有机薄膜晶体管(OTFT)技术编辑本段回目录
有机晶体管初露锋芒编辑本段回目录
新款电子阅读器率先使用该技术
近日在拉斯维加斯举行的美国消费电子展中,Plastic Logic宣布了第一款基于有机晶体管的消费产品的相关细节,在过去的20年内,该技术一直仅限于实验室中应用。该公司的超薄电子阅读器Que使用基于有机晶体管的单色可触摸显示屏,该屏幕由电子纸张公司EInk制造。这种晶体管可以在轻质塑料基板上应用。
对于Que来说,有机晶体管意味着一块大27厘米的轻质可触摸显示屏。Que的使用者可以直接用手指在屏幕上涂鸦以标注文档,或使用触摸屏上显示出的键盘敲入标注。今天宣布的这两款型号,分别是售价649美元的4G内存版本,以及售价649美元、拥有3G功能的8G内存版本。8G的版本可以存储75000项文档。两款皆约重0.5千克。
Que的主页提供与微软交换服务器(Microsoft Exchange)同步的日历显示功能,而Que也正在研发无线电子邮件和日历功能。该公司与庞诺书店(Barnes & Noble)合作提供商业书籍及期刊下载的精品书库(包括《科技创业》杂志)。
为了提高报刊杂志的表现效果,Plastic Logic联手Abode研发出truVue标准,以制造更接近纸板页面感受的期刊模板。订阅可以通过WiFI或者AT&T的3G网络下载。
相比传统的硅工艺晶体管,有机晶体管可在更低的温度下制造,这意味着它有可能显印在轻质弹性塑料上,而非玻璃。Que显示屏由100万根固定在塑料基板上的晶体管所组成的列阵构成。该塑料列阵在大多数显示屏中取代了沉重固化的玻璃基硅列阵,这包括使用E-Ink显示屏驱动像素的其他电子阅读器。尽管显示屏本身是有弹性的,但它封装在固化塑料中。弹性塑料显示屏的优点是它几乎牢不可破。
Plasitc Logic公司于2000年从剑桥大学分离,同一年诺贝尔化学奖颁给了三名曾在70年代末制造出最早的导电聚合物的科学家(这三名科学家均与Plastic Logic无关)。最初的有机电晶体曾在80年代末由日本和英国制造过,当时性能比硅差得多。
“这种晶体管的性能在过去这10年飞速提升,”Plastic Logic首席科学家、剑桥大学物理学教授海宁•斯琳豪斯(Henning Sirringhaus)说。即使这样,当科学家制造出堪比或者优于无定形硅性能的电晶体时,如何把这些成果推向实际工业化生产仍是该公司的挑战,无定形硅材料制作的电晶体曾一度统治显示屏市场。
有机电子器件一直很难进入市场,因为没有一家公司制造需要有机电子器件工作的设备。斯琳豪斯表示,这些材料可以用喷墨或者用大型卷状塑料技术显印,当它们小规模显印时,往往效果很好。Plastic Logic耗费了很多年,来开发性能优良的工业化生产方式。市场调研公司DisplaySearch的资深副主席保罗•赛门萨(Paul Semenza)说,没有设备生产商会卖这些显印系统。
斯琳豪斯表示,该公司位于德国德累斯顿的工厂使用了一套新旧结合的工艺流程来制造该电子器件。“这对于Plastic Logic来说,的确是一次巨大的挑战,”他说,“我们有一部分设备不能买。”该公司没有透露它们工艺流程的细节,但斯琳豪斯表示,许多困难不得不克服。在塑料上显印很困难,是因为在显印过程中塑料会变形,而显印材料会渗入基板。如果材料加热过度,塑料就会收缩。Plastic Logic使用连续式卷到卷显印工艺,使大量晶体管列阵化,这样保证每层材料在显印时排齐就至关重要。
Que将是考量市场对该技术需求的一次很重要的测试。然而,赛门萨表示,这也许是唯一一次。“当一家公司从一开始就创制属于自身的工艺流程时,有两个理由会导致量化生产非常困难:设备制造商没有足够大的客户群,以及没有机会互相借鉴,而多数采用相同工艺流程的公司则会互惠互利。”
“许多有机电晶体行业公司正谨慎关注着Que,” 斯琳豪斯表示,“如果它成功了,他们将相信,有机电子器件是可行的。”
与此同时,Plastic Logic正努力减少附着电子晶体管的成本,而且可能在将来开发弹性设备。斯琳豪斯表示,该公司还在寻找新材料,以进一步提高晶体管列阵的性能,并且可能与其他公司合作,制造彩色像素列阵。
有机技术:“柔软时代”的观看主张编辑本段回目录
SONY的OLED概念电视
西铁城的电子纸概念手表
西铁城的电子纸概念手表
你能想象把电视屏幕折叠起来收入行囊,将手机像纸一样卷起来装入口袋?近年来,有机技术的迅速发展,已经让想象成为现实,但这些技术何时走向产业化?那就让我们一起展望即将到来的“柔软时代”。
OLED:LCD终结者
荧光显示器屏幕闪烁严重,辐射强,体积大;液晶显示视角小、响应速度慢、成本高、亮度低、不适合在低温下使用。这两种传统显示技术各有缺陷,OLED技术则具有独特优势,它是一种全新的显示技术,这种有机发光显示器不需要背景光源,自己发光,因此使用的材料更少,占用的空间更小,能量利用率更高。OLED包括基板、阳极、有机材料、阴极,其中基板可以是玻璃、塑料、金属薄膜甚至是画布和纸张;电极为金属、金属氧化物等;有机材料可以是小分子材料和聚合物材料。
OLED以其独有的优势为开辟“柔软时代”带来极大希望。但目前世界上只有美国的UDC、日本的东北先锋等为数不多的研发机构或公司推出了柔软OLED样品。大尺寸技术是全球研究开发的又一热点,是OLED能否用于电视机的关键技术。制约其发展的关键技术是驱动IC(集成电路)和面板制备技术。目前还没有很适合大尺寸OLED驱动的IC,而且大尺寸面板生产工艺尚不成熟。尽管多家企业已经推出大尺寸的OLED样机,但距离批量生产还有很长的距离。
在我国,未来一段时期内,OLED厂商间的产品规模和成本竞争不会太明显,而是处在共同开拓市场的阶段,市场上主要表现为OLED与LCD等传统显示器之间的竞争。OLED厂商和研究单位直接的竞争,主要表现在知识产权的布局、新材料、新器件结构、新工艺等方面。
OLED可以做出最轻盈的显示器。用厚度只有几十纳米的有机材料做发光层,再加上各种能弯曲的塑料及薄膜感光基板材料,做成的显示器就是最轻薄的显示器。可以预见过不了多久,电视就能像窗帘一样挂在墙上,随意卷起放下,MP3、照相机、手机等数码产品也可以任意弯曲折叠。
OLED可以做出最“结实”的显示器。OLED具有全固态特性,无真空腔、无液态成分。因此它的机械性能好,抗震性强,温度适应能力也十分了得,就算在零下40度到80度范围内也可以正常工作,因此在军事、科学探险、航天领域也将大有作为。
OLED可以做出最”节省”的显示器。具有低压驱动和低功耗特性,是OLED的特性。可以用10V以下电压驱动,比液晶显示器更加省电。OLED技术的构成简单,无需背光单元,基板选择面广,材料和工艺方面的要求比液晶技术低近1/3。
OTFT:从电子纸到机器人皮肤
传统的无机晶体管,是利用金属氧化物半导体(MOS)式的场效应管,其半导体材料一般为无机硅。而有机薄膜晶体管(OTFT)则采用有机半导体材料取代MOS中的无机半导体材料。
与MOS晶体管相比,OTFT具有其独特的优势:有机薄膜的成膜技术,种类更多更新,如喷墨打印等,从而使制作工艺简单、多样、成本低;以有机聚合物制成的晶体管,其电性能可通过对有机分子结构进行适当的修饰而得到满意的结果;有机物易于获得,有机场效应管的制作工艺也更为简单,因而能有效地降低成本;有机材料制备的所谓“全有机”晶体管具有更好的柔韧性,器件的尺寸能做得更小,集成程度高,质量轻,携带方便。
利用OTFT技术,我们可以做出节约资源的电子纸。电子纸具有纸的可读性、可书写性和柔韧性,但并不需要砍伐树木破坏环境。电子纸是一种用电场驱动的显示装置,它用于显示的材料主要是“电子墨”和“微胶囊”。这种显示器的驱动不是坚硬的无机薄膜晶体,而是OTFT,在制作过程中使用印刷等方式制作电路。
荷兰飞利浦电子公司分别利用美国E-lnk公司的微胶囊型电泳显示屏,及美国SiPix公司的MicroCup型电泳显示器,研制成功两种卷轴型电子纸。卷轴型电子纸样品由OTFT所在的塑料底板与电泳显示屏构成,可以一层一层卷成半径2cm以下的圆筒。索尼公司推出的电子书籍就使用了E-ink公司开发的电子纸技术。此外,日本普利斯通公司和九州大学也在会上宣布开发出了以并五苯为基础的电子纸。
机器人的“皮肤”。OTFT的又一个奇特应用是在机器人领域,在日本东京大学生产技术研究所的试验中,科学家首先制作出约10cm见方的一个塑料薄膜底板,其上有1000个左右的开关用有机晶体管组成有机晶体管阵列,再在晶体管上涂上一层具有感觉作用的感压橡胶,并将晶体管相互连接起来,产生出一块有1000个痛点的人造皮肤。OTFT不仅可以用来制造电子人工皮肤,用它制造出来的人造肌肉也可以通过电化学方法进行控制,使之膨胀和收缩。利用这种技术工艺,科学家能制造出非常类似人类的机器人的肢体,机器人也将不再只能生硬地完成程序指令,而是可以更加灵活地做出各种复杂的动作,这让我们离走进“机器人”世界的幻想更近了一步。
参考文献编辑本段回目录
http://mittrchinese.com/zh/2010/0115/article_731.html
http://media.ccidnet.com/art/3783/20080220/1366781_1.html