物联网智能式可穿戴应用是将来技术的大势所趋,就此方面应用,整体而言,需囊括三大关键技术领域:1)必须开发柔性的薄膜场效应晶体管阵列以提供最基本的运算与储存单元;2)柔性显示;3)而为了使器件具备与外界进行信号交互的能力,则必须开发柔性传感器。 本团队瞄准这一趋势,对上述三大技术要素进行了深入研究,所形成成果概要如下: 1)开发了高稳定性的氧化物薄膜晶体管。以提升迁移率,形成高迁移率的电控开关元件;并基于高阻隔的透明聚酰亚胺薄膜的制备柔性显示屏,此为实现低成本、大面积柔性晶体管阵列和柔性显示的关键技术。在商业化的PI衬底上实现了高性能氧化物薄膜晶体管的制备,通过增加有源层厚度、引进无机阻隔层、改变工艺条件,可以使迁移率>10 cm2V-1s-1的水平,同时其开关比为107。基于此项技术制备的电子纸驱动阵列,其分辨率可达到128*180,尺寸为1.5 inch(附录,图1)。 与现有的技术相比,基于该种高阻隔的透明聚酰亚胺柔性氧化物薄膜晶体管阵列制备在国际上尚属首次。 2)制备了红绿蓝微胶囊的彩色柔性电子纸。开发了低成本、简便的转印技术,以实现彩色微胶囊的混色方案,这是首次将转印技术应用于彩色电子纸的制程之中,转印率接近100%(附录,图2);另外,相比较于其他技术(E-ink、ACeP),此种结构的彩色电子纸继承了黑白电子纸的驱动方式,简化了驱动算法上的处理。所形成的电子纸,其单色色域(19%)相比较于一般彩色滤光膜(3%),有很大提升(附录,图3)。 3)开发了基于纳米银线的柔性触控元件。以研究纳米银线透明导电薄膜的微观物理与光电特性之关系为基础,开发了多种导电薄膜图案化关键工艺,并搭建了卷对卷涂布平台,形成光电特性优秀的柔性透明导电薄膜,研究成果最终形成了可挠曲透明触控屏样机的制备,建立起制造柔性电子元件的核心能力。研究期间已发表相关专利30余篇,相关论文10余篇,并荣获2016年SID国际显示学会杰出论文奖(为中国唯一获奖单位)。 本实验团队研发的柔性触控元件的特性如下,薄膜导电性:10-100Ω/□(可调),透光率89.4%-94%,高温高湿老化(85℃,85 RH%)一个月方块电阻变化小于30%,曲率半径>5 mm。可用于柔性触摸屏、柔性脉博检测、柔性光电侦测器等产品。截至目前,已完成触控样机制备和小试(附录,图4)。