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顯示器解析/軟性顯示器 我開啟新「視」界

2010/10/25  【聯合報╱本報記者李青霖】


新型電子器,各國爭相研發,圖中為日本產品。(法新社)

網路流傳一則廣告:上班族晨起,邊用早餐邊使用iPAD電腦閱讀,突然飛來一隻蒼蠅,這人一急,拿起輕巧的iPAD拍擊蒼蠅,電腦應聲碎裂。

如果電腦變成一捲,這種情況保證不會發生。這不是夢,而且距離大家的生活真的不遠,全因工研院研發成功超薄軟性螢幕「多用途軟性電子基板(FlexUPD)」技術;這項技術,剛摘下華爾街日報「全球科技創新獎」金獎。

創意來源 台灣潤餅


工研院開發的多用途軟性電子基板,約僅0.01公分,像潤餅皮一樣,容易取下。 記者李青霖/攝影



軟性電子基板是未來趨勢,世界各科研單位都積極突破技術瓶頸,工研院拔頭籌;奇妙的是,在關鍵技術上,研究人員創意來源,竟是新竹城隍廟邊的台灣傳統小吃:潤餅。

工研院從2006年開始,以軟性顯示器產業鏈的發展為主軸,陸續整合了包括材料、製程、系統整合與設備開發人才,投入相關研究;不過,軟性電子基板技術困難重重,除了必須在0.01公分的薄片上,置入電晶體元件和線路外,還須保證加工過程,塑膠片不會變形,以及最後如何迅速取下。

「多用途軟性基板技術」計畫主持人李正中說,為了讓軟性顯示器可以像電腦螢幕一樣,播放影像,關鍵技術之一是如何在基板上,製備電晶體。

一開始,研究人員自坊間購買現成塑膠片,塗膠後,貼在玻璃載板上,送到生產線,再進行電晶體與發光二極體加工。

不銹鋼基板 效果差

問題來了,這些基板都出現捲曲、位移,致電路偏移、電晶體元件失效;有時塑膠片會與玻璃基板剝離,有時又黏太緊,撕不開,太用力,做好的顯示器又報銷。研究人員還想過用不銹鋼基板取代玻璃,但效果不彰。

家住新竹城隍廟邊的李正中,從小愛吃廟旁賣的潤餅,他在和材料與化學所組長李宗銘及研究團隊討論時,突然腦子裡出現店家做「潤餅皮」的樣子,靈機一動,「我們可以試看看」。

潤餅皮非常薄,老闆必須熟練的將麵糰,抹在熱烤盤上,瞬間成型,潤餅皮既不沾鍋,又可很快取出,除材料調得適當,另一關鍵是老闆抹麵糰前,會在鍋面上一層油。

高分子材料 當中介

「我們自己調塑膠液好了」李正中說;研究人員以(Pi Polyimide,聚亞醯胺)塑膠原料調成液狀,塗在一般玻璃板上,再進烘箱烘乾成「塑膠皮」,黏在玻璃基板上,進行加工。

為了讓膠皮與玻璃容易分離,研究人員又以高分子材料,作出無黏著力的「離形層」當中介層,就像潤餅皮與烤盤間那層油作用一樣。

果然,加工完成的軟性顯示器,只要從角落切一下,就能完整取下來,「跟取潤餅皮一樣容易」;2008年這個團隊因離形層的突破,進度飛猛,今年終於拿下大獎。

全球專利 申請95件

工研院發表的6吋彩色超薄軟性螢幕,厚度僅0.01公分,「彎曲半徑達5公分以下,亮度150nits」,螢幕經過1萬5千次反覆捲曲測試,播放動畫功能,絲毫不受影響,已申請95件全球專利。

工研院副院長兼材化所長劉仲明說,國際大廠多半使用金屬箔片作基板,或以「雷射」取下基板,工研院的創新技術已大幅超前,且技術簡單、成本低,很快融入國內面板廠製程。

工研院顯示中心研發副組長張悠揚與何家充說,一開始設計製程,就以國內面板業為考量,目前實驗室試產的軟性塑膠基板,以2.5代廠生產線為本,在37x47公分的玻璃基板上,做出35x45公分的軟性塑膠基板。

繁複製程 大幅縮減

軟性電子基板可自動化生產;塑膠液注入原料槽後,透過一個扁平噴頭,將塑膠液噴塗在玻璃載板上,然後烘乾,接著進行光罩,一道光罩包含鍍膜、上光阻、曝光、顯影、蝕刻、去光阻等6道程序,總共四次光罩,等於經過24道程序,最後再進行OLED蒸鍍及塗保護膜,「大約二到四周完成一片」,可想見過程的繁複。

工研院已和國內重要面板廠合作商品化,預計明年下半年試量產,開發中小尺寸的軟性電子顯示器;「這是顯示器的一項革命」李正中說。

半導體產業因為矽晶圓開發成功,蓬勃發展;面板業因康寧開發了無鹼玻璃技術,成全球重要產業;他說,工研院軟性電子基板技術成功,也將大幅縮減軟性顯示器商品化時程,更將大大影響人類未來生活型態與樣貌。
朝陽日盛晴無雲
農稼豐收彩雲天

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