柔性顯示技術(shù)工藝

塑膠基板特性佳　尺寸穩(wěn)定性為最大挑戰(zhàn)

塑膠基板材料多是有機(jī)高分子，在應(yīng)用上最符合柔性顯示器的概念。選擇塑膠基板材料時(shí)，其機(jī)械、光學(xué)或熱性質(zhì)必須能符合顯示器的要求，例如為滿(mǎn)足較高的加工或操作溫度，熱膨脹系數(shù)必須要小;光穿透率需大于90%;好的表面性質(zhì)利于表面薄膜的成形及對(duì)于一些常用的有機(jī)溶劑有一定的抵抗能力。此外若應(yīng)用在液晶顯示器時(shí)必須具有低的雙折射率，表1為目前較常用于制作柔性顯示器的塑膠基板。在顯示器的工藝中，由于有些步驟需要在較高溫的環(huán)境下完成，因此塑膠基板在高溫下的材料或尺寸穩(wěn)定性成為極重要的參考條件。

玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)即物質(zhì)在特定溫度下加熱，體積以一定的速率增加，當(dāng)溫度到達(dá)玻璃轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，不但分子速率增加且體積膨脹曲線也不連續(xù)。對(duì)于無(wú)定形高分子在Tg以下的行為類(lèi)似玻璃，而當(dāng)溫度上升至Tg以上時(shí)，則其轉(zhuǎn)變成柔軟類(lèi)似橡膠的性質(zhì)。對(duì)于柔性顯示器的塑膠基板而言，玻璃轉(zhuǎn)變溫度可視為制造程序中尺寸穩(wěn)定性所能容忍的最高溫度。即使在表1中，部分高分子基板的玻璃轉(zhuǎn)變溫度都大于200℃，但與玻璃基板比起來(lái)，其熱膨脹系數(shù)仍大得多(>50 ppm/℃)，這種情況下，尺寸穩(wěn)定性成為塑膠基板柔性顯示器工藝中的最大挑戰(zhàn)。尺寸變化過(guò)大使得光罩對(duì)位變得極為困難，也限制了晶體管設(shè)計(jì)的大小，同時(shí)容易在有機(jī)與無(wú)機(jī)材料層界面間產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致在彎曲時(shí)造成層與層間的剝離。

目前對(duì)此問(wèn)題的解決方式是先對(duì)塑膠基板作熱處理(Annealing)，在工藝開(kāi)始前，塑膠基板經(jīng)過(guò)數(shù)次熱周期使其在冷卻后尺寸收縮率降至數(shù)個(gè)ppm后再進(jìn)行后續(xù)工藝。除尺寸穩(wěn)定性外，在室溫下水氣對(duì)一般塑膠基材的滲透率約為0.1～1g/m2/day，遠(yuǎn)大于玻璃基板的10-5g/m2/day。有機(jī)發(fā)光器件的操作壽命對(duì)水氣及氧氣的存在非常敏感，因此塑膠基板阻隔水氧能力會(huì)嚴(yán)重影響有機(jī)發(fā)光器件的壽命，在塑膠基板上鍍Barrier Layer達(dá)到阻水氧功能為目前的主要做法。美國(guó)Vitex Systems公司研發(fā)由無(wú)機(jī)層與有機(jī)層交錯(cuò)組合而成的多層結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為Barix Coating，可達(dá)到水氣與氧氣滲透度分別小于10-5g/m2/day及10-3 cc/m2/day atm，這是目前文獻(xiàn)上阻隔水氣與氧氣滲透度最佳的工藝。

塑膠基板上的薄膜晶體管工藝

顯示器依據(jù)驅(qū)動(dòng)方式可分為無(wú)源矩陣式與有源矩陣式兩種，隨著人們對(duì)顯示器的需求向大尺寸與高分辨率方向發(fā)展，有源驅(qū)動(dòng)顯示器已成為平面顯示器的主流趨勢(shì)。有源式柔性顯示器就材料而言可分為非晶硅(A-Si)、多晶硅(Poly-Si)及有機(jī)(Organic)等薄膜晶體管。就工藝方法來(lái)說(shuō)，目前其技術(shù)可分為兩種，一為直接技術(shù)(Direct Technology)，即直接在塑膠基板上制作薄膜晶體管，另一種為轉(zhuǎn)貼技術(shù)(Transfer Technology)。

直接技術(shù)需以低溫工藝進(jìn)行

直接技術(shù)受限于塑膠基板的耐熱性，整個(gè)工藝必須低溫進(jìn)行才不至于損傷基板。表2為不同薄膜晶體管工藝溫度比較。目前美國(guó)的FlexICs已在塑膠基板上成功制作出低溫多晶硅的薄膜晶體管數(shù)組，工藝溫度低于115℃。Samaung Electrics則是在PES基板上制作a-Si TFT，其元器件特性遷移率(Mobility)可達(dá)0.4 cm2/V-sec，所有工藝溫度也低于150℃。

此外，選擇有機(jī)半導(dǎo)體材料制作有機(jī)薄膜晶體管也吸引了許多研究機(jī)構(gòu)投入相關(guān)研發(fā)。就分子結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，有機(jī)半導(dǎo)體材料可分為小分子與高分子兩種。Pentacene是最常被采用的小分子有機(jī)半導(dǎo)體材料，它可在80～100℃下直接蒸鍍?cè)谒苣z基板上，遷移率達(dá)0.3～2.2 cm2/V-sec的元器件已成功制作出來(lái)，但工藝中需利用到昂貴的真空設(shè)備，且晶體管數(shù)組的尺寸無(wú)法作大是其亟需克服的問(wèn)題。

不同于小分子有機(jī)半導(dǎo)體材料，高分子有機(jī)半導(dǎo)體材料可溶于部分有機(jī)溶劑中，故可以液體形式進(jìn)行加工。目前主要的高分子有機(jī)半導(dǎo)體材料有Dihexyl-hexithiophene(DH6T)、Dihexylanthra-dithiophene(DHADT)、Poly(3-hexythiophene)(P3HT)、Poly-9(9dioctylfluorene-co-bithiophene)(F8T2)等。其中P3HT因在大氣環(huán)境下較為穩(wěn)定且遷移率較高而引起較多的注意。溶液工藝(Solution Process)制作方法相對(duì)簡(jiǎn)單且成本較低，比較符合柔性顯示器的工藝概念。

目前以噴墨法(Inkjet Printing)在塑膠基板上直接制作有機(jī)薄膜晶體管為主要發(fā)展方向，圖1為噴墨工藝示意圖，Lucent及DuPont等公司都有相關(guān)的研究，Xerox也在2004年4月發(fā)表以其自行開(kāi)發(fā)的有機(jī)半導(dǎo)體(Organic Semiconductor Ink)搭配噴墨法，在PES基板上制作出208×208的OTFT數(shù)組。圖2為其Organic Semiconductor分子結(jié)構(gòu)，此研究的突破點(diǎn)在于其有機(jī)半導(dǎo)體可在低溫及大氣環(huán)境下加工，且因有機(jī)半導(dǎo)體分子具有Alky Group側(cè)鏈，若將此Ink噴印在處理后的PI上，分子排列較為規(guī)則且有方向性，具有Self-assembling的特點(diǎn)，其元器件特性遷移率達(dá)0.2 cm2/V-sec且開(kāi)關(guān)頻率(on/off ratio)達(dá)108。

轉(zhuǎn)貼技術(shù)通過(guò)玻璃基板作為轉(zhuǎn)載介質(zhì)

轉(zhuǎn)貼技術(shù)是制作薄膜晶體管時(shí)避免塑膠基板尺寸變異的另一種方法，它先在玻璃基板上制作薄膜晶體管，再轉(zhuǎn)貼到塑膠基板上。整個(gè)工藝包含下列幾個(gè)步驟：

◆在玻璃基板上制作一Sacrificial Stopper Layer。

◆在此層上制作薄膜晶體管

◆將含薄膜晶體管的玻璃基板黏在

暫時(shí)的塑膠載具上

◆移除玻璃基板

去除Sacrificial Stopper Layer

貼上另一塑膠基板

移除塑膠載具

整個(gè)工藝如圖3所示。Seiko-Epson與Sony均采用上述方法在塑膠基板上制作a-Si TFT，但目前并沒(méi)有商品化的產(chǎn)品問(wèn)世。

LCD、OLED及電泳顯示為主流柔性顯示技術(shù)

目前主要有LCD、OLED及電泳顯示等三種技術(shù)可應(yīng)用在柔性顯示器上?，F(xiàn)階段而言，由于LCD相關(guān)研究及機(jī)臺(tái)設(shè)備較為成熟而較占優(yōu)勢(shì);OLED顯示機(jī)制上的特性極適合顯示器的應(yīng)用;電泳顯示因具有雙穩(wěn)態(tài)及省電優(yōu)點(diǎn)，在特定的用途上(如電子紙、電子書(shū)、電子標(biāo)簽等)較有市場(chǎng)。

OLED為柔性顯示最佳介質(zhì)　阻水氧效能為首要挑戰(zhàn)

全球有許多公司投入OLED顯示器技術(shù)的研究，其中日本專(zhuān)注于小分子系統(tǒng)材料(Small Moleculer Material)的有機(jī)發(fā)光顯示器(OLED)，而歐美則專(zhuān)注于高分子系統(tǒng)材料(Polymer Material)的有機(jī)發(fā)光顯示器(PLED)。

OLED由于顯示上沒(méi)有視角及間隙問(wèn)題，并且有良好的顏色表現(xiàn)度及適合Solution-Processing的特點(diǎn)，被認(rèn)為是柔性顯示器最佳的顯示介質(zhì)。盡管如此，OLED在應(yīng)用于柔性顯示器前仍有問(wèn)題需克服。首先，OLED的壽命對(duì)水氣及氧氣的存在非常敏感，而塑膠基材最大的缺點(diǎn)就是水氧阻隔能力差，因此如何在塑膠基材上做處理，使其具有很好的阻隔水氧能力是OLED應(yīng)用于可彎曲顯示器的首要挑戰(zhàn)。

目前OLED工藝尚未成熟，許多開(kāi)發(fā)OLED產(chǎn)品的公司都有正品率不高的問(wèn)題。此外，便攜式產(chǎn)品是柔性顯示器重要的市場(chǎng)，耗電量一直是選擇柔性顯示技術(shù)的重要考慮因素，而與需要背光或彩色濾光片的LCD技術(shù)相比，OLED耗電量相對(duì)較高，且OLED屬于電流驅(qū)動(dòng)(Current-driven)元器件，在大面積或高分辨率顯示器中需要有源式驅(qū)動(dòng)。有鑒于此，在現(xiàn)有的TFT柔性背板技術(shù)成熟前，OLED仍無(wú)法真正進(jìn)入柔性顯示器的市場(chǎng)。

目前OLED/PLED柔性顯示器的開(kāi)發(fā)情況如下：DaiNippon Printing開(kāi)發(fā)以Roll-to-Roll工藝在塑膠基板上制作PLED;Dupont Display開(kāi)發(fā)出1.5英寸96×64的PMOLED;Seiko-Epson在2000年以O(shè)LED搭配轉(zhuǎn)印法制作的LTPS TFT塑膠背板發(fā)表出第一個(gè)AMOLED，目前該公司也投入噴墨法制作PLED的開(kāi)發(fā);Pioneer發(fā)表2英寸128×64的OLED;Universal Display Corp.(UDC)則投入OLED的研究，圖4是UDC展示的塑膠基板的有機(jī)發(fā)光顯示器。

液晶顯示需注意基板彎曲后的影響

液晶一般以下列幾種物理機(jī)制來(lái)調(diào)變光的強(qiáng)度：改變光的相位差(Phase Retardation)、旋轉(zhuǎn)光的極化態(tài)(Polarization Rotation)、吸收(Absorption)、散射(Scattering)及布拉格反射(Bragg Reflection)。前兩種顯示模式需加偏光板，而后三者則反之。就柔性顯示器的應(yīng)用面來(lái)看，彎曲時(shí)基板間的間隙易受形變而改變，因此在選擇液晶顯示模式時(shí)，可采用比較不受間隙影響的顯示原理，如吸收、散射與布拉格反射等三種。若選擇改變光的相位差或極化態(tài)的顯示模式時(shí)，則需要在顯示元器件中增加支撐間隙的結(jié)構(gòu)。此外，由于液晶不同于OLED無(wú)法自行發(fā)光，若選擇反射式顯示模式，操作時(shí)可不需背光源的元器件。驅(qū)動(dòng)方面，若能提供雙穩(wěn)態(tài)(Bistable)將大幅提升省電效果。下面介紹幾種極具潛力的液晶顯示模式：

膽固醇液晶具雙穩(wěn)態(tài)特性

膽固醇(Cholesteric)液晶是“多層向列型液晶”(Nematic)的一種變形結(jié)構(gòu)，借助添加的旋光液晶分子(Chiral)，使分子導(dǎo)軸的指向在空間中垂直某個(gè)方向做螺旋的周期(P)變化，當(dāng)入射波長(zhǎng)符合Bragg反射時(shí)，入射光中的左旋或右旋光將被反射。

利用“高分子穩(wěn)定”(Polymer Stabilized)或“表面穩(wěn)定”(Surface Stabilized)可以達(dá)到雙穩(wěn)態(tài)PSCT或SSCT，即在沒(méi)有外加電場(chǎng)的狀況下達(dá)到Planar State與Focal Conic state兩個(gè)穩(wěn)定態(tài)(圖5)。在Planar State時(shí)，膽固醇液晶的周期性排列如同晶體的規(guī)則晶格排列，入射光中滿(mǎn)足Bragg繞射條件的光波長(zhǎng)將會(huì)形成建設(shè)性干涉，而將該波長(zhǎng)的入射光反射回來(lái)，此時(shí)為亮狀態(tài)。在focal conic state時(shí)，由于膽固醇液晶將呈現(xiàn)不規(guī)則排列，會(huì)散射入射光。在驅(qū)動(dòng)后不需要電壓即可維持圖像的顯示，耗電量非常低。同時(shí)，這種顯示機(jī)制受上下板間距的影響較小，具有發(fā)展成為雙穩(wěn)態(tài)可彎曲式顯示器的潛力。圖6為Philips公司在2002年SID所展出的可彎曲式膽固醇液晶顯示器，其總厚度為250μm。

高分子分布型具有固態(tài)材料可靠性

目前高分子分布型顯示模式的主要做法是將高分子單體與液晶混合成等方向性的溶液，利用熱或光的方式使高分子單體進(jìn)行聚合反應(yīng)，聚合過(guò)程中單體與液晶間溶解度降低而生成分離，最后液晶以微滴形態(tài)均勻分散在高分子基材中，其結(jié)構(gòu)如圖7所示。適當(dāng)選擇Polymer及LC的折射率，可在未加電壓時(shí)呈現(xiàn)的乳白色散射態(tài)(無(wú)視角問(wèn)題)及加電壓時(shí)的透明態(tài)(加背面吸收板)達(dá)到亮暗顯示的效果。

由于高分子分散型液晶薄膜屬于固態(tài)顯示元器件，故具有固態(tài)材料的可靠性，破損也不影響其顯示功能，且無(wú)封裝問(wèn)題。此外，其顯示時(shí)不需偏光板也不需對(duì)液晶分子作適當(dāng)配向，但此顯示模式的缺點(diǎn)，如驅(qū)動(dòng)電壓過(guò)高、對(duì)比偏低及反應(yīng)速度過(guò)慢等問(wèn)題依然有待解決。Eastman-Kodark公司在2004年的SID中發(fā)表以印刷及涂布的方式制作出微膠囊化膽固醇液晶的高分子分散液晶膜，其優(yōu)點(diǎn)為結(jié)合膽固醇液晶的雙穩(wěn)態(tài)及高分子分散液晶膜的加工便利性，圖8及圖9分別為其展示品及工藝示意圖。

主從型液晶顯示模式

主從型(Guest-Host Mode)是以液晶為主，添加少量二色性染料為從，通用棒狀二色向染料(Dichroic Dyes)分子對(duì)垂直分子軸的偏光幾乎不吸收，但對(duì)于平行于分子軸的偏光可吸收特定色光，當(dāng)白光通過(guò)時(shí)則只有其互補(bǔ)色光能通過(guò)，在沒(méi)有外加電壓時(shí)，如圖10(a)所示，入射白光經(jīng)過(guò)液晶及染料層后，極化方向與分子軸平行部分色光被吸收，通過(guò)為互補(bǔ)色光;當(dāng)外加一偏壓時(shí)，如圖9(b)所示，液晶分子與染料分子都轉(zhuǎn)成垂直面板，分子軸與入射光極化方向垂直不吸收，出射光仍為白光。

大日本印刷公司提出了微膠囊主從型技術(shù)，如此可經(jīng)厚膜印刷于塑膠基板上。工研院電子所與化工所也合作成功利用為膠囊化技術(shù)搭配主從型液晶顯示技術(shù)，制作出黑白可彎曲式顯示器，如圖11所示。

高分子墻液晶解決高端產(chǎn)品開(kāi)發(fā)困境

在上述應(yīng)用于柔性顯示器的液晶模式中，雖顯示機(jī)制受間隙改變的影響較小，但對(duì)比大約在10～20，故僅適合低端產(chǎn)品的應(yīng)用。若要達(dá)到較好的顯示質(zhì)量，仍需選擇搭配偏光板的顯示模式，但通常這種模式的顯示質(zhì)量受間隙改變的影響極大。為克服這個(gè)問(wèn)題，利用高分子墻作為支撐液晶盒(LC Cell)間隙的概念應(yīng)運(yùn)而生。其制作流程是先將LC與高分子單體的混合溶夜填充至已有配向功能的Cell中，再利用光罩將已組裝好的Cell進(jìn)行UV曝光，借助聚合引發(fā)相分離方式，形成Polymer-Rich的Polymer Wall及LC-Rich區(qū)域。2002年SID會(huì)場(chǎng)上，NHK發(fā)表利用FLC與Polymer之間的相分離機(jī)制制作具有Polymer Wall及Polymer Network的Flexible Display，整體架構(gòu)如圖12所示，由于Polymer Wall會(huì)影響LC排列，所以整體的對(duì)比只有100：1，其顯示效果如圖13所示。

工研院電子所也利用向列型液晶搭配高分子墻，成功開(kāi)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(guò)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(chēng)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(chēng)，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(chēng)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(chēng)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(mǎn)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(chēng)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(lái)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(shū)(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(huà)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(guò)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(chēng)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(chēng)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(chēng)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。

乳膠系統(tǒng)是由兩性分子(Amphiphilic Compound)在水性或油性溶液中凝聚而形成的復(fù)雜超原子結(jié)構(gòu)。兩性分子指的是一端具有親油性基而另一端具有親水性基的長(zhǎng)煉形分子。在親水系統(tǒng)中，由于疏水效應(yīng)的作用，兩性分子的親油端會(huì)互相聚集，而形成僅由親水端和水性溶液接觸的微胞;相反的，在親油系統(tǒng)中，兩性分子的親水端互相聚集，形成由親油端和油性溶液接觸的微胞，即此時(shí)的微胞內(nèi)多是親水性的離子基，對(duì)他們而言，靜電作用力顯得重要得多。

逆乳膠的幾何構(gòu)造可以多樣化(圖25)，如球形、柱形、蟲(chóng)形、雙層或多層結(jié)構(gòu)。將逆乳膠系統(tǒng)應(yīng)用在顯示技術(shù)時(shí)，必須注意它在熱力學(xué)上必須是穩(wěn)定的、微胞不會(huì)沉降也不會(huì)分解的，同時(shí)要能夠利用電場(chǎng)的調(diào)變來(lái)驅(qū)動(dòng)。

REED的構(gòu)造是由兩片鍍上ITO電極的玻璃基板，中間注入逆乳膠溶液，選擇極性染料使極性相(也就是微胞內(nèi)部)呈現(xiàn)色彩。在適當(dāng)?shù)碾妶?chǎng)強(qiáng)度及頻率下，控制微胞均勻分布在較寬的電極上或均勻分布在溶液中，可使顯示器呈現(xiàn)微胞內(nèi)染料的色彩;也可以利用電場(chǎng)的強(qiáng)度與頻率，控制微胞聚集在較窄的電極使顯示器面版呈現(xiàn)透明狀態(tài)。Zikon公司制作的試片上下板間距為50～80μm、驅(qū)動(dòng)電壓30～60V、最大穿透率70%，對(duì)比5且反應(yīng)時(shí)間約50ms。

OLED、電泳介質(zhì)特性佳　LCD產(chǎn)業(yè)成熟較具發(fā)展優(yōu)勢(shì)

一般說(shuō)來(lái)，可彎曲顯示器目前可分為四類(lèi)顯示器，如超薄平面顯示器(Flat Thin Displays)、可彎曲顯示器(Curved Displays)、可彎曲顯示器(Display on Flexible Devices)及可卷曲顯示器(Roll-Up Display)，其最終顯示器趨向可卷曲顯示器。綜合上述的顯示技術(shù)，由于液晶顯示器在工藝、設(shè)備的開(kāi)發(fā)及基礎(chǔ)研究相當(dāng)完整，且在玻璃基板上已屬于相當(dāng)成熟的產(chǎn)業(yè)，加上部分產(chǎn)品應(yīng)用在硬質(zhì)塑膠基板上，因此現(xiàn)階段要將液晶的顯示模式套用在柔性塑膠基板時(shí)所需的資源相對(duì)較少。

日本主要開(kāi)發(fā)柔性顯示器的廠商目前仍選擇液晶作為顯示介質(zhì)。但由于液晶顯示機(jī)制上先天的限制，在最后柔性顯示器開(kāi)發(fā)日期上仍有可能被自發(fā)光且具彩色化的OLED/PLED或工藝較簡(jiǎn)單的電泳顯示器替換。OLED/PLED則因具備自發(fā)光、快速反應(yīng)、彩色化及無(wú)視角的問(wèn)題，在柔性顯示器的應(yīng)用上有很大的機(jī)會(huì)，但是由于目前制作OLED/PLED的廠商仍致力于玻璃基板的量產(chǎn)，相對(duì)在投入柔性顯示器開(kāi)發(fā)的能量較少，因此在短期不易看到商品化的產(chǎn)品。

電泳顯示器的發(fā)展已漸成熟，沒(méi)有視角限制、圖像記憶能力佳相當(dāng)適合柔性顯示器的應(yīng)用，幾乎所有開(kāi)發(fā)電泳顯示器的公司看重的也是柔性顯示器的這部分市場(chǎng)，但其弱點(diǎn)是對(duì)比度表現(xiàn)平平，反應(yīng)時(shí)間相對(duì)緩慢，彩色化技術(shù)仍然沒(méi)有成熟解決方案。

圖26是Stanford Resources對(duì)于柔性顯示器應(yīng)用市場(chǎng)的預(yù)測(cè)及分析，短中期來(lái)看，柔性顯示器的應(yīng)用仍以中低端及低價(jià)產(chǎn)品為主，如電子標(biāo)簽、廣告看板、汽車(chē)用顯示器及智能卡(Smart card)。長(zhǎng)期而言，若柔性顯示器的顯示質(zhì)量可與現(xiàn)在的顯示器媲美時(shí)，除可激發(fā)更多的設(shè)計(jì)概念及新興應(yīng)用產(chǎn)品外，在成本及價(jià)格的考慮下，也有可能替換現(xiàn)有的市場(chǎng)，或達(dá)到類(lèi)紙的特性時(shí)，也將有可能替換紙的市場(chǎng)。如此龐大的商機(jī)將是促使柔性顯示技術(shù)不斷提升的最大動(dòng)力。