| ---近年来,有机薄膜晶体管(OTFT)技术发展颇为迅速,它与无机薄膜晶体管(ITFT)技术相比,具有如下两个显著的特点:一是制造温度低;二是成本低。而且OTFT还具有较硅晶体管更佳的柔软性。适用于有源矩阵(AM)显示器、智能卡、商品标价牌、存货分类标签及大屏面传感阵列视频显示器等应用领域。 ---并五苯(pentacene)是目前制作性能稳定的OTFT常用材料,它属于一种有机材料,呈现出相当于非晶硅的高迁移率。但并五苯必须在真空状态下加工,且保存时间不长,在受控试验室环境中至多能保存一年的时间。虽存在上述局限性,但它却是迄今为止制作平板显示器最为理想的有机材料。 ---由美国政府资助的一个项目组,使用并五苯制成的OTFT在塑料基板上制出结构牢固而轻便的平板显示器。它采用一种压敏的硅酮胶粘在一个机械支撑(硅晶点)上,制造工艺较为简便。 ---OTFT的通道长度(channel lenght)及场效应迁移率是其两个重要的参数,通道愈窄小,晶体管的实际运作速度便愈快。该装置的通道长与宽分别为10μm和210μm,从数据中可算出其场效应迁移率大于0.3cm2/V-S。其阈值电压介于-10~+10V之间,电流通/断比大于106,次门限斜率约为1.5V/10格。采用其他树脂(PEN或PI)的基板也同样获得类似的特性。 有机高分子聚合物材料及其应用 ---导电聚合物仅是众多聚合物中的一类,聚合物大多是由简单化合物经加聚或缩聚反应而生成的大分子化合物。此种大分子的分子量往往很大,通常能达到5000甚至10 000以上,故亦称其为高分子化合物。如聚乙烯,由乙烯分子C2H4经加聚反应而获得,如下式所示: ---n[CH2=(CH2)]→[-CH2-CH2-]n ---式中-CH2-CH2-称为链节,表示聚乙烯中链节数的n叫做聚合度。由于聚合度高,虽单体乙烯的分子量仅有28,但聚乙烯的分子量可很高,故称其为高分子化合物。像聚乙烯一样,众多高分子化合物,通常都含有碳氢两种元素,故又称其为有机高分子化合物,简称高聚物。 ---有机高分子化合物薄膜具有优异的介电性能:介电常数高、介电损耗小、击穿强度高。它们是有机薄膜电容器的优选介质。利用它们制成各种有机薄膜电容器,如聚丙烯、聚苯硫醚、聚四氟烯及聚碳酸酯薄膜电容器等。这些有机薄膜电容器已成为电容器家族(陶瓷电容器、电解电容器及有机薄膜电容器)的重要组成成员,目前它们的世界年产量正以千亿只计。众多有机高分子化合物由于介电性能佳,机械强度高,常被用于制造光电行业中的结构零部件及绝缘材料。 导电有机高分子聚合物材料及其应用 ---在有机高分子聚合物中,由于原子的价电子以共价键方式与相邻的原子相结合,没有自由电子,没有自由离子,故纯净结构完整的有机高分子化合物电导率为零,电阻无限大,一直被广泛用作绝缘材料。各种应用领域对有机高分子化合物性能的不同需求促进人们对其不断的研究与开发,1977年人们发现了第一种导电有机高分子化合物,即掺杂聚乙炔,其导电率高达2×103 s/m,接近于良导体铜的导电率6×103 s/m。 ---迄今研究得最多的导电有机高分子聚合物是共轭有机高分子聚合物。由于其π电子的非定域化,电子可在整个共轭体系内自由地运动,呈现出良好的导电性;再借助氧化或还原掺杂使其成为具有颇高导电率的n型或p型导电有机高分子聚合物。此种导电共轭有机高分子聚合物除聚乙炔外,还有聚对-苯撑、聚噻吩、聚吡咯、聚苯乙烯、聚酞青化合物、聚对-苯撑乙炔、聚苯胺、聚喹啉、聚苯硫醚、聚苯并噻吩及聚双炔等。 ---这些导电有机高分子聚合物,由于密度低、重量轻及易于成形等特点,在电子信息技术领域内有着广泛的用途。如聚乙炔可用于制造太阳能电池、轻质电线,还可用于制造高分子电池;聚苯并噻吩和聚吡咯作为透明电极用于特种扬声器。聚吡咯、聚噻吩、聚吲杂、聚呋喃及聚酞青化合物的导电率介于导电体和绝缘体之间,是著名的有机半导体,这些有机半导体和金属氧化物半导体一样,可制成各种电阻型气敏传感器。 有机半导体及其光电特性 ---有机半导体材料是指具有半导体性质的碳-碳双键有机化合物,其电导率为10-10~102Ω/cm,它包括未掺杂的高共轭高分子材料及用碘或碘金属掺杂的电荷转移高分子材料。经研究发现,众多有机半导体具有优异的光电特性,它是一种颇好的发光材料,适用于制作光电器件,如制造太阳能电池、发光显示器件、薄膜晶体管甚至有机集成电路。 ---但由于有机半导体材料存在一些固有的缺陷,如在有机薄膜上难以制作可靠的电接触;有机半导体材料暴露在空气、水气或紫外线下其电性能会很快劣化等,阻碍了其应用进一步的扩展。1987年,柯达公司解决了这些技术难题,并制出类似无机半导体pn结的双层有机结构发光元件,使有机半导体在光电子领域得到了应用。 ---近年来,有机薄膜晶体管(OTFT)和全聚合物集成电路(APIC)得到了长足的发展,虽由于受到有机薄膜载流子迁移率低的限制,OTFT的APIC的高频性能欠佳,但在200Hz以下还能正常工作,这已能满足彩色平板显示器电路的需求。有机彩色平板显示器和APIC相结合可实现全有机的彩色平板显示系统,再加上低成本、大批量的生产工艺,有机彩色平板显示器颇有发展前景,我们深信在不久的将来将会在众多领域内替代液晶显示器(LCD)。 在柔性塑料上制成视频平板显示器 ---CRT显示器体积笨重、占用的空间较大。液晶显示器虽然LCD体积小巧、便于携带,但它仍存在缺陷,如响应时间较慢,常常导致画面失真和次序错乱。假如有一天,可像折叠报纸一样将显示器放进背包内,随时取出打开收看电视节目,那该多好啊!随着显示技术的不断发展,柔性视频平板显示器日益受到人们的青睐。 ---假如将LCD或OLED涂敷至金属、塑料或可变形的特殊玻璃一类的柔性材料上,由于这些新型基板可做得轻而薄,而且比现在采用的LCD屏面采用的玻璃更坚固。故显示器可由卷带式连续生产设备制造,就像印刷机印刷报纸那样,替代目前的批处理方式,极大地提高生产力,并降低生产成本。 ---喷墨晶体管的问世预示着柔性平板显示器的诞生。印刷有机电子元器件的出现不仅将造就折叠式及柔性计算机终端显示屏与电视机,还将促进“智能型”电子纸张及塑料制品的问世。研制人员采用半导体聚合物油墨研制成世界上首个利用喷墨印刷技术进行整体排布的塑料晶体管阵列。该新型器件可望制造柔性平板显示器、不易破损的蜂窝电话显示屏、便携式设备显示器及电视幕墙等。 ---采用该项技术还能制出面向电子墨水及用于射频信息显示(RFID)领域的“智能型”电子纸张。印刷出的晶体管完全符合平板显示器的所有需求:高度便携性、低泄漏及良好的工作稳定性。 ---该项技术是在最近发明的基于连多硫酸苯(polythiophene)的半导体聚合物油墨的基础上开发出的。该阵列采用加色法和减色法印刷而成,这两种方法都需由计算机视觉系统来进行精确的层与层之间的彩色套准,这样,即使在制作过程中出现衬底扭曲或变形也能确保正确的彩色套准。 ---在一个类似于图象印刷中彩色套准的工艺中,金属层、电介质层及半导体层能符合柔性更强衬底的需求。采用此种方法制造的喷墨印刷晶体管,可与采用常规的旋涂法所沉积的同种材料的性能相媲美。 ---尽管将喷墨印刷的有机半导体显示器工艺真正投入实际的生产过程,仍需做进一步的研发工作,但此种器件能被成功地制造却已是不争的事实。 ---Sarnoff公司主要研制彩色电视机和LCD,最近该公司公布一款具有视频平板显示功能的柔性塑料LCD显示器。该柔性平板显示器具有如下的特点: ---● 响应速度快 据称,还从来没有哪一种塑料晶体管平板显示器能像目前这样运行在可显示视频图像的响应速度上。 ---● 图像清晰 利用有源矩阵(AM)可获得较无源矩阵(PM)显示器更宽的观看视角、更佳的对比度及更大的色彩范围。 ---● 重量轻 可省掉计算机监视器、便携式电视机及各种手持式显示设备所占用的空间及重量。 ---● 坚固耐用 较目前夹在两层玻板间的LCD平板显示屏幕更坚固耐用。 ---● 价格便宜 采用类似于印刷报纸工艺的卷带式工艺,将平板显示器印刷在塑料薄片上,从而极大地降低生产成本。 ---也许不久的将来,人们可将计算机显示器卷入一支钢笔内随身携带;可从贴于弯曲墙壁上纸一样薄的显示器上,或从手机上观看到多媒体的显示内容;或随身携带一张视频智能卡,就像携带报纸一样,只不过其信息是随时更新的。而这一切,皆有赖于柔性视频平板显示技术的进一步完善与发展。 |