新興顯示技術(shù)系列報(bào)道之一

編者按：近年來(lái)，OLED、PLED、OTFT等各種新興顯示技術(shù)層出不窮，特別是在柔性基板上的顯示產(chǎn)品更是不斷有商用的消息。本報(bào)特推出新興顯示技術(shù)系列報(bào)道。今天著重報(bào)道雙穩(wěn)態(tài)顯示。隨后將針對(duì)PLED、OLED等進(jìn)行報(bào)道。

有關(guān)市場(chǎng)調(diào)研結(jié)構(gòu)預(yù)計(jì)，雙穩(wěn)態(tài)顯示器的營(yíng)收將從2007年的7800萬(wàn)美元增長(zhǎng)到2012年的5.16億美元，出貨量也會(huì)從2007年的2900萬(wàn)臺(tái)增長(zhǎng)到2012年的3.5億臺(tái)。iSuppli認(rèn)為，雙穩(wěn)態(tài)顯示器保持圖像的特性，使這一技術(shù)特別適合智能卡、便攜式閃存設(shè)備和電子書(shū)、電子紙的應(yīng)用需求。不過(guò)，雙穩(wěn)態(tài)顯示技術(shù)目前還處于初試階段，產(chǎn)品的合格率較低，生產(chǎn)成本和市場(chǎng)價(jià)格也較高。專家認(rèn)為，雙穩(wěn)態(tài)顯示技術(shù)被市場(chǎng)接受還有一定的難度。

功耗低是最大優(yōu)勢(shì)

雙穩(wěn)態(tài)是物理學(xué)上的一個(gè)基本概念，顧名思義，是指可以保持兩種穩(wěn)定物理狀態(tài)的一種現(xiàn)象。TIC中意德諾投資顧問(wèn)有限公司顧問(wèn)龐春霖在接受《中國(guó)電子報(bào)》記者采訪時(shí)這樣解釋，在給予輸入信號(hào)的條件下，單穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)便呈現(xiàn)一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出狀態(tài)。但這個(gè)輸出是暫時(shí)的，當(dāng)輸入消失或撤除后，則系統(tǒng)輸出又回復(fù)到初始狀態(tài)，即原有的一種穩(wěn)定狀態(tài)；而對(duì)于雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)而言，即便外界輸入信號(hào)消失或撤除，輸出卻依舊可以保持在被輸入激發(fā)時(shí)的狀態(tài)，除非再次給予輸入才進(jìn)行改變，這就是雙穩(wěn)態(tài)。

生活中單、雙穩(wěn)態(tài)最簡(jiǎn)單的例子就是酒店自動(dòng)門和家庭普通門，自動(dòng)門在你進(jìn)入的時(shí)候，會(huì)呈現(xiàn)開(kāi)啟的狀態(tài)，但這個(gè)狀態(tài)在你進(jìn)入后便結(jié)束，門重新回歸到唯一的穩(wěn)定狀態(tài)——關(guān)閉狀態(tài)(單穩(wěn)態(tài))，而普通門則有兩種穩(wěn)定狀態(tài)，關(guān)閉狀態(tài)是一種，當(dāng)你打開(kāi)門之后，只要你不再去動(dòng)作，則門一直保持在另外一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)——開(kāi)啟。

雙穩(wěn)態(tài)技術(shù)作為一種物理概念，類似當(dāng)年流行的納米技術(shù)一樣，無(wú)論是電子、光學(xué)領(lǐng)域，還是機(jī)械、力學(xué)領(lǐng)域，都應(yīng)用廣泛。記者查詢了相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)中的阻尼器、光子計(jì)算機(jī)中的光晶體管，甚至普通的計(jì)算機(jī)鍵盤中都應(yīng)用了雙穩(wěn)態(tài)概念。

在平板顯示領(lǐng)域，早在多年前就有成熟的雙穩(wěn)態(tài)產(chǎn)品投放市場(chǎng)，例如當(dāng)年我國(guó)臺(tái)灣碧悠的E-book及美國(guó)E-ink的電子紙等產(chǎn)品。但是不同的雙穩(wěn)態(tài)顯示器的工作原理各不相同，制作工藝和技術(shù)也有差異。

因?yàn)殡p穩(wěn)態(tài)保持無(wú)需外界輸入，所以可大大減少對(duì)能源的依賴程度，據(jù)說(shuō)雙穩(wěn)態(tài)顯示器的電池壽命比一般顯示器的電池壽命要高出600多倍，因此雙穩(wěn)態(tài)顯示器也被稱為零功耗顯示器和綠色顯示器。

據(jù)石家莊永生華清液晶有限公司梁曉博士介紹，雙穩(wěn)態(tài)零場(chǎng)記憶與低能耗的特性，使其在不加電場(chǎng)的情況下，能長(zhǎng)期保持其顯示內(nèi)容，節(jié)省大量能源。一旦在顯示器寫(xiě)入一個(gè)圖像，當(dāng)切斷電源后它仍然被長(zhǎng)時(shí)間保存在液晶屏上，而且每個(gè)像素可長(zhǎng)期穩(wěn)定在從暗態(tài)到最亮的不同反射態(tài)，只有在改變圖像或刷新的時(shí)候需要消耗能量。其記憶和反射的物理特性使顯示器具有極高的能量利用率。這是任何其他顯示器無(wú)法比擬的。并且它是反射態(tài)顯示，不要背光源，因此節(jié)能省電。

對(duì)于動(dòng)態(tài)顯示次數(shù)較少或多數(shù)狀態(tài)下為靜止顯示的產(chǎn)品，例如手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、PDA、電子標(biāo)簽、電子書(shū)、電子紙張、電子名片、電子油畫(huà)、電子相框，特別是戶外廣告的大屏幕顯示，因?yàn)槠涔男?、顯示時(shí)間長(zhǎng)、節(jié)約能源等優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用空間非常大，所以參與的企業(yè)也越來(lái)越多。

成本高使市場(chǎng)接受有難度

先進(jìn)國(guó)家對(duì)雙穩(wěn)態(tài)技術(shù)的研究已有20多年的歷史，在顯示產(chǎn)品上，也有眾多的公司參與開(kāi)發(fā)并制作出系列的產(chǎn)品，例如：在雙穩(wěn)態(tài)PDP產(chǎn)品上，有E-ink、三星、SiPix Imaging和Bridgestone等公司進(jìn)行參與，并開(kāi)發(fā)出1英寸～40英寸不等的顯示產(chǎn)品。

在雙穩(wěn)態(tài)液晶顯示器上，有Nemoptic、Kent Displays、Qualcomm、Ubixon等公司參與進(jìn)行。在今年美國(guó)國(guó)際顯示信息學(xué)會(huì)年會(huì)上，Ubixon公司便展示了一個(gè)1.1英寸、128×40的雙色顯示器。

在電子紙張方面，則有PVI公司進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)。龐春霖認(rèn)為，目前市場(chǎng)對(duì)雙穩(wěn)態(tài)顯示有濃厚的興趣，部分整機(jī)產(chǎn)品已經(jīng)開(kāi)始使用雙穩(wěn)態(tài)顯示器，但完全成熟還有一段的時(shí)間。

據(jù)梁曉博士介紹，從20世紀(jì)70年代至今，美國(guó)的Kent State大學(xué)、ADS、DCI、Motorola和3M公司，日本的Minolta Camera、Sharp(夏普)、 Toshiba(東芝)、富士—施樂(lè)也都有多穩(wěn)態(tài)液晶顯示器樣機(jī)出現(xiàn)。法國(guó)的AEG公司、我國(guó)臺(tái)灣和韓國(guó)的FDS、EDT、中華映管、南亞、凌峻、三星等公司也在積極開(kāi)發(fā)之中，我國(guó)內(nèi)地現(xiàn)亦有幾家公司在投資這一顯示技術(shù)的開(kāi)發(fā)工作。

雖然雙穩(wěn)態(tài)顯示技術(shù)正在越來(lái)越受到市場(chǎng)青睞，但阻礙雙穩(wěn)態(tài)技術(shù)發(fā)展的因素也不少。龐春霖認(rèn)為，首先這一技術(shù)目前還處于初試階段，產(chǎn)品的合格率較低、生產(chǎn)成本和市場(chǎng)價(jià)格較高，市場(chǎng)接受還有一定的難度。不少整機(jī)企業(yè)對(duì)雙穩(wěn)態(tài)顯示也還處于觀望狀態(tài)中。其次，配套部件，例如驅(qū)動(dòng)電路、材料、裝備的開(kāi)發(fā)還不如目前成熟的單穩(wěn)態(tài)顯示產(chǎn)品配備完整，這也是影響雙穩(wěn)態(tài)顯示快速發(fā)展的一個(gè)因素?！吧鲜鲆蛩啬芊癖豢朔?，關(guān)鍵在于雙穩(wěn)態(tài)顯示進(jìn)入市場(chǎng)及商業(yè)化普及的程度。程度越高，則上述的問(wèn)題也越易于解決。天下熙熙，皆為利來(lái)；天下攘攘，皆為利往，利潤(rùn)的拉動(dòng)，又有什么技術(shù)或配套的難題不能逾越呢？”龐春霖表示。

專家認(rèn)為，從目前對(duì)液晶材料的需求來(lái)看，很難預(yù)測(cè)這一市場(chǎng)將來(lái)的發(fā)展，但只要消費(fèi)者對(duì)該類產(chǎn)品的不斷認(rèn)可，雙穩(wěn)態(tài)液晶顯示器還是有一定的市場(chǎng)空間的。

相關(guān)鏈接

雙穩(wěn)態(tài)顯示技術(shù)

雙穩(wěn)態(tài)顯示技術(shù)主要是指利用兩個(gè)穩(wěn)定光性狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示的技術(shù)。目前發(fā)現(xiàn)的具有兩個(gè)穩(wěn)定光性狀態(tài)的材料主要有鐵電液晶、聚合物穩(wěn)化液晶、聚合物分散液晶、電子油墨等。這些材料的共性特點(diǎn)是兩個(gè)光性狀態(tài)在無(wú)外電場(chǎng)作用時(shí)都能夠穩(wěn)定存在一段時(shí)間，在外電場(chǎng)作用下，兩個(gè)光性狀態(tài)可以相互轉(zhuǎn)換。由于顯示所用的兩個(gè)光性狀態(tài)在無(wú)外場(chǎng)的情況下是穩(wěn)定的，所以不需要長(zhǎng)時(shí)間加外場(chǎng)來(lái)維持顯示狀態(tài)，就有了比較省電的特點(diǎn)。這類顯示技術(shù)在靜態(tài)顯示方面能夠表現(xiàn)出省電這一優(yōu)勢(shì)。

電子油墨

帶正電的白色顆粒與帶負(fù)電的深色液體被包裹到一起就是電子油墨。當(dāng)上電極加負(fù)電壓時(shí)白色顆粒在電場(chǎng)作用下就覆蓋到上電極附近，從上邊看表現(xiàn)出白色，去除電場(chǎng)后，白色顆粒會(huì)停留在原處一段時(shí)間；反之，當(dāng)下電極加負(fù)電壓時(shí)白色顆粒在電場(chǎng)作用下就覆蓋到下電極附近，從上邊看表現(xiàn)出深色。帶電顆粒在電場(chǎng)作用下移動(dòng)是電泳過(guò)程，速度很慢。

聚合物穩(wěn)化液晶

膽甾液晶與少量預(yù)聚物混合，在外加電場(chǎng)時(shí)光照聚合預(yù)聚物形成網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)狀態(tài)光透明。當(dāng)外電場(chǎng)去除后，在室溫?zé)狎?qū)動(dòng)下，電場(chǎng)誘導(dǎo)的液晶織構(gòu)出現(xiàn)破損，這個(gè)狀態(tài)光不透明。這是個(gè)常關(guān)模式的顯示器，僅在施加外電場(chǎng)時(shí)才透明。反之，在不外加電場(chǎng)時(shí)光照聚合預(yù)聚物形成網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)狀態(tài)光透明。當(dāng)施加外電場(chǎng)后，液晶取向織構(gòu)被破壞，開(kāi)始光不透明。這是個(gè)常開(kāi)模式的顯示器，僅在施加外電場(chǎng)時(shí)才不透明。由于聚合物的穩(wěn)化作用，織構(gòu)轉(zhuǎn)換需要很高的電壓。

聚合物分散液晶

向列液晶與多一些聚合物混合后，液晶以液滴形式分散到聚合物中。液晶液滴有自組織能力，形成取向極球，具有光學(xué)各向異性。由于它們是無(wú)規(guī)分布的，此時(shí)光學(xué)不透明。當(dāng)施加外電場(chǎng)時(shí)，極球沿外場(chǎng)取向，此時(shí)光學(xué)透明。同樣由于聚合物的穩(wěn)化作用，織構(gòu)轉(zhuǎn)換需要很高的電壓。

鐵電液晶

鐵電液晶是帶有手性的傾斜近晶相，分子偶極與分子長(zhǎng)軸垂直。無(wú)外場(chǎng)時(shí)，液晶分子層呈現(xiàn)螺旋排列方式；當(dāng)施加與紙面垂直的電場(chǎng)時(shí)，在分子偶極的驅(qū)動(dòng)下，螺旋排列被破壞，形成單一取向的織構(gòu)，當(dāng)施加電場(chǎng)反向時(shí)，分子也原地旋轉(zhuǎn)180度，形成新的單一取向織構(gòu)。當(dāng)偏陣片與其中一種取向織構(gòu)中分子的取向一致時(shí)，光透明，而另一單一取向的織構(gòu)則光不透明。兩種狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，分子僅是原位旋轉(zhuǎn)，不需要長(zhǎng)程遷移，因此轉(zhuǎn)換速度非常快，剛出現(xiàn)時(shí)受到廣泛關(guān)注。但由于兩個(gè)單一取向織構(gòu)中分子的夾角不夠大，顯示襯度差一些。另外，大范圍均勻制備困難，液晶成本也高，因此限制了它的進(jìn)一步應(yīng)用。

從顯示品質(zhì)和成本綜合來(lái)看，目前電子油墨的前景比較好。電子油墨顯示是反射式顯示模式，不需要背光源，器件成本較低，還適合柔性基板，在柔性靜態(tài)顯示方面的應(yīng)用受到廣泛關(guān)注。目前主要是美國(guó)電子油墨公司、英國(guó)塑料邏輯公司、荷蘭飛利普公司和日本精工愛(ài)普生公司等在積極推進(jìn)從小尺寸手表到大尺寸標(biāo)牌等多類產(chǎn)品技術(shù)。國(guó)內(nèi)北京化工大學(xué)、浙江大學(xué)和天津大學(xué)等研究單位在積極開(kāi)發(fā)此類技術(shù)。該類技術(shù)在標(biāo)牌和電子書(shū)方面有很好的應(yīng)用前景，在電子報(bào)紙方面受到信息來(lái)源的限制，目前應(yīng)用前景尚不十分明確。