柔性顯示技術(shù)工藝

工研院電子所也利用向列型液晶搭配高分子墻，成功開發(fā)出穿透式薄型/柔性液晶顯元器件(軟膜顯示，F(xiàn)ilm-Like Display)，元器件具有極佳的柔軟度，在顯示質(zhì)量表現(xiàn)上對(duì)比可大于100，如圖14所示。

2004年，Philips利用相同的概念提出新的工藝方式，利用平板印刷(Offset Printing)方式，在配向膜上制作出Adhesion Promoter，如圖15(a)，接著涂布一層液晶與高分子單體的混合溶液，如圖15(b)，最后在不需外加光罩的條件下進(jìn)行全面曝光而形成高分子壁及液晶Domain的單基板液晶顯示器，如圖15(c)，圖16為其展品。

此外，Philips也在2004的SID中發(fā)表彩色化STN柔性液晶顯示器，其結(jié)構(gòu)與一般玻璃基板的STN液晶顯示器一樣，但在工藝上，彩色濾光片是先在玻璃上完成后再轉(zhuǎn)印至塑膠(PC)基板上，且液晶盒中的間隙質(zhì)是以黃光工藝(Photo Spacer)替換常規(guī)的灑布工藝。其結(jié)構(gòu)及產(chǎn)品如圖17所示。

電泳顯示器通過帶電膠體懸浮液達(dá)到顯示效果

以電泳效應(yīng)制作顯示器的概念在20世紀(jì)60年代末期興起，是一種非自發(fā)光的反射式顯示器，這里先了解什么是膠體懸浮液。

二相系統(tǒng)是最單純的膠體分散溶液，分別由膠體粒子(直徑范圍在10-6～10-9米的粒子)組成的分散相以及分散粒子分布的介質(zhì)，稱為分散介質(zhì)或連續(xù)相。分散相和分散介質(zhì)根據(jù)狀態(tài)不同會(huì)有不同的名稱，如表3。

目前業(yè)界正在研發(fā)中的顯示器所使用的有以固體為分散相、液體為分散介質(zhì)的膠體懸浮液系統(tǒng)，稱為電泳顯示器(Electrophoretic Display,EPD)，以及分散相與分散介質(zhì)都是液體的乳膠系統(tǒng)，稱為逆乳膠電泳顯示器(Reverse-Emulsion Electrophoretic Display,REED)。原理大致相似，先調(diào)制出具有不同顏色的分散相及分散介質(zhì)的膠體分散溶液，再利用分散粒子的表面特性與分散介質(zhì)的交互作用，使粒子表面帶電，由于整個(gè)系統(tǒng)必須滿足電中性條件，故分散介質(zhì)和粒子的交界面附近必然存在一電性相反但電量相等的結(jié)構(gòu)，這個(gè)表面固定電荷與鄰近介質(zhì)的電子云構(gòu)造，被稱為電雙層。借助控制外加電場(chǎng)的大小及方向可控制粒子泳動(dòng)的速度與位置。將調(diào)制完成的膠體分散溶液封裝在具有電極設(shè)計(jì)的上下基板間，便可利用電場(chǎng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，若粒子位于可視面上，所看到的便是粒子的顏色，若粒子位于不可視面，則看到的會(huì)是分散介質(zhì)的顏色，有了這樣的調(diào)變機(jī)制，就可以用來制作顯示器。

微膠囊化的電子油墨技術(shù)

Eink公司的電泳顯示技術(shù)的研發(fā)進(jìn)度最快也最成熟，主要的關(guān)鍵技術(shù)源自于他們?cè)?997年SID會(huì)議中所發(fā)表的電子油墨制造技術(shù)，原理如圖18所示。

微膠囊化的電子油墨技術(shù)是將含有兩種分別為黑色與白色且電性相反的分散粒子的膠體懸浮液膠囊化后，再將膠囊與黏著劑混合制成電子油墨的技術(shù)。這些微膠囊的體積平均直徑約為70μm，將電子油墨以精密涂布技術(shù)制作在上下電極板間，并且控制電子油墨的厚度在100μm，利用電場(chǎng)方向的調(diào)變，即可改變可視面上附著的有色粒子，可看到不同的色彩變化。電子油墨膠囊化技術(shù)不但使工藝簡(jiǎn)化、分辨率可達(dá)到200ppi、白狀態(tài)反射率40%、對(duì)比度在10～15之間，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓為20V時(shí)，圖像切換時(shí)間為250ms，同時(shí)也具有灰階(Gray)顯示的能力。

Sony在2004年四月推出電子書(圖19)，結(jié)合E-ink的微膠囊化電子油墨技術(shù)、Toppan的前板組立與Phillips的TFT背板技術(shù)。大小為6英寸，分辨率170dpi，具有四個(gè)灰階，這個(gè)顯示機(jī)制具有雙穩(wěn)態(tài)特性，4個(gè)3號(hào)電池可以使用1萬(wàn)頁(yè)。E-ink的顯示技術(shù)在反射率及對(duì)比表現(xiàn)上已經(jīng)達(dá)到紙張的水平，但要達(dá)到動(dòng)態(tài)顯示效果，在反應(yīng)速度上還需再加強(qiáng)。

微杯化技術(shù)具有成卷式工藝特性

微杯(Microcup)化技術(shù)由Sipix公司研發(fā)，其顯示機(jī)制(圖20)以不同色彩的分散粒子與分散介質(zhì)做色彩的調(diào)變，目的在于以卷軸型(Rool-to-Roll Precision Coating)精密涂布技術(shù)在一條生產(chǎn)線上直接完成微杯工藝與面板的組裝(圖21)。

微杯的功能在于提供機(jī)械強(qiáng)度，使面板能夠承受彎曲變形而不會(huì)影響上下基板的間隙，同時(shí)也可限制微杯內(nèi)流體的流動(dòng)范圍，保持顯示畫面的均勻性，而且，當(dāng)將大面積切成小塊時(shí)也不會(huì)有漏液的情況。卷軸式的工藝提供快速大量的生產(chǎn)效率，而且易于制造大面積的產(chǎn)品，擁有很強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。參考圖22的樣品，其對(duì)比度可達(dá)15，在驅(qū)動(dòng)電壓為45V時(shí)反應(yīng)時(shí)間為200ms，圖中也顯示該樣品在切割后仍然可以正常表現(xiàn)。

粒子隱藏技術(shù)

粒子隱藏技術(shù)是以有色粒子和透明分散介質(zhì)組成膠體懸浮液，下基板使用和粒子形成對(duì)比的顏色，利用電極圖案的設(shè)計(jì)，控制粒子在可視面上分布的面積，若粒子散布在整個(gè)可視面上，則可看到粒子的色彩;若粒子被擠壓在相對(duì)狹小的區(qū)域或是吸附在側(cè)壁上時(shí)，可感受到的是下基板的顏色。

相關(guān)的技術(shù)有Canon公司的In-Plane Electrophoretic Display (IP-EPD)以及IBM公司的Lines/Plate Electrophoretic Display和Wall/Post Electrophoretic Display。Lines/Plate EPD和Wall/Post EPD的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖23所示。其中Lines/Plate的對(duì)比度達(dá)9.7、最大反射率61%，Wall/Post的對(duì)比度是11.3、最大反射率是71%。相對(duì)于報(bào)紙65%的反射率而言，這種模式已經(jīng)很接近軟膜水平了。

IP-EPD的原型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖24所示。電極分別設(shè)計(jì)在下基板和側(cè)壁內(nèi)，將黑色粒子驅(qū)動(dòng)到下基板電極(Displaying Electrode)時(shí)將看到黑色;將黑色粒子驅(qū)動(dòng)到側(cè)壁電極(Collecting Electrode)時(shí)看到的是白色的下基板。

此設(shè)計(jì)的光電特性為中對(duì)比度為8，白狀態(tài)的反射率可達(dá)到50%，在2003年IDRC會(huì)議中，Canon公司發(fā)表的樣品可在14V電壓驅(qū)動(dòng)下，達(dá)到100ms以下的反應(yīng)時(shí)間，同時(shí)他們也通過側(cè)壁電極高度的改變有效解決了殘影缺陷。

逆乳膠電泳顯示器

逆乳膠電泳顯示器(REED)是Zikon公司所研發(fā)的新型顯示模式，主要是利用逆乳膠的電泳特性達(dá)到顯示的目的。

一般而言，液-液膠體分散系統(tǒng)多稱為乳膠，但此處特別將分散相為水性溶液、分散介質(zhì)為油性溶液(即水在油中)的系統(tǒng)稱為逆乳膠;分散相為油性溶液、分散介質(zhì)為水性溶液(即油在水中)的系統(tǒng)稱為乳膠。兩種系統(tǒng)除了水相和油相的相對(duì)含量不同外，他們各自形成的作用力也因分子排列方向不同而迥異。