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薄膜在軟性電子的應用

薄膜在軟性電子的應用. - 薄膜 工程與 應用. 指導老師 : 吳 文 端 學 生 : 高 柏 翔 王 志 偉. 大綱 :. 簡介 何謂軟性電子 軟性電子的歷史 軟 性 電子的 應用 顯示器 製程技術 Roll-to-roll 製程 軟性電子延伸閱讀. 簡介. 簡介. 何謂軟性電子 ?.

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薄膜在軟性電子的應用

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Presentation Transcript

  1. 薄膜在軟性電子的應用 -薄膜工程與應用 指導老師 : 吳 文 端 學 生 : 高 柏 翔 王 志 偉

  2. 大綱: • 簡介 何謂軟性電子 軟性電子的歷史 • 軟性電子的應用 顯示器製程技術 • Roll-to-roll製程 • 軟性電子延伸閱讀

  3. 簡介

  4. 簡介

  5. 何謂軟性電子? • 從早期的CRT顯示器到現在的LCD液晶螢幕，近年來，隨著新的顯示器技術陸續開發出來，這些新的技術具備過去產品所無法展現的特色，目前這些新的技術普遍被稱為軟性電子。而描述這些新技術的定義也在2005年IEEE會議上首次被提出，軟性電子是一種技術的通稱，是一種建置在薄塑膠片或金屬薄片之軟性或可彎曲基板上的元件與材料的技術軟性電子使用非晶矽、低溫多晶矽或有機半導體材料，在這些技術中許多技術的發展方向是以開發軟性顯示器應用為目標。

  6. 軟性電子的歷史 • 軟性電子技術的發展最早可追溯到1898年Albert Hanson在德國提出的一個專利，其概念為利用塗上石蠟的紙上面製作一層導電層，經過多層堆疊後就可以得到類似目前的軟性電路的元件。 • 這樣的概念經過一百多年來的發展，在進入21世紀的高度資訊化社會，軟性電子應用的產業將可能繼半導體、平面顯示器產業後，成為下一波新興的產業技術。其中可以應用的產業範圍包含軟性天線、軟性電路板、軟性智慧感測系統、邏輯元件/記憶體、可撓式太陽能電池、電子紙及軟性顯示器等。由於軟性電子技術可創造「矽晶片」與「玻璃基板」無法提供之未來應用需求，在公元2000年前後，各國已有大型計畫投入研發資源，相關專利產出的數目日漸增加。

  7. 軟性電子優點

  8. 顯示器製程技術 • 現今主流的顯示器製程技術分為三大製程 其中前段陣列Array技術，主要仍是延續半導體製程技術，利用氣相沉積、黃光微影、電漿蝕刻等來製作薄膜電晶體，即便使用低溫多晶矽製程，依舊只是在現有的真空設備上，加入雷射退火再結晶製程，在製程上仍需大型真空設備，基板尺寸越大，機台也相對需要增大，此外，批次式真空系統因需反覆性抽真空，因此也跟著減緩生產速度。 1.陣列Array2.液晶Cell3.模組組裝Module

  9. 軟性電子製程趨勢 • 隨著軟電產業目前處於蓄勢待發之快速發展的產業，設備及製程技術也須發展得相當快速，並隨著不同應用而有不同之選擇與整合，為了因應軟性電子需快速的大量生產，roll-to-roll製程就顯得相當之重要，藉由簡單的製程方式，能以大量生產之模式降低所需耗費之時間與成本。

  10. Roll-to-roll製程 • 在使用基材為軟性的前提下，屬於連續製程的roll-to-roll製程中，基材的操作對各式roll-to-roll的設備及製程技術 是非常重要的基礎，需要有非常多的考量點: 1.確保基板移動速度及精確度(X軸) 2.避免基材表面產生皺褶 3.需安裝靜電消除裝置 • 解略之製程之步驟 (1)雷射圖案化製程 (2)網版印刷製程

  11. 薄膜加工製成 • 大面積薄膜加工製成 1.Roll-to-roll固態沉積製程 2.Roll-to-roll濕式塗佈製成 3.傳統印刷製程 4.Roll-to-roll新穎印刷技術 • 薄膜圖案化加工製成 1.傳統印刷製程與噴墨技術 2.印壓製成 3.黃光微影製程 4.雷射加工製成

  12. 近期軟性電子薄膜印刷技術關鍵 • 高載子遷移率的印製式電晶體技術。 • 可印製式半導體材料的載子遷移率能相當低，限制頻率使用範圍。 • 可印製之可溶式n型有機半導體材料及CMOS元件開發。 • 有機半導體原料仍屬高價產品(約USD200/gram)，與軟性電子訴求點相異。

  13. 軟性電子延伸資訊-濾光片 • 由於軟性電子技術是在軟性基板上開發各種光電元件，因此不可避免的都需要薄膜技術。如果薄膜技術是應用在光電相關產品，則多層薄膜的技術就必須加入，濾光片的設計必須與軟性基板製程相互搭配。因此特殊的薄膜製程與濾光片設計也就變成非常重要。目前薄膜製鍍在軟性材料上所遭遇的薄膜與基板之間的應力與附著性還存在許多待解決的問題。 • 多層薄膜干涉濾光片在軟性基板之製程及各項特性是非常重要且關鍵性的研究課題，在未來可撓式太陽能電池、及軟性顯示器等軟性電子產品都有極大的發展潛力，而多層薄膜干涉濾光片製鍍在軟性基板的技術將可扮演關鍵的角色。

  14. 軟性電子延伸資訊-防水性 • 塑膠基板上的缺陷，如針孔、裂紋和晶界等，都會導致所謂的”孔效應”，其中氧和水分子可藉此滲入並穿透塑料屏障，進入活性材料。但在柔性OLED 顯示器、有機太陽能電池，甚至是電泳顯示器等應用中，卻對氧氣和水分高度敏感，因為這關乎到設備的壽命。當前的隔離技術都著重於在塑料上使用有機或無機多層塗佈來減少這些缺陷。 • 在產業界中有公司利用奈米粒子在阻隔氧化膜中來”栓塞”這些缺陷，以解決孔效應問題。其獨特的奈米工程阻隔堆疊中，當建構阻隔膜時可將所需的阻隔層數量降至2層。用於阻隔膜的奈米粒子具有雙重功能，不僅可將缺陷給密封起來，還能阻擋水分和氧氣。

  15. 軟性電子延伸資訊- Oxide TFT • 氧化物薄膜電晶體(Oxide TFT)將成為下世代顯示面板的基板技術首選，因其接近低溫多晶矽(LTPS)TFT的電性水準，並相容於非晶矽(a-Si)TFT生產線與低溫製程，隨著研發腳步愈來愈快，不僅已突破材料與薄膜製程等技術瓶頸，許多國家更成功展示Oxide TFT顯示器原型，為該技術商品化增添強勁動能，並有助其成為新一代顯示器基板的技術主流。 • 2004年細野秀雄於自然期刊發表非晶態的InGaZnO TFT製作於塑膠基板上，由於低製程溫度(室溫)的優勢，大幅提升其應用性，不僅可製作在玻璃基板，亦可製作在塑膠基板上，因此未來朝向塑膠基板的軟性電子開發已不再是夢。其仍以真空濺鍍薄膜技術為主，其具備較高電子移動率，而在溶膠/凝膠薄膜技術已從燒結溫度500℃降至200℃以下，因其特殊的製程方式，最終的目標為取代真空製程系統，進而達到無光罩製程，節省材料與製程成本。

  16. 參考文獻 • http://www.mem.com.tw/article_content.asp?sn=1303010005-薄膜製程技術關卡突破　Oxide TFT穩居基板技術主流 • http://www.eettaiwan.com/ART_8800638323_480202_NT_af98a0a4.HTM-軟性電子防水材料出現新進展 • http://tw.eink.com/flexible.html-軟性電子紙顯示器 • http://www.eettaiwan.com/SEARCH/ART/%B3n%A9%CA%B9q%A4l.HTM?jumpto=view_welcomead_1402837525406-麼是軟性電子？ • http://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=7365-軟性電子製程技術 • http://www.shs.edu.tw/works/essay/2009/11/2009111400063220.pdf-淺談軟性電子

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