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OTFT应用热点

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尽管otft在性能和稳定性等方面还无法与传统的无机晶体管相比,但它具有质轻、价廉、柔韧性好的优点,在各种显示装置以及存储器件方面显示了较好的应用前景。

柔性显示器

也许不久的将来,我们可以把计算机显示器卷入一只钢笔中随身携带;可以将电视机像纸张一样折叠起来放进背包中;可以从贴在弯曲墙壁上的纸一样薄的显示器上观看多媒体内容;或者随身携带一张视频智能卡,就像报纸一样拥有大量的信息,只不过它的信息是时刻更新的。而这一切,都要依赖柔性视频显示技术的发展。相比硬邦邦的硅,有机材料更适合柔性显示器。OTFT在重量、柔性和成本上都很优秀,在液晶、有源点阵发光二极管等显示器件中有广泛的应用。

传统的TFT-LCD受材料的影响,只能以平面方式显示,无法做到很有弹性的弯曲显示。相对的,OTFT-LCD由于使用有机材料,具有可弯曲显示的特点,因此不但耐冲击,而且重量轻、体积小。这项技术的突破,不仅改变了显示器的外观,应用环境也因此大为扩展且多样化。同时,采用类似于报纸印刷工艺的卷带式工艺将显示器印刷在塑料薄片上,可极大地降低生产成本。

OTFT可以与OLED配合使用制备AMOLED。由于制备时使用的材料都是有机材料,可以使用喷墨式的制造工艺,将有机材料打印到塑料等柔性基板上。这种方法可以实现滚筒或卷带式工艺,不但极大地简化操作程序,降低生产成本,而且可以使材料均匀地涂布在大面积基板上,制造出大尺寸的OLED显示器。如果喷墨打印技术进一步完善且基板尺寸允许,显示器面积之大将使现有显示器望尘莫及。

电子纸(E-paper)是一种用电场驱动的显示装置,它用于显示材料主要是“电子墨”和“微胶囊”。 电子纸的基本原理是:注入电子墨的胶囊微粒带有电荷,白色微粒带有正电荷,黑色微粒带有负电荷。当在上面的电极板上方施加一个负电场时,带有正电荷的白色粒子就会在电场的作用下被吸引到电极板处,在那里聚集,使电极板处显示白色,同时,带有正电荷的黑色粒子在电场作用下被排斥到底部隐藏起来。当在上面的电极板上施加一个正电场时,黑色粒子和白色粒子的运动正好相反。电子纸具有可读性、可书写性和柔韧性。理所当然,这种显示器的驱动不是坚硬的Si-TFT而是OTFT,在制作过程中使用印刷等方式制作电路。在美国西雅图举行的“SID2004”展示会上,荷兰飞利浦电子公司展示了分别利用美国E-Ink公司的微胶囊型电泳显示屏,及利用美国SiPix公司的MicroCup型电泳显示器研制的两种卷轴型电子纸。这两种电子纸屏幕尺寸均为5英寸,屏幕解析度为320×240像素。卷轴型电子纸样品由OTFT所在的塑料底板与电泳显示屏构成,可以一层一层卷成半径2cm以下的圆筒。索尼公司推出的电子书籍就使用了E-Ink公司开发的电子纸技术。此外,日本普利斯通公司和九州大学也在会上宣布开发出了以并五苯为基础的电子纸。

塑料RFID标签

在超市采购结束后,你无需去排队等待收银员一一读取各个商品的条形码,直接推着满满一车货物走过检测器,大约不到一分钟,货品的总额就显示出来了――这是无线射频识别标识技术(RFID)为我们勾画出的美妙场景。

这种非接触式自动识别技术有诸多便利之处,RFID商品标签被认为将是今后全球商品交易及物流中采用最广的技术之一。但RFID标签的成本问题却可能成为制约这一技术普及的瓶颈。有资料显示,RFID标签目前的成本大约每枚0.2美元,这一价格也许对于汽车、电视等贵重商品来说无关紧要,可是对超市中的众多低价商品来说就变得难以承受了。美国的3M公司正在致力于解决这个问题,他们用一种便宜的有机导电材料来替代传统的硅晶体材料,这种材料就是并五苯。根据该公司最近公布的消息,利用并五苯作为芯片半导体材料的标签已经可以被几厘米外的读取装置识别,如果这种技术在未来得到进一步完善,RFID标签就会像条形码一样被印在洗发水包装、罐头盒外面。 潜在的市场还包括门禁管制、货物管理、资产回收、物料处理、废物处理、医疗应用、交通运输、防盗应用、自动控制、联合票证等许多领域。

有机传感器

OTFT在传感器领域得到了广泛的应用。2000年,利用OTFT制备的气体传感器已经问世,这种传感器利用多个参数可以检测到H2O、O2和N2等气体。在此之后,不同气体传感器的报道层出不穷,有些OTFT传感器还用来检测溶液体系中的离子。

OTFT的又一个奇特应用是在机器人领域。研究人员将有机晶体管阵列植入感压橡胶下,使它成了对压力敏感的机器人的“皮肤”。在日本东京大学生产技术研究所的试验中,科学家首先制作出约10cm见方的一个塑料薄膜底板,其上有1000个左右的开关用有机晶体管组成有机晶体管阵列,再在晶体管上涂上一层具有感觉作用的感压橡胶,并将晶体管相互连接起来,产生出一块有1000个痛点的人造皮肤。这时,安装在晶体管阵列周围的解码器会不断逐个扫描有机晶体管,读取其电阻值。在感压橡胶没有受到压力时,晶体管电阻较高,当人造皮肤的某部位受到压力时,受压部分的电阻就会降低。由于将1000个有机晶体管全部扫描一遍耗时约1秒,所以如果施加压力的时间超过1秒,人工皮肤就一定会感受到。此外,试验中的解码器等外部电路也是利用有机晶体管实现的。引人注目的是,OTFT不仅可以用来制造电子人工皮肤,用它制造出来的人造肌肉也可以通过电化学方法进行控制,使之膨胀和收缩。利用这种技术工艺,科学家能制造出非常类似人类的机器人的肢体,机器人也将不再只能生硬地完成程序指令,而是可以更加灵活地做出各种复杂的动作,这是机器人制造技术的一项重大突破。

塑料芯片

如果我们使用塑料芯片,就可以使计算机的尺寸更小、重量更轻、携带更加方便。

导电塑料的发现者、美国物理学家马克迪尔米德教授领导的研究小组利用普通塑料研制出了纳米电子线路。这种纳米电子线路成本非常低廉,一块纳米电子线路板的成本仅为1美分。现在,他们正在研制直径仅为100纳米的纳米材料――聚苯胺纤维,直径仅有头发丝的1/500。如果能将纳米导电纤维与纳米电子电路结合起来,就可以把计算机做得非常小。在数字电路中,晶体管参数的变化对最小能量耗散和电路性能的稳定性是至关重要的,这可以通过由p型和n型晶体管结合的互补逻辑来达到这些要求。因此制备高效、稳定的p-n结型互补逻辑OTFT是实现有机晶体管在大规模集成电路应用的关键。

目前,IBM、三菱、日立、朗讯、施乐、飞利浦等多家IT业巨头已经或正在组建研究塑料芯片的专门机构,他们已经研制出集成了几百只电子元器件的塑料芯片样品,探索出能够批量生产的集成度较低的塑料芯片。例如,飞利普实验室制作了包含326个高分子晶体管的塑料集成电路;贝尔实验室制备了864个晶体管组成的大规模互补电路。尽管与Intel或AMD公司硅芯片数GHz的速度相比,目前塑料芯片不到1MHz的速度显得有些微不足道,但随着技术难题的解决,塑料芯片的市场前景非常广阔,不仅在电子工业与计算机工业领域,而且在环境保护、医学卫生、能源利用、太空探索等各个领域都有着巨大的市场潜力。

塑料芯片带来的革命还将使信息技术以前所未有的程度更加贴近人们的日常生活。将来,你只需要一套类似打印机的设备,就能够在家里制造电脑芯片,你甚至还可以从互联网上下载电路设计图,根据自己的需要进行修改后生产出个性化的芯片。