柔性显示技术工艺

OLED由于显示上没有视角及间隙问题，并且有良好的颜色表现度及适合Solution-Processing的特点，被认为是柔性显示器最佳的显示介质。尽管如此，OLED在应用于柔性显示器前仍有问题需克服。首先，OLED的寿命对水气及氧气的存在非常敏感，而塑胶基材最大的缺点就是水氧阻隔能力差，因此如何在塑胶基材上做处理，使其具有很好的阻隔水氧能力是OLED应用于可弯曲显示器的首要挑战。

目前OLED工艺尚未成熟，许多开发OLED产品的公司都有正品率不高的问题。此外，便携式产品是柔性显示器重要的市场，耗电量一直是选择柔性显示技术的重要考虑因素，而与需要背光或彩色滤光片的LCD技术相比，OLED耗电量相对较高，且OLED属于电流驱动(Current-driven)元器件，在大面积或高分辨率显示器中需要有源式驱动。有鉴于此，在现有的TFT柔性背板技术成熟前，OLED仍无法真正进入柔性显示器的市场。

目前OLED/PLED柔性显示器的开发情况如下：DaiNippon Printing开发以Roll-to-Roll工艺在塑胶基板上制作PLED;Dupont Display开发出1.5英寸96×64的PMOLED;Seiko-Epson在2000年以OLED搭配转印法制作的LTPS TFT塑胶背板发表出第一个AMOLED，目前该公司也投入喷墨法制作PLED的开发;Pioneer发表2英寸128×64的OLED;Universal Display Corp.(UDC)则投入OLED的研究，图4是UDC展示的塑胶基板的有机发光显示器。

液晶显示需注意基板弯曲后的影响

液晶一般以下列几种物理机制来调变光的强度：改变光的相位差(Phase Retardation)、旋转光的极化态(Polarization Rotation)、吸收(Absorption)、散射(Scattering)及布拉格反射(Bragg Reflection)。前两种显示模式需加偏光板，而后三者则反之。就柔性显示器的应用面来看，弯曲时基板间的间隙易受形变而改变，因此在选择液晶显示模式时，可采用比较不受间隙影响的显示原理，如吸收、散射与布拉格反射等三种。若选择改变光的相位差或极化态的显示模式时，则需要在显示元器件中增加支撑间隙的结构。此外，由于液晶不同于OLED无法自行发光，若选择反射式显示模式，操作时可不需背光源的元器件。驱动方面，若能提供双稳态(Bistable)将大幅提升省电效果。下面介绍几种极具潜力的液晶显示模式：

胆固醇液晶具双稳态特性

胆固醇(Cholesteric)液晶是“多层向列型液晶”(Nematic)的一种变形结构，借助添加的旋光液晶分子(Chiral)，使分子导轴的指向在空间中垂直某个方向做螺旋的周期(P)变化，当入射波长符合Bragg反射时，入射光中的左旋或右旋光将被反射。

利用“高分子稳定”(Polymer Stabilized)或“表面稳定”(Surface Stabilized)可以达到双稳态PSCT或SSCT，即在没有外加电场的状况下达到Planar State与Focal Conic state两个稳定态(图5)。在Planar State时，胆固醇液晶的周期性排列如同晶体的规则晶格排列，入射光中满足Bragg绕射条件的光波长将会形成建设性干涉，而将该波长的入射光反射回来，此时为亮状态。在focal conic state时，由于胆固醇液晶将呈现不规则排列，会散射入射光。在驱动后不需要电压即可维持图像的显示，耗电量非常低。同时，这种显示机制受上下板间距的影响较小，具有发展成为双稳态可弯曲式显示器的潜力。图6为Philips公司在2002年SID所展出的可弯曲式胆固醇液晶显示器，其总厚度为250μm。

高分子分布型具有固态材料可靠性

目前高分子分布型显示模式的主要做法是将高分子单体与液晶混合成等方向性的溶液，利用热或光的方式使高分子单体进行聚合反应，聚合过程中单体与液晶间溶解度降低而生成分离，最后液晶以微滴形态均匀分散在高分子基材中，其结构如图7所示。适当选择Polymer及LC的折射率，可在未加电压时呈现的乳白色散射态(无视角问题)及加电压时的透明态(加背面吸收板)达到亮暗显示的效果。

由于高分子分散型液晶薄膜属于固态显示元器件，故具有固态材料的可靠性，破损也不影响其显示功能，且无封装问题。此外，其显示时不需偏光板也不需对液晶分子作适当配向，但此显示模式的缺点，如驱动电压过高、对比偏低及反应速度过慢等问题依然有待解决。Eastman-Kodark公司在2004年的SID中发表以印刷及涂布的方式制作出微胶囊化胆固醇液晶的高分子分散液晶膜，其优点为结合胆固醇液晶的双稳态及高分子分散液晶膜的加工便利性，图8及图9分别为其展示品及工艺示意图。

主从型液晶显示模式

主从型(Guest-Host Mode)是以液晶为主，添加少量二色性染料为从，通用棒状二色向染料(Dichroic Dyes)分子对垂直分子轴的偏光几乎不吸收，但对于平行于分子轴的偏光可吸收特定色光，当白光通过时则只有其互补色光能通过，在没有外加电压时，如图10(a)所示，入射白光经过液晶及染料层后，极化方向与分子轴平行部分色光被吸收，通过为互补色光;当外加一偏压时，如图9(b)所示，液晶分子与染料分子都转成垂直面板，分子轴与入射光极化方向垂直不吸收，出射光仍为白光。

大日本印刷公司提出了微胶囊主从型技术，如此可经厚膜印刷于塑胶基板上。工研院电子所与化工所也合作成功利用为胶囊化技术搭配主从型液晶显示技术，制作出黑白可弯曲式显示器，如图11所示。

高分子墙液晶解决高端产品开发困境

在上述应用于柔性显示器的液晶模式中，虽显示机制受间隙改变的影响较小，但对比大约在10～20，故仅适合低端产品的应用。若要达到较好的显示质量，仍需选择搭配偏光板的显示模式，但通常这种模式的显示质量受间隙改变的影响极大。为克服这个问题，利用高分子墙作为支撑液晶盒(LC Cell)间隙的概念应运而生。其制作流程是先将LC与高分子单体的混合溶夜填充至已有配向功能的Cell中，再利用光罩将已组装好的Cell进行UV曝光，借助聚合引发相分离方式，形成Polymer-Rich的Polymer Wall及LC-Rich区域。2002年SID会场上，NHK发表利用FLC与Polymer之间的相分离机制制作具有Polymer Wall及Polymer Network的Flexible Display，整体架构如图12所示，由于Polymer Wall会影响LC排列，所以整体的对比只有100：1，其显示效果如图13所示。