（以下图表均为JDI提供资料）
日本显示器公司（JDI）在SID 2016的研讨会上，发布了柔性TFT液晶显示器，并在展区内演示了试制品。液晶为IPS模式。
2.1 柔性OLED与树脂液晶的比较
表1是两种液晶显示器与柔性OLED显示器的比较。比较的项目包括亮度、色彩表现范围、对比度、柔性、曲面、可靠性及视角。柔性显示器现在的主流——OLED除了可靠性外，其他项目全部为良（Good）或者优（Excellent），但可靠性较差（Fair）。而树脂基板液晶屏与柔性OLED屏相比，有望实现出色的可靠性，但存在视角窄的缺点。
表1：两种液晶显示器与柔性OLED显示器的比较
2.2 基板材料的选择
表2比较了基板材料。进行比较的基板材料有玻璃、聚碳酸酯（PC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、三醋酸纤维素（TAC）、纤维强化树脂（FRP）及无色聚酰亚胺（PI）。比较的特性包括透过率、耐热性、玻璃化转变温度（℃）、柔性及相位差。
表2：基板材料的比较
无色PI的玻璃化转变温度高达250℃，其他特性也为良，只有相位差比较大。无色PI的正面折射率各向异性为nx＝ny。不过，侧面的话，配向型为nz＜nx＝ny，热膨胀系数（CTE：Coefficient of Thermal Expansion）较小。而非晶型为nz≒nx＝ny，CTE较大。因此选择了CTE较小的配向型，但该材料的相位差较大。
无色PI膜是涂到传送用玻璃基板上并烧结形成的。涂层太厚则相位差会变大，因此越薄越好，但如果厚度不到10μm，在利用激光从玻璃基板上剥离的工序中，PI膜会产生裂纹。所以，通过在PI膜上层叠积相位差为零的丙烯树脂，解决了这一问题。PI膜厚3.4μm，丙烯树脂厚6.6μm，合计为10μm。作为阻气层，利用CVD装置在丙烯层上形成了无机膜。
2.3 单元结构和工艺流程
试制的单元结构如图1所示。工艺流程如下：首先在TFT及彩色滤光片（CF）基板上涂布配向膜，利用偏光UV实施光配向处理，单元厚3.2μm。单元完成后，剥离CF基板一侧的玻璃，贴上偏光板和相位差膜。然后进行COG（Chip on Glass）安装及FOG（Film on Glass）安装。接下来，剥离TFT基板侧的玻璃，贴上偏光板和相位差膜。关于相位差的值Rth，由于PI基板为+450nm，因此采用了Rth为-450nm的“正C-板”。
图1：试制单元的截面结构
2.4 试制的薄膜液晶屏的特性
表3是试制的“薄膜液晶屏”的性能参数。画面尺寸为2.95英寸，像素为数640×480（VGA），精细度为271ppi，液晶的元件结构为FFS，面板厚400μm，色彩表现性为NTSC比72％，对比度为860比1。薄膜液晶显示器的层结构和显示示例见图2。图3是在演示面板的视角依赖性，可以看出为大视角。
表3：试制的“薄膜液晶”的性能参数
图2：薄膜液晶的层结构和显示示例2.4 试制的薄膜液晶屏的特性
表3是试制的“薄膜液晶屏”的性能参数。画面尺寸为2.95英寸，像素为数640×480（VGA），精细度为271ppi，液晶的元件结构为FFS，面板厚400μm，色彩表现性为NTSC比72％，对比度为860比1。薄膜液晶显示器的层结构和显示示例见图2。图3是在演示面板的视角依赖性，可以看出为大视角。
表3：试制的“薄膜液晶”的性能参数
图2：薄膜液晶的层结构和显示示例2.4 试制的薄膜液晶屏的特性
表3：试制的“薄膜液晶”的性能参数
图2：薄膜液晶的层结构和显示示例2.4 试制的薄膜液晶屏的特性
表3：试制的“薄膜液晶”的性能参数
图4比较了IPS模式树脂液晶显示器、IPS玻璃基板液晶显示器及VA模式液晶显示器的色偏。可以看出树脂液晶屏的色偏与采用普通玻璃基板的IPS模式液晶屏为相同水平。
图4：色偏的比较
图5比较了对比度的视角依赖性。采用树脂基板的IPS模式液晶面板与采用普通玻璃基板的IPS模式液晶面板为同等水平。实施了光学补偿的树脂液晶显示器实现了大视角。
图5：对比度的视角依赖性
台湾友达光电（AUO）在SID 2016研讨会的特邀演讲上，介绍了曲率半径为20㎜的卷绕型TFT液晶显示器的材料、制造工序及试制面板的特性。
3.1 树脂基板显示器的技术比较（以下均为图表笔者根据AUO的资料制作）
表4为树脂基板显示器的比较。进行比较的树脂基板显示器为液晶、OLED和电子纸（电泳显示器）。比较项目包括色彩、响应速度、分辨率、柔性、耗电量、成本、可靠性、工艺及WVTR/OTR（水蒸气和氧气的透过率）。从表中可以看出，AUO认为树脂液晶显示器与其他显示器相比，虽然柔性稍差一些，但可靠性、工艺及WVTR/OTR比较出色。
表4：树脂显示器的技术比较
3.2 基板材料的选择
选择的基板材料为无色聚酰亚胺（CPI，Colorless Polyimide）。这种CPI基板的厚度为10μm，热膨胀系数（CTE）为10～20ppm/℃，玻璃化转变温度Tg在350℃以上，热解温度Td在350℃以上，各色域透过率为90％以上，双折射率为中等水平。
CPI的玻璃化转变温度Tg与相位差Rth为此消彼长的关系。如何实现高Tg低Rth的CPI成为开发目标。
3.3 树脂液晶屏的单元结构与制造工序
液晶屏的显示模式是该公司称为“AHVA（Advanced Hyper-Viewing Angle）”的IPS模式。为了支持树脂基板，新优化了间隙控制材料（PS）的设计和材料。基板的处理与JDI一样，在玻璃基板上涂布并烧结CPI液体。玻璃基板与CPI膜的剥离使用激光剥离法。液晶驱动用TFT在220℃的基板温度下制作，获得了稳定的TFT特性。已确认，剥离之前和之后的TFT特性没有太大差别。
3.4 树脂液晶屏的光学特性
CPI膜具备负C-板的特性，因此如图6所示，利用正C-板实施了光学补偿。从该图中可以看出，实施了光学补偿的CPI基板液晶显示器实现了与普通玻璃基板液晶显示器为同等水平的广视角。
图6：采用无色聚酰亚胺（CPI）的液晶显示器的光学补偿
3.5 树脂液晶屏的背照灯单元
图7是AUO的树脂液晶显示器用背照灯单元（BLU）的开发历程。该公司在SID 2015上已经发布了任何方向都能获得均匀特性的弯曲型BLU。导光材料采用PC（聚碳酸酯），通过优化棱镜膜和导光膜，开发出了这种弯曲型BLU，曲率半径R为44mm。在2016年的SID上，该公司发布了采用柔性材料开发的卷绕型BLU。与1年前的弯曲型BLU相比，此次该公司将其定位为柔性BLU，曲率半径R为20mm。
图7：AUO的树脂液晶用背照灯单元开发历程
3.6 卷绕型TFT液晶显示器
开发的卷绕型TFT液晶显示器的性能参数和演示图片见图8。画面尺寸为3.5英寸，像素为320×480（VGA），驱动TFT为a-Si，色彩表现范围为NTSC比55％，分辨率为166ppi，液晶模式为AHVA（IPS），驱动IC的安装方式为COG，面板重0.92g，树脂基板采用无色聚酰亚胺（CPI），不包括偏光板在内的CPI单元厚度在25μm以下，包含偏光板在内为175μm以下，曲率半径为20㎜。
图8：卷绕型TFT液晶显示器的演示
4. 结束语
本文介绍了两种树脂液晶显示器的开发报告。都是在传送用玻璃基板上涂布并烧结无色的聚酰亚胺（PI）膜，制成柔性液晶显示器用基板。液晶屏的驱动采用a-Si TFT，因此要求基板的玻璃化转变温度Tg在200℃以上。PI膜与玻璃的剥离采用激光剥离法。这些工序与柔性有机EL相同。不过，两公司都实际制作了采用树脂基板的液晶显示器，并确认其特性与采用玻璃基板的液晶显示器没有差异，这一点值得好评。
在SID 2016的主题演讲中，JDI执行董事大岛弘之（高级研究员兼首席技术官）断言“柔性显示器就是OLED”，实际真的是这样吗？另外，目前领先的韩国厂商是否胜券在握？这些问题还存在很大的疑问。
笔者认为当务之急是基板采用纳米纸、驱动采用有机薄膜晶体管、单元工艺采用狭缝涂布，实现卷对卷工艺。