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　　為了讓曲面顯示器應用更加成熟，面板廠無不積極投入研發資源，以克服制程、材料、設備及驅動技術等方面的挑戰；目前軟性塑膠基板制造與封裝技術已有長足進步，可大幅提升曲面顯示螢幕的撓曲能力與耐用性，降低破碎風險。　　顯示器技術從陰極射線管(CRT)開始，即持續追求畫質改善，以顯示更逼真的畫面。但早期CRT顯示螢幕為外凸，導致顯示邊緣容易呈現嚴重畫面扭曲現象，有鑒于此，產業界已進一步開發出平面CRT顯示技術，并改善顯示邊緣影像扭曲現象。　　現今平面顯示技術，不僅面板尺寸增加，且更為輕薄，顯示器更進一步開發曲面、可彎曲、可摺疊甚至可卷曲型態，以滿足未來不同使用情境的多樣性產品設計需求。　　目前已有試水溫的小尺寸曲面顯示器產品問世，如2013年底，三星(Samsung)搶先推出GalaxyRound；樂金(LG)隨即推出GFlex與之分庭抗禮。此外，在大尺寸電視市場，樂金推出曲面有機發光二極體(OLED)電視，三星、索尼(Sony)與Panasonic也分別推出相對應的技術與之抗衡，目前仍屬試產及展示階段。在大尺寸的應用上，三星于2014年國際消費性電子展(CES)發表全球首款真正可彎曲電視，按下切換鈕，電視面板兩側會自動彎折，變身成曲面電視，號稱彎曲的角度是最適合人類視域的角度，盡量讓畫面上每個點與眼睛的距離都相等，以呈現完整的色彩及視覺效果。　　軟性AMOLED開發面臨諸多挑戰　　目前國內外研發機構、面板廠、智慧手持裝置的品牌或系統廠商，針對曲面顯示技術都已投入相當多資源進行研發，包括面板制程、材料、設備、觸控面板及其驅動技術等。目前，曲面顯示面板技術主要可以分為軟性主動式矩陣(AM)OLED、軟性AM電泳顯示器(EPD)、薄膜電晶體液晶顯示器(TFTLCD)等(表1)。其中，軟性AMOLED最受矚目，主因系AMOLED顯示技術除具有優異影像品質、輕、薄之外，且AMOLED為無機薄膜與有機薄膜所組成，面板結構具有較佳的可撓性與耐沖擊特性。　　智慧手機、平板裝置等行動裝置市場日益擴大，結合具高影像品質、高反應速率的AMOLED顯示技術，以及具輕薄、耐摔及可彎曲功能的軟性基板技術所發展的主動式軟性顯示技術優勢，成為各國廠商和研究單位追求的目標，且愈來愈多的廠商投入相關技術的開發。　　表2整理目前各家技術領先廠商所展示的試制品與發展現狀，其中，三星率先在國際資訊顯示學會(SID)2010及SID2011分別展示出多款利用多晶矽及金屬氧化物(MetalOxide)TFT基板技術，制作于塑膠基板上之軟性AMOELD面板；樂金顯示(LGD)則于SID2010發布以金屬箔片做為基板，加上非晶矽TFT技術驅動的4.3寸金屬軟性AMOLED面板。另一方面，日本索尼、東芝(Toshiba)、SEL與工研院亦相繼于SID中展現其最新的研發成果。　　軟性AMOLED技術開發系為降低技術風險與未來量產成本，各家技術皆盡量與既有面板制程方法與設備相同。不過，相較于玻璃基板之AMOLED，仍有軟性基板技術、軟性電晶體技術、軟性OLED技術等，須要進一步研發。以滿足未來產品對于面板可撓曲與壽命的要求，技術挑戰說明如下。　　軟性PI基板量產瓶頸待解套　　針對軟性顯示技術之開發，國內外各研發單位評估驗證各種塑膠基板材料，其基本特性如表3。但因應AMOLED產品規格需求，必須制作高性能電晶體于軟性基板，因此軟性基板材料要能符合耐高溫、耐化學藥劑、低膨脹系數、輕薄、表面平整、易撓曲、低金屬離子濃度等條件。目前以聚醯亞胺(Polyimide,PI)最被看好，PI目前已廣泛應用于電子構裝、軟性印刷電路板(PCB)等應用。　　PI基板材料輕、薄、軟，如何進行面板制程，為首要解決的重要課題。目前較為可行的方式為枚葉式(Sheet-to-Sheet)，至于卷對卷(Roll-to-Roll)生產方式，由于設備的制程解析度與生產良率短期間，尚無法發展到滿足量產制造的需求。　　Sheet-to-Sheet生產方式必須要克服塑膠基板進入既有TFT與OLED相關制程設備所面臨的挑戰，以降低面板廠進入軟性顯示器的技術障礙。有鑒于此，在主動式軟性面板的制程開發方面，各研發單位一開始均采用最簡單的塑膠基板貼合技術進行開發，但由于此技術有許多障礙，包括膠材(Glue)耐熱性不佳與高的熱膨脹系數，造成TFT黃光制程對位精度差、限制TFT制程溫度、與塑膠基板背面有殘膠等問題；在進行塑膠基板貼合時，塑膠基板的平整性不易控制；進行TFT制程時，膠材易產生外氣釋放(OutGassing)現象，使得塑膠基板有氣泡現象。考量到上述因素，目前主流制程方式采用高分子溶液直接涂布于玻璃基板，將溶液移除后形成塑膠基板取代膠材，以解決上述制程技術問題。在完成面板制程后，將軟性面板從玻璃基板上離型取下(圖1)。圖1　塑膠基板Handling技術　　為滿足高效能TFT制程所需的制程溫度(400?450℃)，涂布Polyimide之前驅物聚醯胺酸型(PolyAmicacid)溶液，先以較低溫度移除溶劑(200?250℃)，然后再于高溫(?400℃)環化(Imidization)后，在玻璃基板上形成塑膠基板。以此方法進行TFT與OLED制程，除可符合制作高效能TFT所需的耐熱性(>400℃)，重要的是可以滿足高解析度(>300ppi)面板制程所需的制程對位精度(　　目前三星與樂金顯示以此方式進行小量生產，并積極提升良率與降低成本，其中三星在初期更與日本宇部興產(UBE)合作生產Polyimide之前驅物PolyAmicacid溶液，布局上游產業鏈，日后將再扶值其國內自主供應鏈，此借力使力之價值鏈建構，值得我國產業借鏡。　　此外，以塑膠基板涂布技術完成軟性主動面板后，要如何從玻璃基板上取下面板為另一個重要議題。目前三星與樂金顯示采用LaserLift-Off制程方式，以波長308奈米的雷射從玻璃基板背面照射。而工業技術研究院(ITRI)同時間開發成本更低的軟性通用電子基板(FlexibleUniversalPlane,FlexUP)技術，搭配離型層材料以機械方式即可取下。　　[@B]軟性電晶體技術各有優劣[@C]軟性電晶體技術各有優劣　　電流驅動的OLED需要高效能電晶體，其中高載子移動率的TFT可提供高驅動力，并可縮小TFT，以滿足高解析度面板設計之需求。此外，TFT可靠度必須考量，例如非晶矽(a-Si)TFT在驅動OLED時，臨限電壓(ThresholdVoltage)有嚴重飄移現象，造成面板亮度控制不易的問題。而對于面板均勻性問題，在AMOLED面板設計中，畫素結構有別于TFTLCD，只有1T+1C(一個電晶體與一個電容)，必須設計2T+1C、4T+2C、或6T+2C等。表4為各種TFT之特性比較。　　由于低溫多晶矽(LTPS)TFT具有高于a-Si百倍的電子移動(Mobility)與穩定性，得以滿足產品高畫質、高解析度的需求，因此現今三星與樂金顯示在應用于智慧手機產品的小尺寸AMOLED面板，無論是玻璃基板或塑膠基板，皆選用LTPSTFT技術。至于金屬氧化物TFT技術未來也相當被看好，主因系其制程設備近似于a-SiTFT，投資成本較低。此外，其制程溫度較低(?300℃)，因此可制作于透明塑膠基板上，做為透明顯示器的TFT下板，為另一個延伸應用范疇。　　軟性OLED封裝技術窒礙重重　　OLED發光方式可以分為下發光與上發光(TopEmission,TEOLED)。其中下發光由于制程較簡單與成本較低，適用于被動式矩陣(PM)OLED或大尺寸OLEDTV。而上發光方式，則因位在TFT電路上方，可提供較高的開口率，以滿足中小尺寸高解析度之需求。但TEOLED結構中必須制作透明陰極，此陰極須考量光學穿透度與導電性，因此通常采用薄金屬加上ITO，制程技術較BEOLED高。圖2為BEOLED與TEOLED之結構比較。圖2　OLED之發光方式　　此外，OLED技術另一個關鍵是彩色化，目前分為兩個主流技術，分別為利用高精細金屬主遮罩(FineMetaMask,FMM)技術之Side-by-Side結構，以及白光OLED整合彩色濾光片技術(WhiteOLED+CF)(圖3)。其中FMMSide-by-SideOLED技術為目前量產技術主流，具有優秀的發光效率，三星、樂金顯示、友達皆采用此技術。但其解析度的提升與大尺寸制程技術具有挑戰性，主因系高精細金屬主遮罩制作困難，且面板廠必須建置高精度的張網機，將FMM固定于框架(Frame)，以及必須有高對位精度制程能力OLED設備，建立FMM清洗機、FMM與檢測設備等。圖3　OLED彩色化技術　　至于白光OLED整合彩色濾光片技術，目前技術尚未成熟，主因系發光效率較差，以及光學特性問題有待克服，因此尚未有智慧型手機采用此面板技術。不過此技術可藉由TFTLCD制程技術基礎，如彩色濾光片、面板組立技術，較容易達到高解析度面板需求，目前日本SEL、索尼與群創皆已開發此技術。　　軟性AMOLED與玻璃基板AMOLED技術最大之差別，在于軟性AMOLED封裝技術更具有挑戰性。在玻璃基板的AMOLED封裝技術，上下基板為玻璃，而側邊可藉由LaserCuring玻璃材質(Frit)(圖4)，形成具有優秀之阻水、阻氧功能(WaterVaporTransmissionRate,WVTR圖4　玻璃基板之AMOLEDLaserFrit封裝技術　　現階段軟性AMOLED封裝技術主流為有機無機薄膜多層堆疊(圖5)，其中無機膜大都為氮化矽(SiN)、氧化矽(SiO)、藍寶石(Sapphire，又稱Al2O3)等，制程方法有濺鍍(Sputtering)、電漿輔助化學氣相沈積(PECVD)、ALD(AtomLayerDeposition)等方法。其中Sputtering方式雖然鍍膜速度快，但是薄膜的致密性不佳，且容易造成微粒(Particle)而形成缺陷；ALD鍍膜機制是以單一原子層沈積形成薄膜，因此具有最佳之薄膜致密性，但是其量產性仍需要改進；而PECVD制程，具有不錯之薄膜致密性，目前為主流技術。圖5　有機無機薄膜多層堆疊薄膜封裝技術　資料來源：三星　　未來軟性AMOLED封裝技術，除薄膜封裝技術須再改善其制程良率、簡化結構與制程之外，對于面板側邊之封裝技術，須注重開發。此外，針對面板撓曲能力之要求，封裝膠材在顧及黏著性之余，亦必須兼顧撓曲性；以及各層材料之應力匹配。　　大尺寸曲面顯示技術興起　　目前大尺寸曲面顯示技術，包括LCDTV與OLEDTV曲面顯示技術，基本上與一般TFTLCD或OLEDTV技術相似，并以玻璃為基板，藉由玻璃基板可局部彎曲特性，以機構固定彎曲。　　不過，LED背光模組必須新設計與制作彎曲之導光模組。目前已經有接近產品的展示，如恩益禧(NEC)的CRV43，面板尺寸為43寸的曲面LCDTV與樂金OLEDTV。　　曲面顯示技術，除桌上型顯示器與電視應用之外，車用顯示器為另一個應用可能性。日本顯示器(JapanDisplay,JDI)以橫向電場效應(IPS)液晶技術開發出應用于車用儀表板的高亮度、高演色性面板，未來將整合觸控功能，為汽車的車內設計提供寬廣的發揮空間。　　跳脫平面顯示器性能限制　軟性AMOLED應用想像無限　　觀察目前產品創新發展趨勢，可以發現行動智慧生活與綠色節能減碳成為未來要的發展趨勢之一。資通訊技術(ICT)產業重點將由過去的高效能訴求，轉變為簡單高穩定、輕巧低耗電與高環境容忍的技術發展新路徑。針對強調互動連結及取得資訊便利性的行動智慧生活型態，勢必有愈來愈多的終端產品有搭載顯示器的需求，也帶動顯示器朝輕薄、堅固、高畫質及多功能整合等方向發展。　　但目前以玻璃基板為基礎的平面顯示器依舊無法完全滿足人類的生活情境需求，例如僵硬的顯示器尺寸與外觀，造成終端產品可視區域與攜帶方便性需求無法同時滿足、玻璃基板不耐摔且易破裂等，相對使顯示器的應用情境受到限制。而透過使用軟性基板之軟性AMOLED顯示器具有高畫質、輕薄易攜帶、耐摔不易破等特性，可望突破現有平面顯示器幾何形狀、機械特性的限制與性能瓶頸。顯示器型態呈現可摺疊(Foldable)甚至可卷曲(Rollable)，可以顛覆目前產品設計，使得未來ICT產品更符合人性需求。　　(本文作者任職于工研院顯示中心)

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