推进柔性显示器与光学器件用有机晶体管材料的研究

FlexEnable材料总监斯蒂芬·贝恩博士为我们深入剖析了柔性电子产品在材料科学、工程与制造领域的复杂世界。

德西·亚历山德罗娃,市场传播经理

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电子产品的未来在于柔性化,而这一未来已然到来——得益于柔性OLED显示屏,折叠屏智能手机已面世有一段时间;与此同时,汽车制造商正将这项技术融入曲面仪表盘,以打造引人注目的设计和用户友好的界面。

除了这些应用之外,消费电子产品对更坚固耐用的可弯曲显示屏,以及能提升视觉性能的AR眼镜曲面光学元件的需求也在不断增长。由FlexEnable率先开发、并已应用于首批产品的颠覆性有机薄膜晶体管(OTFT)技术,如今使这一切成为可能。 Ledger Stax加密货币钱包便是绝佳例证——这是首款采用曲面电子纸显示屏的消费电子设备,其屏幕凭借柔性OTFT材料实现了独特的180度环绕弯曲。

为了让我们深入了解柔性电子产品在材料科学、工程和制造领域的复杂世界,我们采访了FlexEnable材料总监斯蒂芬·贝恩博士。

史蒂夫,你能简要介绍一下什么是有机薄膜晶体管,以及它们与传统的硅基晶体管有何不同吗?

史蒂夫·贝恩(SB):有机薄膜晶体管(OTFT)的工作原理与驱动当今大多数平板显示器的非晶硅(a-Si)薄膜晶体管相同。不同之处在于,OTFT中关键的半导体层和介电层由有机聚合物构成,这些聚合物是在低温(低于100°C)下通过溶液沉积到塑料薄膜上的。 这使其天生具有柔性,同时避免了制造过程中任何高温工艺步骤。除了柔性之外,OTFT还具有超薄、超轻的特点,且比非晶硅晶体管更坚固耐用,从而为集成它们的产品带来了额外优势。

FlexEnable 的 FlexiOM™ OTFT 材料系列中包含哪些关键材料?这些材料的哪些具体特性使其适用于柔性显示应用?

SB: FlexiOM产品系列的核心材料 包括FE-S500有机半导体以及FE-D320和FE-D048XR介电材料。 FE-S500 是一种空气稳定的有机半导体聚合物,其电学性能远超现有的非晶硅 TFT,且工作稳定性良好。结合专为其设计的 FE-D320 和 FE-D048XR 介电聚合物,该材料堆栈可兼容现有显示生产线,仅需对设备及工艺化学品进行微调即可投入生产。

凭借卓越的性能与工艺稳定性,FlexiOM 特别适用于柔性显示屏应用。Ledger Stax 正是 OTFT 材料如何释放设计自由度的绝佳例证——在此案例中,这些材料助力设计师实现了 180 度弯曲显示屏的构想。

能否简要说明 TFT 的制造工艺,以及你们如何确保其性能和可靠性?

SB:我们在 剑桥负责 OTFT材料的配方研发与生产,随后将这些配方运送给我们的制造合作伙伴。在实现基准性能和可靠性方面,大部分工作是由我们经验丰富的团队在配方研发和生产阶段完成的。确保所有湿聚合物薄膜在涂覆后完全干燥,并逐步持续优化工艺流程,是实现稳定生产的关键要素。

贵团队在制造 FlexEnable 的有机薄膜晶体管(OTFT)所使用的材料或工艺方面进行了哪些创新?

SB: 介电聚合物与半导体聚合物的开发 并非独立进行。我们在开发过程中会对这些材料进行同步优化,以实现最佳性能。

此外,我们还引入了新的材料,例如FE-P100有机介电材料,这使我们能够通过进一步的化学或配方调整来调节整个有机薄膜晶体管(OTFT)堆栈的性能,并开发出新型应用,例如用于增强现实(AR)眼镜的塑料像素化调光器——这种技术对于实现全天佩戴舒适性至关重要。

在扩大高性能有机薄膜晶体管(OTFT)的生产规模方面,主要面临哪些挑战?FlexEnable又是如何克服这些挑战的?

SB:从 材料角度来看,最大的挑战在于在保证质量的同时,将原材料和配方生产工艺实现规模化。质量对于供应给洁净室生产的配方至关重要,因此我们始终致力于在各项工作中贯彻质量理念。

将 FlexiOM OTFT 材料投入量产的过程虽然充满挑战,但收获颇丰。得益于 FlexEnable 团队与合作伙伴的通力合作,如今我们已建立起一套成熟的柔性电子纸显示屏生产供应链。我们的材料已通过工业验证,目前正应用于各类消费类产品中。我们很高兴能扩大生产能力,以满足未来的需求。

最后,作为材料总监,您最喜欢这份工作的哪一部分?

SB:我在 OTFT领域已有 近20年的从业经验 ,既涉足学术界也活跃于产业界,因此这份工作中我最喜欢的部分,就是看到这项技术真正融入市面上的实际产品中。

欢迎莅临圣何塞的Display Week展会

我们的团队将于2025年5月13日至15日参加Display Week展会,届时将展示我们用于光学和显示领域的OTFT技术。请务必参加斯蒂芬·贝恩博士的演讲,主题为《经量产验证的有机薄膜晶体管配方》。

欢迎莅临1722号展位,或联系我们安排会面。