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贡献者：carlhzy 浏览：2203次 创建时间：2011-04-07
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软性显示器结构：
软性显示器的主要结构由
基板(Substrate)
中间显示介质
封装(Thin Film Encapsulation)三层组成。
软性显示器形态分类：
（按照使用的情况区分)
1、具备纸张画质的软性显示器(Paper Replacement)：未来所要取代的应用在于书本或是卖场的广告看板等市场，因此在产品特性上需要具备轻薄、低耗电量的特点，是否需要弯曲的特性则并非是重点，目前合适的技术有LCD、EPD与MEMS。
2、具备微弯曲特性的软性显示器(Conformable)：低耗电、厚度最好在于0.5mm以下且具备较佳的画面特性，显示器弯曲程度的要求不是很高，目前来说EPD、OLED与LCD技术都极为适合发展。
3、卷曲式的软式显示器(Rollable)：低耗电、厚度最好在于0.5mm以下且具备较佳的画面特性，显示器本身要可以弯曲，甚至可以卷曲带走，EPD、OLED与LCD技术都极为适合发展。
从应用的角度分析，具备纸张画质特性的软性显示器本身潜在应用的机会在于户外看板与卖场的价格卷标；具备微弯的软性显示器目前则可以用于更为广泛的领域，从电子图书到移动装置(Mobile Device)等都有很好的使用机会；至于具备卷曲特性的软性显示器则可以用于报纸等相关产品。
（按显示画面的复杂度）
可约略分为单色和彩色的静态、动态与高阶动态等类别。静态式显示器主要是以类纸式的显示器， 可在外部电压驱动下改变显示内容；而当无电压驱动时，也能够保有原来的画面内容，也就是具备双稳态的功能，这类显示器被归类为被动显示器（Passive Matrix；PM）。另一方面动态显示器主要强调显现及时性的动态内容，需要薄膜晶体管的驱动来搭配，被归类为主动式（Active Matrix；AM）显示器，将取代目前如PDA、手机、电视等现有主流的平面显示器。
市场潜力：
由于软性显示器属于新兴显示器技术，因此在某些产品市场，软性显示器的技术很有竞争力，例如手机、PDA、车用显示器等。此外软性显示器另一个切入的应用机会在于一些新的产品，例如智能卡、电子标示显示器或是软性电子图书等产品。从图中资料显示，软性显示器的市场规模将于2010年达到5亿美元，估计到2015年将接近19亿美元，其中手机、数字看板、电子图书与智能卡将是最有机会切入的应用产品。
显示器介质（Display Media）：
液晶（LC）与有机发光二极管（OLED）是一般熟知的显示介质。由于OLED属于自发光，具备快速反应、彩色化及无视角的问题，广泛地受到软性显示器研发机构与业界期待。虽然也有些单位持续研究以LCD为介质的软性显示技术，不过LCD的挠曲可靠度不佳，制程问题也相当复杂。
应用在类纸式显示器上的显示介质选择相当多，大致上有电泳显示器（Electrophoresis Display；EPD）、电致色变显示器（Electro Chromic Displays；ECD）、扭转球显示器（Twisting Ball Display；TBD）、胆固醇液晶显示器（Cholesteric liquid crystal displays；ChLC）、高速响应液态显示器（Quick-Response Liquid Power Display；QR-LPD）、电致湿润技术（Electro-wetting Display；EWD）等等。要达到类纸式显示器的质量要求，显示机制必须具备画面的记忆特性，况且只有在改变画面时才需要电力，以实现低消耗电力和卷曲依然维持一定程度的显示质量等特性。
1、电泳显示器（EPD）是类纸式显示器较早发展的显示技术，是利用有颜色的带电球，藉由外加电场，在液态环境中移动，呈现不同颜色的显示效果，其代表厂商包括E-Ink与Sipix。日本Bridgestone所推出的高速响应液态显示器（QR-LPD），其工作原理与EPD相似，只是其成像的物质不是使用带电球，而是由黑白2色的粉末在电场之间移动产生显示效果。另外发展较早的胆固醇液晶（ChLC），是一种结构相似于胆固醇分子的液晶。胆固醇反射式显示器在不加电压时，可存在两种稳定的状态，利用两个状态之间的转换，呈现亮暗态的显示效果。其它还有强诱电性液晶（Ferroelectric Liquid Crystal；FLC）等。
2、电致湿润技术（EWD）也是近2年来颇受瞩目的新式电子纸技术，特点在于反应速度快、高反射率及高色彩转换率，且制造过程与液晶兼容，耗电量低。与其它反射式双稳态技术相较，低电压虽是其优势，但EWD却不具双稳态特性，应用上受到局限。目前EWD还是以单色产品较为成熟，全彩或多彩产品的技术仍在研发当中，虽然EWD动画效果明显比EPD、ChLC及QR-LPD等反射式显示技术更为出色，但还无法脱离反射式显示器搭配彩色滤光片时、亮度及色彩饱和度下降等问题。
基板三大关键技术：
软性显示器在结构上最大的特点是可以弯曲，也正是因为这一特性要求，过去所采用的玻璃基板材质并不是最佳的选择方案。为此各国纷纷展开其他材料的基板研究，依照目前发展来看，解决方案一共可分为3种，开发超薄化玻璃基板、开发塑料基板材料与薄型化金属基板。
1、薄型化玻璃基板
目前由玻璃工厂所提供最薄的玻璃为0.5mm，随着应用不同，面板厂商开始试着将玻璃研磨到0.2mm或是以下的厚度来使用。当厚度低于某种程度之后，玻璃基板开始具备可弯曲的特性，因此部分企业尝试开发搭配超薄玻璃基板的软性显示器。
目前各厂商正积极开发超薄化TFT LCD，薄型化的技术包含了超薄背光板开发、与超薄玻璃基板开发，以Sharp的产品为例，LCD的面板厚度为0.89mm，若扣除背光板的厚度约为0.3mm-0.4mm，玻璃厚度估计只有0.2mm，已经达到具备弯曲的特性。
2、薄型金属基板技术
所谓的薄型金属基板，其基板厚度低于0.1mm，采用这样的基板主要在于金属基板具备几个优点：
1）.耐高温制程：目前金属基板的耐温性远高于塑料与玻璃，至少有1000℃以适合各种高温的制程，与塑料相比，热膨胀系数(CTE)更为接近玻璃，因此在电路图样定位方面不容易发生问题。
2）.具备阻水阻氧的功能：由于金属基板本身无法穿透空气与水气，不像塑料材料易让水气及氧气穿透，所以并不需要进行任何阻水阻氧镀膜处理，减少处理步骤。
3）.具备R2R(Roll-to-Roll)的制程可能性：金属本身已经具备极佳的延伸性，因此极为适合利用R2R的生产流程。
4）.成本低廉与取得方便：在材料成本方面，目前金属的价格要比特殊耐高温的塑料材料低得多(约是塑料的30%)，而且用在平面显示器上时，不需要镀上许多特殊的防水气防氧气保护层，实际运用成本会比用塑料更低。
3、塑料基板材料
虽然薄型化玻璃几乎已经达到可以商品化的阶段，然而过高的抛光成本与无法搭配R2R的制程方式却是严重的致命伤，金属基板受限于表面处理技术仍有待开发，塑料基板则成为大多厂商选择的材料。然而要达到可以商品化的阶段，塑料基板要具备下列要求：光学穿透率须达到90%；能够具备抗高温的制程与抗UV老化的特性要求；硬度通常需要达到6H以上；对于AMOLED来说ITO阻抗须低于50Ω；阻氧特性至少要达到10cc-5cc/m2，阻水气则是要达到1ug/m2；表面平滑度须达到2nmRMS之下。
在上述的基板特性要求中，其中最需要解决的问题在于提升塑料基板的耐热性，然而传统的塑料材料受限于本身材质并不具备耐高温的特性要求。
因此，有关厂商首先从现有的塑料材料中挑选几款特性较佳的塑料材料进行研发，Sumitomo开发出一种新的塑料基板材料(FRP)是目前在各方面性能都能达到塑料基板基本要求的产品，但是最佳的解决方案目前仍依赖更多资源的投入。
驱动背板（Back Plane）
一般主动式的软性显示器需要有晶体管（TFT）的配合，因此也需要驱动背板（back plane）。晶体管技术中以无机薄膜晶体管发展较早，其中非晶硅（a-Si）与低温多晶硅（LTPS）晶体管技术发展也较成熟，近来工研院与三星电子也发展出微晶硅薄膜晶体管（Microcrystalline Si；uC-Si）技术，可减低光罩制程的成本，也是一种受到瞩目的无机薄膜晶体管技术。
有机薄膜晶体管（OTFT）是以有机半导体材料取代传统如硅、锗等无机材料的技术。有机半导体材料一般可分成三类：小分子（Small Molecular）、高分子（Polymer）与有机金属错合物（Complex）。过去10年来，薄膜晶体管的材料都以无机材料为主，就是因为相对而言，有机半导体材质的载子移动率（Mobility）太低，因此OTFT的性能，无法达到像无机晶体管一般的表现；两者的载子移动率差距大，故OTFT被认为不适合应用于需要高切换速率的装置上。目前OTFT作业频率仅能应用于电子纸固定画面的静态显示用途，若要应用在动态画面显示，则必须将晶体管的作业频率提高到1kHz。
OTFT的优点在于可弯曲的材质与制程特性，由于有机材料的结合比硅更具有延展弹性，因此可被制作于软性基板上，成为可挠曲的显示器。不过最重要的是，以往TFT-LCD所采用的是类似半导体的制程，制程温度高达摄氏200～400度，但OTFT 则是采用印刷制程（Printing Process），包括网印（Screen Printing）、喷墨印（Inkjet Printing）及接触印（Contact Printing）等方法来制作有机薄膜晶体管，制程温度则不到摄氏100度，适合被发展应用在塑料基板上。此外，OTFT制程技术也能与现行的有激发光显示介质技术（OLED／PLED）制程兼容，大大提升其应用优势。
塑料基板上之数组制程技术
就无机薄膜晶体管制程方法来说，目前其技术可分为两种方式，一为直接在塑料基板上制作薄膜晶体管的技术（Direct Technology），另一为转贴技术（Transfer Technology）。就OTFT制程方法而言，则以喷墨技术为主流，主要采用的是印刷制程，包括网印、喷墨印及接触印等方法来制作。
无机薄膜晶体管制程的直接技术，因受限于塑料基板的耐热性，故整个制程必需以低温进行。目前美国的FlexICs已有在塑料基板上成功制作出低温多晶硅的薄膜晶体管数组，制程温度低于115℃。此外，转贴技术是制作薄膜晶体管时，避免塑料基板尺寸变异的另一种方法，其作法是先在玻璃基板上制作薄膜晶体管，再转贴到塑料基板。转贴技术以Seiko-Epson的SUFTLA （Surface Free Technology by Laser Annealing）与Sony的Etching Stopper为代表。
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