掌中看世界 未来电子杂志:可挠式显示器

　　【IT168 资讯】报纸常被拿来翻一翻，就放进回收箱里，这样太浪费资源了。近几年，美、日、欧有许多厂商和研究单位投入可挠式显示器（Flexible Display）的研发，这个技术可以应用于电子书或电子纸，未来，或许整本书就在掌中。

　　显示器由过去的显像管长期独霸，到现在平板显示设备大行其道，似乎还没有满足人类的需求，更多材料的突破和制作工艺的改善使得许多花俏并具创意的想法可能成真。可挠式显示器不仅可以弯曲、折叠，需要时可以伸展，不用时可以收起来。

　　上图显示的就是美军研究实验室持续进行开发的Flexible display技术，它可以让士兵将地图等影像资料投射在可携带的坚固屏幕上，而且可以弯、卷、折，并且走到哪里带到哪里。

可挠式显示器神奇在哪里？

　　可挠式显示器为什么可以弯曲呢？因为它使用的是塑胶基板，但塑胶基板不耐高温，无法以现在疯狂投产的TFT来制作，因为TFT使用非晶矽（a-Si）作为驱动元件，a-Si是以PECVD（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition；

　　Flexible display使用有机薄膜电晶体（Organic Thin Film Transistors；OTFT），有机材料最大的好处，就是制程可以在不到100℃的低温下进行。

生命周期过短，制程面临挑战

　　进一步说明，有机材料的主要制程，包括一是热蒸度（Thermo Evaporation），另一是溶液制程（Solution Process），该制程主要技术是旋转涂布（Spin Coating）和印刷（Printing），印刷包括喷墨印（Inkjet Printing）、网印（Screen Printing）和接触印（Contact Printing），这些制程都可以在低温下进行。因此若使用有机材料，基板可以改采可弯曲的塑胶材质。

　　制程上并不成问题，主要问题是OTFT的载子移动率（mobility）太低，而且对环境变化非常敏感，遇空气中的水气和氧气都会产生反应，若没做适当的保护，往往会在1个月内就会产生变化而失效。因此，如何提升mobility和保持稳定，就成为厂商努力的方向。

　　这方面的技术在2005年有相当大的突破，杜邦（DuPont）开发出较佳的OTFT材料，在大气之下1个月以上，仍能够保持稳定，加上封装技术，可以使其稳定度乘上10倍，甚至100倍，就能使产品寿命延长到1年甚至10年。若能达到10年，对一般消费性电子产品来说就相当足够。

有机材料成本降低，带来另类应用

　　有机材料在2005年还有另外一个很大的进展在这里顺带一提，就是在材料和元件的改善下，美国开发出使用RFID取代现有的条码；即使用印刷制程，将有机材料印制在可乐等消耗性产品上，因此不仅消费者结帐时不需排队，只需用微波即可，对于零售企业仓储管理也有很大的帮助。由于材料成本较高，过去面临商品化的难题；不过现在技术有所突破，成本可以降至2美分以下。

　　OTFT采用的有机半导体材料，包括小分子（Small）和高分子（Polymer）等，前者就是目前较主流的有机发光二极体（OLED），由美国主导，后者PLED由欧洲主导。

　　OLED搭配OTFT早在1999年就有厂商提出，技术发展较为成熟；PLED主要则是欧洲卡在小分子已有柯达（Kodak）专利问题，所自行开发出来的另一套技术，目前发展也较不成熟。

　　可挠式显示器也有可能藉由另一种不同的技术实现，即是采用发光二极体（LED）搭配金属箔板做为基板。因为金属材质具延展性，在0.1mm下极薄时具备可挠曲的特性，而LED作为光源最大的障碍就是过热问题，金属材质又可以把热散出去。

　　这个方法的好处，一是LED为固态元件，较有机元件稳定得多；二是金属箔板材料成本低，强度高，并且可以直接把TFT制作上去，因此LED是以主动方式来驱动。不过这方面的研究相对于上述采用OLED搭配OTFT，则相对少了许多。

　　笔者认为：就整个软性电子发展来看，软性电子还处在即将产业化的前夜，仍然还存在很多的技术瓶颈，对于材料、工艺、设计等还处在研究和探索的阶段。过高的工作电压、较低的载子迁移率、不稳定的材料与组件特性、缺乏互补式晶体管技术及组件模型等都使材料、工艺的使用均有较多的不确定性。

　　而在产品方面，软性电子产品因采用有机材料，结构特性较松散，产品寿命较短，按每天使用5个小时推算，1～2年内产品的寿命就到期了，在生产和使用中也比较容易损坏，目前生产设备不成熟、产品成品率低、成本和价格较高等等，这些都阻碍了产品的普及化。

　　此外，软性电子技术的研发还需要整合多种高科技技术，如奈米电子、半导体构装、平面显示和微机电技术等，产业间的合作和利益模式均未明确，产业链如何构造还未明朗，因此，从目前来看，商业化的步伐似乎不如预期，即便是实现了产品化的技术，也仅被用于有限的用途上。

　　因此，整体而言，国际上在软性电子领域的研究尚在起步阶段，拥有极大的技术突破和专利申请空间。