虽然大概从十年前开始,柔性显示器就已经成了电子产品和技术展会上的常客,但是直到今天,我们还从没有在商店的橱窗里看到过真正的产品。不过,这回它真的要来了:台湾工业技术研究院已经授权显示器和电子纸生产商友达光电使用他们的新技术,今年年内也许就会有柔性显示面板产品上市。
“工研院的这种新技术,也许将会改变世界”—这是《华尔街日报》邀请的独立评审团专家做出的评价。
这种叫做“多用途柔性电子基板显示器材料”、简称FlexUPD的新技术,在过去4个月中连续获得了《R＆D》杂志的R＆D100和《华尔街日报》科技创新金奖两项大奖。这两个奖项只发给全球范围内最有创意和最具有突破性的发明。有效而低成本地改进柔性显示面板的生产效率,显然能够满足这两个条件。
目前的几种柔性显示面板生产技术虽然各有特点,但也有一些相同之处,例如它们都需要在一个坚硬而平坦的硬质底座上粘合一层柔性基板,再在柔性基板上一层层地制作和放置电子元件以及各种面板,接好线路后再把完工的柔性显示面板从底座上撕下来。之所以这样做,是因为在精细的显示组件制作过程中,需要精确固定柔性基板的位置和平坦度,误差只能以微米来计算,以让电子元件之间不致错位。
这就要求柔性基板要能够稳固地和底座相结合;而在制作完成之后把柔性显示面板从底座上撕下来的过程,又要求基板能够容易地脱离底座。这样自相矛盾的要求很难达到,剥离柔性面板的时候往往会有轻微的变形,导致电子元件线路错位,良品率降低,而单件成本则会一路飙升。
柔性显示器当然会改变世界,但是需要更成熟的技术才行。
对于这个难题,过去有过一些解决方案。例如在硬质底座上真空沉积一层薄膜,在这层薄膜上放置基板和元件,最后连薄膜一起撕离;或者用激光从侧面蒸发一整层硬质底座以方便剥离等等。但是这些方法或者耗时过长,或者容易造成损伤,所以一直没有获得商品化的广泛应用。相比而言,FlexUPD技术则要方便得多。
工业研究院的李正中和李宗铭从做润饼的过程得到灵感,“如同在润饼与烤盘之间加入一层易撕的中介材料,让润饼可以顺利脱离烤盘而不受损”,工研院新闻发言人介绍说。润饼是台湾一种薄得像纸一样的烙饼。
润饼皮非常薄,制作者会熟练地把软面团抹在热炉板上,瞬间成型,润饼皮既不沾锅,又可以很快取出;除了材料本身,另一关键是制作者在炉板上抹面团前,会先抹上一层油。材料与化学所组长李宗铭觉得软性电子基板制程就要模仿这个过程。
FlexUPD通过在生产过程中添加一层叫做“离形层”的特殊材料,来满足生产柔性显示屏时的矛盾要求。在生产的时候,离形层通过粘着剂固定柔性基板和底座,以方便生产时的精确对位;而在完成所有的制程之后,只需要简单的切割工序,就能容易地把柔性面板和底座分开。在柔性显示面板的生产过程中,离形层的作用和纸杯蛋糕的纸杯很像。
在应用了FlexUPD技术的显示面板生产线上,首先会通过真空蒸镀或者网印的方式,在硬质底座上形成一层比面板面积略大的离形层,通常以聚对二甲基苯为原料。接着在离形层上涂刷环氧树脂之类的粘着剂,涂刷的面积要比离形层更大一些。随后就可以在粘着剂上放置柔性基板,进入传统的半导体制程,直到连接好供电和信号线路为止。
在制作完成之后将进入切割工序。只需要沿着离形层的边缘切割,整块柔性显示面板就能容易地脱离底座。硬质底座、离形层、粘着剂和柔性基板都有多种材料备选,剥离下来的柔性显示面板可能会和离形层粘接在一起,也可能与之分离;而底座上残留的粘着剂,可以使用激光来将之气化。
这种技术的重点在于寻找和开发性能最优的材料,不仅要能承受半导体器件生产过程中的高温和各类化学品,还要有足够的强度、足够的柔韧性以及够高的透光率。2006年开始,研发过程花费了研究人员四年多的时间,解决了若干难题,申请了超过百项专利,而最终的效果相当令人满意。“这项柔性显示器技术为制程提供了简易又一流的解决方案。”《华尔街日报》的评审专家之一、英国通讯传播委员会科技资源主席William Webb说。
除了能够大幅提高柔性显示面板的良品率之外,FlexUPD技术还有一个相当有吸引力的特性:传统的显示面板生产商不需要采购额外的设备就可以应用这套技术。它不仅可以用于柔性液晶面板,有机发光二极管（OLED）显示面板和电子纸面板也将会从这种技术中获益。
柔性显示器与传统显示器相比有很多优势:单位面积比较轻并且不容易损坏等等。
在最近的一次展示中,我们已经看到了使用这种技术生产的柔性超薄TFT液晶面板,使用聚酰亚胺基板,厚度只有0.1毫米,弯折半径可以小于5厘米,能够经历过万次的弯折而不受损。
看起来,卷轴式的PDA或者电子书阅读器已经不再遥远,而大幅面的壁挂柔性显示器也将会很快成为现实。
在2012年之前我们很有就能看到那款柔性显示设备,它很可能会是一部令人耳目一新的电子书阅读器;而在所有的IT产品中,没有比它更适合用来迎接新年的了。也许我们能够像携带普通报纸那样把它卷起来或对折。
