平面顯示器正朝大面積、彩色、可撓、高速應答速率及低成本發展,而材料技術的研發,正是平面顯示器能否達成上述要求的關鍵因素。

在被動式軟性膽固醇液晶(Passive-Matrix Flex-Ch LCD)方面,工研院在吸收層、保護層與電極層上的材料技術,都有重大突破。AMOLED方面,工研院也在基板材料、框膠材料與電子傳輸層材料上,有重大具體進展。

材料精進色彩更鮮明

工研院材料與化工研究所組長李宗銘表示,在被動式軟性膽固醇液晶裡面,吸收層材料扮演著非常重要的角色,對顏色的控制與改變,以及色彩顯現的飽和度上,都有重大影響。「所以在吸收層材料方面,我們首先必須提升色料透光能力,其次有效提高對比度,再者是電場分佈要均勻,最後要採用低離子含量的塗料,否則會影響面板的可靠性。」

於是,在吸收層的材料上,工研院提出非離子性奈米分散配方設計,並摻混導電性材料,使導電性提高,驅動電壓降低;並採雙層塗布的塗料設計,以得到比較好的顏色顯現。

2009年工研院更由單色軟性膽固醇液晶的單色材料與製程,進一步開發出多色材料,包括RGB吸收層材料技術,「材化所預計2010年將配合顯示中心,針對大面積、可撓性及噴墨製程對應的相關材料,進行後續研發。」

在可撓式AMOLED方面,軟性透明基板更是關鍵材料。「我們所開發的以玻璃做為可撓式透明材料載板的設計,可藉由現有TFT LCD面板製程,完成軟性顯示器面板製作,是未來軟性顯示器的關鍵技術。」

李宗銘分析,傳統TFT LCD製程,需要比較高的溫度,但軟性透明基板通常不太能夠承受高溫,「如何在材料上突破,就是關鍵所在。」

耐熱阻氣好效果

目前工研院所使用的材料,以高耐熱又透明的基板材料為主,除具有高耐熱性,又能跟玻璃與傳統TFT LCD製程相匹配。「我們在以真空製程製作的離型層材料上,把PI塗上去,再進行TFT製程,完成後再將軟性面板取下。」李宗銘表示:「這樣的製程已發展得相當成熟,也經完整驗證。」除整面塗布之外,工研院也已完成可圖案化的基板與離型層技術驗證,可在一片玻璃上同時製作多片面板,然後再順利取下。

此外,在OLED框膠技術上也有突破。李宗銘說,可撓式面板框膠材料的關鍵,在於面板彎曲時不能脫出或裂開,所以必須有很好的接著力、很低的out-gasing(製程中不能產生氣體)、很好的阻水阻氣特性、很好的加工性(即使面對後段製程的高溫組裝,也能有很高的可靠度)。「所以我們設計出一個壓克力配方技術,透過UV設計,讓材料本身除了可彎曲,還可快速以紫外光硬化特性,得到很好的硬化效果。」

李宗銘指出,對應製程需求,目前的框膠技術仍以塗布在周邊的框膠為主,「但國際趨勢已慢慢轉移到整面塗布,可以增加面板的穩定性與相容性。」工研院將朝向薄膜封裝發展,持續開發整面性的封膠,甚至連同基板整合的框膠技術開發,也是未來發展重點。

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