柔性顯示技術(shù)工藝

OLED由于顯示上沒有視角及間隙問題，并且有良好的顏色表現(xiàn)度及適合Solution-Processing的特點，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題需克服。首先，OLED的壽命對水氣及氧氣的存在非常敏感，而塑膠基材最大的缺點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，許多開發(fā)OLED產(chǎn)品的公司都有正品率不高的問題。此外，便攜式產(chǎn)品是柔性顯示器重要的市場，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耗電量相對較高，且OLED屬于電流驅(qū)動(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。有鑒于此，在現(xiàn)有的TFT柔性背板技術(shù)成熟前，OLED仍無法真正進(jìn)入柔性顯示器的市場。

目前OLED/PLED柔性顯示器的開發(fā)情況如下：DaiNippon Printing開發(fā)以Roll-to-Roll工藝在塑膠基板上制作PLED;Dupont Display開發(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AMOLED，目前該公司也投入噴墨法制作PLED的開發(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制來調(diào)變光的強度：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)用面來看，彎曲時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，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，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無法自行發(fā)光，若選擇反射式顯示模式，操作時可不需背光源的元器件。驅(qū)動方面，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方向做螺旋的周期(P)變化，當(dāng)入射波長符合Bragg反射時，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，即在沒有外加電場的狀況下達(dá)到Planar State與Focal Conic state兩個穩(wěn)定態(tài)(圖5)。在Planar State時，膽固醇液晶的周期性排列如同晶體的規(guī)則晶格排列，入射光中滿足Bragg繞射條件的光波長將會形成建設(shè)性干涉，而將該波長的入射光反射回來，此時為亮狀態(tài)。在focal conic state時，由于膽固醇液晶將呈現(xiàn)不規(guī)則排列，會散射入射光。在驅(qū)動后不需要電壓即可維持圖像的顯示，耗電量非常低。同時，這種顯示機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，可在未加電壓時呈現(xiàn)的乳白色散射態(tài)(無視角問題)及加電壓時的透明態(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，且無封裝問題。此外，其顯示時不需偏光板也不需對液晶分子作適當(dāng)配向，但此顯示模式的缺點，如驅(qū)動電壓過高、對比偏低及反應(yīng)速度過慢等問題依然有待解決。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)分子對垂直分子軸的偏光幾乎不吸收，但對于平行于分子軸的偏光可吸收特定色光，當(dāng)白光通過時則只有其互補色光能通過，在沒有外加電壓時，如圖10(a)所示，入射白光經(jīng)過液晶及染料層后，極化方向與分子軸平行部分色光被吸收，通過為互補色光;當(dāng)外加一偏壓時，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，雖顯示機制受間隙改變的影響較小，但對比大約在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。為克服這個問題，利用高分子墻作為支撐液晶盒(LC Cell)間隙的概念應(yīng)運而生。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會場上，NHK發(fā)表利用FLC與Polymer之間的相分離機制制作具有Polymer Wall及Polymer Network的Flexible Display，整體架構(gòu)如圖12所示，由于Polymer Wall會影響LC排列，所以整體的對比只有100：1，其顯示效果如圖13所示。