庆祝显示技术30年创新历程

众所周知，应用材料公司最广为人知的是为全球逻辑芯片和存储芯片的生产提供设备，同时长期以来，我们也利用材料工程专长来解决相邻终端市场的技术挑战。

其中最佳示例之一就是我们的显示业务。2024年10月，应用材料公司庆祝显示器制造设备创新30周年！我们在推动关键显示技术变革方面有悠久的传统，并且有能力在下一次重大技术变革中也处于领先地位——即将高端智能手机中先进的OLED显示技术应用于成千上百万的设备，从AR/VR头显到平板电脑、个人电脑和电视。

利用半导体技术打造显示器

我们的显示技术创新历程始于20世纪90年代中期。当时，计算机行业希望以更薄、更轻、更耐久、更节能的新一代显示设备取代阴极射线管（CRT）显示器。在应用材料公司，我们意识到我们为在硅晶圆上制造晶体管而设计的一些半导体技术可以扩展到用于制造消费电子产品液晶显示（LCD）屏幕的玻璃基板上。

我们首款显示产品是化学气相沉积（CVD）系统，这对于制造控制LCD像素开关的晶体管至关重要。凭借应用材料公司在介电沉淀技术领域的专长，我们协助显示行业各个世代玻璃基板尺寸增大的规模生产，每次都降低了LCD技术的成本，使其适用于越来越大的笔记本电脑，最终适用于台式显示器和电视机。这场LCD革命对电视尺寸的增加产生了重大影响，因为CRT技术将显示面积限制在40英寸左右。当年最大的CRT电视——索尼PVM-4300拥有43英寸屏幕，重量超过400磅，与如今常见的接近100英寸的轻薄LCD电视相去甚远。

索尼PVM-4300的历史图片

在此过程中，我们又将物理气相沉积（PVD）技术引入显示市场，利用我们创新的旋转阴极技术实现更快、更低功耗的显示晶体管。我们还将电子束（eBeam）技术应用于显示制造，使客户能够检测晶体管，并无损地查看和分析显示器中的缺陷。我们实现了在线检测，提高了制造生产率、良率和成本效益。

我们在材料工程和大规模量产制造方面的专业知识协助客户创建了全球LCD显示行业，最终将市场规模扩大到每年数亿台。然而，这仅仅是个开始。

第二轮增长大潮在下一个十年随着移动革命而来。智能手机市场迎来爆炸式增长，大家开始寻找新材料和新结构，来生产出这些较小显示屏所需的更高图像分辨率，同时实现更薄的外形和更低的功耗以延长电池寿命。半导体行业开始不断追求芯片性能、功耗、面积成本和上市时间（PPACt）的改进。在此，应用材料公司利用在改进芯片晶体管和布线方面的专业知识，帮助全球领先品牌的高端智能手机实现导入新一代有机发光二极管（OLED）显示屏。

首先，我们协助实现一种名为“低温多晶硅”（LTPS）的新型晶体管让显示性能得到显著提升。尽管LTPS的制造比之前的技术更复杂，但它可以实现更高的OLED像素密度，从而提高分辨率。由于OLED材料脆弱易损，我们开发了CVD技术用于OLED薄膜封装，能够密封并保护OLED薄膜免受空气和水气的影响。

这些新技术导入促进了OLED在智能手机这一最大销量的消费电子产品类别中的普及应用。对于材料工程规格要求更高的OLED显示屏促进了新一轮的工厂及设备投资，也增加了应用材料公司的显示收入，并帮助公司成为全球最大的显示设备制造商之一，在其目标市场领域中占据领导地位。

近年来，尽管显示行业处于调整期，我们仍继续投资巩固自身的技术领先地位，并加强我们在CVD、PVD、薄膜封装以及电子束测试与检测领域的核心产品能力。我们还采用了半导体业务的另一概念：整合材料解决方案，将多个相邻的工艺步骤结合在一个高真空系统中，来保护及精心设计出越来越薄的材料层之间的界面。这种“工厂中的工厂”方法正在帮助我们的显示客户开发新一代更快且功耗更低的晶体管，为未来制造出更多令人兴奋的消费电子设备添砖加瓦。

为迎接下一轮增长而积极创新

过去30年的显示创新主要集中在从CRT向LCD的过渡，将薄型显示屏应用从最小的笔记本电脑扩展到最大的电视，并为高端智能手机提供最佳显示技术。如今，显示行业正处于另一个重大转折点的边缘：将OLED的渗透扩展到每年销售的数亿台平板电脑、笔记本电脑和IT显示器。一旦OLED制造能够实现在这些显示器中使用的更大玻璃面板的规模化，消费者可以期待更亮的显示屏、更广的视角、更高的分辨率和刷新率、更薄甚至可弯曲的屏幕，以及更低的功耗和更长的电池寿命。

将OLED技术引入这些IT类设备对显示行业来说是一个巨大的机会，因为将每年此类LCD屏幕销售数量乘以其中较大屏幕面积，意味着这是比智能手机大几倍的市场机会。

加速这些终端市场中OLED的普及可能需要数十亿美元的新工厂设备投资。将电视市场转换为OLED技术将需要另一项巨大的新显示制造能力投资，并需要多年高产量的生产。

随着我们踏上下一个30年的旅程，应用材料公司将始终专注于利用我们的材料工程和大规模制造专业知识为显示行业带来更多令人兴奋的创新。在未来几十年中，这个行业将变得更加充满活力。

关于作者

马克斯·麦丹尼尔先生现任应用材料公司显示及柔性技术事业群首席营销官。他曾在高科技设备公司的工程、营销及财务管理部门任职超过25年。麦丹尼尔先生于2003年加入应用材料公司。在此之前，他在半导体和LCD设备制造商Watkins-Johnson公司任职超过12年，担任研发、工程与市场等职务。麦丹尼尔先生拥有加州大学克鲁兹分校的物理学学士学位，以及圣路易斯华盛顿大学工商管理硕士学位。