Ευέλικτη τεχνολογία για οθόνες E-paper μεγάλου μεγέθους
2025-08-27
Περίληψη
Για την υλοποίηση ενός εύκαμπτου e-paper μεγάλου μεγέθους, υπάρχουν βασικά τεχνολογικά ζητήματα της εύκαμπτης διαδικασίας, όπως η μέθοδος μεταφοράς και η θερμική σταθερότητα του υποστρώματος και της συσκευής. Έτσι, έχει αναπτυχθεί μια νέα μέθοδος μεταφοράς χρησιμοποιώντας ένα παχύ ανοξείδωτο χάλυβα υποστρώματα (STS430) που παρασκευάζονται με πολλαπλά στρώματα φραγμού, μαζί με την τεχνική χάραξης της πίσω πλευράς, προκειμένου να χρησιμοποιηθεί η τρέχουσα υποδομή LCD. Επίσης, έχει αναπτυχθεί μια σχετικά υψηλής θερμοκρασίας διαδικασία 250 °C για την επίτευξη αξιόπιστων άμορφου πυριτίου backplanes λεπτής μεμβράνης τρανζίστορ. Στη συνέχεια, έχουμε επιδείξει με επιτυχία μια εύκαμπτη οθόνη e-paper μεγέθους A3 με ενσωματωμένα κυκλώματα οδηγού πύλης χρησιμοποιώντας τρανζίστορ λεπτής μεμβράνης στο εύκαμπτο πάνελ και προτείνουμε τη μέθοδο πλακιδίων για την υλοποίηση οθονών e-paper 40 ιντσών και άνω.
Εισαγωγή
Οι εύκαμπτες οθόνες έχουν προσελκύσει μεγάλη προσοχή ως οθόνη επόμενης γενιάς λόγω των εξαιρετικά λεπτών, ελαφρών, ανθεκτικών και προσαρμόσιμων ιδιοτήτων τους [1], [2]. Για την κατασκευή εύκαμπτων οθονών, έχουν αναπτυχθεί εύκαμπτα φύλλα όπως πλαστικά και μεταλλικά φύλλα αντί για τη χρήση γυαλιού ως υλικό υποστρώματος. Τα πλαστικά υποστρώματα έχουν πλεονεκτήματα διαφάνειας, ελαφρότητας και ακόμη και ιδιότητες κύλισης, αλλά υπάρχουν χαμηλά Tg και ζήτημα διαπερατότητας υγρασίας. Έτσι, το πλαστικό υπόστρωμα προ-ανόπτησε για να επιτρέψει τη συρρίκνωση πριν από την έναρξη της συμβατικής διαδικασίας a-Si TFT (άμορφο τρανζίστορ λεπτής μεμβράνης πυριτίου) λόγω της θερμικής διαστολής και συρρίκνωσής του κατά τη διάρκεια της θερμικής διαδικασίας TFT. Από την άλλη πλευρά, το μεταλλικό υπόστρωμα έχει περισσότερα πλεονεκτήματα από άλλα εύκαμπτα υποστρώματα που αποτελούνται από οργανικά υλικά όσον αφορά τη σταθερότητα της διαδικασίας σε σχετικά υψηλή θερμοκρασία, την εξαιρετική σταθερότητα διαστάσεων και τα καλά χαρακτηριστικά φραγμού έναντι του οξυγόνου και της υγρασίας [3]. Έτσι, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή τρανζίστορ χωρίς καμία προ-επεξεργασία όπως προ-ανόπτηση και ενθυλάκωση. Έχουν αναφερθεί πολλά ενδιαφέροντα και τεχνικά προοδευτικά πρωτότυπα εύκαμπτων οθονών που χρησιμοποιούν το φύλλο STS (ανοξείδωτου χάλυβα) [4], [5], [6], [7], γεγονός που μας κάνει να έχουμε προσδοκίες για τα εύκαμπτα προϊόντα οθόνης στο εγγύς μέλλον. Επίσης, έχουμε αναπτύξει διάφορα εύκαμπτα AMEPD (οθόνη ηλεκτρονικού χαρτιού ενεργού μήτρας) σε αυτό το φύλλο STS χρησιμοποιώντας ηλεκτροφορητικές μεμβράνες μελανιού από το 2005 [8], [9].
Για να χρησιμοποιηθούν φύλλα STS ως εύκαμπτο υπόστρωμα, η διαδικασία ‘Bonding–Debonding’ πρέπει να αναπτυχθεί για την υλοποίηση εύκαμπτων οθονών χρησιμοποιώντας την τρέχουσα υποδομή LCD, όπου το λεπτό υπόστρωμα STS συνδέθηκε αρχικά σε ένα γυάλινο υπόστρωμα με ένα συγκολλητικό υλικό και στη συνέχεια μεταφέρθηκε με το γυάλινο υπόστρωμα. Μετά την ολοκλήρωση όλων των διαδικασιών TFT, το γυαλί φορέα απελευθερώθηκε με τη διαδικασία αποσύνδεσης. Εδώ, υπάρχει ένας περιορισμός της θερμοκρασίας της διαδικασίας λόγω της θερμικής ιδιότητας του οργανικού συγκολλητικού στρώματος μεταξύ του γυαλιού φορέα και του λεπτού μεταλλικού φύλλου, έτσι ώστε να πρέπει να κατασκευάσουμε TFT σε χαμηλότερη θερμοκρασία μικρότερη από 200 °C, με αποτέλεσμα την κακή σταθερότητα της συσκευής μεταγωγής. Επίσης, δεν έχει ακόμη αναπτυχθεί μια εύκαμπτη οθόνη μεγάλης επιφάνειας άνω του μεγέθους A4 (14 ιντσών) λόγω των ζητημάτων της εύκαμπτης διαδικασίας, όπως η δυσκολία μεταφοράς μεγάλων εύκαμπτων υποστρωμάτων στη Γεν. 2 (370 mm × 470 mm) γραμμή παραπάνω, πολλά ελαττώματα της διαδικασίας (ξεφλούδισμα, σωματίδια κ.λπ.) και ελαττώματα επιφάνειας του ίδιου του υποστρώματος STS. Επιπλέον, δεν είναι εύκολο να εφαρμοστεί η ενσωματωμένη τεχνολογία GIP (Gate driver In the Panel) για την ενίσχυση της ευελιξίας της οθόνης λόγω της κακής απόδοσης TFT σε STS που πραγματοποιείται κάτω από 200 °C.
Έτσι, οι ισχυρές διαδικασίες backplane είναι απαραίτητες για την ανάπτυξη και την κατασκευή της εύκαμπτης οθόνης. Σε αυτήν την εργασία, περιγράφουμε την αποκαλούμενη ‘Single Plate Process’ που βασίζεται σε συμβατικές διαδικασίες a-Si TFT για την επίλυση των ζητημάτων της εύκαμπτης διαδικασίας στο STS για την κατασκευή μιας οθόνης e-paper μεγάλου μεγέθους και τη βελτίωση της απόδοσης των εύκαμπτων TFT σε αυτήν κατάλληλη για την εφαρμογή της τεχνολογίας GIP. Στη συνέχεια, επιδεικνύεται ένα πρωτότυπο AMEPD μεγέθους A3 (˜19 ιντσών) που κατασκευάστηκε με την τρέχουσα υποδομή a-Si TFT.
Αποσπάσματα τμημάτων
Κατασκευή εύκαμπτου backplane
Ένα σχετικά παχύ πλάκα STS 430 αντί για ένα λεπτό φύλλο STS 304 χρησιμοποιήθηκε ως υπόστρωμα για την υιοθέτηση απλών διαδικασιών χωρίς τη χρήση γυαλιών φορέα και ενός πρόσθετου συγκολλητικού στρώματος. Αυτό το παχύ STS μας επέτρεψε να το μεταφέρουμε σταθερά σε μια συμβατική γραμμή Gen. 2 ως γυάλινα υποστρώματα, επειδή έχει σχεδόν την ίδια ακτίνα κάμψης με το γυάλινο υπόστρωμα. Επιπλέον, μπορούμε να ξεκινήσουμε να εκτελούμε το δείγμα με μόνο την αρχική διαδικασία καθαρισμού και να υιοθετήσουμε τη διαδικασία υψηλής θερμοκρασίας λόγω της έλλειψης συγκολλητικού στρώματος,
Απόδοση τρανζίστορ
Οι καμπύλες μεταφοράς του εύκαμπτου TFT που κατασκευάστηκε στους 250 °C σε STS φαίνονται στο Σχ. 3(α) με μεταβαλλόμενες τάσεις Vds. Η αρχική ιδιότητα των a-Si:H TFT σε STS σημειώνεται με γκρι καμπύλη, ενώ οι μπλε και οι κόκκινες καμπύλες αντιπροσωπεύουν τις ηλεκτρικές ιδιότητες μετά από θερμική επεξεργασία και καταπόνηση τάσης-θερμοκρασίας (BTS), αντίστοιχα. Αυτό το εύκαμπτο TFT δείχνει ισοδύναμα αποτελέσματα με τα τυπικά a-Si:H TFT στους 350 °C σε γυαλί, όπως φαίνεται στο Σχ. 3(β). Τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά αυτού του a-Si TFT που κατασκευάστηκε σε
Συμπέρασμα
Η προετοιμασία του μεταλλικού φύλλου υποστρώματος για την κατασκευή εύκαμπτης οθόνης AMEPD είναι μια απαιτητική διαδικασία, η οποία περιλαμβάνει την επίστρωση παχέος στρώματος επιπέδωσης για τη μείωση της τραχύτητας της επιφάνειας και την αποφυγή χημικής βλάβης κατά τη διάρκεια της διαδικασίας TFT. Λόγω του περιορισμού της θερμοκρασίας της διαδικασίας χρήσης της μεθόδου συγκόλλησης-αποσύνδεσης για τη μεταφορά υποστρώματος, η αξιοπιστία του a-Si TFT που κατασκευάστηκε κάτω από 200 °C παρουσιάζει μάλλον κακή σταθερότητα συσκευής υπό καταπόνηση τάσης-θερμοκρασίας. Για να αυξηθεί η θερμοκρασία της διαδικασίας και
Ευχαριστίες
Οι συγγραφείς θα ήθελαν να ευχαριστήσουν όλα τα μέλη της ομάδας R&D για την πλήρη υποστήριξη και τη συνεργασία σε αυτήν την εργασία.
Ευέλικτη τεχνολογία για οθόνες E-paper μεγάλου μεγέθους
2025-08-27
Περίληψη
Για την υλοποίηση ενός εύκαμπτου e-paper μεγάλου μεγέθους, υπάρχουν βασικά τεχνολογικά ζητήματα της εύκαμπτης διαδικασίας, όπως η μέθοδος μεταφοράς και η θερμική σταθερότητα του υποστρώματος και της συσκευής. Έτσι, έχει αναπτυχθεί μια νέα μέθοδος μεταφοράς χρησιμοποιώντας ένα παχύ ανοξείδωτο χάλυβα υποστρώματα (STS430) που παρασκευάζονται με πολλαπλά στρώματα φραγμού, μαζί με την τεχνική χάραξης της πίσω πλευράς, προκειμένου να χρησιμοποιηθεί η τρέχουσα υποδομή LCD. Επίσης, έχει αναπτυχθεί μια σχετικά υψηλής θερμοκρασίας διαδικασία 250 °C για την επίτευξη αξιόπιστων άμορφου πυριτίου backplanes λεπτής μεμβράνης τρανζίστορ. Στη συνέχεια, έχουμε επιδείξει με επιτυχία μια εύκαμπτη οθόνη e-paper μεγέθους A3 με ενσωματωμένα κυκλώματα οδηγού πύλης χρησιμοποιώντας τρανζίστορ λεπτής μεμβράνης στο εύκαμπτο πάνελ και προτείνουμε τη μέθοδο πλακιδίων για την υλοποίηση οθονών e-paper 40 ιντσών και άνω.
Εισαγωγή
Οι εύκαμπτες οθόνες έχουν προσελκύσει μεγάλη προσοχή ως οθόνη επόμενης γενιάς λόγω των εξαιρετικά λεπτών, ελαφρών, ανθεκτικών και προσαρμόσιμων ιδιοτήτων τους [1], [2]. Για την κατασκευή εύκαμπτων οθονών, έχουν αναπτυχθεί εύκαμπτα φύλλα όπως πλαστικά και μεταλλικά φύλλα αντί για τη χρήση γυαλιού ως υλικό υποστρώματος. Τα πλαστικά υποστρώματα έχουν πλεονεκτήματα διαφάνειας, ελαφρότητας και ακόμη και ιδιότητες κύλισης, αλλά υπάρχουν χαμηλά Tg και ζήτημα διαπερατότητας υγρασίας. Έτσι, το πλαστικό υπόστρωμα προ-ανόπτησε για να επιτρέψει τη συρρίκνωση πριν από την έναρξη της συμβατικής διαδικασίας a-Si TFT (άμορφο τρανζίστορ λεπτής μεμβράνης πυριτίου) λόγω της θερμικής διαστολής και συρρίκνωσής του κατά τη διάρκεια της θερμικής διαδικασίας TFT. Από την άλλη πλευρά, το μεταλλικό υπόστρωμα έχει περισσότερα πλεονεκτήματα από άλλα εύκαμπτα υποστρώματα που αποτελούνται από οργανικά υλικά όσον αφορά τη σταθερότητα της διαδικασίας σε σχετικά υψηλή θερμοκρασία, την εξαιρετική σταθερότητα διαστάσεων και τα καλά χαρακτηριστικά φραγμού έναντι του οξυγόνου και της υγρασίας [3]. Έτσι, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή τρανζίστορ χωρίς καμία προ-επεξεργασία όπως προ-ανόπτηση και ενθυλάκωση. Έχουν αναφερθεί πολλά ενδιαφέροντα και τεχνικά προοδευτικά πρωτότυπα εύκαμπτων οθονών που χρησιμοποιούν το φύλλο STS (ανοξείδωτου χάλυβα) [4], [5], [6], [7], γεγονός που μας κάνει να έχουμε προσδοκίες για τα εύκαμπτα προϊόντα οθόνης στο εγγύς μέλλον. Επίσης, έχουμε αναπτύξει διάφορα εύκαμπτα AMEPD (οθόνη ηλεκτρονικού χαρτιού ενεργού μήτρας) σε αυτό το φύλλο STS χρησιμοποιώντας ηλεκτροφορητικές μεμβράνες μελανιού από το 2005 [8], [9].
Για να χρησιμοποιηθούν φύλλα STS ως εύκαμπτο υπόστρωμα, η διαδικασία ‘Bonding–Debonding’ πρέπει να αναπτυχθεί για την υλοποίηση εύκαμπτων οθονών χρησιμοποιώντας την τρέχουσα υποδομή LCD, όπου το λεπτό υπόστρωμα STS συνδέθηκε αρχικά σε ένα γυάλινο υπόστρωμα με ένα συγκολλητικό υλικό και στη συνέχεια μεταφέρθηκε με το γυάλινο υπόστρωμα. Μετά την ολοκλήρωση όλων των διαδικασιών TFT, το γυαλί φορέα απελευθερώθηκε με τη διαδικασία αποσύνδεσης. Εδώ, υπάρχει ένας περιορισμός της θερμοκρασίας της διαδικασίας λόγω της θερμικής ιδιότητας του οργανικού συγκολλητικού στρώματος μεταξύ του γυαλιού φορέα και του λεπτού μεταλλικού φύλλου, έτσι ώστε να πρέπει να κατασκευάσουμε TFT σε χαμηλότερη θερμοκρασία μικρότερη από 200 °C, με αποτέλεσμα την κακή σταθερότητα της συσκευής μεταγωγής. Επίσης, δεν έχει ακόμη αναπτυχθεί μια εύκαμπτη οθόνη μεγάλης επιφάνειας άνω του μεγέθους A4 (14 ιντσών) λόγω των ζητημάτων της εύκαμπτης διαδικασίας, όπως η δυσκολία μεταφοράς μεγάλων εύκαμπτων υποστρωμάτων στη Γεν. 2 (370 mm × 470 mm) γραμμή παραπάνω, πολλά ελαττώματα της διαδικασίας (ξεφλούδισμα, σωματίδια κ.λπ.) και ελαττώματα επιφάνειας του ίδιου του υποστρώματος STS. Επιπλέον, δεν είναι εύκολο να εφαρμοστεί η ενσωματωμένη τεχνολογία GIP (Gate driver In the Panel) για την ενίσχυση της ευελιξίας της οθόνης λόγω της κακής απόδοσης TFT σε STS που πραγματοποιείται κάτω από 200 °C.
Έτσι, οι ισχυρές διαδικασίες backplane είναι απαραίτητες για την ανάπτυξη και την κατασκευή της εύκαμπτης οθόνης. Σε αυτήν την εργασία, περιγράφουμε την αποκαλούμενη ‘Single Plate Process’ που βασίζεται σε συμβατικές διαδικασίες a-Si TFT για την επίλυση των ζητημάτων της εύκαμπτης διαδικασίας στο STS για την κατασκευή μιας οθόνης e-paper μεγάλου μεγέθους και τη βελτίωση της απόδοσης των εύκαμπτων TFT σε αυτήν κατάλληλη για την εφαρμογή της τεχνολογίας GIP. Στη συνέχεια, επιδεικνύεται ένα πρωτότυπο AMEPD μεγέθους A3 (˜19 ιντσών) που κατασκευάστηκε με την τρέχουσα υποδομή a-Si TFT.
Αποσπάσματα τμημάτων
Κατασκευή εύκαμπτου backplane
Ένα σχετικά παχύ πλάκα STS 430 αντί για ένα λεπτό φύλλο STS 304 χρησιμοποιήθηκε ως υπόστρωμα για την υιοθέτηση απλών διαδικασιών χωρίς τη χρήση γυαλιών φορέα και ενός πρόσθετου συγκολλητικού στρώματος. Αυτό το παχύ STS μας επέτρεψε να το μεταφέρουμε σταθερά σε μια συμβατική γραμμή Gen. 2 ως γυάλινα υποστρώματα, επειδή έχει σχεδόν την ίδια ακτίνα κάμψης με το γυάλινο υπόστρωμα. Επιπλέον, μπορούμε να ξεκινήσουμε να εκτελούμε το δείγμα με μόνο την αρχική διαδικασία καθαρισμού και να υιοθετήσουμε τη διαδικασία υψηλής θερμοκρασίας λόγω της έλλειψης συγκολλητικού στρώματος,
Απόδοση τρανζίστορ
Οι καμπύλες μεταφοράς του εύκαμπτου TFT που κατασκευάστηκε στους 250 °C σε STS φαίνονται στο Σχ. 3(α) με μεταβαλλόμενες τάσεις Vds. Η αρχική ιδιότητα των a-Si:H TFT σε STS σημειώνεται με γκρι καμπύλη, ενώ οι μπλε και οι κόκκινες καμπύλες αντιπροσωπεύουν τις ηλεκτρικές ιδιότητες μετά από θερμική επεξεργασία και καταπόνηση τάσης-θερμοκρασίας (BTS), αντίστοιχα. Αυτό το εύκαμπτο TFT δείχνει ισοδύναμα αποτελέσματα με τα τυπικά a-Si:H TFT στους 350 °C σε γυαλί, όπως φαίνεται στο Σχ. 3(β). Τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά αυτού του a-Si TFT που κατασκευάστηκε σε
Συμπέρασμα
Η προετοιμασία του μεταλλικού φύλλου υποστρώματος για την κατασκευή εύκαμπτης οθόνης AMEPD είναι μια απαιτητική διαδικασία, η οποία περιλαμβάνει την επίστρωση παχέος στρώματος επιπέδωσης για τη μείωση της τραχύτητας της επιφάνειας και την αποφυγή χημικής βλάβης κατά τη διάρκεια της διαδικασίας TFT. Λόγω του περιορισμού της θερμοκρασίας της διαδικασίας χρήσης της μεθόδου συγκόλλησης-αποσύνδεσης για τη μεταφορά υποστρώματος, η αξιοπιστία του a-Si TFT που κατασκευάστηκε κάτω από 200 °C παρουσιάζει μάλλον κακή σταθερότητα συσκευής υπό καταπόνηση τάσης-θερμοκρασίας. Για να αυξηθεί η θερμοκρασία της διαδικασίας και
Ευχαριστίες
Οι συγγραφείς θα ήθελαν να ευχαριστήσουν όλα τα μέλη της ομάδας R&D για την πλήρη υποστήριξη και τη συνεργασία σε αυτήν την εργασία.